(57)【要約】【課題】液晶分子のプレチルト方向に対応する向きに位相差補償素子を配置することにより、コントラストを向上することのできる液晶装置および投射型表示装置を提供すること。【解決手段】投射型表示装置の液晶装置３Ｇにおいて、液晶パネル１１Ｇ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Ｏプレート５４およびＣプレート５３を配置する。液晶分子３３Ｂの素子基板３２側からみたときの傾き方向と、Ｏプレート５４のカラムの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向とは、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸を挟んで逆向きであり、１３５°の角度を成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の第１基板、該第１基板から入射した光を当該第１基板側に向けて反射する反射層を備えた第２基板と、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、
前記第１基板の前記第２基板とは反対側に配置されたワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターと、
前記第１基板と前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターとの間に配置され、無機材料からなるカラムの傾きによる二軸性の屈折率異方性を有する第１位相差補償素子と、を有し、
前記液晶分子の前記第２基板側からみたときの傾き方向、前記カラムの前記液晶パネル側からみたときの傾き方向、および前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸を前記第１基板に垂直に投影したとき、
前記液晶分子の前記第２基板側からみたときの傾き方向と、前記カラムの前記液晶パネル側からみたときの傾き方向とは、前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸を挟んで逆向きであることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記液晶分子の前記第２基板からみたときの傾き方向は、前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸に対して４５°または１３５°の角度を成し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１位相差補償素子の遅相軸と前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸とは略平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１位相差補償素子と前記液晶パネルとの間には、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２位相差補償素子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいず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６】
前記液晶装置に光を供給する光源と、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、を有することを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置および投射型表示装置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して、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶装置が注目されている。ＶＡモードの液晶装置は、一対の基板間に液晶分子を略垂直に配向させた液晶層を備えたものである。しかしながら、このようなＶＡモードの液晶装置でも、斜め方向から観察する場合には、コントラストの低下が起こり、表示特性が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、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プレートを用いて、液晶層を斜めに通過する光の位相差を補償することが行われている。その際、液晶分子のプレチルト方向に対してＣプレートの光軸が平行となるようにＣプレートを傾けることにより、液晶の正面位相差をＣプレートで補償するようにしている。このような構成の液晶装置では、Ｃプレートを傾斜させるための治具が必要になる。このため、治具の位置ズレ（傾斜ズレ）や、液晶配向の方位角ズレが生じた場合には、Ｃプレートの傾けだけでは十分な位相差補償を行うことができない等の問題がある。
【０００４】
そこで、Ｃプレートに加えて、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プレートを用いてより高い位相差補償を行い、コントラストを高めることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、反射型の液晶装置を用いる偏光ビームスプリッターとして、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを用い、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸と位相差板の遅相軸とが１０°程度の角度を成すように配置された構成が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６４７５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１０１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、偏光ビームスプリッターとして偏光分離膜を備えたプリズムを用いているため、特許文献２に記載の技術のように、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを用いた場合のチルト方向や光学軸等の配置については考慮されていない。