JP2000347157A

JP2000347157A - 投射型表示装置

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Publication number: JP2000347157A
Application number: JP11158501A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Yamada; 周平山田; Yutaka Tsuchiya; 豊土屋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: JP3791241B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶装置を光変調手段として用いた投射型表
示装置において、液晶装置に温度変化があっても、カラ
ー画像の中間調における色再現性が高く、かつ、明るく
てコントラストの良好な画像を表示すること。【解決手段】投射型表示装置に用いた液晶モジュール
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（光変調手段）には、液晶ライトバル
ブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置）と、温度
変化に対する屈折率異方性の変化が液晶装置１００と同
等な光学異方性を有する位相差板５３を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置を用いた
投射型表示装置に関するものである。さらに詳しくは、
投射型表示装置における表示性能の向上化技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】各種表示装置に用いられる液晶装置で
は、一対の基板間に封入されている液晶に電場をかけて
液晶の配向状態を制御する。たとえば、図３に示す液晶
装置１００をＴＮモードで構成した場合に、一対の基板
間（アクティブマトリクス基板３と対向基板４）でラビ
ング方向を交差する方向に設定すると、液晶３９は、基
板間で所定の角度をもって捩じれ配向する。このような
捩じれ配向は、基板間で液晶３９に電場をかけることに
よって解放される。従って、基板間に外部から電場を印
加するか否かによって、液晶３９の配向状態を画素電極
８が形成されている領域毎（画素毎）に制御することが
できる。また、印加する電場によってそのねじれ配向の
度合いを変化させることができる。それ故、透過型の液
晶装置１００であれば、図１１（Ａ）に示すように、白
色光源のランプユニット１１２０からの光は、入射側の
偏光板５１によって所定の直線偏光光に揃えられた後、
液晶装置１００の液晶層に入射し、ある領域を透過する
直線偏光光は、透過偏光軸が捩じられて楕円偏光として
出射される一方、図示を省略するが、他の領域を通過し
た直線偏光光は、透過偏光軸が捩じられることなく出射
する。そして、液晶装置１００から楕円偏光として出射
された光は、位相差板５３によって直線偏光とされる。
ここで、位相差板５３を通過した光と、入射側の偏光板
５１を通過した直線偏光とは、透過偏光軸が直交してい
るので、入射側の偏光板５１と出射側の偏光板５２を互
いの透過偏光軸が直交するように配置しておけば（ノー
マリホワイト）、液晶装置１００の出射側に配置された
偏光板を通過するのは、液晶３９によって透過偏光軸が
捩じられた方の直線偏光光のみである。これに対して、
入射側の偏光板と透過偏光軸が平行になるように出射側
の偏光板を配置しておけば（ノーマリブラック）、液晶
装置１００の出射側に配置された偏光板を通過するの
は、液晶３９によって透過偏光軸が捩じられることのな
かった直線偏光光のみである。よって、これらの偏光状
態を画素毎に制御すれば、任意の情報を表示することが
できる。

【０００３】このように構成した透過型の液晶装置１０
０を用いた投射型表示装置は、図５に示すように構成さ
れる。この投射型表示装置１１００は、カラー画像を拡
大投射するもので、液晶装置１００、偏光板５１、５
２、および位相差板５３を含む液晶モジュール１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂを３個準備し、各液晶装置１００をＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の透過型のライトバルブ１００
Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂとして用いる。従って、このタ
イプの表示装置に用いる液晶装置には、カラーフィルタ
が形成されていない。この投射型表示装置１１００にお
いて、メタルハライドランプなどの白色光源のランプユ
ニット１１２０から光が出射されると、３枚のミラー１
１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によ
って、ランプユニット１１２０から光がＲ、Ｇ、Ｂの３
原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され（光分離手
段）、対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂ（液晶装置）に各々導かれる。そして、ライトバル
ブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂを備える液晶モジュー
ル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（光変調手段）によって各々変調さ
れた３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂは、ダイクロイ
ックプリズム１１１２（光合成手段）に３方向から入射
され、再度合成された後、投射レンズ１１１４（投射手
段）を介してスクリーン１１２０などにカラー画像とし
て投射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投射型
表示装置１１００では、光源であるランプユニット１１
２０からかなり強い光が照射されるため、投射型表示装
置１１００を稼動させていくうちに、液晶モジュール１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂは温度上昇を起こし、その結果、液晶の
屈折率異方性が変化してコントラスト特性や中間調での
色再現性が劣化するという問題点がある。

