JP2003270636A - 液晶パネル、液晶デバイス、および、液晶デバイスを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 温度変化によって発生していた明るさ分布を
抑制しつつ、コントラストを向上させる。 【解決手段】 ２つの基板部３１１，３２１と、前記２
つの基板部で挟持される液晶層３０３とを有する液晶パ
ネルであって、前記２つの基板部に含まれる少なくとも
１つのガラス面上に光学補償膜３１８，３２８を有し、
前記光学補償膜は、所定の無機酸化物を前記ガラス面上
に斜め方向から蒸着またはスパッタすることにより形成
される、所定の複屈折性を示す複屈折層を含むことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶パネル、液
晶パネルを含む液晶デバイス、および、液晶デバイスを
用いたプロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像を投写するプロジェクタでは、照明
光学系から射出された光を、液晶ライトバルブと呼ばれ
る液晶パネルを含む液晶デバイスを用いて画像信号に応
じて変調し、変調された画像を表す光（画像光）を投写
レンズ（投写光学系）を用いてスクリーン上に投写する
ことにより画像表示を実現している。

【０００３】ここで、液晶デバイスは、液晶分子の複屈
折性(屈折率異方性)に起因して、光の入射角度によって
コントラストが変化する性質がある。したがって、従来
のプロジェクタでは、液晶ライトバルブの入射光の角度
によっては、スクリーン上に投写表示される画像のコン
トラストが全体的に低下してしまうということがあった
（以下、この現象を、「コントラストの入射角依存性」
という）。この現象は、光の入射角度が一方向である場
合は、光の入射角度をコントラストが最も高くなる方向
に合わせることによって解決することも可能である。し
かしながら、光源装置から一方向の光を得ることは不可
能に近く、また、プロジェクタでは光源装置と液晶ライ
トバルブとの間にレンズやミラーなど様々な光学要素が
配置される。したがって、液晶ライトバルブへの光の入
射角度を一方向にすることは、極めて困難である。ま
た、近年のプロジェクタでは、液晶ライトバルブへ照度
分布が均一な光を照射するために、いわゆるインテグレ
ータ光学系を用いている。このインテグレータ光学系
は、光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
に分割して、空間的に分離された複数の疑似光源を形成
し、これを液晶ライトバルブの光入射面に重畳させるこ
とによってライトバルブを照明する光学系であるため、
液晶ライトバルブに様々な方向から光が照射されること
になる。一般的に、疑似光源像の数を増やすほど照明光
の照度分布は均一となるが、疑似光源像の数を増やすほ
ど、液晶ライトバルブに入射する光の方向が増えること
になる。したがって、インテグレータ光学系を用いたプ
ロジェクタでは、特に、投写画面全体のコントラストの
向上を図ることが困難となる。

【０００４】このようなコントラストの入射角依存性
は、液晶分子の複屈折性による影響を打ち消すような光
学特性を有する光学補償フィルムを用いることにより改
善することが可能である。光学補償フィルムとしては、
例えば、富士写真フィルム社が販売する「Fuji WV Film
ワイドビューＡ」を用いることができる。

【０００５】図９は、光学補償フィルムを有する従来の
液晶デバイスの概略構成を示す斜視図である。この液晶
デバイス８００では、液晶パネル８０１の光入射面側お
よび光射出面側に第１および第２の偏光板８０２ｉ，８
０２ｏが配置されており、液晶パネル８０１と第１の偏
光板８０２ｉとの間に第１の光学補償フィルム８０５が
配置されており、液晶パネル８０１と第２の偏光板８０
２ｏとの間に第２の光学補償フィルム８０６が配置され
ている。

【０００６】なお、第１および第２の光学補償フィルム
８０５，８０６は、液晶パネル８０１の光入射面および
光射出面、あるいは、第１および第２の偏光板８０２
ｉ，８０２ｏにそれぞれ貼り付けられる。また、第１お
よび第２の光学補償フィルム３０５，３０６は、液晶パ
ネル８０１、偏光板８０２ｉ，８０２ｏの双方から離し
て設けるようにすることも考えられる。この場合、光学
補償フィルム８０５，８０６は、それぞれ、薄い光透過
性板材に貼り付けるようにすれば良い。

【０００７】図１０は、第１の光学補償フィルム８０５
の構造を示す概略断面図である。第１の光学補償フィル
ム８０５は、シート状(フィルム状)の支持体８１２上に
円盤状化合物を均一に塗布することにより得られる光学
補償層８１４とで構成されている。円盤状化合物として
は、いわゆるディスコティック液晶性を示す化合物が利
用される。また、支持体としてはＴＡＣ（トリアセチル
セルロース）フィルムが利用されている。ＴＡＣフィル
ムにより構成される支持体８１２は、支持体としての機
能だけではなく、光学補償の機能の一部も担っている。
したがって、光学補償フィルム８０５は、液晶分子の複
屈折性による影響を打ち消すように、光学補償層８１４
および支持体８１２の両方による光学特性(複屈折性)を
最適化することにより構成されている。

【０００８】第２の光学補償フィルム８０６も第１の光
学補償フィルム８０５と同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、光学補償フ
ィルムの問題点を示す説明図である。液晶パネル８０１
や偏光板８０２ｉ，８０２ｏは、入射する光のうち利用
されない光によって発熱する。このため、これらに近接
する第１と第２の光学補償フィルム８０５，８０６の温
度も上昇し、フィルム面内において温度分布が発生す
る。このような温度変化によって、第１と第２の光学補
償フィルム８０５，８０６の支持体８１２、すなわち、
ＴＡＣフィルムのフィルム面内には、熱膨張による応力
が発生する。この応力は、フィルム面内の周辺端部で特
に大きく、例えば、矩形状のフィルムであるとすると、
４隅付近で顕著である。そして、このような応力によっ
て、ＴＡＣフィルム内における分子の光学軸の方向が変
化することになり、ＴＡＣフィルムの複屈折性（光学特
性）に変化をもたらすことになる。温度変化によって光
学補償フィルムの複屈折性が変化すると、仮に、一様な
画面を表示したとしても、図１１に示すように、応力が
顕著な４隅付近において他の領域に比べて画面が明るく
なり、明るさの分布が発生してしまう場合がある。ま
た、カラー画像を表示するプロジェクタでは、通常、
赤、緑、青色に対応する３枚の液晶デバイスを利用する
ため、上記のような明るさ分布がそれぞれの液晶デバイ
スに独立して発生すると、色ムラが発生してしまうこと
になる。

【００１０】このような明るさ分布の問題は、光学補償
フィルム８０５，８０６を、それぞれ、薄い光学ガラス
に貼り付けて、液晶パネル８０１、偏光板８０２ｉ，８
０２ｏの双方から離して設けるようにすれば、解決可能
である。しかしながら、部品数の増加や、装置の大型化
を伴うことになり、あまり好ましくない。