このため、特許文献１に記載の構成のままでワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを用いると、十分なコントラストが得られないという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、液晶分子のプレチルト方向に対応する向きに位相差補償素子を配置することにより、コントラストを向上することのできる液晶装置および投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、透光性の第１基板、該第１基板から入射した光を当該第１基板側に向けて反射する反射層を備えた第２基板と、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、前記第１基板の前記第２基板とは反対側に配置されたワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターと、前記第１基板と前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターとの間に配置され、無機材料からなるカラムの傾きによる二軸性の屈折率異方性を有する第１位相差補償素子と、を有し、前記液晶分子の前記第２基板側からみたときの傾き方向、前記カラムの前記液晶パネル側からみたときの傾き方向、および前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸を前記第１基板に垂直に投影したとき、前記液晶分子の前記第２基板側からみたときの傾き方向と、前記カラムの前記液晶パネル側からみたときの傾き方向とは、前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸を挟んで逆向きであることを特徴とする。
【００１０】
ここで「逆向き」とは、液晶分子の第２基板側からみたときの傾き方向とカラムの前記液晶パネル側からみたときの傾き方向とがワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸を挟んで反対方向の成分を有するものであればよく、液晶分子の第２基板側からみたときの傾き方向とカラムの液晶パネル側からみたときの傾き方向とが正反対の方向でなくてよい。
【００１１】
本発明では、液晶分子のプレチルト方向に対応する向きに位相差補償素子を配置したため、後述する評価結果からわかるように、光学差補償素子を傾けなくてもコントラストを向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記液晶分子の前記第２基板からみたときの傾き方向は、前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸に対して４５°または１３５°の角度を成していることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記第１位相差補償素子の遅相軸と前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの透過軸とは略平行であることが好ましい。本発明における「略平行」とは、完全に平行である構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含む意味である。
【００１４】
本発明において、前記第１位相差補償素子と前記液晶パネルとの間には、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２位相差補償素子が設けられている構成を採用することができる。
【００１５】
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、前記液晶装置に光を供給する光源と、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、を有することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用し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】図１に示す投射型表示装置の液晶パネル周辺の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す液晶パネル等を保持する三角柱ユニットの断面図である。
【図４】図１に示す投射型表示装置で用いた液晶パネルの断面構成を模式的に示す説明図である。
【図５】図１に示す投射型表示装置の液晶装置に用いる位相差補償板の説明図である。
【図６】図５に示す位相差補償素子の説明図である。
【図７】本発明を適用した液晶装置におけるチルト方向等を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した液晶装置においてＯプレートのチルト方向等を変更したときのコントラストレベルを評価した結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（投射型表示装置の構成）
図１は、本発明を適用し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。
【００１９】
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、入射側偏光板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、位相差補償板１２と、出射側偏光板１３と、を備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、後述する入射側偏光板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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（液晶パネル等の構成）
図２は、図１に示す投射型表示装置の液晶パネル周辺の構成を示す斜視図である。図３は、図２に示す液晶パネル等を保持する三角柱ユニットの断面図である。
【００３０】
図１に示す赤色光用の液晶装置３Ｒ、緑色光用の液晶装置３Ｇ、青色光用の液晶装置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、図２に示すように、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の構成は同一であるため、以下、緑色光用の液晶装置３Ｇについて詳細な構成を説明し、赤色光用の液晶装置３Ｒ、および青色光用の液晶装置３Ｂの説明を省略する。
【００３１】
