(57)【要約】      （修正有）【課題】従来に比べより低い印加電圧で液晶表示を行う液晶表示素子を用い、駆動回路を含め低コスト化を図れる画像表示装置およびその調整方法を提供する。【解決手段】液晶分子が、電圧無印加、もしくは低電圧を印加したときに形成される液晶分子の初期配向と、最大電圧を印加したときに形成される液晶分子の最終配向と、前記最大電圧より低く、前記低電圧よりも高い中間電圧を印加したときに形成される液晶分子の中間配向に変位する液晶表示素子を備えた画像表示装置であって、前記中間配向で、液晶分子のリタデーションに対し、黒表示もしくは白表示を行うためのリタデーションを与える位相補償手段を設ける。【選択図】図１
2013020064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子が、電圧無印加、もしくは低電圧を印加したときに形成される液晶分子の初期配向と、最大電圧を印加したときに形成される液晶分子の最終配向と、前記最大電圧より低く、前記低電圧よりも高い中間電圧を印加したときに形成される液晶分子の中間配向に変位する液晶表示素子を備えた画像表示装置であって、
前記中間配向で、前記液晶分子のリタデーションに対し、黒表示もしくは白表示を行うためのリタデーションを与える位相補償手段を設けたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示素子はＯＣＢ型の液晶表示素子であり、前記初期配向としてスプレイ配向から初期ベンド配向へ変位し、前記最終配向として基板に垂直な垂直ベンド配向を形成し、前記中間配向として中間ベンド配向を形成し、且つ前記中間配向を形成する印加電圧を５Ｖ以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記中間ベンド配向を形成する印加電圧を、５Ｖ以下であって３Ｖ以上に設定することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示素子への印加電圧を一定として、パルス幅変調により中間調表示がされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記液晶表示素子は、３色画像に対して共通な単一の液晶表示素子であり、前記単一の液晶表示素子に３色画像が時分割表示されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示素子をスクリーンに投影する投影手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
液晶分子が、電圧無印加、もしくは低電圧を印加したときに形成される液晶分子の初期配向と、最大電圧を印加したときに形成される液晶分子の最終配向と、前記最大電圧より低く、前記低電圧よりも高い中間電圧を印加したときに形成される液晶分子の中間配向に変位する液晶表示素子を備えた画像表示装置の調整方法であって、
前記中間配向で、前記液晶分子のリタデーションに対し、黒表示もしくは白表示を行うためのリタデーションを与えるように位相補償手段を調整する段階を有することを特徴とする画像表示装置の調整方法。
【請求項８】
前記液晶表示素子はＯＣＢ型の液晶表示素子であり、
前記中間配向を形成する印加電圧を５Ｖ以下に設定したことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置、例えば小型の液晶表示素子を投写対象物に拡大投影するプロジェクタに適する画像表示装置およびその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ネマチック液晶を利用して光のスイッチングを行う液晶表示素子については、種々のものが提案され使用されている。一般的には、液晶を挟み込む対向基板のラビング方向を互いに直交するようにしたツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶表示素子が使用されている。そして、対向基板のラビング方向を互いに同方向としてスプレイ配向（図９（ａ））を呈するようにした液晶表示素子も従来より知られている。
【０００３】
このようなスプレイ配向を呈する液晶表示素子では、全ての液晶分子が同じ方向に液晶分子の流れ（フロー）を備えないため、液晶の応答速度が遅い。このことから、電圧を印加することによって液晶の配向状態を初期ベンド配向（図９（ｂ））に変化させることで、全ての液晶分子が同じ方向に液晶分子の流れ（フロー）を備えるようにする。このような、応答速度を改善した“πセル”が、１９８３年にＢｏｓらによって発表されている。