【０００５】その理由を以下に詳述する。まず、図１２
（Ａ）に常温での位相差板５３なしの液晶装置１００単
体での液晶装置１００への印加電圧と透過率との関係を
示し、図１２（Ｂ）に常温での位相差板５３を配置した
状態での液晶装置１００への印加電圧と透過率との関係
を示すように、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂでは、
液晶装置１００の常温での屈折率異方性に合わせて位相
差板５３を配置することにより、図１２（Ｂ）に実線Ｌ
２１で示すような透過率-印加電圧特性を確保してい
る。このため、液晶装置１００が温度上昇して液晶の屈
折率異方性が変化し、図１２（Ｃ）に示すように、液晶
装置１００単体の透過率-印加電圧特性が変化したとき
でも、この変化した特性に対して位相差板５３が常温の
ときと同様な補正を行うため、図１２（Ｄ）に実線Ｌ２
２で示すように、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの透
過率−印加電圧特性が大きく変化する。すなわち、図１
１（Ｂ）において、高温になると、入射側の偏光板５１
を透過した直線偏光光が液晶装置１００で変調される際
に、その変調度合いが常温とは変化するため、位相差板
５３を通過した後、常温時と同様な光の状態になってお
らず出射側の偏光板５２を通過する光量が大幅に変化す
るためのである。その結果、図１３（Ａ）に示す透過率
-印加電圧特性が温度によって変化し、中間調における
色再現性が低下し、かつ、図１３（Ｂ）に示すように、
コントラストも温度によって変動する。

【０００６】また、投射型表示装置１１００では、液晶
モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには各々異なる色光が入射
するので、各液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（各ライ
トバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）に入射する
Ｒ、Ｇ、Ｂの各光の波長λをそれぞれλR、λG、λBと
し、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにお
ける液晶層の厚さｄをそれぞれｄR、ｄG、ｄBとし、各
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに用いた液
晶の屈折率異方性ΔｎをそれぞれΔｎR、ΔｎG、ΔｎB
としたとき、電界制御複屈折モードでは下式（ΔｎR×ｄR）／λR＝（ΔｎG×ｄG）／λG＝（ΔｎB
×ｄB）／λB＝１／２ λR＝０．６１０μｍ λG＝０．５４５μｍ λB＝０．４５０μｍを満たすべきである。しかしながら、液晶装置１００を
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂのいずれに
使用するかによって、液晶層の厚さｄや液晶の屈折率異
方性Δｎを変えるのは生産効率の低下を招く。従って、
従来は、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂと
して同一構成の液晶装置１００を使用しているため、各
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの間では、
印加電圧と透過率との関係を各色毎にそれぞれ、図１４
に一点鎖線ＬＲ、点線ＬＧ、実線ＬＲで示すように、入
射する色光の透過率-印加電圧特性において点灯状態か
ら消灯状態に印加電圧を高めていったときの透過率が大
きな差がある。それ故、従来の投射型表示装置１１００
では、中間調における色再現性が低いという問題点もあ
る。

【０００７】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
液晶装置を光変調手段として用いた投射型表示装置にお
いて、液晶装置に温度変化があっても、カラー画像の中
間調における色再現性が高く、かつ、明るくてコントラ
ストの良好な画像を表示することのできる構成を提供す
ることにある。

【０００８】さらに、本発明の課題は、液晶装置を光変
調手段として用いた投射型表示装置において、液晶装置
に温度変化があっても、カラー画像の中間調における色
再現性が高く、かつ、明るくてコントラストの良好な画
像を表示することのできる構成を提供することにある。

【０００９】さらに、本発明の課題は、入射する光の色
に適合させて光変調手段を構成することにより、さら
に、カラー画像の中間調における色再現性を向上するこ
とのできる提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、光源と、該光源からの光を複数の色光
に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離
された複数の色光を変調する複数の光変調手段と、該複
数の光変調手段によって変調された色光を合成する色合
成手段と、該色合成手段によって合成された光を投射す
る投射手段とを有する投射型表示装置において、前記複
数の光変調手段は、一対の基板間に液晶が挟持されてな
る液晶装置と、温度変化に対する屈折率異方性の変化が
前記液晶装置と同等な光学異方性を有する変調特性補正
手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】この種の技術分野において、光変調手段
は、液晶装置に用いた液晶の屈折率異方性、液晶装置に
おける液晶層の厚さ、および液晶装置に入射する色光の
主波長をそれぞれΔｎ、ｄおよびλとしたときに、液晶
装置を透過型で構成する場合には、電界制御複屈折モー
ドでは下式（Δｎ×ｄ）／λ＝１／２を略満たすように構成し、液晶装置を反射型で構成する
場合には、下式（Δｎ×ｄ）／λ＝１／４を略満たすように構成される。本願明細書において、屈
折率異方性Δｎとは、結晶の光軸に対して平行方向の屈
折率から垂直方向の屈折率を引いた値のことをいい、屈
折率が方向によって異なる度合いのことをいう。

