(57)【要約】【課題】液晶装置等に用いられる光学補償板において、位相差を適切に補償し、且つ小型化に適する。【解決手段】光学補償板（２００）は、支持基板（２９０）と、支持基板上に設けられ、正の一軸性を有すると共に光軸として、支持基板の基板面に対して所定角度だけ傾斜した第１光軸を有する第１光学補償素子（２１０）と、支持基板上に第１光学補償素子と重なるように設けられ、支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに遅相軸を有する第２光学補償素子（２２０）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記支持基板の基板面に対して所定角度だけ傾斜した第１光軸を有する第１光学補償素子と、
前記支持基板上に前記第１光学補償素子と重なるように設けられ、前記支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに遅相軸を有する第２光学補償素子と
を備えることを特徴とする光学補償板。
【請求項２】
前記支持基板、前記第１及び第２光学補償素子は、光を透過する接着剤により互いに貼り合わされていることを特徴とする請求項１に記載の光学補償板。
【請求項３】
前記第２光学補償素子は、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記支持基板の基板面に沿った第２光軸を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学補償板。
【請求項４】
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３のいずれか一項に載の光学補償板。
【請求項５】
前記第１及び第２光学補償素子は、前記支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに、前記第１光軸と前記遅相軸とが互いに交差するように配置され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光学補償板。
【請求項６】
負の一軸性を有すると共に光軸として前記支持基板の基板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光学補償板。
【請求項７】
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、
前記一対の基板を挟み込むように配置された一対の偏光板と、
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学補償板と
を備え、
前記光学補償板は、前記一対の偏光板間に、前記一対の基板に沿った一の平面の法線方向と前記支持基板の基板面の法線方向とが一致するように且つ前記一の平面に対して、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前記第１光軸が傾斜する方向とが互いに異なるように配置されると共に、前記一の平面の法線に沿った軸を中心として回転可能に構成される
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板は、前記液晶によって生ずる光の位相差を打ち消すように、回転調整されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記光学補償板は、前記遅相軸が前記一対の偏光板のうちいずれか一方の偏光板の透過軸に沿った状態から、前記一対の偏光板のうち前記一対の基板に対して光が入射する側に配置された偏光板から出射された光の偏光状態を調整するように、回転調整されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
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７から９のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
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、
前記光学補償板は、前記一対の基板に対して光が出射する側に配置される
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１２】
請求項７から１１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に用いられる光学補償板、これを備えた液晶装置、及び電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学補償板は、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、例えば液晶ライトバルブとして機能する液晶パネルを備えた液晶装置に用いられる。
【０００３】
このような光学補償板に関して、例えば特許文献１では、垂直配向型の液晶素子に対して、光学補償板としての光学異方性素子を、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補償板を傾けて配置する場合、光学補償板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、光学補償板を傾斜させているので、配向方向によっては、光学補償板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、位相差を適切に補償可能であり、且つ小型化に適した光学補償板、これを備えた液晶装置、及び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】
本発明の光学補償板は上記課題を解決するために、支持基板と、前記支持基板上に設けられ、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記支持基板の基板面に対して所定角度だけ傾斜した第１光軸を有する第１光学補償素子と、前記支持基板上に前記第１光学補償素子と重なるように設けられ、前記支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに遅相軸を有する第２光学補償素子とを備える。
【０００９】
本発明の光学補償板は、例えば、一対の基板及び該一対の基板間に挟持されておりプレチルトが付与された液晶分子からなる液晶（典型的には、垂直配向型の液晶、即ちＶＡ（Vertical Alignment）型液晶）を有する液晶パネルと、該液晶パネルを挟み込むように配置された一対の偏光板とを備える、例えば液晶ライトバルブとして機能する液晶装置において、液晶で生じる光の位相差を補償するために用いられる。
【００１０】
本発明の光学補償板によれば、例えばガラス基板等の透明基板からなる支持基板上に、第１及び第２光学補償素子が設けられる。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光軸は、支持基板の基板面に対して、所定角度だけ傾斜している。所定角度は、典型的には、光学補償板が用いられる液晶装置におけるプレチルト角（即ち、プレチルトが付与された液晶分子の長軸が一対の基板に沿った一の平面の法線方向に対してなす角度）に応じて予め定められる。例えば、所定角度は、第１光軸が支持基板の基板面の法線方向に対してなす角度がプレチルト角に等しくなるように定められる。第２光学補償素子は、支持基板上に第１光学補償素子と重なるように設けられる。即ち、第１及び第２光学補償素子は、この順番で或いはこの順番とは反対の順番で支持基板上に互いに重なるように設けられる。第２光学補償素子は、支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに遅相軸を有しており、例えば、正の一軸性の位相差板（即ち、Ａプレート）や二軸プレートからなる。