【０００４】
この“πセル”すなわちＯＣＢ型の液晶表示素子は、ネマチック液晶が注入され、応答速度がＴＮ型液晶より非常に早く、約１〜３ミリ秒程度で変調状態に応答する。そのため表示画像を忠実に再現できるため、動画像の表示において鮮鋭性を保ったまま画像表示できる効果がある。さらに通常液晶プロジェクタはレッド、グリーン、ブルーを表示する液晶表示素子を個々に３枚使用し、変調した画像を色合成することによってフルカラーの画像を表示する構成となっている。
【０００５】
しかし、ＯＣＢ型の液晶表示素子を使用する場合、変調の応答速度が速いため、レッド、グリーン、ブルーの画像を時間分割して順次変調表示するフィールドシーケンシャル表示を行うことが可能となる。このことにより、単一の液晶表示素子のみでフルカラー画像を表示することができる。しかし、ＯＣＢ型の液晶はノーマリーホワイト（低電圧印加状態
もしくは電圧無印加状態で白を表示するもの）での動作であって、かつ液晶を挟み込んでいる二つの対向基板界面での液晶分子がプレチルト角を有する。このため、電圧を印加しても液晶分子を基板に垂直に変位させることができずコントラストを高く出せないといった問題があった。
【０００６】
また、ＯＣＢ型の液晶表示素子は、強いファンデルワールス力が存在するために、液晶分子を基板に垂直に変位させるには、１０Ｖ以上の高い電圧を印加しなくてはならない。前者のコントラストの問題に関しては、ＯＣＢ型液晶表示素子に、位相補償板を配することが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１７１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＯＣＢ型の液晶に位相補償板を配置することによってコントラストの向上は実現できるが、動作電圧に関して１０Ｖ以上の電圧を印加しなくてはならない点に関しての改善は行われてこなかった。実使用上の問題として、１０Ｖ以上の駆動電圧を印加させるためには、１０Ｖ以上の高電圧動作に耐え得るトランジスタを動作させる駆動回路が必要となってくる。例えば表示画像が６０ＨｚのＮＴＳＣ規格に準ずる画像の場合、高圧対応のトランジスタを用いて駆動することが可能である。
【０００９】
ここで、レッド、グリーン、ブルーの画像を時間分割して順次変調表示するフィールドシーケンシャル表示を行おうとすると、６０Ｈｚの３倍である１８０Ｈｚ（約５．５ミリ秒程度）の画像表示が必要となる。この場合、液晶の動作自体は応答速度が約１〜３ミリ秒であるために応答できるものの、駆動回路のトランジスタが応答できない状況が生じてくる。さらにフィールドシーケンシャル表示によるカラーブレイクアップ現象（視線を移動させた場合に表示画像の色が割れて見える現象）の発生を防止するために、以下の画像表示が必要となる。
【００１０】
即ち、一つの画像をレッド、グリーン、ブルーを２回繰り返し６回表示する場合には、１８０Ｈｚの２倍である３６０Ｈｚ（約２．８ミリ秒程度）の画像表示が必要となる。この場合には、一般的な高圧対応のトランジスタでは応答できず、画像を表示することが困難となってしまう。また、特殊な半導体形成膜を使用することによって、高速動作であって高耐圧のトランジスタを用いて実現する方法がある。しかし、この場合には高価な半導体プロセスを使用することが必須となってしまうため、液晶表示素子自体が非常に高価なものとなってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、従来に比べより低い印加電圧で液晶表示を行うことができる液晶表示素子により、駆動回路を含め低コスト化を図れる画像表示装置およびその調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係わる画像表示装置の代表的な構成は、液晶分子が、電圧無印加、もしくは低電圧を印加したときに形成される液晶分子の初期配向と、最大電圧を印加したときに形成される液晶分子の最終配向と、前記最大電圧より低く、前記低電圧よりも高い中間電圧を印加したときに形成される液晶分子の中間配向に変位する液晶表示素子を備えた画像表示装置であって、前記中間配向で、前記液晶分子のリタデーションに対し、黒表示もしくは白表示を行うためのリタデーションを与える位相補償手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