(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置されると共に、配向膜を夫々有する一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持されており、前記配向膜によってプレチルトが付与された液晶分子からなる液晶と、
正の一軸性を有すると共に光軸として、前記一対の基板に沿った一の平面に対して、前記プレチルトが付与された液晶分子の長軸が傾斜する方向と異なる方向に傾斜した第１光軸を有する第１光学補償素子と、
正の一軸性を有すると共に光軸として、前記一の平面に沿った第２光軸を有する第２光学補償素子と
を備え、
前記第１及び第２光軸は、前記一の平面の法線方向から見て、互いに交わる
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１及び第２光軸は、前記一の平面の法線方向から見て、互いに直交す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】
前記液晶は、垂直配向型の液晶であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１光軸が前記一の平面の法線に対してなす角度は、前記プレチルトが付与された液晶分子の長軸が前記一の平面の法線に対してなす角度であるプレチルト角に等しいことを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第１光学補償素子は、正の一軸性結晶を含んでなると共に光軸が一表面に対して傾斜するように研磨されることにより形成された結晶板からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
負の一軸性を有すると共に光軸として前記一の平面の法線に沿った第３光軸を有する第３光学補償素子を更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第３光学補償素子は、無機材料で構成されることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記一対の基板に対して光が入射する側に配置されたマイクロレンズアレイを更に備え、
前記第３光学補償素子は、前記一対の基板に対して光が出射する側に設けられることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記第１及び第２光学補償素子は、前記一対の基板に対して光が出射する側に設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の液晶装置を具備してな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、例えば液晶ライトバルブ等の液晶装置、及び該液晶装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶装置では、液晶層で生じる光の位相差（或いは位相ずれ）によってコントラストが低下してしまうのを防ぐために、例えば位相差フィルム等の光学位相差補償素子を備えたものがある。
【０００３】
このような光学位相差補償素子に関して、例えば特許文献１では、垂直配向型の液晶素子に対して、光学異方性素子を、液晶分子の配向方向に応じて傾けて配置する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１に開示された技術のように光学異方性素子を傾けて配置する場合、光学異方性素子を配置するための空間を確保する必要がある。このため、液晶装置自体或いは液晶装置を備えたプロジェクタの小型化が困難であり、且つレイアウトの自由度が阻害されてしまうという技術的問題点がある。
【０００６】
更に、液晶分子の配向方向に応じて、光学異方性素子を傾斜させているので、配向方向によっては、光学異方性素子を傾斜させる機構が複雑になったり、組立工程において追加的な調整が必要になったりする可能性があるという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、例えば、コントラストの比較的高い高品位な画像を表示可能であり、且つ小型化に適した液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶装置は上記課題を解決するために、互いに対向して配置されると共に、配向膜を夫々有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持されており、前記配向膜によってプレチルトが付与された液晶分子からなる液晶と、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記一対の基板に沿った一の平面に対して、前記プレチルトが付与された液晶分子の長軸が傾斜する方向と異なる方向に傾斜した第１光軸を有する第１光学補償素子と、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記一の平面に沿った第２光軸を有する第２光学補償素子とを備える。
【０００９】
本発明の液晶装置によれば、一対の基板は、互いに対向して配置され、該一対の基板間には液晶が挟持される。液晶は、典型的には、垂直配向型の液晶、即ちＶＡ（Vertical Alignment）型液晶である。一対の基板の各々には、配向膜が設けられている。配向膜は、液晶を構成する液晶分子に対して、所定方位に所定角度だけ立ち上がるプレチルトを付与する。例えば液晶がＶＡ型液晶の場合、液晶分子は、一対の基板に沿った一の平面の法線に対して所定方位にプレチルト角だけ傾いて配向する。例えば液晶がＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶の場合、液晶分子は、一対の基板に沿った一の平面に対して所定方位にプレチルト角だけ傾いて配向する。このような配向膜は、典型的には、所定方位にラビングが施された有機配向膜である。或いは、配向膜は、無機配向膜であってもよい。当該液晶装置の動作時には、当該液晶装置に投射光等の光が入射され、当該液晶装置は、液晶ライトバルブとして機能する。