【００１２】ここで、液晶に温度変化があると、液晶の
屈折率異方性も変化し、リターデーションが変化してし
まう。しかるに本発明では、このようなリターデーショ
ンの変化を補うように、装置光軸上には、温度変化に対
する屈折率異方性の変化が前記液晶装置と同等な光学異
方性を有する位相差板などの変調特性補正手段が配置さ
れているため、液晶装置の液晶に温度変化があってその
屈折率異方性が変化しても、この温度変化に伴なって、
変調特性補正手段も液晶装置と同様に屈折率異方性が変
化を示す。従って、温度変化に伴なう液晶装置の屈折率
異方性の変化は、変調特性補正手段が打ち消し、補償す
るので、液晶装置に温度変化があっても、カラー画像の
中間調における色再現性が高く、かつ、明るくてコント
ラストの良好な画像を表示することができる。

【００１３】本発明では、前記複数の光変調手段は、前
記変調特補正手段によって、各光変調手段が変調する色
光に対する透過率あるいは反射率と、前記液晶装置に対
する印加電圧との関係が同等になるように構成されてな
ることが好ましい。

【００１４】本発明において、前記色分離手段は、たと
えば、前記光源からの光を青色光、赤色光、緑色光に分
離する。この場合に、前記複数の光変調手段としては、
入射してきた青色光を変調する青色光用の光変調手段
と、入射してきた赤色光を変調する赤色光用の光変調手
段と、入射してきた緑色光を変調する緑色光用の光変調
手段とを用いることになる。

【００１５】このような投射型表示装置に用いる液晶装
置では、前記液晶を電界制御複屈折モード（ＥＣＤ／Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｉ
ｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅｍｏｄｅ）で用いることが好
ましい。このようなモードであれば、基板間の間隔（液
晶層の厚さ）を狭めることができるので、応答速度を向
上することができる。また、液晶層において横方向の電
場の影響（ディスクリネーション）を抑えることができ
るという利点もある。

【００１６】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。なお、本形態に係る液晶装置は、液晶
装置および投射型表示装置としての基本的な構成が共通
しているので、共通する機能を有する部分には同一の符
号を付して説明する。

【００１７】［実施の形態１］（液晶装置の全体構成）図１は、本形態に係る液晶装置
を対向基板の側からみた平面図である。図２は、図１の
Ｈ−Ｈ′線で切断したときの液晶装置の断面図である。
図３は、本形態の液晶装置に用いたアクティブマトリク
ス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構造
を示すパネル端部の断面図である。

【００１８】図１、図２および図３に示すように、投射
型表示装置などに用いられる液晶装置１００は、石英ガ
ラスや耐熱ガラスなどの基板３０の表面に画素電極８が
マトリクス状に形成されたアクティブマトリクス基板３
と、同じく石英ガラスや耐熱ガラスなどの基板３１の表
面に対向電極３２が形成された対向基板４と、これらの
基板間に封入、挟持されている液晶３９とから概略構成
されている。画素電極８は、液晶装置１００を透過型で
構成する場合にはＩＴＯ膜などの透明導電膜から形成さ
れ、液晶装置１００を反射型で構成する場合にはアルミ
ニウム膜などの反射膜から形成される。

【００１９】アクティブマトリクス基板３と対向基板４
とは、対向基板４の外周縁に沿って形成されたギャップ
材含有のシール材５９によって所定の間隙（液晶層の厚
さｄ／図３参照）を介して貼り合わされている。また、
アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間には、
ギャップ材含有のシール材５９によって液晶封入領域４
０が区画形成され、この液晶封入領域４０内に液晶３９
が封入されている。

【００２０】対向基板４はアクティブマトリクス基板３
よりも小さく、アクティブマトリクス基板３の周辺部分
は、対向基板４の外周縁よりはみ出た状態に貼り合わさ
れる。従って、アクティブマトリクス基板３の駆動回路
（走査線駆動回路７０やデータ線駆動回路６０）や入出
力端子４５は対向基板４から露出した状態にある。ここ
で、シール材５９は部分的に途切れているので、この途
切れ部分によって、液晶注入口２４１が構成されてい
る。このため、対向基板４とアクティブマトリクス基板
３とを貼り合わせた後、シール材５９の内側領域を減圧
状態にすれば、液晶注入口２４１から液晶３９を減圧注
入でき、液晶３９を封入した後、液晶注入口２４１を封
止剤２４２で塞げばよい。なお、アクティブマトリクス
基板３には、シール材５９の形成領域の内側において、
画面表示領域７を見切りするための遮光膜５５が形成さ
れている。また、対向基板４には、アクティブマトリク
ス基板３の各画素電極８の境界領域に対応する領域に遮
光膜６が形成されている。