【００１１】なお、上記のような問題は、プロジェクタ
に用いられる液晶ライトバルブと呼ばれる液晶デバイス
だけでなく、直視型の液晶ディスプレイに用いられてい
る液晶デバイスにおいて、光学補償フィルムを利用した
ものにも共通する問題である。

【００１２】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、温度変化によっ
て発生していた明るさ分布を抑制しつつ、コントラスト
を向上させることのできる技術を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の液晶パネルは、２つの基板部と、前記２つの基板部
で挟持される液晶層とを有する液晶パネルであって、前
記２つの基板部に含まれる少なくとも１つのガラス面上
に光学補償膜を有し、前記光学補償膜は、所定の無機酸
化物を前記ガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッ
タすることにより形成される、所定の複屈折性を示す複
屈折層を含むことを特徴とする。

【００１４】所定の無機酸化物を斜め方向から蒸着また
はスパッタすると、複屈折性を示す複屈折層を形成する
ことが可能である。従って、この複屈折層を、液晶層に
おける液晶分子の複屈折性を抑制するような複屈折性を
示すように形成すれば、先に述べたコントラストの入射
角依存性が低減され、コントラストを向上させることが
可能となる。

【００１５】また、光学補償膜は、所定の無機酸化物を
ガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッタすること
により形成されているので、先に述べた温度変化によっ
て発生していた明るさ分布を抑制することが可能であ
る。

【００１６】なお、前記光学補償膜の前記複屈折層は、
前記液晶層における厚み方向に沿って配列された液晶分
子であって、前記液晶層の厚み方向に対して光学軸が傾
斜する液晶分子の複屈折性を抑制するように形成されて
いるようにしてもよい。

【００１７】このようにすれば、前記液晶層の厚み方向
に対して光学軸が傾斜した液晶分子の複屈折性によるコ
ントラストの入射角依存性を低減することが可能であ
る。

【００１８】また、前記光学補償膜の前記複屈折層は、
異なった複屈折性を示す層が複層形成されているように
してもよい。

【００１９】こうすれば、異なった複屈折性を示す複数
の液晶分子が液晶層の厚み方向に配列されている場合に
おいて、これらの複数の複屈折性に起因するコントラス
トの入射角依存性を低減することが可能である。

【００２０】なお、前記光学補償膜の前記複屈折層は、
前記液晶層における厚み方向に沿って配列された複数の
液晶分子であって、前記液晶層の厚み方向に対して光学
軸の傾斜角度が異なる液晶分子それぞれの複屈折性を抑
制するように、異なった複屈折性を示す層が複層形成さ
れているようにすることが可能である。

【００２１】このようにすれば、前記液晶層の厚み方向
に対して光学軸の傾斜角度が異なる液晶分子が液晶層の
厚み方向に配列されている場合において、これらの複数
の複屈折性に起因するコントラストの入射角依存性を低
減することが可能である。

【００２２】なお、上記第１の液晶パネルにおいて、前
記ガラス面には、前記液晶層を制御するための電極が形
成されており、前記光学補償膜の前記複屈折層は、前記
所定の無機酸化物を前記電極上に斜め方向から蒸着また
はスパッタすることにより、前記電極を介して前記ガラ
ス面上に形成されているようにすることも可能である。

【００２３】本発明の第２の液晶パネルは、入射側基板
部および射出側基板部と、前記入射側基板部および射出
側基板部で挟持される液晶層とを有する液晶パネルであ
って、前記入射側基板部に含まれる第１のガラス面上に
入射側光学補償膜を有し、前記射出側基板部に含まれる
第２のガラス面上に射出側光学補償膜を有し、前記入射
側光学補償膜は、第１の無機酸化物を前記第１のガラス
面上に斜め方向から蒸着またはスパッタすることにより
形成される、第１の複屈折性を示す複屈折層を含み、前
記射出側光学補償膜は、第２の無機酸化物を前記第２の
ガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッタすること
により形成される、第２の複屈折性を示す複屈折層を含
むことを特徴とする。

【００２４】第２の液晶パネルにおいては、入射側基板
部に含まれる第１のガラス面上に、第１の複屈折性を示
す第１の複屈折層を有する入射側光学補償膜を有し、射
出側基板部に含まれる第２のガラス面上に、第２の複屈
折性を示す第２の複屈折層を有する射出側光学補償膜を
有している。この場合にも、先に述べたコントラストの
入射角依存性が低減され、コントラストを向上させるこ
とが可能となる。また、入射側光学補償膜は第１の無機
酸化物を第１のガラス面上に斜め方向から蒸着またはス
パッタし、射出側光学補償膜は第２の無機酸化物を第２
のガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッタするこ
とにより、それぞれ形成されているので、先に述べた温
度変化によって発生していた明るさ分布を抑制すること
が可能である。

【００２５】ここで、前記第１と第２の無機酸化物は、
互いに等しい無機酸化物であってもよい。

【００２６】また、前記第１と第２の複屈折性は、互い
に等しいことも好ましい。

【００２７】なお、前記入射側光学補償膜の前記複屈折
層は、前記入射側基板部に近い液晶層における厚み方向
に沿って配列された液晶分子であって、前記液晶層の厚
み方向に対して光学軸が傾斜した液晶分子の複屈折性を
抑制するように形成されており、前記射出側光学補償膜
の前記複屈折層は、前記射出側基板部に近い液晶層にお
ける厚み方向に沿って配列された液晶分子であって、前
記液晶層の厚み方向に対して光学軸が傾斜した液晶分子
の複屈折性を抑制するように形成されているようにして
もよい。

【００２８】このようにすれば、前記入射側基板部に近
い液晶層および前記射出側基板部に近い液晶層におい
て、前記液晶層の厚み方向に対して光学軸が傾斜した液
晶分子の複屈折性によるコントラストの入射角依存性を
低減することが可能である。

【００２９】また、前記入射側光学補償膜の前記複屈折
層は、異なった複屈折性を示す層が複層形成されている
ようにしてもよい。

【００３０】こうすれば、入射側基板部に近い液晶層
で、異なった複屈折性を示す複数の液晶分子が、液晶層
の厚み方向に配列されている場合において、これらの異
なった複屈折性に起因するコントラストの入射角依存性
を低減することが可能である。

【００３１】ここで、前記入射側光学補償膜の前記複屈
折層は、前記入射側基板部に近い液晶層における厚み方
向に沿って配列された複数の液晶分子であって、前記液
晶層の厚み方向に対して光学軸の傾斜角度が異なる液晶
分子のそれぞれの複屈折性を抑制するように、前記異な
った複屈折性を示す複数の層が複層形成されているよう
にすることが可能である。

【００３２】このようにすれば、入射側基板部に近い液
晶層で、液晶層の厚み方向に対して光学軸の傾斜角度が
異なる液晶分子が液晶層の厚み方向に配列されている場
合において、これらの異なった複屈折性に起因するコン
トラストの入射角依存性を低減することが可能である。