赤色光用の液晶装置３Ｒ、緑色光用の液晶装置３Ｇ、青色光用の液晶装置３Ｂのうち、例えば、緑色光用の液晶装置３Ｇは、図３に示すように、入射側偏光板９と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０と、緑色光用の液晶パネル１１Ｇと、位相差補償板１２と、出射側偏光板１３と、を備えている。これら構成要素のうち、入射側偏光板９を除いて、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０、緑色光用の液晶パネル１１Ｇ、位相差補償板１２、および出射側偏光板１３は、略三角柱の形状を有する筐体５０に固定されている。筐体５０は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で構成されている。
【００３２】
筐体５０の３つの側面５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、光を通過させる開口部５０ａｔ、５０ｂｔ、５０ｃｔがそれぞれ設けられている。筐体５０の３つの側面５０ａ、５０ｂ、５０ｃのうち、互いに直角に接する２つの面を第１側面５０ａ、第２側面５０ｂとし、第１側面５０ａおよび第２側面５０ｂに対して４５°の角度で接する面を第３側面５０ｃとする。第１側面５０ａの外面側には開口部５０ａｔを塞ぐように緑色光用の液晶パネル１１Ｇが固定され、第１側面５０ａの内面側には開口部５０ａｔを塞ぐように位相差補償板１２が固定されている。第２側面５０ｂの外面側には開口部５０ｂｔを塞ぐように出射側偏光板１３が固定されている。第３側面５０ｃの外面側には開口部５０ｃｔを塞ぐようにワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０が固定されている。このような構成により、筐体５０の内部は密閉された空間となっている。
【００３３】
緑色光用の液晶装置３Ｇにおいて、光源光から分離された緑色光ＬＧは入射側偏光板９に入射する。入射側偏光板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、次に説明する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、緑色光ＬＧの略全てが入射側偏光板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。
【００３４】
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０は、例えば、ガラス基板とその上に形成された複数の金属線とにより構成されている。複数の金属線は、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上に形成されている。複数の金属線が形成されたガラス基板の主面が偏光分離面となり、複数の金属線の延在方向が反射軸方向であり、複数の金属線の配列方向が透過軸方向である。偏光分離面は、偏光分離面に入射する緑色光ＬＧの中心軸に対して略４５°の角度をなしている。偏光分離面に入射した緑色光ＬＧ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および入射側偏光板９の作用によって、緑色光ＬＧは、概ねＰ偏光になっているため、緑色光ＬＧ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の偏光分離面を透過して緑色光用の液晶パネル１１Ｇに入射する。なお、入射側偏光板９、出射側偏光板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。
【００３５】
（液晶パネルの構成）
図４は、図１に示す投射型表示装置で用いた液晶パネルの断面構成を模式的に示す説明図である。図３に示す緑色光用の液晶パネル１１Ｇ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１１Ｇ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。
【００３６】
図４に示すように、素子基板３２を構成する基板本体３５上には、複数のゲート線と複数のソース線とが直交するように配置され、ゲート線とソース線との交差に対応する複数の位置の各々にＴＦＴ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４においては、ゲート線、ソース線、ＴＦＴ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３８上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide／ＩＴＯ）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。
【００３７】
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４０が形成されている。これらの配向膜３７、４０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５×１０3Ｐａ、基板温度は１００℃とする。配向膜３７、４０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４０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、４０により、液晶層３３の液晶分子３３Ｂは所定のプレチルト角をなすように配向する。なお、画素電極３６の材料と共通電極３９の材料との仕事関数差がフリッカーや焼き付きの原因となる場合には、画素電極３６と配向膜３７との間に絶縁膜を設けてもよい。
【００３８】
（位相差補償板の構成）
図５は、図１に示す投射型表示装置１の液晶装置３Ｇに用いる位相差補償板１２の説明図である。
【００３９】
図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と液晶パネル１１Ｇとの間の光路上には位相差補償板１２が配置されている。すなわち、液晶パネル１１Ｇ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との間に位相差補償板１２が配置されている。かかる液晶装置３Ｇにおいて、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０を透過した緑色光ＬＧは、位相差補償板１２、液晶パネル１１Ｇ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、緑色光ＬＧは、液晶層３３を透過する間に変調されて変調光となり、対向基板３１、位相差補償板１２を再度透過する。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、位相差補償板１２は、石英ガラス製の基板５２の一方の面にＯプレート５４（第１位相差補償素子）が形成され、他方の面にＣプレート５３（負のＣプレート：第２位相差補償素子）が形成された構造を有している。このため、本形態では、Ｃプレート５３とＯプレート５４とは一体化されている。このような構成からなる位相差補償板１２は液晶パネル１１Ｇ側にＣプレート５３が位置し、液晶パネル１１Ｇと反対側にＯプレート５４が位置するように、液晶パネル１１Ｇと平行に配置されている。