係わる画像表示装置の調整方法の代表的な構成は、液晶分子が、電圧無印加、もしくは低電圧を印加したときに形成される液晶分子の初期配向と、最大電圧を印加したときに形成される液晶分子の最終配向と、前記最大電圧より低く、前記低電圧よりも高い中間電圧を印加したときに形成される液晶分子の中間配向に変位する液晶表示素子を備えた画像表示装置の調整方法であって、前記中間配向で、前記液晶分子のリタデーションに対し、黒表示もしくは白表示を行うためのリタデーションを与えるように位相補償手段を調整する段階を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来に比べより低い印加電圧でコントラストの高い画像の表示を行うことができる画像表示装置およびその調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、位相補償板を配さなかった場合のＯＣＢ型液晶表示素子の電圧印加に対する反射率特性を示す図、（ｂ）は、位相補償板を配した場合の本発明の実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示素子の電圧印加に対する反射率特性を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態におけるＯＣＢ型液晶のスプレイ配向状態、初期ベンド配向状態を説明する概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態に用いる液晶表示素子の斜視図、上面図である。
【図４】本発明の実施形態である画像表示装置の構成斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に用いる制御ドライバーのブロック構成図である。
【図６】フィールドシーケンシャル表示を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態のＯＣＢ液晶の配向に関し、（ａ）はＯＣＢ型液晶の初期ベンド配向（初期配向）を示す図、（ｂ）は中間ベンド配向（中間配向）を示す図である。
【図８】従来のＯＣＢ型液晶の配向に関し、（ａ）は初期ベンド配向（初期配向）を示す図、（ｂ）は中間ベンド配向（中間配向）を示す図、（ｃ）は垂直ベンド配向（最終配向）を示す図である。
【図９】従来のＯＣＢ型液晶のスプレイ配向状態、初期ベンド配向状態を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。先ず、画像投射装置の説明をし、次にＯＣＢ型液晶の説明をする。
【００１８】
（画像投射装置）
１）全体構成
本実施形態に係る画像投写装置を図４に基づき説明する。図４は、画像投写装置を構成する主要な構成斜視図である。光源となるＬＥＤは、赤緑青の色の三原色の相当する３個のＲＧＢ色ＬＥＤを用いており、１ＲはＲ色用ＬＥＤ光源、１ＧはＧ色用ＬＥＤ光源、１ＢはＢ色用ＬＥＤ光源である。ＲＧＢ色それぞれのＬＥＤから放射された光は、Ｒ色用のコリメータレンズ２Ｒ、Ｇ色用のコリメータレンズ２Ｇ、Ｂ色用のコリメータレンズ２Ｂによって略平行光束に変換され、クロスダイクロイックプリズム３に入射する。
【００１９】
３のクロスダイクロイックプリズムは、Ｇ色光に関しては透過する特性を有しており、Ｒ色とＢ色に関しては、クロス状に配されたダイクロイック膜によって反射する特性を有している。そして、ＲＧＢそれぞれの光束を図中右奥側に導光するように、ＲＧＢの３色が同じ光路を通過するように配されている。クロスダイクロイックプリズム３から出射した光は、偏光板４によって図中上下方向の偏光成分のみを通過させる。偏光板４を通過した光はリレーレンズ５によって、液晶表示素子８の有効表示領域に光を転送する。
【００２０】
この光路において、偏光ビームスプリッタ６によって、図中上下方向の偏光成分を反射し、液晶表示素子８が配されている方向へ光束を導く。また、位相補償板７を通過させ光の偏光方状態が液晶表示素子８の黒表示状態のリタデーションにマッチングするように補償される。液晶表示素子８に到達した光は、液晶表示パネルの表示領域に配された複数の画素の変調状態に応じて、各画素領域で位相差を与えられ反射する。
【００２１】
２）制御ドライバー