【００３３】なお、前記射出側光学補償膜の前記複屈折
層は、異なった複屈折性を示す層が複層形成されている
ようにしてもよい。

【００３４】こうすれば、射出側基板部に近い液晶層
で、異なった複屈折性を示す複数の液晶分子が、液晶層
の厚み方向に配列されている場合において、これらの異
なった複屈折性に起因するコントラストの入射角依存性
を低減することが可能である。

【００３５】ここで、前記射出側光学補償膜の前記複屈
折層は、前記射出側基板部に近い液晶層における厚み方
向に沿って配列された複数の液晶分子であって、前記液
晶層の厚み方向に対して光学軸の傾斜角度が異なる液晶
分子のそれぞれの複屈折性を抑制するように、前記異な
った複屈折性を示す層が複層形成されているようにする
ことが可能である。

【００３６】このようにすれば、射出側基板部に近い液
晶層で、液晶層の厚み方向に対して光学軸の傾斜角度が
異なる液晶分子が液晶層の厚み方向に配列されている場
合において、これらの異なった複屈折性に起因するコン
トラストの入射角依存性を低減することが可能である。

【００３７】なお、上記第２の液晶パネルにおいて、前
記第１のガラス面には、前記液晶層を制御するための入
射側電極が形成されており、前記入射側光学補償膜の複
屈折層は、前記第１の無機酸化物を前記入射側電極上に
斜め方向から蒸着またはスパッタすることにより、前記
入射側電極を介して前記第１のガラス面上に形成されて
いるようにすることも可能である。

【００３８】また、上記第２の液晶パネルにおいて、前
記第２のガラス面には、前記液晶層を制御するための射
出側電極が形成されており、前記射出側光学補償膜の複
屈折層は、前記第２の無機酸化物を前記射出側電極上に
斜め方向から蒸着またはスパッタすることにより、前記
射出側電極を介して前記第２のガラス面上に形成されて
いるようにすることも可能である。

【００３９】なお、上記第１、第２の液晶パネルは、Ｔ
Ｎ(ツイステッドネマティック)モードで動作する液晶パ
ネルとすることができる。

【００４０】ＴＮモードの液晶パネルにおいては、コン
トラストに入射角依存性が生じやすい。したがって、Ｔ
Ｎモードで動作する液晶パネルの場合には、コントラス
トの入射角依存性の低減効果は、特に大きい。

【００４１】本発明の第１の液晶デバイスは、与えられ
た画像信号に応じて光を変調する液晶デバイスであっ
て、上記第１の液晶パネルまたは第２の液晶パネルと、
前記液晶パネルの光入射面側に配置された入射側偏光板
と、前記液晶パネルの光射出面側に配置された射出側偏
光板と、を備えることを特徴とする。

【００４２】本発明の第１の液晶デバイスは、上記第１
または第２の液晶パネルを備えているので、同様に、先
に述べたコントラストの入射角依存性が低減され、コン
トラストを向上させることが可能となる。先に述べた温
度変化によって発生していた明るさ分布を抑制すること
が可能である。

【００４３】本発明の第２の液晶デバイスは、与えられ
た画像信号に応じて光を変調する液晶デバイスであっ
て、２つの基板部と、前記２つの基板部で挟持される液
晶層とを有する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射
面側に配置された入射側偏光板と、前記液晶パネルの光
射出面側に配置された射出側偏光板と、前記液晶パネル
と前記入射側偏光板との間と、前記液晶パネルと前記射
出側偏光板との間と、の少なくとも一方に配置された光
学補償素子と、を備え、前記光学補償素子は、ガラス板
と、前記ガラス板上に、所定の無機酸化物を斜め方向か
ら蒸着またはスパッタすることにより形成される、所定
の複屈折性を示す複屈折層を含む光学補償膜と、を備え
ることを特徴とする。

【００４４】本発明の第２の液晶デバイスの光学補償素
子は、ガラス板上に、所定の無機酸化物を斜め方向から
蒸着またはスパッタすることにより形成される、所定の
複屈折性を示す複屈折層を含む光学補償膜を備えてい
る。従って、先に述べたコントラストの入射角依存性を
低減して、コントラストを向上させることが可能となる
とともに、先に述べた温度変化によって発生していた明
るさ分布を抑制することが可能である。

【００４５】本発明の第１のプロジェクタは、画像を投
写表示するためのプロジェクタであって、照明光を射出
する照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像信号
に応じて変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライト
バルブの光射出面に形成される画像光を投写する投写光
学系と、を備え、前記液晶ライトバルブは、上記第１ま
たは第２の液晶デバイスであることを特徴とする。

【００４６】本発明の第１のプロジェクタは、上記液晶
デバイスを液晶ライトバルブとして用いているので、同
様に、先に述べたコントラストの入射角依存性が低減さ
れ、投写表示される画像のコントラストを向上させるこ
とが可能となる。また、先に述べた温度変化によって発
生していた画像の明るさ分布を抑制することが可能であ
る。

【００４７】本発明の第２のプロジェクタは、カラー画
像を投写表示するためのプロジェクタであって、照明光
を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出され
た前記照明光を、３つの色成分をそれぞれ有する第１な
いし第３の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光
分離光学系により分離された第１ないし第３の色光を、
画像信号に応じて変調する第１ないし第３の液晶ライト
バルブと、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光
射出面に形成される画像光を合成する色合成部と、前記
色合成部から射出される合成光を投写する投写光学系
と、を備え、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの
それぞれは、上記第１または第２の液晶デバイスである
ことを特徴とする。

【００４８】本発明の第１のプロジェクタは、上記液晶
デバイスを液晶ライトバルブとして用いているので、同
様に、先に述べたコントラストの入射角依存性が低減さ
れ、投写表示されるカラー画像のコントラストを向上さ
せることが可能となる。また、先に述べた温度変化によ
って発生していた明るさ分布を抑制することにより、カ
ラー画像の色ムラを抑制することが可能である。

【００４９】上記第１と第２のプロジェクタにおいて、
前記照明光学系は、略平行な光線束を射出する光源装置
と、前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光
線束に分割するための分割光学素子と、前記分割光学素
子から射出された前記複数の部分光線束を、前記液晶ラ
イトバルブの前記光入射面に重畳して照射するための重
畳レンズと、を備えるようにしてもよい。

【００５０】光源装置から射出された光線束を複数の部
分光線束に分割して、これを液晶ライトバルブの光入射
面に重畳させるいわゆるインテグレータ光学系は、複数
の疑似光源からの光をライトバルブに照射する光学系で
あるため、液晶ライトバルブに光が複数の方向から照射
されることになる。本発明の第１と第２のプロジェクタ
においては、上記発明の液晶デバイスが液晶ライトバル
ブとして用いられているので、このように液晶ライトバ
ルブに複数の方向から入射する光がある場合にも、コン
トラストの入射角依存性を低減させることができる。こ
の結果、投写光学系によって投写表示される画像のコン
トラストを向上させることが可能である。インテグレー
タ光学系を用いる場合には、様々な方向から入射する光
があり、光の入射角度をコントラストが最も高くなる方
向に合わせるという従来の方法によってコントラストの
向上を図ることができないため、本発明を用いる効果
は、特に大きい。