【００１０】
本発明では特に、第１及び第２光学補償素子を備える。第１及び第２光学補償素子の各々は、一対の基板における光が入射される側或いは光が出射される側に設けられる。第１光学補償素子は、正の一軸性を有しており、例えば、正の一軸性結晶を含んでなる。第１光学補償素子の光軸（即ち光学軸）である第１光学軸は、一対の基板に沿った一の平面に対して、プレチルトが付与された液晶分子の長軸が傾斜する方向と異なる方向に傾斜している。即ち、第１光軸が一対の基板に沿った一の平面に対して傾斜する方向と、液晶装置の非動作時における配向膜に接する個所での液晶分子の長軸が一対の基板に沿った一の平面に対して傾斜する方向とは、互いに異なっている。例えば液晶がＶＡ型液晶である場合、第１光軸は、典型的には、一対の基板に沿った一の平面について、プレチルトが付与された液晶分子の長軸と対称な方向に沿っている。第２光学補償素子は、例えば、正の一軸性の位相差板（即ち、Ａプレート）からなり、その光軸である第２光軸が一対の基板に沿うように、該一対の基板に対向配置される。第２光軸は、典型的には、一対の基板に沿った一の平面の法線方向から見て、第１光軸と互いに交わっている。例えば液晶がＶＡ型の液晶である場合、第２光軸は、典型的には、一対の基板に沿った一の平面の法線方向から見て、プレチルトが付与された液晶分子の長軸と互いに交わっている。
【００１１】
よって、例えば液晶ライトバルブとして機能する当該液晶装置の動作時に、入射された光が、一対の基板に対して傾斜した液晶分子からなる液晶を通過することで発生する光の位相差を、第１及び第２光学補償素子によって補償することができる。言い換えれば、第１及び第２光学補償素子によって、一対の基板間に挟持された液晶、当該第１及び第２光学補償素子の全体の屈折率の異方性を小さくすることができる。即ち、液晶、第１及び第２光学補償素子の全体の屈折率の異方性を示す屈折率楕円体を球状に近づけることができる。このような補償を行うことで、液晶を通過した光が出射側の偏光板に対し、位相がずれた状態で入射するのを防止することができる。よって、例えば出射側の偏光板において、本来通過させないはずの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。
【００１２】
更に、第１及び第２光学補償素子は、一対の基板に対して傾斜して配置されることなく、液晶で生じる光の位相差を補償することができる。よって、当該液晶装置等の小型化に適することができる。
【００１３】
尚、第１及び第２光学補償素子の各々は、一対の基板に対して光が入射する側（言い換えば、液晶に対して光が入射する側）に設けられてもよいし、一対の基板から光が出射する側に設けられてもよい。
【００１４】
尚、ＶＡ型液晶に限らず、第１及び第２光軸の関係を適切に設定することによって、ＴＮ型液晶やＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）型液晶等であっても効果的に補償を行うことができる。
【００１５】
以上説明したように、本発明の液晶装置によれば、第１及び第２光学補償素子によって、液晶で生じる位相差を補償できる。よって、コントラストの比較的高い高品位な画像を表示可能であり、且つ小型化に適することができる。
【００１６】
本発明の液晶装置の一態様では、前記第１及び第２光軸は、前記一の平面の法線方向から見て、互いに交わる。
【００１７】
この態様によれば、第１光軸及び第２光軸が、一対の基板に沿った一の平面の法線方向から見て、互いに平行な場合と比較して、一対の基板間に挟持された液晶、当該第１及び第２光学補償素子の全体の屈折率の異方性を小さくすることができる。
【００１８】
上述した第１及び第２光軸が互いに交わる態様では、前記第１及び第２光軸は、前記一の平面の法線方向から見て、互いに直交するように構成してもよい。
【００１９】
この場合には、一対の基板間に挟持された液晶、当該第１及び第２光学補償素子の全体の屈折率の異方性を、より一層小さくすることができる。
【００２０】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記液晶は、垂直配向型の液晶である。
【００２１】
この態様によれば、液晶分子は垂直配向されており、一対の基板の各々に設けられた配向膜の両方が、液晶分子に付与するプレチルトは同じである。従って２枚の配向膜によってプレチルトが付与された液晶分子の長軸が該一の平面の法線に対して傾斜していることに起因して生じる光の位相差を、第１及び第２光学補償素子によって効果的に補償することができる。
【００２２】
上述した液晶が垂直配向型の液晶である態様では、前記第１光軸が前記一の平面の法線に対してなす角度は、前記プレチルトが付与された液晶分子の長軸が前記一の平面の法線に対してなす角度であるプレチルト角に等しいように構成してもよい。
【００２３】
この場合には、第１光軸が、一対の基板に沿った一の平面の法線に対して傾斜する角度（即ち、第１光軸と該法線とがなす角の大きさ）は、プレチルト角に等しいので、液晶分子の長軸が該一の平面の法線に対して傾斜していることに起因して生じる光の位相差を効果的に補償することができる。ここに「プレチルト角に等しい」とは、液晶分子の長軸が傾斜していることに起因して生じる光の位相差を、製品仕様上で許容される程度に補償するのに十分な範囲でプレチルト角に近ければよい趣旨であり、即ち、プレチルト角に文字通り等しい場合の他、プレチルト角に実質的に等しい場合を含む意味である。
【００２４】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記第１光学補償素子は、正の一軸性結晶を含んでなると共に光軸が一表面に対して傾斜するように研磨されることにより形成された結晶板からなる。