【００２１】本形態の液晶装置１００は、カラー表示用
であるが、カラーフィルタが形成されていない。

【００２２】液晶装置１００を透過型で形成した場合に
は、対向基板４およびアクティブマトリクス基板３の光
入射側の面および光出射側には、ノーマリホワイトモー
ド／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光板５
１、５２が所定の向きに配置される。また、この図に示
す例では、液晶装置１００と出射側の偏光板５２との間
には、後述する位相差板５３（変調特性補正手段）が配
置されている。

【００２３】なお、後述するように、液晶装置１００を
反射型で形成した場合には、対向基板４およびアクティ
ブマトリクス基板３のうち、光が入射する側のみに偏光
板が配置される。

【００２４】ここで、液晶装置１００において、ＥＣＢ
モードを用いた場合入射する光の波長λ、液晶の屈折率
異方性Δｎ、液晶層の厚さｄは、透過型の場合には、下
式（Δｎ×ｄ）／λ＝１／２を満たすように構成され、反射型の場合には、下式（Δｎ×ｄ）／λ＝１／４を略満たすように構成されている。

【００２５】このように構成した液晶装置１００におい
て、アクティブマトリクス基板３では、データ線（図示
せず。）およびＴＦＴ１０を介して画素電極８に印加し
た画像信号によって、画素電極８と対向電極３２との間
において液晶３９の配向状態を画素毎に制御し、画像信
号に対応した所定の画像を表示する。従って、アクティ
ブマトリクス基板３では、データ線およびＴＦＴ１０を
介して画素電極８に画像信号を供給するとともに、対向
電極３２にも所定の電位を印加する必要がある。そこ
で、液晶装置１００では、アクティブマトリクス基板３
の表面のうち、対向基板４の各コーナー部に対向する部
分には、データ線などの形成プロセスを援用してアルミ
ニウム膜（遮光性材料）からなる上下導通用の第１の電
極４７が形成されている。一方、対向基板４の各コーナ
ー部には、対向電極４の形成プロセスを援用してＩＴＯ
膜（光透過性材料）からなる上下導通用の第２の電極４
８が形成されている。さらに、これらの上下導通用の第
１の電極４７と第２の電極４８とは、エポキシ樹脂系の
接着剤成分に銀粉や金めっきファイバーなどの導電粒子
が配合された導通材５６によって電気的に導通してい
る。それ故、液晶装置１００では、アクティブマトリク
ス基板３および対向基板４のそれぞれにフレキシブル配
線基板などを接続しなくても、アクティブマトリクス基
板３のみにフレキシブル配線基板９９を接続するだけ
で、アクティブマトリクス基板３および対向基板４の双
方に所定の信号を入力することができる。

【００２６】このような構成の液晶装置１００を製造す
るには、基板３１の表面に対向電極３２および遮光膜６
を順次形成した後、遮光膜６および対向電極３２の表面
にポリイミド樹脂などからなる配向膜４９を形成する。
一方、アクティブマトリクス基板３を形成するには、石
英ガラス３１の表面にＴＦＴ１０および画素電極８を順
次形成した後、画素電極８の表面にもポリイミド樹脂な
どからなる配向膜４６を形成する。

【００２７】次に、アクティブマトリクス基板３の表面
にギャップ材含有の未硬化のシール材５９をディスペン
サから吐出しながら塗布する。また、アクティブマトリ
クス基板３の表面のうち、シール材５９の塗布領域より
やや外周側には、上下導通用の未硬化の導通材５６を打
点式のディスペンサから吐出しながら塗布する。本形態
では、導通材５６として、光硬化性を有するエポキシ樹
脂系の接着剤成分などに銀粉や金めっきファイバーなど
の導電粒子が配合されたものを用いる。また、ギャップ
材含有のシール材５９として、導通材５６と同様、光硬
化性を有するエポキシ樹脂系の接着剤成分、たとえばス
リーボンド社製の商品名３０２５などに所定の径を有す
る無機あるいは有機質のファイバ若しくは球からなるギ
ャップ材が５％程度配合されたものを用いる。

【００２８】次に、アクティブマトリクス基板３に形成
されている上下導通用の第１の電極４７に対して対向基
板４に形成されている上下導通用の第２の電極４８が対
向するように、対向基板４とアクティブマトリクス基板
３とを位置合わせした後、アクティブマトリクス基板３
に向けて対向基板４を押圧しながら、対向基板４の側か
ら紫外線を照射し、導通材５６およびシール材５９を硬
化させる。その結果、対向基板４とアクティブマトリク
ス基板３とは所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、
アクティブマトリクス基板３に形成されている上下導通
用の第１の電極４７と、対向基板４に形成されている上
下導通用の第２の電極４８とが導通材５６を介して電気
的に接続する。