【００５１】本発明の表示装置は、請求項１７記載の液
晶デバイスを備えることを特徴とする。本発明の表示装
置は、上記液晶デバイスを備えているので、同様に、先
に述べたコントラストの入射角依存性が低減され、表示
される画像のコントラストを向上させることが可能とな
る。また、先に述べた温度変化によって発生していた画
像の明るさ分布を抑制することが可能である。

【００５２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき以下の手順で説明する。 Ａ．第１実施例： Ａ１．液晶デバイスの構成： Ａ２．光学補償膜の構成： Ｂ．第２実施例： Ｃ．第３実施例： Ｄ．プロジェクタの構成： Ｅ．変形例：

【００５３】Ａ．第１実施例：図１は、第１実施例とし
ての液晶デバイスの構成を示す説明図である。図１
（Ａ）は、液晶デバイス３００の構成を示す概略断面図
であり、図１（Ｂ）は、液晶デバイス３００の一部の構
成を示す概略斜視図である。この液晶デバイス３００
は、液晶パネル３００ａと、入射側に設けられた入射側
偏光板３００ｉと、射出側に設けられた射出側偏光板３
００ｏとで構成されている。

【００５４】液晶パネル３００ａは、液晶層３０３を挟
んで、透明な電極を有する入射側基板３１１および射出
側基板３２１を備えている。これらの基板３１１，３２
１には、透明な光学ガラス、例えば、石英ガラスやネオ
セラム（日本電気硝子社の商標）などが用いられてい
る。

【００５５】入射側基板３１１の液晶層３０３側の面上
には、透明な共通電極３１２が設けられている。射出側
基板３２１の液晶層３０３側の面上には、薄膜トランジ
スタ３２３と透明な画素電極３２２とが設けられてい
る。薄膜トランジスタ３２３は、マトリクス状に配置さ
れた複数の画素電極３２２の周辺に設けられ、画素電極
３２２と電気的に接続されている。

【００５６】各画素は、１つの画素電極３２２と、共通
電極３１２と、これらの間に挟まれた液晶層３０３とで
構成される。入射側基板３１１と共通電極３１２との間
には、各画素を区分するように遮光部（ＢＭ）３１６が
設けられている。ＢＭ３１６は、薄膜トランジスタや配
線への光の入射を遮断する機能を有している。

【００５７】上記構成の液晶パネルおよび液晶デバイス
は、アクティブマトリクス型の液晶パネルおよびアクテ
ィブマトリクス型の液晶デバイスと呼ばれる。

【００５８】なお、入射側基板３１１および射出側基板
３２１の電極が形成されている面上には、さらに、液晶
層３０３の液晶分子を配列させるための入射側配向膜３
１７および射出側配向膜３２７が成膜されている。この
液晶パネル３００ａは、ＴＮ（ツイステッドネマティッ
ク）モードの液晶パネルであり、入射側配向膜３１７お
よび射出側配向膜３２７は、入射側基板３１１側の液晶
分子の配向方向と射出側基板３２１側の液晶分子の配向
方向とが約９０度の角度を成すように、ラビング処理が
なされている。

【００５９】入射側基板３１１の液晶層３０３と反対側
の表面にはマイクロレンズアレイ３１３が光学接着剤３
１４によって貼りつけられている。マイクロレンズアレ
イ３１３は、複数のマイクロレンズ３１３ａを有してお
り、各マイクロレンズ３１３ａは、上記各画素にそれぞ
れ光を集光するように配置されている。なお、このマイ
クロレンズアレイ３１３を省略するようにしてもよい。
但し、各マイクロレンズ３１３ａは、対応する各画素に
光を集光し、光の利用効率を向上させる機能を有してい
るので、マイクロレンズアレイ３１３を有しているほう
が好ましい。

【００６０】マイクロレンズアレイ３１３の入射側基板
３１１と反対側の表面には、入射側カバー３１５が光学
接着剤によって貼りつけられている。射出側基板３２１
の液晶層３０３と反対側の表面にも、射出側カバー３２
５が光学接着剤によって貼りつけられている。これらの
カバー３１５，３２５にも、透明な光学ガラス、例え
ば、石英ガラスやネオセラムなどが用いられている。

【００６１】入射側カバー３１５のマイクロレンズ３１
３と反対側の表面（光入射面）には入射側光学補償膜３
１８が成膜されている。同様に、射出側カバーの射出側
基板３２１と反対側の表面（光射出面）には射出側光学
補償膜３２８が成膜されている。

【００６２】なお、液晶層３０３よりも入射側に設けら
れた入射側配向膜３１７、共通電極３１２、入射側基板
３１１、マイクロレンズアレイ３１３、入射側カバー３
１５および入射側光学補償膜３１８等の各要素が入射側
基板部３０１に相当する。また、液晶層３０３よりも射
出側に設けられた射出側配向膜３２７、画素電極３２
２、射出側基板３２１、射出側カバー３２５および射出
側光学補償膜３２８等の各要素が射出側基板部３０２に
相当する。

【００６３】入射側カバー３１５および射出側カバー３
２５の外側には、１種類の直線偏光成分のみを選択透過
させる偏光手段としての入射側偏光板３００ｉおよび射
出側偏光板３００ｏが設けられている。液晶デバイス３
００が、電圧無印加状態で明状態となるノーマリホワイ
トモードである場合には、これらの偏光板３００ｉ，３
００ｏは、互いの透過軸が直交するように設定される。
また、液晶デバイス３００が、電圧無印加状態で暗状態
となるノーマリブラックモードである場合には、これら
の偏光板３００ｉ，３００ｏは、互いの透過軸が平行と
なるように設定される。本例における入射側偏光板３０
０ｉと射出側偏光板３００ｏとは、互いの透過軸が直交
するように設定されており、液晶デバイス３００はノー
マリホワイトモードで動作する。

【００６４】なお、これらの偏光板３００ｉ，３００ｏ
は、偏光板３００ｉ，３００ｏにおいて発生する熱が液
晶パネル３００ａに悪影響を及ぼす可能性があるため、
離間して配置するほうが好ましいが、液晶パネル３００
ａへの熱の影響が許容できる程度であるような場合は、
入射側カバー３１５および射出側カバー３２５上、具体
的には、入射側光学補償膜３１８および射出側光学補償
膜３２８上に貼りつけてもよい。また、偏光板３００
ｉ，３００ｏのうち一方のみを対応する入射側カバー３
１５あるいは射出側カバー３２５の上に貼りつけて、他
方は離間して配置するようにしても良い。なお、液晶パ
ネル３００ａの部分のみを液晶デバイスと呼ぶ場合もあ
るが、本実施形態においては、液晶パネル３００ａと偏
光板３００ｉ，３００ｏとを組み合わせたものを液晶デ
バイスと呼ぶ。