【００１１】
従って、本発明の光学補償板によれば、例えば、当該光学補償板が、液晶装置における一対の偏光板間に、液晶パネルに対向するように（即ち、一対の基板に沿った一の平面の法線方向と支持基板の基板面の法線方向とが一致するように）且つ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第１光学補償素子の第１光軸が傾斜する方向とが互いに異なるように配置されると共に、一対の基板に沿った一の平面の法線に沿った軸を中心として回転調整されることで、液晶パネルが有する液晶で生じる位相差を適切に補償することができる。より具体的には、例えば液晶ライトバルブとして機能する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、本発明の光学補償板が備える第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、液晶及び当該光学補償板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、本発明の光学補償板は、液晶パネルを構成する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、液晶装置等の小型化に適することができる。
【００１３】
加えて、本発明の光学補償板は、１枚の支持基板上に第１及び第２光学補償素子が設けられているので、仮に、第１及び第２光学補償素子をそれぞれ別個の支持基板上に設けて２枚の光学補償板として構成する場合と比較して、光学補償板を配置するための空間を狭くすることができると共に、光が透過する透過率を向上させることができる。
【００１４】
尚、本発明の光学補償板は、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。
【００１５】
尚、液晶は、ＶＡ型液晶に限らず、第１光学補償素子の第１光軸と第２光学補償素子の遅相軸との関係を適切に設定することによって、ＴＮ（Twisted Nematic）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。
【００１６】
以上説明したように、本発明の光学補償板によれば、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適切に補償でき、且つ小型化に適することができる。
【００１７】
本発明の光学補償板の一態様では、前記支持基板、前記第１及び第２光学補償素子は、光を透過する接着剤により互いに貼り合わされている。
【００１８】
この態様によれば、第１光学補償素子の第１光軸と第２光学補償素子の遅相軸とが所定の関係となるように、支持基板、第１及び第２光学補償素子を、比較的容易に貼り合わせることができる。よって、支持基板上における第１及び第２光学補償素子の配置失敗等によるコストを削減することも可能となる。
【００１９】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第２光学補償素子は、正の一軸性を有すると共に光軸として、前記支持基板の基板面に沿った第２光軸を有する。
【００２０】
この態様によれば、第２光学補償素子は、当該第２光学補償素子の第２光軸が支持基板の基板面に沿うように、支持基板上に設けられる。よって、当該光学補償板が上述したように液晶装置において一の平面の法線に沿った軸を中心として回転調整されることで、例えば、第２光学補償素子によって、液晶及び第１光学補償素子によって生ずる光の位相差を打ち消すことが可能である、或いは、光の偏光状態を微調整すること可能である。
【００２１】
本発明の光学補償板の他の態様では、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。
【００２２】
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、支持基板の基板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。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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１及び第２光学補償素子は、前記支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに、前記第１光軸と前記遅相軸とが互いに交差するように配置される。
【００２５】
この態様によれば、第１及び第２光学補償素子は、支持基板の基板面の法線に沿った方向から見たときに、第１光学補償素子の第１光軸と第２光学補償素子の遅相軸とが（言い換えれば、第１光学補償素子の遅相軸と第２光学補償素子の光軸とが）例えば約４５度の角度をなすように配置される。この場合には、偏光板の透過軸と液晶を構成する液晶分子が傾斜するチルト方向（即ち、一対の基板に沿った一の平面内における、液晶分子が傾斜する方位）とが例えば約４５度の角度をなす液晶装置における液晶で生じる位相差をより適切に補償することが可能となる。
【００２６】
本発明の光学補償板の他の態様では、負の一軸性を有すると共に光軸として前記支持基板の基板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。
【００２７】
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光軸が支持基板の基板面の法線方向に沿うように、該支持基板上に設けられる。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、液晶及び当該光学補償板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。
【００２８】
尚、第１、第２及び第３光学補償素子が、支持基板上に設けられる順番はどのような順番でもよい。
【００２９】
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、前記一対の基板を挟み込むように配置された一対の偏光板と、上述した本発明の光学補償板（但し、その各種態様を含む）とを備え、前記光学補償板は、前記一対の偏光板間に、前記一対の基板に沿った一の平面の法線方向と前記支持基板の基板面の法線方向とが一致するように且つ前記一の平面に対して、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前記第１光軸が傾斜する方向とが互いに異なるように配置されると共に、前記一の平面の法線に沿った軸を中心として回転可能に構成される。
【００３０】
本発明の液晶装置によれば、上述した本発明の光学補償板を備えているので、液晶で生じる位相差を適切に補償することができる。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る。更に、小型化に適することができる。
【００３１】
本発明の液晶装置の一態様では、前記光学補償板は、前記液晶によって生ずる光の位相差を打ち消すように、回転調整されている。
【００３２】