ここで、液晶の表示される画像情報や、ＲＧＢの表示フレームの制御に関しては、制御ドライバー２００が、ＬＥＤ光源のＲＧＢ発光色を選択し、発光色に合わせた液晶表示素子の表示画像を決定し時系列に制御している。表示の時系列制御に関しては、後に詳細に述べる。液晶表示素子８によって画像の位相差変調を受けた光は反射し、再度液晶のリタデーションを補償する位相補償板７を通過し、再度偏光ビームスプリッタ６に入射する。偏光ビームスプリッタ６に入射した光は、図中上下方向の偏光成分（Ｓ偏光）として反射され光源側へ戻り、図中左右方向の偏光成分（Ｐ偏光）は偏光分離膜を通過し、投写レンズ９側へ導かれる。
【００２２】
即ち、液晶表示素子８によって各画素に位相差変調を与えた状態が、光の画像として情報化され、位相差を与えられた部分が光画像として投写レンズ９へ転送される。投写レンズ９は、液晶表示素子８の画像表示領域面をスクリーン１０に拡大共役投影を行い、スクリーン１０に光画像が投影される。スクリーン１０は光拡散面で構成されており、照射された光を拡散反射することによって、スクリーンを見ることで画像を視認出来るようになる。
【００２３】
３）タイミング制御とパルス幅変調
次に、図５、図６を用いて本実施形態の投写型画像表示装置が、画像を表示する動作過程を説明する。図４に示されている制御ドライバー２００の構成の詳細を、図５に示している。表示しようとしている画像信号は、装置の本体または外部のＰＣ装置またはビデオプレイヤー装置からフレームメモリー２０１に格納される。フレームメモリー２０１は、Ｒ色Ｇ色Ｂ色用の３フレームの画像情報を格納できるようになっている。一方、制御ドライバー２００は制御クロック２０２を有しており、このクロック信号をもとにタイミングを同期させて動作している。
【００２４】
制御クロック２０２から同期基本クロックをタイミング制御部２０３が受け取る。タイミング制御部２０３は、液晶表示素子８のドライブに関しては、フレームメモリー２０１からの情報転送、液晶表示素子８へ画像情報を転送するための画像出力制御部２０４の動作タイミング制御を行っている。一方、タイミング制御部２０３は、ＬＥＤ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに関して、発光をドライブするＲドライバ２０６Ｒ、Ｇドライバ２０６Ｇ、Ｂドライバ２０６Ｂの動作切換えを行う切替制御部２０５の動作タイミング制御を行っている。
【００２５】
また、液晶表示素子８への電力供給を司る液晶用電源２０７、ＬＥＤ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂへ電力供給（一定電圧でパルス幅を変調）を司るＬＥＤ用電源２０８を備えている。
【００２６】
４）時分割表示
上記した制御ドライバー２００によって、画像の表示過程を図６を用いて説明する。液晶表示素子８に表示される画像情報は、Ｒ色用、Ｇ色用、Ｂ色用を１セットとしてサイクリックに繰り返される。このサイクリックに繰り返される液晶表示画像に同期して、Ｒ色用の画像を表示している時間は、Ｒ色用のＬＥＤ光源１Ｒが発光点灯する。同様に、Ｇ色用の画像を表示している時間はＧ色用のＬＥＤ光源１Ｇが発光点灯し、Ｂ色用の画像を表示している時間はＢ色用のＬＥＤ光源１Ｂが発光点灯し、このような過程が繰り返される。スクリーン１０上では、１つの画像フレームに対して、Ｒ色成分、Ｇ色成分、Ｂ色成分が時系列で表示されるものである。
【００２７】
一般にフィールドシーケンシャル表示方式と呼ばれているものであって、１つの画像フレームのＲＧＢ色画像の表示時間は短ければ、画像を観察しているユーザーはＲＧＢ色の混合色を認識することとなって、カラー画像を観察するものである。現在表示するソースである画像情報データは、一般的には６０Ｈｚの画像信号が広く使用されており、６０Ｈｚの画像情報に対してＲＧＢの色表示を１８０Ｈｚで表示した場合には、通常の視認ではカラー画像を認識できるものである。
【００２８】
さらにフィールドシーケンシャル表示によるカラーブレイクアップ現象（視線を移動させた場合に表示画像の色が割れて見える現象）の発生を防止するためには、一つの画像をレッド、グリーン、ブルーを２回繰り返し６回表示する方法を用いる。この場合には、３６０Ｈｚの画像表示を行えば良い。
【００２９】
（ＯＣＢ型液晶）
次にＯＣＢ型液晶の説明をし、更に、従来のＯＣＢ型液晶の表示メカニズムについて図８に基づき説明した後に、本実施形態に係るＯＣＢ型液晶の表示メカニズムについて、図２、図７に基づき説明する。
【００３０】