【００２５】
この態様によれば、第１光学補償素子を、比較的容易にして、一対の基板に沿った一の平面に対して傾斜した光軸を有する結晶板として構成することができる。よって、第１光学補償素子を該一の平面に対して傾斜させて配置する必要がなく、当該液晶装置の小型化を図ることが可能となる。ここに本発明に係る「一表面」とは、二つの主面を有する平板状の結晶板における、一方の主面を意味する。尚、正の一軸性結晶として水晶を用いる場合には、例えば、サファイア等を用いる場合に比べて安価であり、且つ結晶板の加工が容易である。よって、コストの削減を図ることが可能である。
【００２６】
光軸が一表面に対して傾斜する結晶板は、例えば、結晶を、該結晶の光軸に対して所定の角度だけ傾けて切断し、所定の厚さになるように研磨して形成すればよい。尚、一表面と反対側の面は、一表面と平行になるように研磨されていることが好ましい。
【００２７】
本発明の液晶装置の他の態様では、負の一軸性を有すると共に光軸として前記一の平面の法線方向に沿った第３光軸を有する第３光学補償素子を更に備える。
【００２８】
この態様によれば、第３光学補償素子は、例えば、負の一軸性の位相差板（即ち、Ｃプレート）からなり、その光軸である第３光軸が一対の基板に沿った一の平面の法線方向に沿うように、該一対の基板に対向配置される。よって、液晶を通過することで発生する光の位相差を、より確実に補償することができる。言い換えれば、第１、第２及び第３光学補償素子によって、一対の基板間に挟持された液晶、当該第１、第２及び第３光学補償素子の全体の屈折率の異方性を、より一層小さくすることができる。即ち、液晶、第１、第２及び第３光学補償素子の全体の屈折率の異方性を示す屈折率楕円体を球状に、より一層近づけることができる。従って、コントラストの低下や視野角の縮小を、より確実に防止することができる。
【００２９】
上述した第３光学補償素子を備える態様では、前記第３光学補償素子は、無機材料で構成されてもよい。
【００３０】
この場合には、第３光学補償素子は、例えば蒸着法等を用いて無機材料から形成される。よって、第３光学補償素子は、紫外線等による劣化が殆ど或いは全く起こらない。従って、第３光学補償素子の耐光性或いは耐久性を向上させることができ、表示画像における経時的な品質の劣化を低減或いは防止することができる。
【００３１】
上述した第３光学補償素子を備える態様では、前記一対の基板に対して光が入射する側に配置されたマイクロレンズアレイを更に備え、前記第３光学補償素子は、前記一対の基板に対して光が出射する側に設けられてもよい。
【００３２】
この場合には、第３光学補償素子をマイクロレンズアレイに対して光が出射する側に配置できるので、マイクロレンズアレイによって曲げられた光が、液晶を通過することで発生する位相差を第３光学補償素子によって確実に補償することができる。言い換えれば、マイクロレンズアレイによる光の位相ずれに対する悪影響を殆ど或いは完全に無くすことができる。
【００３３】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記第１及び第２光学補償素子は、前記一対の基板に対して光が出射する側に設けられる。
【００３４】
この態様によれば、第１及び第２光学補償素子を、例えば、マイクロレンズアレイに対して光が出射する側に配置できるので、マイクロレンズアレイによって曲げられた光が、液晶を通過することで発生する位相差を第１及び第２光学補償素子によって確実に補償することができる。言い換えれば、マイクロレンズアレイによる光の位相ずれに対する悪影響を殆ど或いは完全に無くすことができる。
【００３５】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置（但し、その各種態様を含む）を具備してなる。
【００３６】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の液晶装置を具備してなるので、液晶層を通過する光に生じる位相差を補償することができ、高コントラストを実現することが可能である。この結果、高品質な画像表示を行うと共に小型化に適した、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【００３７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の液晶装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネルについて、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態に係る液晶装置は、液晶プロジェクタ等の投写型表示装置のライトバルブに用いられる液晶装置である。ここに図１は、本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´断面図である。尚、図１及び図２には、後に詳述する光学補償素子は配置されておらず、液晶パネルのみが示されている。
【００３９】
図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネル１００では、本発明に係る「一対の基板」の一例としてのＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００４０】
図１において、シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００４１】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。