【００６５】Ａ２．光学補償膜の構成：図２は、入射側
配向膜３１７および射出側配向膜３２７付近における液
晶層３０３の液晶分子と、入射側光学補償膜３１８およ
び射出側光学補償膜３２８の分子の状態を示す説明図で
ある。

【００６６】ノーマリホワイトモードの液晶デバイス３
００において、光を透過する明状態、すなわち、液晶層
３０３に電圧を印加しない状態では、正の一軸性物質と
しての液晶分子の光学軸は、原理的には、上述した入射
側配向膜３１７および射出側配向膜３２７のラビング方
向に従って、入射側基板３１１と射出側基板３２１との
間で約９０度連続的にねじれた状態で配列され、入射側
配向膜３１７近傍ではラビング方向３１７ｄに平行とな
り、射出側配向膜３２７近傍ではラビング方向３２７ｄ
に平行となる。このような配列を有する液晶層３０３
は、入射した偏光光の偏光方向が回転するという「旋光
性」を示す。また、光を遮光する暗状態、すなわち、液
晶層３０３に電圧が印加された状態では、原理的には、
液晶分子の旋光性は消失し、液晶分子の光学軸が２枚の
基板３１１，３１２の基板面に対する法線（基板法線）
Ｐｎの方向（「液晶層の厚み方向」とも呼ぶ）に平行に
起き上がった状態で配列される。

【００６７】しかしながら、図２に示すように、実際の
入射側配向膜３１７および射出側配向膜３２７近傍にお
ける液晶分子の光学軸は、ラビング方向３１７ｄ，３２
７ｄおよび基板法線Ｐｎに対して傾斜した状態となる。
なお、このような配向膜近傍における液晶分子の光学軸
の傾斜を「プレチルト」と呼ぶ。

【００６８】このような液晶分子の光学軸の傾斜は、液
晶分子の複屈折性（屈折率異方性）に変化をもたらすた
め、液晶デバイスのコントラストの入射角依存性が偏っ
た特性、例えば、基板法線Ｐｎに対して左右方向や上下
方向でコントラストの入射角依存性が対称でなく、どち
らか一方に偏った特性となる。このような偏ったコント
ラストの入射角依存性は、光の入射角によってはコント
ラストの低下を招くことになる。

【００６９】そこで、上記のような液晶デバイスに発生
するコントラストの入射角依存性の偏りを抑制するため
に、本実施例の液晶デバイス３００における入射側光学
補償膜３１８には、入射側配向膜３１７近傍において光
学軸（長軸）が傾斜した液晶分子（以下、「傾斜液晶分
子」とも呼ぶ）の複屈折性をキャンセルするような複屈
折性を示す複屈折層が形成されている。また、射出側光
学補償膜３２８には、射出側配向膜３２７近傍における
傾斜液晶分子の複屈折性をキャンセルするような複屈折
性を示す複屈折層が形成されている。なお、これらの複
屈折層は、以下のようにして形成されている。

【００７０】図３は、傾斜液晶分子の複屈折性をキャン
セルする原理について示す説明図である。光学軸が傾斜
した正の一軸性物質Ｍａの複屈折性をキャンセルするた
めには、図３（Ａ）に示すように、面対称な光学軸を有
する正の一軸性物質Ｍｂを組み合わせることにより実現
可能である。また、図３（Ｂ）に示すように、正の一軸
性物質Ｍａに等しい光学軸を有する負の一軸性物質Ｍｃ
を組み合わせることによっても実現可能である。

【００７１】そこで、図２の入射側光学補償膜３１８の
複屈折層および射出側光学補償膜３２８の複屈折層は、
図３（Ａ）の原理を適用して、それぞれ対応する傾斜液
晶分子の光学軸と入射側基板３１１や射出側基板３２１
の基板面に対して面対称な光学軸を有する正の一軸性分
子が配列されるように形成されている。

【００７２】なお、このような傾斜した光学軸を有する
正の一軸性分子が配列された複屈折層は、Ｔａ₂Ｏ₅のよ
うな所定の無機酸化物を基板法線Ｐｎに対して所定の蒸
着角で、入射側カバー３１５の入射側表面上および射出
側カバー３２５の射出側表面上に斜め方向から蒸着また
はスパッタすることにより形成することが可能である。
また、所定の無機酸化物としては、Ｔａ₂Ｏ₅以外にも、
Ｂｉ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＨｆＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｒＯ
₂、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｏＯ₃等が利用可能である。ま
た、入射側光学補償膜３１８と射出側光学補償膜３２８
とで、必ずしも同じ無機酸化物を斜め方向から蒸着また
はスパッタする必要はなく、それぞれ異なった無機酸化
物を斜め方向から蒸着またはスパッタするようにしても
よい。

【００７３】以上説明したように、本実施例の液晶デバ
イス３００では、入射側光学補償膜３１８および射出側
光学補償膜３２８によって、入射側配向膜３１７および
射出側配向膜３２７の近傍における液晶分子のプレチル
トに起因して発生するコントラストの入射角依存性の偏
りを抑制することができるので、コントラストの向上を
図ることができる。

【００７４】また、入射側光学補償膜３１８の複屈折層
および射出側光学補償膜３２８の複屈折層は、光学ガラ
スを用いた入射側カバー３１５および射出側カバー３２
５の表面上に無機酸化物を蒸着することにより形成され
ているので、従来の光学補償フィルム（図１０参照）の
ように、支持体であるＴＡＣフィルムにおいて発生する
発熱による温度上昇によって光学特性（複屈折性）が変
化して、明るさの分布が発生してしまうことを抑制する
ことができる。

【００７５】なお、入射側配向膜３１７および射出側配
向膜３２７の近傍において、基板法線Ｐｎの方向（液晶
層の厚み方向）に沿って配列されている液晶分子の光学
軸の傾斜角は同じではなく、実際には変化している。こ
のため、入射側光学補償膜３１８の複屈折層および射出
側光学補償膜３２８の複屈折層における分子の光学軸の
傾斜角は、それぞれ対応する側の液晶分子の光学軸が一
様な傾斜角であると仮定して設定されている。しかしな
がら、より高精度な光学補償を実現するためには、入射
側光学補償膜３１８の複屈折層および射出側光学補償膜
３２８の複屈折層を、それぞれ対応する側の異なった液
晶分子の光学軸の傾斜角に応じて、異なった傾斜角の光
学軸を有する分子が基板法線Ｐｎの方向に沿って配列さ
れるように複層形成するようにしてもよい。なお、光学
補償膜の複屈折層を複層化することは、以下の実施例に
おいても同様である。