ＯＣＢ型液晶表示素子は、図２（ａ）のスプレイ配向の他、図２（ｂ）、図７（ａ）、図８（ａ）の初期ベンド配向、図７（ｂ）、図８（ｂ）の中間ベンド配向、図９（ｃ）の垂直ベンド配向の状態が安定状態となる。ＯＣＢ型液晶表示素子は、ベンド配向をベースに画像が表示されるものであり、低い電界を印加している場合である図２（ｂ）の初期ベンド配向で白表示が行われる。そして、印加電圧を高めていくと、中間ベンド配向を経由して、垂直ベンド配向へ液晶分子が変位する。中間ベンド配向では、液晶分子は初期ベンド配向と、垂直ベンド配向の中間の状態となる。
【００３１】
なお、液晶が挟み込まれた対向基板の界面での液晶分子のプレチルト角を大きく（基板と平行を０度として立ち上がる角度をプラスの角度とした場合）していくと、液晶に電圧を印加しなくとも図２（ｂ）の初期ベンド配向を形成するようになることが知られる。即ち、初期ベンド配向に関しては、スプレイ配向から初期ベンド配向へ電圧印加によって相転移させても良いし、プレチルト角を大きくして、電圧無印加状態で初期ベンド配向状態として用いても良い。
【００３２】
（従来のＯＣＢ型の液晶の表示メカニズム）
１）黒表示
図８（ｃ）に示す垂直ベンド配向（最終配向）では、液晶への最大電圧（例えば１０Ｖ）を印加したとき、２つの基板の中間部で液晶分子が基板に垂直になるため、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、偏光状態を維持して液晶および位相補償板から出射する。そして、位相補償板の後方光路に設けられる偏光ビームスプリッタ（図４の符号６でＰ偏光を透過）を透過しない。即ち、投影手段である投写レンズ９への光が遮光されることで、黒表示となる。
【００３３】
２）白表示
図８（ａ）に示す初期ベンド配向（初期配向）では、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、液晶のリタデーションと位相補償板のリタデーションの和が、１／２波長の位相差に相当するように位相補償板が調整される。このため、Ｐ偏光となり、偏光ビームスプリッタ（Ｐ偏光を透過）を透過し、即ち、投影手段である投写レンズ９への光が存在することで白表示となる。即ち、従来は、位相補償板が白表示に関連して設けられていた。
【００３４】
３）中間調表示
図８（ｂ）に示す中間ベンド配向（中間配向）では、垂直ベンド配向となる最大電圧よりも低い中間電圧を印加し、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、楕円偏光として液晶および位相補償板から出射する。そして、位相補償板の後方に設けられる偏光ビームスプリッタ（Ｐ偏光を透過）により一部遮光されることで、中間調（グレイ）表示となる。即ち、従来は、中間ベンド配向によって中間階調（中間調）が表示されていた。
が中間調表示に関連して設けられていた。
【００３５】
（本実施形態のＯＣＢ型の液晶の表示メカニズム）
１）黒表示
図７（ｂ）に示す中間ベンド配向で、従来より低い印加電圧（５Ｖ以下）の下、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、液晶のリタデーションと位相補償板のリタデーションが打ち消されるように位相補償板が調整されている。このため、偏光状態を維持して液晶および位相補償板から出射する。そして、位相補償板の後方に設けられる偏光ビームスプリッタ（Ｐ偏光を透過）を透過しない。
【００３６】
即ち、投写レンズへの光が遮光されることで、黒表示となる。本実施形態では、位相補償板が従来のように白表示に関連して設けられるのではなく、黒表示に関連して設けられる。また、中間ベンド配向によって従来のように中間調表示されるのではなく、黒表示がされる。
【００３７】
２）白表示
図７（ａ）に示す初期ベンド配向では、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、楕円偏光として液晶および位相補償板から出射する。そして、位相補償板の後方に設けられる偏光ビームスプリッタ（Ｐ偏光を透過）により一部の光が透過することで、白表示となる。
【００３８】
３）中間調表示
中間ベンド配向となる本実施形態の黒表示の場合よりも低い印加電圧の下、液晶に入射する光（例えばＳ偏光）は、楕円偏光として液晶および位相補償板から出射する。そして、位相補償板の後方に設けられる偏光ビームスプリッタ６により、黒表示と白表示の中間の中間調（グレイ）表示となる。
【００３９】
（反射型液晶表示素子の機能および構成）