【００２９】このようにして液晶装置１００を製造する
にあたって、液晶装置１００をホモジニアス形電界制御
複屈折モードとして構成することを目的に、本形態で
は、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のい
ずれにも、平行配向処理を施した配向膜４６、４９を形
成する。従って、アクティブマトリクス基板３と対向基
板４との間において、液晶３９は、液晶分子が両方の基
板面に対して平行、かつ、同一方位に向くホモジニアス
配向をとる。ここで、液晶としては、誘電率異方性Δε
が正のネマティック液晶を用いる。この誘電率異方性Δ
εとは、結晶分子の配列方向に平行方向の誘電率から垂
直方向の誘電率を引いた値のことをいい、誘電率が方向
によって異なる度合いのことをいう。

【００３０】たとえば、アクティブマトリクス基板３お
よび対向基板４の双方に平行配向処理を施した配向膜４
６、４９を形成するとともに、液晶層の厚さｄを１．９
４μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．
０、Ｎ−Ｉ点（透明点）が９１℃、粘度が１２ｃｐｓ、
屈折率異方性Δｎが０．１３３２のものを用いる。

【００３１】また、液晶装置１００をＨＡＮ形（Ｈｙｂ
ｒｉｄ−ＡｌｉｇｎｅｄＮｅｍａｔｉｃ）電界制御複
屈折モードとして構成する場合には、アクティブマトリ
クス基板３および対向基板４の一方に平行配向処理を施
した配向膜を形成する一方、他方の基板に垂直配向処理
を施した配向膜を形成してもよい。この場合には、アク
ティブマトリクス基板３と対向基板４との間において、
液晶３９は、液晶分子が一方の基板面に対して平行に配
列し、他方の基板に垂直に配列して、全体の分子配列が
両基板間で９０°曲がっているハイブリッド配向をと
る。ここで、液晶３９としては、誘電率異方性が正のネ
マティック液晶および負のネマティック液晶のいずれを
用いてもよい。

【００３２】このようなモードであれば、基板間の間隔
（液晶層の厚さ）を狭めることができるので、応答速度
を向上することができる。また、液晶層において横方向
の電場の影響（ディスクリネーション）を抑えることが
できるという利点もある。

【００３３】図４は、液晶装置１００の構成を模式的に
示すブロックである。

【００３４】図４に示すように、アクティブマトリクス
基板３上には、データ線９０および走査線９１に接続す
る画素スイッチング用のＴＦＴ１０と、このＴＦＴ１０
を介してデータ線９０から画像信号が入力される液晶セ
ル９４が存在する。データ線９０に対しては、シフトレ
ジスタ８４、レベルシフタ８５、ビデオライン８７、ア
ナログスイッチ８６を備えるデータ線駆動回路６０が形
成されている。走査線９１に対しては、シフトレジスタ
８８およびレベルシフタ８９を備える走査線駆動回路７
０が形成されている。

【００３５】画素領域には、容量線９２との間に保持容
量４０（容量素子）が形成され、この保持容量４０は、
液晶セル９４での電荷の保持特性を高める機能を有して
いる。なお、保持容量４０は前段の走査線９１との間に
形成されることもある。

【００３６】ここで、液晶装置１００を反射型に構成す
る場合には、画素電極８としてアルミニウム膜などとい
った反射性を有する電極として構成する。

【００３７】（投射型表示装置の全体構成）このように
構成した透過型の液晶装置１００を用いた投射型表示装
置は、図５に示すように構成される。

【００３８】図５は、透過型の液晶装置を用いた投射型
表示装置の概略構成図である。

【００３９】この図に示す投射型表示装置１１００は、
カラー画像を拡大投射するもので、図１ないし図４を参
照して説明した液晶装置１００、偏光板５１、５２、お
よび位相差板５３を含む液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１
Ｂ（光変調手段）を３個準備し、各液晶装置をＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の透過型のライトバルブ
１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂとして用いる。従って、
このタイプの表示装置に用いる液晶装置には、カラーフ
ィルタが形成されていない。この投射型表示装置１１０
０において、メタルハライドランプなどの白色光源のラ
ンプユニット１１２０から光が出射されると、３枚のミ
ラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０
８によって、ランプユニット１１２０から光がＲ、Ｇ、
Ｂの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され（光
分離手段）、対応するライトバルブ１００Ｒ、１００
Ｇ、１００Ｂ（液晶装置）に各々導かれる。この際に、
青色光成分Ｂは、光路が長いので、光損失を防ぐために
入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、および出
射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介
して導かれる。そして、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１
Ｂのライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによっ
て各々変調された３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂ
は、ダイクロイックプリズム１１１２（光合成手段）に
３方向から入射され、再度合成された後、投射レンズ１
１１４（拡大投射光学系）を介してスクリーン１１２０
などにカラー画像として投射される。

【００４０】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を
適用した投射型表示装置に用いた各液晶モジュール（光
変調手段）において、光変調作用が温度上昇前後で変化
しない様子を模式的に示す説明図である。