【００４２】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極９ａがマトリクス状に設けられている。画素電極９ａ上には、配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板２０上の画像表示領域１０ａ内で、例えば格子状等にパターニングされている。そして、遮光膜２３上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向してベタ状に形成されている。対向電極２１上には配向膜２２が形成されている。液晶層５０は、誘電率異方性が負である液晶分子を含んで構成されている。従って、本実施形態に係る液晶装置は、垂直配向（ＶＡ）モードで液晶分子の配向が制御される液晶装置である。尚、本発明に係る液晶装置は、誘電率異方性が負である液晶分子を有する液晶装置に限定されるものではなく、例えば、一種又は数種のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜１６及び２２間で、所定の配向状態をとる液晶装置であってもよい。
【００４３】
ここでは図示しないが、対向基板２０における液晶層５０に対向する側とは反対側の面（即ち、入射光が入射される側の面）には、図３を参照して後述するマイクロレンズアレイ４００が設けられている。
【００４４】
尚、ここでは図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。
【００４５】
次に、本実施形態に係る液晶装置が備える第１及び第２光学補償素子について、図３から図６を参照して説明する。
【００４６】
先ず、第１及び第２光学補償素子の配置位置について、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係る液晶装置の構成と入射光の入射方向とを示す、本実施形態に係る液晶装置の断面図である。尚、以降の図においては、図１及び図２で示した、液晶パネル１００の詳細な部材については適宜省略し、直接関連のある部材のみを示す。また、図３は、説明の便宜上、図２に示したＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を上下逆転させて図示している。
【００４７】
図３において、本実施形態に係る液晶装置は、液晶パネル１００、マイクロレンズアレイ４００、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０を備えており、偏光板３００ａ及び３００ｂ間に挟み込まれるように配置されている。
【００４８】
マイクロレンズアレイ４００は、液晶パネル１００の各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズアレイ板であり、入射側の偏光板３００ａと液晶パネル１００との間に設けられている。マイクロレンズアレイ４００によって、入射光を画素単位で集光することができ、液晶パネル１００における実質的な開口率を向上させることができる。即ち、マイクロレンズアレイ４００によって、液晶パネル１００における光の利用効率及び明るさや色純度を向上させることができる。
【００４９】
第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、出射側の偏光板３００ｂと液晶パネル１００との間に設けられている。第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、この順で、ＴＦＴアレイ基板１０に貼り付けられている。尚、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の各々は、ＴＦＴアレイ基板１０とは別に支持体を設けて、その支持体と一体に構成されていてもよい。
【００５０】
次に、第１及び第２光学補償素子の構成について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係る第１及び第２光学補償素子の斜視図であり、図５は、本実施形態に係る第１光学補償素子の形成方法を示す概念図である。尚、図４では、第１及び第２光学補償素子に加えて、電圧を印可されない状態での液晶パネル１００における液晶分子の状態を概念的に示してある。また、図４では、説明の便宜上、角度α及び角度θ１を実際よりも大きくなるように図示している。
【００５１】
図４において、液晶層５０における液晶分子５０１は、電圧を印可されない状態において、配向膜２２及び１６（図２参照）によって、対向基板２０（或いはＴＦＴアレイ基板１０）の面内で所定方位（図４中、Ｘ方向に沿う方位である、配向膜２２近傍の液晶のチルト方向２０ｒ（即ち配向膜１６近傍の液晶のチルト方向１０ｒ）に沿う方位）に、該面内から所定角度だけ立ち上がるプレチルトを付与されており、対向基板２０（或いはＴＦＴアレイ基板１０）の法線に対してプレチルト角αだけ傾斜して配向する。
【００５２】
第１光学補償素子２１０は、例えば水晶等である正の一軸性結晶から形成された結晶板からなる。第１光学補償素子２１０の光軸２１１は、第１光学補償素子２１０の液晶パネル１００に対向する面（即ち、ＸＹ平面）に対して、液晶分子５０１の長軸が傾斜する方向と異なる方向に傾斜している。即ち、例えばＴＦＴアレイ基板１０対してチルト方向１０ｒに沿って直交する一の平面内で見れば、光軸２１１は、ＴＦＴアレイ基板１０の法線（即ち、Ｚ軸）に対して、液晶分子５０１の長軸が傾斜する方向と異なる方向に角度θ１だけ傾斜している。従って、想定屈折率楕円体２１２もＴＦＴアレイ基板１０の法線に対して、液晶分子５０１の長軸が傾斜する方向と異なる方向に角度θ１だけ傾斜している。第１光学補償素子２１０の遅相軸２１３は、配向膜１６近傍の液晶のチルト方向１０ｒ（即ち、配向膜２２近傍の液晶のチルト方向２０ｒ或いはＸ方向）に沿っている。より具体的には、第１光軸２１１は、第１光学補償素子２１０の液晶パネル１００に対向する面（即ち、ＸＹ平面）について、プレチルトが付与された液晶分子５０１の長軸と対称な方向に沿っており、角度θ１が、プレチルト角αに殆ど或いは実践上完全に等しくなるように設定されている。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、本実施形態では、正の一軸性結晶２ｂを、光軸Ｌに対して角度θ２（ここで角度θ２は、９０度と角度θ１との差である）だけ傾いている切断線ｑ１及びｑ２で切断し、所定の厚さｄになるように研磨することによって、図５（ｂ）に示すような、第１光学補償素子２１０を形成する。このような形成方法によれば、例えば、角度θ２を８５度に設定した場合、角度θ１が５度（即ち、プレチルト角αに殆ど等しい角度）である第１光学補償素子２１０を容易に形成できる。尚、研磨としては、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）等の各種研磨技術を適用可能である。