この態様によれば、光学補償板は、例えば液晶装置の外部に設けられた回転調整手段によって、液晶によって生ずる光の位相差が打ち消されるように、回転調整されている。よって、液晶及び当該光学補償板の全体の屈折率異方性を、より一層小さくすることができる。
【００３３】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記光学補償板は、前記遅相軸が前記一対の偏光板のうちいずれか一方の偏光板の透過軸に沿った状態から、前記一対の偏光板のうち前記一対の基板に対して光が入射する側に配置された偏光板から出射された光の偏光状態を調整するように、回転調整されている。
【００３４】
この態様によれば、先ず、光学補償板は、その第２光学補償素子の遅相軸が入射側或いは出射側の偏光板の透過軸に沿った状態とされ、続いて、光学補償板は、例えば液晶装置の外部に設けられた回転調整手段によって、入射側の偏光板から出射された光の偏光状態を調整するように、回転調整されている。よって、光学補償板（特に、その第２光学補償素子）によって、光の偏光状態が調整され、出射側の偏光板に対してより最適な偏光状態で光を入射させることができる。よって、より一層高品位な画像を表示することが可能となる。
【００３５】
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。
【００３６】
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一対の基板に沿った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、光学補償板の第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。
【００３７】
本発明の液晶装置の他の態様では、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、前記光学補償板は、前記一対の基板に対して光が出射する側に配置される。
【００３８】
この態様によれば、光学補償板が、マイクロレンズアレイに対して光が出射する側に配置されるので、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光学補償板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。
【００３９】
本発明の液晶装置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。
【００４０】
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。
【００４１】
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】
【００４２】
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板及び偏光板は配置されておらず、液晶パネルのみが示されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、本実施形態に係る液晶装置が備える光学補償板について、図３から図７を参照して説明する。
【００５０】
先ず、光学補償板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。
【００５１】
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、光学補償板２００、偏光板３１０及び３２０を備えている。液晶パネル１００、マイクロレンズアレイ４００及び光学補償板２００は、偏光板３１０及び３２０間に挟み込まれるように配置されている。
【００５２】
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３１０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。
【００５３】
光学補償板２００は、出射側の偏光板３２０と液晶パネル１００との間に設けられており、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面の法線に沿った軸を中心として回転可能に構成されている。光学補償板２００は、後に詳細に説明するが、支持基板２９０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０を備えている。
【００５４】
次に、光学補償板及び偏光板の構成について、図４から図６を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係る光学補償板及び偏光板の斜視図である。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。図６は、第１光学補償素子の遅相軸と第２光学補償素子の光軸との関係を示す模式図である。尚、図４では、光学補償板及び偏光板に加えて、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及び図５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。
【００５５】
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の界面付近の液晶のチルト方向２０ｒ（即ち配向膜１６の界面付近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。
【００５６】
偏光板３１０及び３２０の各々は、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等からなる、光の偏光を規定する偏光膜と、該偏光膜の両面の各々に配置されたＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等からなる保護層とを備えた偏光板である。偏光板３１０は、液晶パネル１００に対して光が入射する側に、対向基板２０に対向するように設けられており、偏光板３２０は、液晶パネル１００に対して光が出射する側に、ＴＦＴアレイ基板１０に対向するように設けられている。偏光板３１０及び３２０は、偏光板３１０の透過軸３１１と偏光板３２０の透過軸３２１とが互いに直交するようにクロスニコル配置されている。透過軸３１１及び３２１の各々は、配向膜２２の界面付近の液晶のチルト方向２０ｒ（即ち配向膜１６の界面付近の液晶のチルト方向１０ｒ）に対して、約４５度ずれた方向に沿っている。液晶層５０の液晶分子５０１は、上述したようにＶＡモードで配向が制御されるので、本実施形態に係る液晶装置は、液晶層５０に電圧が印加されない状態において、画像表示領域１０ａ（図１参照）に黒が表示されるノーマリーブラックモードで画像を表示する。
【００５７】
光学補償板２００は、支持基板２９０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０を備えている。支持基板２９０は、例えばガラス基板等の透明基板からなる。第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、この順番で支持基板２９０上に、互いに重なるように設けられている。支持基板２９０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、光を透過する接着剤により互いに貼り合わされている。
【００５８】