【００４１】
なお、図５（ｂ）に示すように、基板５２の一方の面にＣプレート５３Ａ（負のＣプレート）を形成し、他方の面にはＣプレート５３Ｂ（負のＣプレート）およびＯプレート５４をこの順に積層して形成してもよい。その場合に、Ｃプレート５３Ａ、５３Ｂを合わせた光学特性が、図５（ａ）に示したＣプレート５３と同じになるように、基板５２に対してＣプレート５３Ａ、５３Ｂをそれぞれ形成する。これにより、Ｃプレート５３Ａ、５３Ｂによって１枚のＣプレート５３とみなすことができる。なお、図示を省略するが、図５（ｂ）におけるＣプレート５３ＢとＯプレート５４とを入れ替えて積層してもよく、基板５２の他方の面にＯプレート５４を形成した位相差補償板を用いてもよい。
【００４２】
さらに、図５（ｃ）に示すように、基板５２ＡにＣプレート５３を形成し、別の基板５２ＢにＯプレート５４を形成したものを用いてもよい。すなわち、これらを合わせて一つの位相差補償板１２として用いてもよい。
【００４３】
（位相差補償板の詳細構成）
図６は、図５に示す位相差補償素子の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、Ｃプレートの光学異方性を説明するための模式図、Ｏプレートの光学異方性を説明するための模式図、およびＯプレートのカラムの説明図である。
【００４４】
図５を参照して説明したＣプレート５３は、スパッタ法等によって基板５２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。Ｃプレート５３は、表面に対して垂直な光学軸を有し、緑色光用の液晶パネル１１Ｇ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Ｃプレート５３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Ｃプレート５３は、図６（ａ）に屈折率楕円体で示すように、Ｃプレート５３の各方向の屈折率の関係は、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚであり、Ｃプレート５３の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。すなわち、緑色光用の液晶パネル１１ＧからＣプレート５３に垂直に入射した光に対しては、位相差を補償することができない。一方、緑色光用の液晶パネル１１Ｇ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、Ｃプレート５３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Ｃプレート５３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、１８０ｎｍであるのがより好ましい。ここで、厚み方向の位相差Ｒｔｈは、以下の式によって定義される。
【００４７】
Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
但し、ｎｘ、ｎｙは、図６（ａ）に示したＣプレート５３において、面方向の主屈折率を示し、ｎｚは、同じく厚さ方向の主屈折率を示している。また、ｄはＣプレート５３の厚さを示している。
【００４８】
図５を参照して説明したＯプレート５４は、図６（ｃ）に示すように、石英ガラス製の基板５２に、Ｔａ２Ｏ５等の無機材料が斜方蒸着されて形成されたものである。このため、Ｏプレート５４は、微視的に見て、無機材料が斜め方向に沿って成長したカラム５４ａ（柱状構造体）を有する膜構造を有している。このような構造からなる無機膜５４ｂは、その微細構造に起因して位相差を生じさせる。
【００４９】
かかるＯプレート５４は、図６（ｂ）に屈折率楕円体で示すように、各方向の屈折率の関係がｎｘ＜ｎｙ＜ｎｚであり、二軸の屈折率異方性を有する複屈折体である。Ｏプレート５４は、上述のカラム５４ａを形成した無機膜５４ｂにより遅相軸を有している。Ｏプレート５４の遅相軸は、図６（ｂ）に示した屈折率楕円体を、基板の法線方向から見て基板上（基板面）に垂直に投影した楕円形の長軸５４ｃに一致する。
【００５０】
（チルト方向等の設定）
図７は、本発明を適用した液晶装置３Ｇにおけるチルト方向等を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、液晶分子３３Ｂのチルト方向が液晶パネル１１の中央から左下に向いているときの説明図、および液晶分子３３Ｂのチルト方向が液晶パネル１１の中央から左上に向いているときの説明図である。
【００５１】
本形態の液晶装置３Ｇにおいて、図４を参照して説明した対向基板３１および素子基板３２は、例えば１．８μｍ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、４０間において、これら配向膜３７、４０のカラムの傾き方向（チルト方向）と同じ方向で基板面から８５度傾くように、すなわちプレチルト角が８５°になるように配向させられている。このようにプレチルト角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は遅相軸を有したものとなる。
【００５２】
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。この傾き方向（チルト方向）、すなわち素子基板３２側から対向基板８１側に向かうに連れて、素子基板３２の法線から傾く。本形態では、素子基板３２側からみたときの液晶分子３３Ｂのチルト方向は、図７（ａ）、（ｂ）に矢印ＬＣで示すように、液晶パネル１１Ｇの中央から左下側あるいは左上に向かうように傾いた方向となっている。
【００５３】