【００４１】このようにして表示を行う際に、液晶モジ
ュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（光変調手段）は、以下に説明
するようにしてランプユニット１１２０および光分離手
段からの光Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する。まず、図６（Ａ）に
示すように、白色光源のランプユニット１１２０からの
光は、各色Ｒ、Ｇ、Ｂに分離された後、入射側の偏光板
５１によって所定の直線偏光光に揃えられた状態で、各
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置
１００）の液晶層に入射し、ある領域を透過する直線偏
光光は、透過偏光軸が捩じられて楕円偏光として出射さ
れる一方、図示を省略するが、他の領域を通過した直線
偏光光は、透過偏光軸が捩じられることなく出射する。
そして、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ
から楕円偏光として出射された光は、位相差板５３によ
って直線偏光とされる。ここで、位相差板５３を通過し
た光と、入射側の偏光板５１を通過した直線偏光とは、
透過偏光軸が直交しているので、入射側の偏光板５１と
出射側の偏光板５２を互いの透過偏光軸が直交するよう
に配置しておけば（ノーマリホワイト）、液晶装置１０
０の出射側に配置された偏光板を通過するのは、液晶３
９によって透過偏光軸が捩じられた方の直線偏光光のみ
である。これに対して、入射側の偏光板と透過偏光軸が
平行になるように出射側の偏光板を配置しておけば（ノ
ーマリブラック）、液晶装置１００の出射側に配置され
た偏光板を通過するのは、液晶３９によって透過偏光軸
が捩じられることのなかった直線偏光光のみである。よ
って、これらの偏光状態を画素毎に制御すれば、任意の
情報を表示することができる。

【００４２】（液晶モジュール／光変調手段の温度変化
対策）ここで、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂについ
ては、ランプユニット１１２０からの光で温度上昇した
ときでも適正に変調を行えるように、位相差板５３につ
いては、以下に説明するような屈折率異方性を有するも
のが用いられている。

【００４３】まず、本形態では、図７（Ａ）に常温での
位相差板５３なしの液晶装置１００単体での液晶装置１
００への印加電圧と透過率との関係を示し、図７（Ｂ）
に常温での位相差板５３を配置した状態での液晶装置１
００への印加電圧と透過率との関係を実線Ｌ１１で示す
ように、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂでは、液晶装
置１００の常温での屈折率異方性に合わせて、位相差板
５３を配置して、適正な透過率−印加電圧特性を確保し
ている。

【００４４】また、本形態では、位相差板５３として、
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置
１００）が温度上昇して液晶の屈折率異方性が変化し、
図７（Ｃ）に示すように、液晶装置１００単体の透過率
-印加電圧特性が変化しても、このような屈折率異方性
の変化を補う屈折率異方性を有する高分子１軸延伸フィ
ルムが用いられている。すなわち、位相差板５３とし
て、温度変化に対する屈折率異方性の変化がライトバル
ブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ単体と同等なものが用
いられている。このため、本形態では、ライトバルブ１
００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが温度上昇して屈折率異方
性が変化したとき、位相差板５３も温度上昇して屈折率
異方性が変化するので、図７（Ｄ）に実線１２で示すよ
うに、温度上昇した後も、液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、
１Ｂとしてみたときの透過率−印加電圧特性は、温度上
昇前の特性（図７（Ｂ）に実線Ｌ１１で示す特性）と同
等である。

【００４５】それ故、図６（Ｂ）に示すように、入射側
の偏光板５１を透過した直線偏光光が液晶装置１００で
変調される際に、その変調度合いが常温とは変化したと
しても、その変化を位相差板５３が打ち消し、補正し
て、直線偏光光として出射するので、温度変化があって
も、出射側の偏光板５２から出射される光量に変化がな
い。また、透過率-印加電圧特性は、常温で最適に設定
された条件が高温になっても変化しないので、コントラ
スト特性も変化しない。

【００４６】（液晶モジュール／光変調手段の各色への
適合対策）さらに、本形態では、各液晶モジュール１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂに入射する光が相違するので、これらの
色に適合するように液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを
構成してある。