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、支持基板２９０の基板面（図４中ではＸＹ平面）の法線（図４中ではＺ軸）に対して、角度θ１だけ傾斜している。角度θ１は、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。第１光学補償素子２１０は、光を透過する接着剤により支持基板２９０に貼り付けられている。
【００５９】
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ｄ１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。
【００６０】
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）からなる。第２光学補償素子２２０は、光を透過する接着剤により第１光学補償素子２２０に貼り付けられている。
【００６１】
ここで、図６に示すように、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０は、支持基板２９０の基板面の法線に沿った方向から見たときに、第１光学補償素子２１０の遅相軸２１３（或いは光軸２１１）と第２光学補償素子２２０の光軸２２１とが角度βをなして互いに交差するように配置されている。角度βは、透過軸３１１及び３２１の各々と、配向膜２２の界面付近の液晶のチルト方向２０ｒ（即ち配向膜１６の界面付近の液晶のチルト方向１０ｒ）とが約４５度の角度をなす（図４参照）のに対応して、約４５度の角度に設定されている。
【００６２】
再び図４において、上述のように構成された光学補償板２００は、液晶パネル１００のＴＦＴアレイ基板１０に沿った平面の法線方向（図４中ではＺ軸）と支持基板２９０の基板面の法線方向とが一致するように配置される。更に、この際、光学補償基板２００は、ＴＦＴアレイ基板１０に沿った平面（言い換えれば、図４中、ＸＹ平面）に対して、第１光学補償素子２１０の光軸２１１が傾斜する方向と液晶分子５０１の長軸が傾斜する方向とが互いに異なるように、且つ、ＴＦＴアレイ基板１０に沿った平面の法線方向から見て第２光学補償素子２２０の光軸２２１が延びる方向と偏光板３２０の透過軸３２１が延びる方向とが一致するように配置される。よって、光学補償板２００は、光軸２１１が、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て、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だけ傾斜するように配置される。従って、第１光学補償素子２１０の想定屈折率楕円体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。
【００６３】
更に、光学補償板２００は、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向（即ち、Ｚ方向）に沿った軸を中心として回転可能に構成されている。加えて、本実施形態では特に、光学補償板２００は、液晶層５０によって生ずる光の位相差を打ち消すように、回転調整されている。また、光学補償板２００は、光の偏光状態を微調整する機能も備えている。より具体的には、光学補償板２００は、上述したようにＴＦＴアレイ基板１０に沿った平面の法線方向から見て第２光学補償素子２２０の光軸２２１が延びる方向と偏光板３２０の透過軸３２１が延びる方向とが一致するように配置された後、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向（即ち、Ｚ方向）に沿った軸を中心として、液晶層５０によって生ずる光の位相差を打ち消すように、回転調整されている。言い換えれば、光学補償板２００を上述のように配置された位置から、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向に沿った軸を中心として例えば１〜１０度程度の角度だけ回転させることにより、液晶層５０によって生ずる光の位相差を光学補償板２００によって補償することができる。
【００６４】
ここで、第１光学補償素子２１０は、ＴＦＴアレイ基板１０に沿った平面の法線（図４中ではＺ軸）に対して、角度θ１（即ち、プレチルト角αに殆ど等しい角度、例えば約５度）だけ傾斜した光軸２１１を有するので、ＴＦＴアレイ基板１０に沿った光軸２２１を有する第２光学補償素子２２０と比べて、位相差を補償する効果の回転されることによる変化が小さい。よって、上述した回転調整により、第１光学補償素子２１０による位相差を補償する効果を殆ど変化させることなく、第２光学補償素子２２０による位相差を補償する効果を高めることができる。尚、第１光学補償素子２１０は、第２光学補償素子２２０と比べて、位相差を補償する効果の回転されることによる変化が小さいので、光学補償板２００の製造工程において第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０が貼り合わされる際の角度β（図６参照）のずれは、光学補償板２００による位相差を補償する効果を殆ど或いは実践上は全く低下させない。
【００６５】
次に、上述のように構成された本実施形態に係る液晶装置の動作について、図３及び図４に加えて図７を参照して説明する。ここに図７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。
【００６６】
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３１０に入射する。偏光板３１０では、透過軸３１１に沿った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３１０を通過することにより直線偏光となる。偏光板３１０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。
【００６７】
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７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３２０に対し、位相がずれた状態で入射してしまう。また、入射光が、マイクロレンズアレイ４００や偏光板３１０及び３２０を通過することによっても位相差が生じてしまうおそれがある。このため、出射側の偏光板３２０において、本来通過させないはずの光が漏れてしまうおそれがある。
【００６８】
しかるに、図４及び図７において、本実施形態に係る液晶装置によれば、光学補償板２００を備えるので、入射光が、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、光学補償板２００によって、液晶層５０及び光学補償板２００の全体の屈折率の異方性を小さくすることができる。つまり、先ず、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、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生じる位相差を補償することができる。更に、光学補償板２００は、液晶層５０によって生ずる光の位相差を打ち消すように、回転調整されているので、液晶層５０、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０の全体の屈折率異方性を小さくすることができる。言い換えれば、光学補償板２００は、例えば、電圧が印加されない状態において出射側の偏光板３２０から光が殆ど或いは全く出射されないように、回転調整されることで、液晶層５０によって生ずる光の位相差を確実に補償することができる。