【００５４】
再び図４において、第２光学補償素子２２０は、正の一軸性の位相差板（即ち、Ａプレート）として機能する例えばフィルム状の有機化合物からなる。第２光学補償素子２２０の光軸２２１は、第１光学補償素子２１０の液晶パネル１００に対向する面（即ち、ＸＹ平面）に沿っており、該対向する面の法線方向（即ち、Ｚ方向）から見て、第１光学補償素子２１０の光軸２１１と例えば８０度から９０度の角度をなして互いに交わっている。言い換えれば、第２光学補償素子２２０の光軸２２１は、ＸＹ平面に沿っており、Ｚ方向から見て、プレチルトが付与された液晶分子５１０の長軸と例えば８０度から９０度の角度をなして互いに交わっている。従って、想定屈折率楕円体２２２もＸＹ平面に沿っており、第２光学補償素子２２０の遅相軸２２３は、Ｚ方向から見て、第１光学補償素子２１０の遅相軸２１３と例えば８０度から９０度の角度をなして互いに交わっている。
【００５５】
次に、上述のように構成された第１及び第２光学補償素子を備えた液晶装置の動作について、図３及び図４に加えて図６を参照して説明する。ここに図６は、液晶層の想定屈折率楕円体と第１光学補償素子の想定屈折率楕円体とが合成されてなる想定屈折率楕円体を概念的に示す概念図である。
【００５６】
図３において、本実施形態に係る液晶装置の動作時には、入射光は先ず入射側の偏光板３００ａに入射する。偏光板３００ａでは、所定方向（本実施形態では、対向基板２０が有する配向膜２２近傍の液晶のチルト方向２０ｒ、即ちＸ方向）に対して理想的には４５°の角度方向に振動する光のみが通過できる。即ち、入射光は偏光板３００ａを通過することにより直線偏光となる。偏光板３００ａを通過した入射光は、マイクロレンズアレイ４００及び対向基板２０を通過して、液晶層５０に入射する。
【００５７】
図４において、液晶層５０における液晶分子５０１は、電圧が印加されない状態では、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向（即ち、Ｚ方向）に対してチルト方向１０ｒに沿った一の方位（即ち、Ｘ軸の正の方位）にプレチルト角αだけ傾いて配向している。よって、図６に示すように、液晶層５０全体の屈折率の異方性を示す想定屈折率楕円体５０１ｅも、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向（即ち、Ｚ方向）に対してチルト方向１０ｒに沿った一の方位（即ち、Ｘ軸の正の方位）にプレチルト角αだけ傾斜している。よって、仮に、何らの対策も施さねば、液晶層５０に入射された光は、液晶層５０の想定屈折率楕円体５０１ｅがプレチルト角αだけ傾斜していることに起因して位相差を生じ、液晶層５０を通過した光は、出射側の偏光板３００ｂに対し、位相がずれた状態で入射してしまう。尚、偏光板３００ｂは、偏光板３００ａの偏光方向と垂直に交わる方向に振動する光のみが通過できる。
【００５８】
しかるに、図４及び図６において、本実施形態に係る液晶装置によれば、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０を備えるので、入射光が、プレチルト角αだけ傾斜した想定屈折率楕円体５０１ｅを有する液晶層５０を通過することで発生する光の位相差を補償することができる。言い換えれば、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０によって、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の屈折率の異方性を小さくすることができる。即ち、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の屈折率の異方性を示す屈折率楕円体を球状に近づけることができる。
【００５９】
つまり、プレチルト角αだけ傾斜した想定屈折率楕円体５０１ｅを有する液晶層５０に対して、角度θ１だけ想定屈折率楕円体５０１ｅとは反対側に傾斜した想定屈折率楕円体２１２を有する第１光学補償素子２１０が配置されることで、液晶層５０及び第１光学補償素子２１０の全体の想定屈折率楕円体２９２は、二軸性の屈折率楕円体に近似される。このため、第１光学補償素子２１０によって、例えば、チルト方向１０ｒ（或いは２０ｒ）に沿って入射される光が液晶層５０を通過することにより生じる位相差を補償することができる。
【００６０】
更に、液晶層５０及び第１光学補償素子２１０に対して、Ｚ方向から見て想定屈折率楕円体５０１ｅ及び２１２と互いに交わる想定屈折率楕円体２２２を有する第２光学補償素子２２０が配置されることで、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の想定屈折率楕円体は、球状の屈折率楕円体に近似される。よって、液晶層５０において生じた位相差を、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０によって補償することができる。
【００６１】