【００７６】Ｂ．第２実施例：図４は、第２実施例とし
ての液晶デバイスの構成を示す概略断面図である。第１
実施例の液晶デバイス３００は、入射側カバー３１５の
光入射面上に入射側光学補償膜３１８を形成し、射出側
カバー３２５の光射出面上に出側光学補償膜３２８を形
成している場合を示しているが、第２実施例の液晶デバ
イス３００Ｘは、入射側基板３１１上に形成された共通
電極３１２（入射側電極）と入射側配向膜３１７との間
に入射側光学補償膜３１８を形成し、射出側基板３２１
上に形成された画素電極３２２（射出側電極）と射出側
配向膜３２７との間に射出側光学補償膜３２８を形成し
た場合を示している。

【００７７】本実施例の液晶デバイス３００Ｘのように
入射側光学補償膜３１８および射出側光学補償膜３２８
を形成しても、光学的には第１実施例の液晶デバイス３
００と等価とみなすことができる。従って、入射側配向
膜３１７および射出側配向膜３２７の近傍における液晶
分子のプレチルトに起因して発生するコントラストの入
射角依存性の偏りを抑制することができるので、コント
ラストの向上を図ることができる。また、従来の光学補
償フィルムのように、支持体であるＴＡＣフィルムにお
いて発生する発熱による温度変化によって光学特性（複
屈折性）が変化して、明るさの分布が発生してしまうこ
とも抑制することができる。

【００７８】なお、入射側光学補償膜３１８および射出
側光学補償膜３２８は、入射側基板３１１および射出側
基板３２１の液晶層３０３とは反対側の表面に形成する
ようにしてもよい。また、入射側光学補償膜３１８およ
び射出側光学補償膜３２８のいずれか一方を第１実施例
と同様に対応する入射側カバー３１５の光入射面および
射出側カバー３２５の光射出面上に形成するようにして
もよい。すなわち、入射側光学補償膜は入射側基板部内
のいずれかのガラス面上に形成し、射出側光学補償膜は
射出側基板部内のいずれかのガラス面上に形成すること
が可能である。

【００７９】Ｃ．第３実施例：図５は、第３実施例とし
ての液晶デバイスの構成を示す概略断面図である。第１
と第２実施例の液晶デバイス３００，３００Ｘは、入射
側基板部内のいずれかのガラス面上に入射側光学補償膜
を形成し、射出側基板部内のいずれかのガラス面上に射
出側光学補償膜を形成している場合を示しているが、第
３実施例の液晶デバイス３００Ｙは、射出側カバー３２
５の光射出面上に入射側光学補償膜３１８と射出側光学
補償膜３２８とを複層形成している場合を示している。

【００８０】本実施例の液晶デバイス３００Ｙのように
入射側光学補償膜３１８および射出側光学補償膜３２８
を同一ガラス面上に複層形成しても、光学的には第１と
第２実施例の液晶デバイス３００，３００Ａと等価とみ
なすことができる。従って、入射側配向膜３１７および
射出側配向膜３２７の近傍における液晶分子のプレチル
トに起因して発生するコントラストの入射角依存性の偏
りを抑制することができるので、コントラストの向上を
図ることができる。また、従来の光学補償板のように、
支持体であるＴＡＣフィルムにおいて発生する発熱によ
る温度変化によって光学特性（複屈折性）が変化して、
明るさの分布が発生してしまうことも抑制することがで
きる。

【００８１】なお、本実施例の液晶デバイス３００Ｙで
は、射出面側光学補償膜３２８、入射面側光学補償膜３
１８の順に複層形成した場合を例に示しているが、逆の
順に複層形成してもよい。また、入射面側光学補償膜３
２８の複屈折層および射出面側光学補償膜３２８の複屈
折層をそれぞれ複層化する場合には、それぞれの複数の
層をそれぞれ区別して複層化する必要はなく、全体とし
て要求される数の複数の層が形成されるようにすればよ
い。

【００８２】また、本実施例では、射出面側カバー３２
５の光射出面上に入射面側光学補償膜３１８および射出
面側光学補償膜３２８を複層形成した場合を例に示して
いるが、射出側カバー３２５の光射出面と反対側の面
上、射出側基板３２１のどちらか一方の面上、射出側配
向膜３２７の面上、入射側基板３１１のどちらか一方の
面上、入射側配向膜３１７の面上、入射側カバー３１５
のどちらか一方の面上に複層形成するようにしてもよ
い。また、入射側基板部内の異なったガラス面上に入射
側光学補償膜３１８と射出側光学補償膜３２８とを入射
側基板部内または射出側基板部内の異なったガラス面上
に形成するようにしてもよい。すなわち、２つの基板部
内に含まれる少なくとも１つのガラス面上に少なくとも
１つの光学補償膜を形成するようにすればよい。

【００８３】Ｄ．プロジェクタの構成：図６は、本発明
の液晶デバイスを液晶ライトバルブとして適用したプロ
ジェクタを示す説明図である。なお、以下の実施例にお
いては、互いに直交する３つの方向を便宜的にｘ方向
（横方向）、ｙ方向（縦方向）、ｚ方向（光軸と平行な
方向）とする。

【００８４】プロジェクタ１０００は、照明光学系１０
０と、色光分離光学系２００と、３つの液晶ライトバル
ブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイ
ックプリズム（色光合成光学系）４００と、投写レンズ
（投写光学系）５００とを備えている。

【００８５】照明光学系１００から射出された光は、色
光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光
は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに
おいて画像信号（画像情報）に応じて変調される。変調
された各色光（画像光）は、クロスダイクロイックプリ
ズム４００で合成され、投写レンズ５００によってスク
リーン上にカラー画像が投写表示されることとなる。

【００８６】図７は、図６の照明光学系１００を拡大し
て示す説明図である。この照明光学系１００は、光源装
置１２０と、第１および第２のレンズアレイ１４０，１
５０と、偏光発生光学系１６０と、重畳レンズ１７０と
を備えている。光源装置１２０と、第１および第２のレ
ンズアレイ１４０，１５０と、偏光発生光学系１６０
と、重畳レンズ１７０とは、それぞれの光軸がシステム
光軸１００ａｘに一致するように配置されている。な
お、図７において照明光学系１００が照明する照明領域
ＬＡは、図６の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂに対応する。

【００８７】光源装置１２０は、略平行な光線束を射出
する機能を有している。光源装置１２０は、光源ランプ
１２２と、光源ランプ１２２から射出された放射光を反
射して光源光軸(システム光軸１００ａｘ)に略平行な光
線束とするリフレクタ１２４とを有している。光源ラン
プ１２２としては、メタルハライドランプや高圧水銀放
電灯などの高圧放電灯が用いられる。リフレクタ１２４
としては、回転放物面形状の反射面を有する凹面鏡が用
いられる。なお、リフレクタとしては、回転楕円面形状
の反射面を有する凹面鏡を用いることも可能である。た
だし、この場合には、リフレクタの開口面近傍に、光源
装置から射出される集光光を平行光に変換する平行化レ
ンズを設ける必要がある。