【００６９】
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３２０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。更に、光学補償板２００は、光の偏光状態を調整する機能も備えているため、出射側の偏光板３２０に対してより最適な偏光状態で光を入射させることができる。よって、例えば出射側の偏光板３２０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。
【００７０】
更に、光学補償板２００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。
【００７１】
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４５０ｎｍ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、４５０ｎｍであることが望ましいが、例えば３００ｎｍ〜５００ｎｍ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。また、第２光学補償素子２２０のＺ方向に対するリタデーションは、例えば１０ｎｍから１００ｎｍの範囲内であることが望ましい。この場合には、回転調整された光学補償板２００により、液晶層５０によって生ずる光の位相差を補償する効果を確実に得ることができる。
【００７２】
加えて、本実施形態では特に、光学補償板２００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、光学補償素板２００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光学補償板２００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、光学補償板２００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。
【００７３】
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、光学補償板２００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８を参照して説明する。ここに図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８において、図１から図７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。
【００７４】
図８において、第２実施形態に係る液晶装置は、上述した第１実施形態に係る光学補償板２００に代えて光学補償板２００ｂを備える点で、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。
【００７５】
光学補償板２００ｂは、第１光学補償素子２１０及び第２光学補償素子２２０間に第３光学補償素子２３０を更に備える点で、上述した第１実施形態に係る光学補償板２００と異なり、その他の点については、上述した第１実施形態に係る光学補償板２００と概ね同様に構成されている。
【００７６】
図８に示すように、光学補償板２００ｂは、支持基板２９０、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を備えている。第１光学補償素子２１０、第３光学補償素子２３０及び第２光学補償素子２２０は、この順番で支持基板２９０上に互いに重なるように設けられている。支持基板２９０、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、光を透過する接着剤により互いに貼り合わされている。
【００７７】
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、支持基板２９０の基板面の法線方向（図４中ではＺ方向）に沿っている。従って、想定屈折率楕円体２３２も該法線方向に沿っている。
【００７８】
光学補償板２００ｂが上述のように構成された第３光学補償素子２３０を備えることによって、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、光学補償板２００ｂが備える第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及び光学補償板２００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。
【００７９】
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が、支持基板２９０上に設けられる順番は、本実施形態とは異なる順番であってもよい。その場合にも、液晶層５０を通過することで発生する光の位相差を、確実に補償することができる。
＜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９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。ここに図９は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。
【００８０】
図９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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
尚、図９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。
【００８６】
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光学補償板、液晶装置及び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】
【００８７】
【図１】第１実施形態に係る液晶パネルの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【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実施形態に係る光学補償板及び偏光板の斜視図である。
【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】第１光学補償素子の遅相軸と第２光学補償素子の光軸との関係を示す模式図である。
【図７】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】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】
【００８８】
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、２００、２００ｂ…光学補償板、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…遅相軸、２９０…支持基板、３１０、３２０…偏光板、３１１、３２１…透過軸、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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