【００４７】すなわち、投射型表示装置１１００では、
液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには各々異なる色光が
入射するので、各液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（各
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）に入射す
るＲ、Ｇ、Ｂの各光の波長λをそれぞれλR、λG、λB
とし、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに
おける液晶層の厚さｄをそれぞれｄR、ｄG、ｄBとし、
各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに用いた
液晶の屈折率異方性ΔｎをそれぞれΔｎR、ΔｎG、Δｎ
Bとしたとき、ＥＣＢモードでは下式（ΔｎR×ｄR）／λR＝（ΔｎG×ｄG）／λG＝（ΔｎB
×ｄB）／λB＝１／２ λR＝０．６１０μｍ λG＝０．５４５μｍ λB＝０．４５０μｍを満たすべきであるが、各ライトバルブ１００Ｒ、１０
０Ｇ、１００Ｂをそれぞれ異なる構成とするのは生産効
率の低下を招く。そこで、本形態では、各液晶モジュー
ル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに用いた位相差板５３として、図１
４に示す各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ
の特性差を補正するようなものを用いている。すなわ
ち、本形態では、各液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで
は、液晶の屈折率異方性Δｎが０．１３３２、液晶層の
厚さｄが１．９４μｍ、液晶の誘電率異方性Δεが３．
０、Ｎ−Ｉ点（透明点）が９１℃、粘度が１２ｃｐｓで
あるため、いずれのライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、
１００ＢもリターデーションΔｎｄは、０．２５８であ
るが、ライトバルブ１００ＧのΔｎｄ／λGは０．４７
３であるのに対して、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂ
のΔｎｄ／λR、Δｎｄ／λBはそれぞれ、０．４２３、
０．５７３である。それ故、本形態では、このようなラ
イトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの間のΔｎ／
λの差を吸収、補償し得る位相差板５３を用いている。
従って、本形態によれば、各ライトバルブ１００Ｒ、１
００Ｇ、１００Ｂに入射してくる光の主波長に合わせ
て、リターデーションを調整したのと等価である。

【００４８】このため、図８に各色Ｒ、Ｇ、Ｂの透過率
-印加電圧特性を一点鎖線ＬＲ、点線ＬＧ、実線ＬＲで
示すように、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂの間で、入射してくる光の主波長が相異していて
も、各液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが変調する色光
に対する透過率と、各ライトバルブ１００Ｒ、１００
Ｇ、１００Ｂに対する印加電圧との関係（変調特性）が
各液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの間で等しい。それ
故、本形態の投射型表示装置１１００２よれば、カラー
画像の中間調における色再現性を向上することができ
る。

【００４９】また、本形態では、液晶モジュール１Ｒ、
１Ｇ、１Ｂの間では、液晶装置１００としての構成が共
通で、位相差板５３の有無、種類だけが相異するので、
各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂを製造す
る際に、基板間の間隔（液晶層の厚さｄ）や液晶材料を
同一にできるという利点がある。

【００５０】［実施の形態２］上記形態では、液晶装置
１００として透過型のものを用いたが、反射型の液晶装
置１００を用いて投射型表示装置を構成する場合に本発
明を適用してもよい。

【００５１】図９は、反射型の液晶装置を用いた投射型
表示装置の概略構成図である。

【００５２】図９に示すように、反射型の液晶装置１０
０を用いた投射型表示装置２１００では、システム光軸
Ｌに沿って、光源部１１０、インテグレータレンズ１２
０、偏光変換素子１３０を備える偏光照明装置１４０
と、偏光照明装置１４０から出射された偏光光束をＳ偏
光光束反射面２０１により反射させる偏光ビームスプリ
ッタ２００と、偏光ビームスプリッタ２００のＳ偏光反
射面２０１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成
分を分離するダイクロイックミラー４１２と、分離され
た青色光(Ｂ)を変調する反射型のライトバルブ１００Ｂ
を備える液晶モジュール１Ｂ（光変調手段）と、青色光
が分離された後の光束のうち赤色光（Ｒ）の成分を反射
させて分離するダイクロイックミラー４１３と、分離さ
れた赤色光（Ｒ）を変調する反射型のライトバルブ１０
０Ｒを備える液晶モジュール１Ｒ（光変調手段）と、ダ
イクロイックミラー４１３を透過する残りの緑色光
（Ｇ）を変調する反射型のライトバルブ１００Ｇを備え
る液晶モジュール１Ｇ（光変調手段）と、３つのライト
バルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにて変調された光をダイクロイ
ックミラー４１２、４１３、偏光ビームスプリッタ２０
０にて合成し（合成手段）、この合成光をスクリーン６
００に投射する投射レンズからなる拡大投射光学系５０
０（投射手段）とから構成されている。

【００５３】上記３つの反射型のライトバルブ１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂおよび液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとして
は、基本的には、実施の形態１と同様なものを用いる
が、反射型の液晶装置１００を用いて投射型表示装置２
１００を構成する場合には、図１０に示すように、液晶
装置１００の両面のうち、偏光板５１が配置されている
側が光入射側および光出射側となるので、この面側に位
相差板５３を配置すればよい。

【００５４】［その他の実施の形態］なお、上記の実施
の形態３およびその変形例１、２では、液晶モジュール
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（光変調手段）の変調特性を補正する
ための手段として、位相差板５３を用いたが、このよう
な光学異方性を有するものであれば、一対の基板間に液
晶を挟持する液晶セルを用いてもよい。