【００８８】第１のレンズアレイ１４０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１４２を有している。各
小レンズ１４２は平凸レンズであり、ｚ方向から見たと
きの外形形状は、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と
相似形となるように設定されている。第１のレンズアレ
イ１４０は、光源装置１２０から射出された略平行な光
線束を複数の部分光線束に分割して射出する。なお、第
１のレンズアレイ１４０は、本発明の分割光学素子に相
当する。

【００８９】第２のレンズアレイ１５０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１５２を有しており、第
１のレンズアレイ１５０と同様のものが用いられてい
る。第２のレンズアレイ１５０は、第１のレンズアレイ
１４０から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸が
システム光軸１００ａｘにほぼ平行となるように揃える
機能を有しているとともに、第１のレンズアレイ１４０
の各小レンズ１４２の像を照明領域ＬＡ上に結像させる
機能を有している。なお、第２のレンズアレイ１５０
は、省略可能である。

【００９０】第１のレンズアレイ１４０の各小レンズ１
４２から射出された部分光線束は、図示するように、第
２のレンズアレイ１５０を介して、その近傍位置、すな
わち、偏光発生光学系１６０内において集光される。

【００９１】偏光発生光学系１６０は、２つの偏光発生
素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂにより構成されている。
第１および第２の偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０
Ｂは、システム光軸１００ａｘに対して、対称となるよ
うに配置されている。

【００９２】図８は、図７の偏光発生素子アレイ１６０
Ａを拡大して示す説明図である。図８（Ａ）は、第１の
偏光発生素子アレイ１６０Ａの斜視図を示しており、図
８（Ｂ）は、＋ｙ方向から見たときの平面図を示してい
る。偏光発生素子アレイ１６０Ａは、遮光板６２と、偏
光ビームスプリッタアレイ６４と、選択位相差板６６と
を備えている。なお、第２の偏光発生素子アレイ１６０
Ｂについても同様である。

【００９３】偏光ビームスプリッタアレイ６４は、図８
（Ａ）に示すように、略平行四辺形の断面を有する柱状
の透光性板材６４ｃが複数貼り合わされて構成されてい
る。各透光性板材６４ｃの界面には、偏光分離膜６４ａ
と反射膜６４ｂとが交互に形成されている。なお、偏光
分離膜６４ａとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜
６４ｂとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。

【００９４】遮光板６２は、遮光面６２ｂと開口面６２
ａとがストライプ状に配列されて構成されている。遮光
板６２は、遮光面６２ｂに入射する光線束を遮り、開口
面６２ａに入射する光線束を通過させる機能を有してい
る。遮光面６２ｂと開口面６２ａとは、第１のレンズア
レイ１４０（図７）から射出された部分光線束が偏光ビ
ームスプリッタアレイ６４の偏光分離膜６４ａのみに入
射し、反射膜６４ｂには入射しないように配列されてい
る。具体的には、図８（Ｂ）に示すように、遮光板６２
の開口面６２ａの中心は、偏光ビームスプリッタアレイ
６４の偏光分離膜６４ａの中心とほぼ一致するように配
置されている。また、開口面６２ａのｘ方向の開口幅Ｗ
ｐは、偏光分離膜６４ａのｘ方向の大きさとほぼ等しく
設定されている。このとき、遮光板６２の開口面６２ａ
を通過した光線束は、そのほとんど全てが偏光分離膜６
４ａのみに入射し、反射膜６４ｂには入射しないことと
なる。なお、遮光板６２としては、平板状の透明体（例
えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アル
ミニウム膜、誘電体多層膜など）を部分的に形成したも
のを用いることができる。また、アルミニウム板のよう
な遮光性の平板に開口部を設けたものを用いてもよい。

【００９５】第１のレンズアレイ１４０（図７）から射
出された各部分光線束は、図８（Ｂ）に実線で示すよう
に、その主光線（中心軸）がシステム光軸１００ａｘに
ほぼ平行に遮光板６２の開口面６２ａに入射する。開口
面６２ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜６４ａに
入射する。偏光分離膜６４ａは、入射した部分光線束を
ｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離す
る。このとき、ｐ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａ
を透過し、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａで反
射される。偏光分離膜６４ａで反射されたｓ偏光の部分
光線束は、反射膜６４ｂに向かい、反射膜６４ｂにおい
てさらに反射される。このとき、偏光分離膜６４ａを透
過したｐ偏光の部分光線束と、反射膜６４ｂで反射され
たｓ偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となってい
る。

【００９６】選択位相差板６６は、開口層６６ａとλ／
２位相差層６６ｂとによって構成されている。なお、開
口層６６ａは、λ／２位相差層６６ｂが形成されていな
い部分である。開口層６６ａは、入射する直線偏光光を
そのまま透過する機能を有している。一方、λ／２位相
差層６６ｂは、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交
する直線偏光光に変換する偏光変換素子としての機能を
有している。本実施例においては、図８（Ｂ）に示すよ
うに、偏光分離膜６４ａを透過したｐ偏光の部分光線束
は、λ／２位相差層６６ｂに入射する。したがって、ｐ
偏光の部分光線束は、λ／２位相差層６６ｂにおいて、
ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出される。一方、反
射膜６４ｂで反射されたｓ偏光の部分光線束は、開口層
６６ａに入射するので、ｓ偏光の部分光線束のまま射出
される。すなわち、偏光発生光学系１６０に入射した非
偏光の部分光線束は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて
射出されることとなる。なお、反射膜６４ｂで反射され
るｓ偏光の部分光線束の射出面だけにλ／２位相差層６
６ｂを配置することにより、偏光発生光学系１６０に入
射する部分光線束をｐ偏光の部分光線束に変換して射出
することもできる。選択位相差板６６としては、開口層
６６ａの部分に何も設けず、単に、λ／２位相差層６６
ｂをｐ偏光の部分光線束またはｓ偏光の部分光線束の射
出面に貼りつけるようなものであってもよい。

【００９７】なお、上記偏光発生光学系１６０は、シス
テム光軸１００ａｘに対して対象に配置された２つの偏
光発生素子アレイを備える場合を示しているが、１つの
偏光変換素子アレイを備えるようにしてもよい。

【００９８】第１のレンズアレイ１４０から射出された
複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系１
６０によって各部分光線束ごとに２つの部分光線束に分
離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ１種
類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の
部分光線束は、図７に示す重畳レンズ１７０によって照
明領域ＬＡ上で重畳されることとなる。このとき、照明
領域ＬＡを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となって
いる。

【００９９】照明光学系１００（図６）は、偏光方向の
揃った照明光（ｓ偏光光）を射出し、色光分離光学系２
００を介して、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂを照明する。すなわち、照明光学系１００の２
つのレンズアレイ１４０，１５０と、重畳レンズ１７０
とは、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂを）をほぼ均一に照明するためのインテ
グレータ光学系を構成している。