このため、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸を液晶パネル１１Ｇまたは対向基板３１に投影したとき、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸は、図７（ａ）、（ｂ）に矢印ＷＧで示す方向となる。その結果、素子基板３２側から液晶分子３３Ｂをみたときのチルト方向ＬＣは、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸に対して、４５°（あるいは１３５°）の角度を成すことになる。ここで、４５°とは、４５°±１０％程度の範囲を有するものとみなしてよく、１３５°とは、１３５°±１０％程度の範囲を有するものとみなしてよい。このように、所定の角度配置に対して±１０％の範囲内でずれていても、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０は、液晶パネル１１Ｇを反射してきた光に対して、面内回転による良好な位相差補償をなす。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示した楕円球において、Ｏプレート５４の遅相軸は、基板５２の法線方向から見て基板５２上（基板面）に投影した楕円形の長軸の長さ方向に一致し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸と略平行である。なお、Ｏプレート５４の遅相軸とワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸とが略平行であるとは、完全に平行である構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含む意味である。
【００５５】
また、図６（ｃ）を参照して説明したように、無機膜５４ｂでは、これを形成するカラム５４ａが傾いて形成されており、かかるカラム５４ａを液晶パネル１１Ｇからみたときの傾き方向（チルト方向）は、図７（ａ）、（ｂ）に矢印Ｔｏで示す方向である。
【００５６】
すなわち、本形態では、液晶分子３３Ｂの素子基板３２側からみたときの傾き方向（矢印ＬＣで示す方向）、Ｏプレート５４のカラム５４ａの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向（矢印Ｔｏで示す方向）、およびワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸（矢印ＷＧで示す方向）を素子基板３２に垂直に投影したとき、各方向は、図７（ａ）、（ｂ）に示す通りである。より具体的には、液晶分子３３Ｂの素子基板３２側からみたときの傾き方向（矢印ＬＣで示す方向）と、Ｏプレート５４のカラム５４ａの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向（矢印Ｔｏで示す方向とは、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸（矢印ＷＧで示す方向）を挟んで逆向きであり、１３５°あるいは２２５°の角度を成している。
【００５７】
（コントラストの評価結果）
図８は、本発明を適用した液晶装置３ＧにおいてＯプレートのチルト方向等を変更したときのコントラストレベルを評価した結果を示す説明図であり、図８（ｂ）、（ｈ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示す各実施例に対応し、図８（ａ）、（ｃ）、（ｄ）および図８（ｅ）〜（ｇ）は本発明の比較例に相当する。なお、各図においてＣで示す値は、コントラストの測定結果を規格化した値である。
【００５８】
図７（ａ）、（ｂ）および図８（ｂ）、（ｈ）に示すように、液晶分子３３Ｂの素子基板３２側からみたときの傾き方向（矢印ＬＣで示す方向）と、Ｏプレート５４のカラム５４ａの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向（矢印Ｔｏで示す方向とが、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸（矢印ＷＧで示す方向）を挟んで逆向きである場合、高いコントラスト（コントラストのレベルＣ＝１００）を得ることができる。
【００５９】
これに対して、図８（ｄ）、（ｆ）に示す参考例のように、液晶分子３３Ｂの素子基板３２側からみたときの傾き方向（矢印ＬＣで示す方向）と、Ｏプレート５４のカラム５４ａの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向（矢印Ｔｏで示す方向とが、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸（矢印ＷＧで示す方向）からみて同一の向きである場合、コントラストのレベルＣは、９０、８６であり、本発明を適用した場合に比して低い。
【００６０】
また、図８（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）に示す参考例を示すように、Ｏプレート５４のカラム５４ａの液晶パネル１１Ｇ側からみたときの傾き方向（矢印Ｔｏで示す方向）と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸（矢印ＷＧで示す方向）とが同一である場合、コントラストのレベルＣは、５７〜６４であり、本発明を適用した場合に比してかなり低い。
【００６１】
このように本形態によれば、液晶パネル１１Ｇに対して光学差補償板１２を傾けなくてもコントラストを向上することができる。それ故、本発明を適用した液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを備えた投射型表示装置１によれば、コントラストが高い投射画像を得ることができる。
【００６２】
（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を使用した電子機器として、投射型表示装置１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（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。
【符号の説明】
【００６３】
１・・投射型表示装置、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、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ・・液晶パネル、１２・・位相差補償板、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、５３・・Ｃプレート（第２位相差補償素子）、５４・・Ｏプレート（第１位相差補償素子）
【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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