【００５５】また、上記形態ではいずれもアクティブマ
トリクス型の液晶装置を例に説明したが、パッシブマト
リクス型の液晶装置を用いた表示装置に本発明を適用し
てもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のとおり、投射型表示装置に用いた
液晶装置において液晶に温度変化があると、液晶の屈折
率異方性も変化し、リターデーションが変化するが、本
発明では、このようなリターデーションの変化を補うよ
うに、装置光軸上には、温度変化に対する屈折率異方性
の変化が液晶装置と同等な光学異方性を有する変調特性
補正手段が配置されている。このため、液晶装置の液晶
に温度変化があってその屈折率異方性が変化しても、こ
の温度変化に伴なって、変調特性補正手段も、液晶装置
と同様に屈折率異方性が変化し、温度変化に伴なう液晶
装置の屈折率異方性の変化は、変調特性補正手段が補償
してくれる。それ故、液晶装置に温度変化があっても、
カラー画像の中間調における色再現性が高く、かつ、明
るくてコントラストの良好な画像を表示することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶装置を対向基板の側からみた平面図であ
る。

【図２】図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶装置の
断面図である。

【図３】図１に示す液晶装置に用いたアクティブマトリ
クス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構
造を示すパネル端部の断面図である。

【図４】液晶装置の構成を模式的に示すブロック図であ
る。

【図５】透過型の液晶装置を用いた投射型表示装置の概
略構成図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した
投射型表示装置に用いた各液晶モジュール（光変調手
段）において、光変調作用が温度上昇前後で変化しない
様子を模式的に示す説明図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、
本発明を適用した投射型表示装置に用いた各液晶モジュ
ール（光変調手段）において、温度上昇前の液晶装置単
体、温度上昇前の液晶モジュール、温度上昇後の液晶装
置単体、および温度上昇後の液晶モジュール装置の透過
率と印加電圧との関係を模式的に示すグラフである。

【図８】本発明を適用した投射型表示装置に用いた各液
晶モジュール（光変調手段）において、各液晶モジュー
ルが変調する色光に対する透過率と、液晶装置に対する
印加電圧との関係を示すグラフである。

【図９】反射型の液晶装置を用いた投射型表示装置の概
略構成図である。

【図１０】反射型の液晶装置を用いた液晶モジュールの
構成を示す断面図である。

【図１１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の投射型表
示装置に用いた各液晶モジュール（光変調手段）におい
て、光変調作用が温度上昇前後で変化する様子を模式的
に示す説明図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞ
れ、従来の投射型表示装置に用いた各液晶モジュール
（光変調手段）において、温度上昇前の液晶装置単体、
温度上昇前の液晶モジュール、温度上昇後の液晶装置単
体、および温度上昇後の液晶モジュール装置の透過率と
印加電圧との関係を模式的に示すグラフである。

【図１３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の投射型表
示装置に用いた各液晶モジュール（光変調手段）におい
て、透過率と印加電圧との関係が温度によって変化する
様子を示すグラフ、およびコントラストが温度によって
変化する様子を示すグラフである。

【図１４】従来の投射型表示装置に用いた各液晶モジュ
ール（光変調手段）において、各液晶モジュールが変調
する色光に対する透過率と、液晶装置に対する印加電圧
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ液晶モジュール（光変調手段）３アクティブマトリクス基板４対向基板８画素電極１０画素スイッチング用のＴＦＴ３０、３１基板３２対向電極３９液晶５１、５２偏光板５３位相差板（変調特性補正手段）１００液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂライトバルブ１１００、２１００投射型表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA15 HA13 HA16 HA18 HA21 HA22 HA24 HA28 JA09 MA20 2H093 NA16 NA62 NC34 ND58 NE06 NF09 NG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光を複数の色光に
分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離さ
れた複数の色光を変調する複数の光変調手段と、該複数
の光変調手段によって変調された色光を合成する色合成
手段と、該色合成手段によって合成された光を投射する
投射手段とを有する投射型表示装置において、前記複数の光変調手段は、一対の基板間に液晶が挟持さ
れてなる液晶装置と、温度変化に対する屈折率異方性の
変化が前記液晶と同等な光学異方性を有する変調特性補
正手段とを備えていることを特徴とする投射型表示装
置。
【請求項２】請求項１において、前記複数の光変調手
段は、前記変調特性補正手段によって、各光変調手段が
変調する色光に対する透過率あるいは反射率と、前記液
晶装置に対する印加電圧との関係が同等になるように構
成されてなることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記色分離
手段は、前記光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に
分離するとともに、前記複数の光変調手段は、赤色光が
入射する赤色光用の光変調手段と、緑色光が入射する緑
色光用の光変調手段と、青色光が入射する青色光用の光
変調手段とからなることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記液晶装置は電界制御複屈折モードで用いられること
を特徴とする投射型表示装置。