このような補償を行うことで、液晶層５０を通過した光が出射側の偏光板３００ｂに対し、位相がずれた状態で入射するのを防止することができる。よって、例えば出射側の偏光板３００ｂにおいて、本来通過させないはずの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。
【００６２】
更に、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に対して傾斜して配置されることなく、液晶層５０で生じる光の位相差を補償することができる。よって、当該液晶装置等の小型化に適することができる。
【００６３】
尚、第１光学補償素子２１０のＺ方向に対するリタデーション（Δｎ・ｄ）は、液晶層５０のＺ方向に対するリタデーションと殆ど或いは完全に等しいことが望ましい。この場合には、液晶層５０で生じる位相差を補償する効果をより一層高めることができる。但し、第１光学補償素子２１０のＺ方向に対するリタデーションが、液晶層５０のＺ方向に対するリタデーションと殆ど或いは完全に等しくなくても、第１光学補償素子２１０のＺ方向に対するリタデーションと液晶層５０のＺ方向に対するリタデーションとの差に応じて、液晶層５０で生じる位相差を補償する効果を相応に高めることができる。即ち、例えば、液晶層５０のＺ方向に対するリタデーションが２５０ｎｍである場合には、第１光学補償素子２１０のリタデーションは、２５０ｎｍであることが望ましいが、例えば１５０ｎｍ〜３００ｍの範囲内であれば、液晶層５０で生じる位相差を補償する効果を確実に高めることができる。
【００６４】
図４において、本実施形態では特に、第１光学補償素子２１０の光軸２１１と第２光学補償素子２２０の光軸２２１とは、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向（即ち、Ｚ方向）から見て、例えば８０度から９０度の角度をなして互いに交わっている。よって、仮に、光軸２１１と光軸２２１とが、Ｚ方向から見て、互いに平行な場合と比較して、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の屈折率の異方性を小さくすることができる。尚、光軸２１１と光軸２２１とは、Ｚ方向から見て、互いに直交することが望ましい。この場合には、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の屈折率の異方性を、より一層小さくすることができる。
【００６５】
更に、本実施形態では特に、第１光学補償素子２１０の光軸２１１がＴＦＴアレイ基板１０の法線（即ち、Ｚ軸）に対してなす角度θ１は、プレチルトが付与された液晶分子５０１の長軸がＴＦＴアレイ基板１０の法線に対してなすプレチルト角αに殆ど或いは実践上完全に等しい。よって、液晶分子５０１の長軸がＴＦＴアレイ基板１０の法線に対してプレチルト角αだけ傾斜していることに起因して生じる光の位相差を効果的に補償することができる。
【００６６】
加えて、本実施形態では特に、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、液晶パネル１００に対して光が出射する側に設けられている。即ち、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、マイクロレンズアレイ４００に対して光が出射する側に配置されている。よって、マイクロレンズアレイ４００によって曲げられた光が、液晶層５０を通過することで発生する位相差を第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０によって確実に補償することができる。言い換えれば、マイクロレンズアレイ４００による光の位相差に対する悪影響を殆ど或いは完全に無くすことができる。尚、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、液晶パネル１００に対して光が入射する側（言い換えば、液晶層５０に対して光が入射する側）に設けられてもよい。この場合にも、光の位相差を補償する効果を得ることができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０によって、液晶層５０で生じる位相差を補償できる。よって、コントラストの比較的高い高品位な画像を表示可能であり、且つ小型化に適することができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る液晶装置について、図７及び図８を参照して説明する。ここに図７は、第２実施形態における図３と同趣旨の断面図である。図８は、第２実施形態における図４と同趣旨の斜視図である。尚、図７及び図８において、図１から図６に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００６８】
図７において、第２実施形態に係る液晶装置は、第３光学補償素子２３０を更に備える点で、上述した第１実施形態に係る液晶装置と異なり、その他の点については、上述した第１実施形態に係る液晶装置と概ね同様に構成されている。
【００６９】
図７において、第２実施形態に係る液晶装置は、液晶パネル１００、マイクロレンズアレイ４００、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０を備えており、偏光板３００ａ及び３００ｂ間に挟み込まれるように配置されている。
【００７０】
第３光学補償素子２３０は、出射側の偏光板３００ｂと液晶パネル１００との間（より具体的には、第１光学補償素子２１０と第２光学補償素子２２０との間）に設けられている。第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０は、第１光学補償素子２１０、第３光学補償素子２３０、第２光学補償素子２２０の順でＴＦＴアレイ基板１０に貼り付けられている。尚、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０は、他の順（例えば、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０、第３光学補償素子２３０の順）で、ＴＦＴアレイ基板１０に貼り付けられてもよい。また、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０は、ＴＦＴアレイ基板１０とは別に支持体を設けて、その支持体と一体に構成されていてもよい。