図２で、本実施形態の画像投射装置に用いるＯＣＢ型で動作する液晶表示素子は、反射型液晶表示素子であって、液晶回路基板８０１とＩＴＯガラス基板８０２の２つの基板によって液晶層が挟持されている。そして、液晶分子８００は、図２（ｂ）に示される初期ベンド配向で、ノーマリーホワイト（低電圧印加状態もしくは電圧無印加状態で白を表示するもの）となる。
【００４０】
即ち、矢印Ｉは光の入射を示すが、液晶表示素子に入射した光は、透明なＩＴＯガラス基板８０２を透過し、ベンド配向状態の液晶層を通過し、液晶回路基板８０１に達する。液晶回路基板８０１には画像を表示するための細分化された画素電極ミラーが配されており、画像情報に応じて画素の位置に対応する液晶に必要な電圧を印加している。
【００４１】
液晶回路基板８０１に達した光は、表面に画素電極ミラーが配してある液晶回路基板８０１の表面で反射され、液晶層を往復し、ＩＴＯガラス基板８０２を再度透過して矢印Ｏの方向に戻ってくる。この動作によって、画像情報に応じて偏光状態が変えられた光が、、矢印Ｏの光として変調出力される。
【００４２】
図３は反射型液晶表示素子の概略構成図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は射視図である。本実施形態における液晶表示素子は、ＯＣＢ型の液晶表示素子であり、初期配向としてスプレイ配向（図２（ａ））から初期ベンド配向（図２（ｂ）、図７（ａ））へ変位し、更に中間配向として中間ベンド配向（図７（ｂ））を形成する。
【００４３】
液晶一般に言えることであるが、本実施形態のＯＣＢ型液晶でも、複屈折を有している液晶が方向を変えることによって、通過する光に位相差を与えて、白表示と黒表示を含む画像を表示する。白表示と黒表示の間の中間調表示は、黒表示の場合に対して、低い電圧値とする電圧変調、あるいは一定電圧のまま時間幅を短くするパルス幅変調を行うことで達成する。
【００４４】
液晶表示パネルの画像表示領域は８０４に示す領域であって、液晶は、液晶回路基板８０１と対向するＩＴＯガラス基板８０２に挟まれた領域に配されている。液晶層はギャップ約６μｍの厚さを維持して、ビーズ等のギャップ維持材料を混入したシール材で画像表示領域外周でシーリングして維持されている。
【００４５】
画像表示領域８０４は複数のマトリックス状に配された画素によって構成されており、各画素はフレキ端子８０３から入力された画像信号と制御信号によって、電気的にコントロールされる。電気的にコントロールされた各画素は、画像に応じた所定電圧が印加され、対向するガラス基板はＩＴＯ全面電極が配されており、ＩＴＯ電極には所定一定電圧が印加されている。この状態によって、液晶回路基板８０１とＩＴＯガラス基板８０２とに挟まれた液晶には、各画素の位置で画像情報に応じた電圧が印加される。
【００４６】
（位相補償板）
ノーマリーホワイトとなる初期ベンド配向に対し、電圧をより印加した中間ベンド配向で黒表示できるように、液晶分子は対向する液晶回路基板８０１と８０２の中間で基板面に対して垂直となる。しかし、基板の界面では基板面に対して垂直（９０度）ではない所定の角度を備える。印加電圧を大きくしていっても、基板の界面の分子は垂直にはならないため、光の往復通過によってゼロではない位相差が与えられてしまう。この与えられてしまう位相差に対して、逆の位相差を与えてキャンセルさせるための手段が、図２に示される位相補償板７となる。
【００４７】
この位相補償板７を配さない場合の液晶表示素子の電圧印加に対する反射率特性、位相補償板７を配した場合の液晶表示素子の反射率特性を示したのが、夫々図１（ａ）、図１（ｂ）である。反射率は最大反射率を１として表示してある。位相補償板を配さなかった場合には、図１（ａ）に示すように、１０Ｖ以上の電圧を印加して最大反射率（白表示状態）に対して最低反射率（黒表示状態）は１０：１程度となっている。
【００４８】
（本実施形態の印加電圧）
本実施形態では、ＯＣＢ液晶に対し黒表示のために５Ｖ以下の電圧（更には３Ｖ以上で５Ｖ以下）を印加する電圧印加手段を備える。そして、５Ｖ以下の印加電圧が印加された状態で液晶分子のリタデーションを最小化するように位相補償手段が調整可能に設けられる。図１（ｂ）は、位相補償板７を配して液晶分子のリタデーションを最小化する場合のＯＣＢ液晶表示素子の電圧印加に対する反射率特性である。位相補償板を配した場合には、５Ｖ以下の電圧にて１／１０００レベル以下の反射率が得られている。したがって白黒のコントラストは１０００：１以上の特性が得られる。
【００４９】