【００７１】
図８において、第３光学補償素子２３０は、負の一軸性の位相差板（即ち、Ｃプレート）からなる。第３光学補償素子２３０の光軸２３１は、第３光学補償素子２３０の第１光学補償素子２１０に対向する面（即ち、ＸＹ平面或いはＴＦＴアレイ基板１０の基板面）の法線方向（即ち、Ｚ方向）に沿っている。従って、想定屈折率楕円体２３２も該法線方向（即ち、Ｚ方向）に沿っている。
【００７２】
このように構成された第３光学補償素子２３０によって、液晶層５０を通過することで発生する光の位相差を、より確実に補償することができる。言い換えれば、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０によって、液晶層５０、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０の全体の屈折率の異方性を、より一層小さくすることができる。即ち、液晶層５０、第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０の全体の屈折率の異方性を示す屈折率楕円体を球状に、より一層近づけることができる。従って、コントラストの低下や視野角の縮小を、より確実に防止することができる。
【００７３】
本実施形態では特に、第３光学補償素子２３０は、例えば蒸着法等を用いて無機材料から形成されている。よって、第３光学補償素子２３０は、紫外線等による劣化が殆ど或いは全く起こらない。従って、第３光学補償素子２３０の耐光性或いは耐久性を向上させることができ、表示画像における経時的な品質の劣化を低減或いは防止することができる。
【００７４】
次に、上述した第１及び第２実施形態に係る液晶装置によって表示される表示画像のコントラスト（即ちコントラスト比）の測定結果の一例について、図９を参照して説明する。ここに図９は、第１及び第２実施形態に係る液晶装置による表示画像のコントラストの測定結果の一例である。尚、図９では、第１及び第２実施形態に係る液晶装置による表示画像のコントラストの測定結果の一例を、比較例に係る液晶装置による表示画像のコントラストの測定結果の一例と共に示している。また、本測定では、第１光学補償素子２１０は、正の一軸性結晶としての水晶から形成されている。
【００７５】
図９において、データＤ０ａは、液晶パネル１００単体で構成された液晶装置（即ち、液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０のいずれも設けられていない液晶装置）による表示画像のコントラストを示している。データＤ０ｂは、液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０が設けられており、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０のいずれも設けられていない液晶装置による表示画像のコントラストを示している。尚、本測定では、第１光学補償素子２１０の厚さｄをパラメータとして、２５、３０及び３５ｕｍに変化させている。データＤ１ａは、液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０が設けられており、第１光学補償素子２１０及び第３光学補償素子２３０のいずれも設けられていない液晶装置による表示画像のコントラストを示している。データＤ１ｂは、液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０が設けられており、第３光学補償素子２３０が設けられていない液晶装置、即ち、上述した第１実施形態に係る液晶装置による表示画像のコントラストを示している。データＤ２ａは、液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０が設けられており、第１光学補償素子２１０が設けられていない液晶装置による表示画像のコントラストを示している。データＤ２ｂは、液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０が設けられた液晶装置、即ち第２実施形態に係る液晶装置の表示画像のコントラストを示している。
【００７６】
図９において、データＤ０ｂに示す液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０のみを設けた場合には、データＤ０ａに示す液晶パネル１００単体の場合と比較して、コントラストが低い。しかしながら、データＤ１ｂに示す液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０を設けた場合、即ち、第１実施形態に係る液晶装置の場合には、データＤ０ａに示す液晶パネル１００単体の場合と比較して、コントラストが高い。更に、データＤ１ｂに示す第１実施形態に係る液晶装置の場合には、データＤ１ａに示す液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０のみを設けた場合と比較して、コントラストが高い。よって、液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０だけではなく第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子の両方を設けることによって、効果的にコントラストを高めることが可能である。即ち、データＤ１ｂに示されるように、第１実施形態に係る液晶装置によれば、コントラストの高い高品位な画像を表示可能である。