この位相補償板７を配することによって、液晶に印加する電圧は５Ｖ以下で動作するようになり、液晶回路基板８０１とＩＴＯガラス基板の電位差を５Ｖ以下で動作させればよい。液晶に一方向からの電圧を与えないためにＩＴＯガラス電位を０Ｖと５Ｖ間で交互に切り替えれば、液晶内のイオンの偏在によるフリッカや焼付き現象対策にも対応できる。
【００５０】
（画像投射装置の調整）
ＯＣＢ型液晶を備えた本実施形態の画像投射装置においては、中間配向で、液晶分子のリタデーションに対し、黒表示を行うためのリタデーションを与えるように位相補償手段を調整する段階を有する。即ち、黒表示のために５Ｖ以下の印加電圧を液晶表示素子に印加する第１段階と、前記５Ｖ以下の印加電圧が印加された状態で液晶分子のリタデーションを最小化するように位相補償手段を調整する第２段階と、を有する。
【００５１】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、５Ｖ以下の電圧でＯＣＢ型液晶が駆動できるため、液晶回路基板８０１内の回路に配されるトランジスタは、ＴＴＬレベルまたはＣＭＯＳレベルの素子によって構成できる。特に、ＣＭＯＳレベルのデジタル駆動トランジスタは、現在数百メガヘルツ程度では十分に動作できる半導体プロセスが主流として生産されており、このトランジスタ回路を用いて液晶表示素子を動作させるようにできる。
【００５２】
また、液晶回路基板８０１内の回路にデジタル回路を用いるため、約０Ｖと約５Ｖの時間パルスのデューティを変調（ＰＷＭ変調）することで、液晶に時間平均電圧として印加されるものと同等となる（液晶分子はパルス変調に対して応答できるものではないため）。したがって、図１（ｂ）に示してある各色（ブルー、グリーン、レッド）の最大反射率に相当する時間平均電圧と、５Ｖ付近にある最小反射率に相当する時間平均電圧の間の領域でＰＷＭ変調駆動をすることで、白から黒間の表示が画素単位にて表示できるものである。
【００５３】
本実施形態によれば、ＯＣＢ型液晶表示素子を低圧トランジスタを用いて高速動作をさせることによって、高価なトランジスタを使用することなく、３色画像に対して共通の単一の液晶表示素子を用いたフィールドシーケンシャル表示を可能とする。そして、安価な画像投写装置を提供することができる。
【００５４】
（変形例１）
上述した実施形態では、ＯＣＢ型の液晶表示素子を用いたが、ＴＮ型などの液晶表示素子を用いても良い。ＴＮ型では従来、最大電圧を印加して黒表示を行っていたが、最大電圧より低い中間電圧を印加したときの中間配向で位相補償板を調整し、液晶のリタデーションをキャンセルさせることで黒表示を行っても良い。
【００５５】
（変形例２）
上述した実施形態では、中間配向で黒表示を行ったが、中間配向で白表示を行うようにしても良い。この場合、中間配向の液晶のリタデーションと位相補償板のリタデーションの和が１／２波長に相当するように、位相補償板が調整される。
【００５６】
（変形例３）
上述した実施形態では、液晶表示素子に印加される電圧を一定として、パルス幅変調により中間調表示がされることを示したが、液晶表示素子に印加される電圧を変調して中間調表示をしても良い。
【００５７】
（変形例４）
また、上述した実施形態では、黒表示のために液晶表示素子に印加する電圧を５Ｖ以下に設定したが、半導体プロセスルールとの関係で、５Ｖまたは３．３Ｖの値を採用しても良い。
【００５８】
（変形例５）
上述した実施形態では、レッド、グリーン、ブルーに共通の単一の液晶表示素子を用いることを示したが、各々の色を表示する液晶表示素子を個々に設けるようにしても良い。
【００５９】
（変形例６）
本発明は、上述した画像投射装置としてのプロジェクタに適用される場合に限らず、液晶テレビ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯端末機器などの画像表示装置としても適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・ＬＥＤ光源、２・・コリメータレンズ、３・・クロスダイクロイックプリズム、４・・偏光板、５・・リレーレンズ、６・・偏光ビームスプリッタ、７・・位相補償板、８・・液晶表示素子、９・・投写レンズ、１０・・スクリーン、２００・・制御ドライバー、２０２・・制御クロック、２０３・・タイミング制御部、２０４・・画像出力制御部、２０５・・切替制御部、２０６・・ＬＥＤ用ドライバ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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