【００７７】
加えて、図９において、データＤ２ａに示す液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０を設けた場合には、データＤ１ａに示す液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０を設けた場合と比較して、コントラストが殆ど同じである。即ち、液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０を設けた液晶装置に対して第３光学補償素子２３０を設けることによっては、コントラストを殆ど高めることができない。しかしながら、データＤ２ｂに示す液晶パネル１００に対して第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０を設けた場合、即ち、第２実施形態に係る液晶装置の場合には、データＤ１ａに示す液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０を設けた場合と比較して、コントラストが高い。よって、液晶パネル１００に対して第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０だけではなく第１光学補償素子２１０、第２光学補償素子２２０及び第３光学補償素子２３０の３つの光学補償素子を設けることによって、より一層効果的にコントラストを高めることが可能である。即ち、データＤ２ｂに示されるように、第２実施形態に係る液晶装置によれば、コントラストの高い高品位な画像を表示可能である。
＜電子機器＞
次に、上述した液晶装置を用いた電子機器の一例について、図１０を参照して説明する。本実施形態に係る電子機器は、上述した液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタである。
【００７８】
図１０は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図１０に示すように、プロジェクタ１１００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および１１１０Ｇに入射される。
【００７９】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等の構成を有しており、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、これらの液晶パネル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。したがって、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。
【００８０】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００８１】
尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００８２】
このようなプロジェクタは、上述した液晶装置を具備してなるので、液晶層を通過する光に生じる位相差が補償され、高コントラストな画像を表示可能であり、更に、小型化が可能である。
【００８３】
尚、図１０を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビ、ビューファインダ型又は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が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００８４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置及び該液晶装置を備えてなる電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１実施形態に係る液晶パネルの平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´断面図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶装置の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る第１及び第２光学補償素子の斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る第１光学補償素子の形成方法を示す概念図である。
【図６】液晶層の想定屈折率楕円体と第１光学補償素子の想定屈折率楕円体とが合成されてなる想定屈折率楕円体を概念的に示す概念図である。
【図７】第２実施形態における図３と同趣旨の断面図である。
【図８】第２実施形態における図４と同趣旨の斜視図である。
【図９】第１及び第２実施形態に係る液晶装置による表示画像のコントラストの測定結果の一例である。
【図１０】本発明の電子機器の一例であるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ｒ…チルト方向、１６…配向膜、２０…対向基板、２０ｒ…チルト方向、２２…配向膜、５０…液晶層、１００…液晶パネル、２１０…第１光学補償素子、２２０…第２光学補償素子、２３０…第３光学補償素子、２１１、２２１、２３１…光軸、２１２、２２２、２３２…想定屈折率楕円体、２１３、２２３…遅相軸、３００ａ、３００ｂ…偏光板、４００…マイクロレンズアレイ
【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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【図１０】
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