【０１００】色光分離光学系２００は、２枚のダイクロ
イックミラー２２０，２４０と、リレー光学系２５０と
を備えている。照明光学系１００Ｂから射出された光
は、反射ミラー２１０によって第１のダイクロイックミ
ラー２２０に向けて反射される。この反射ミラー２１０
は必ずしも必要なものではなく、照明光学系１００Ｂの
配置の仕方によって省略可能である。

【０１０１】第１のダイクロイックミラー２２０は、赤
色光成分を反射するとともに、緑色光成分および青色光
成分を透過する。第１のダイクロイックミラー２２０で
反射された赤色光は、さらに、反射ミラー２３０で反射
され、フィールドレンズ２６０を介して赤色光用の液晶
ライトバルブ３００Ｒの光入射面に照射される。このフ
ィールドレンズ２６２は、照明光学系１００Ｂから射出
された各部分光線束をその中心光線(主光線)に対してほ
ぼ平行な光線束に変換する機能を有している。なお、他
の液晶ライトバルブ３００Ｇ，３００Ｂの前に設けられ
たフィールドレンズ２６４，２６０も同様である。

【０１０２】第１のダイクロイックミラー２２０を透過
した緑色光と青色光のうちで、緑色光は第２のダイクロ
イックミラー２４０によって反射され、フィールドレン
ズ２６４を介して緑色光用の液晶ライトバルブ３００Ｇ
の光入射面に照射される。一方、青色光は、第２のダイ
クロイックミラー２４０を透過し、入射側レンズ２５
２、リレーレンズ２５６、射出側レンズ（フィールドレ
ンズ）２６０、および反射ミラー２５４，２５８を有す
るリレー光学系２５０を介して、青色光用の液晶ライト
バルブ３００Ｂの光入射面に照射される。青色光にリレ
ー光学系２５０が用いられているのは、青色光の経路が
他の色光の経路よりも長いため、光の利用効率の低下を
防止するためである。すなわち、入射側レンズ２５２に
入射した光の像をそのまま、射出側レンズ２６０に伝え
るためである。なお、２枚のダイクロイックミラー２２
０，２４０は、それぞれガラス板等の透明板に対応する
誘電体多層膜をコーティングすることにより形成され
る。

【０１０３】色光分離光学系２００で分離された各色光
は、対応する各色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３
００Ｇ，３００Ｂの光入射面上に照射される。なお、各
色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００
Ｂの光入射面が、照明光学系１００が照明する照明領域
ＬＡに相当する。

【０１０４】液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３
００Ｂとしては、上記第１ないし第３実施例液晶デバイ
ス３００，３００Ｘ，３００Ｙのいずれかを適用するこ
とができる。本例では、第１実施例の液晶デバイス３０
０を液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと
して適用する。照明光学系１００から射出される偏光光
の偏光方向は、液晶ライトバルブの光入射面側に配置さ
れた偏光板３００ｉが透過可能な方向（透過軸の方向）
に設定される。

【０１０５】各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂの光入射面に入射した光は、画像信号に応じて
変調される。各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂには、液晶パネルに画像信号を供給して駆動さ
せるための図示しない駆動部が接続されている。各液晶
ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画
像信号に応じて変調された変調光線束は、各色の画像を
あらわす画像光として射出される。

【０１０６】各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂから射出された各色の画像光は、クロスダイク
ロイックプリズム４００に入射される。クロスダイクロ
イックプリズム４００は、３色の画像光を合成する色光
合成光学系としての機能を有する。クロスダイクロイッ
クプリズム４００には、赤光を反射する誘電体多層膜４
１０と、青光を反射する誘電体多層膜４２０とが、４つ
の直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。３
色の画像光は、これらの誘電体多層膜によって合成され
て、投写レンズ５００に向けて射出される。

【０１０７】クロスダイクロイックプリズム４００で生
成された合成光は、投写レンズ５００の方向に射出され
る。投写レンズ５００は、クロスダイクロイックプリズ
ム４００から射出された合成光を投写して、スクリーン
上にカラー画像を表示する。なお、投写レンズ５００と
してはテレセントリックレンズを用いることができる。

【０１０８】以上のプロジェクタ１０００においては、
本発明の液晶デバイス３００を赤、緑、青の各色光用の
液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとして
用いている。本発明の液晶デバイス３００は、上述した
ように、液晶ライトバルブから射出される画像光のコン
トラストの入射角依存性を低減することが可能である。
また、従来の液晶デバイスにおいて、光学補償フィルム
の温度上昇による光学特性（複屈折性）の変化のために
発生していた明るさの分布を抑制することができるの
で、各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ
でそれぞれ独立して発生する明るさの分布を抑制して、
投写表示されるカラー画像に生じる色ムラを低減するこ
とが可能である。

【０１０９】なお、上記プロジェクタ１０００では、図
６に示すように、照明光学系１００として、いわゆるイ
ンテグレータ光学系が用いられているが、これに限られ
ない。例えば、ほぼ平行な光線束を射出する光源装置１
２０のみで照明光学系を構成するようにしてもよい。こ
の場合には、インテグレータ光学系を用いた場合のよう
に、ライトバルブ上の１点に様々な方向から光が入射す
ることはない。しかしながら、光源装置から一方向の光
を得ることは不可能に近く、また、プロジェクタでは光
源装置と液晶ライトバルブとの間にレンズやミラーなど
様々な光学要素が配置される。したがって、液晶ライト
バルブへの光の入射角度を一方向にすることは、極めて
困難である。したがって、インテグレータ光学系を用い
ないプロジェクタにおいても、本発明の液晶デバイスを
液晶ライトバルブとして用いることにより、コントラス
トの入射角依存性を低減して、投写画像のコントラスト
を向上させることができる。

【０１１０】また、上記プロジェクタ１０００では、光
源装置１２０から射出された光線束を複数の部分光線束
に分割するための光束分割光学素子として、レンズアレ
イ１４０を用いているが、レンズアレイ１４０の代わり
に、ロッドインテグレータと呼ばれる棒状の導光体を用
いることも可能である。ロッドインテグレータとして
は、例えば、断面が四角形のガラスロッドや４枚のミラ
ーを組み合わせて作った中空状のロッド等を利用するこ
とができる。このようなロッドインテグレータを用いる
場合にも、レンズアレイ１４０を用いる場合と同様に、
複数の疑似光源が生じることになるので、本発明の液晶
デバイスを液晶ライトバルブとして用いる効果は大き
い。

【０１１１】また、照明光学系１００は、偏光発生光学
系１６０を備えているが、省略してもよい。

【０１１２】Ｅ．変形例：なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【０１１３】（１）上記実施例の液晶デバイスは、液晶
パネル内の入射側基板部内または射出側基板部内の少な
くとも一方のガラス面上に光学補償膜を形成した場合を
例に説明している。しかしながら、入射側偏光板と液晶
パネルとの間と、射出側偏光板と液晶パネルとの間との
少なくとも一方に、ガラス板上に無機酸化物を斜め方向
から蒸着またはスパッタすることにより形成された光学
補償膜を有する光学補償素子を配置するようにしてもよ
い。このようにしても、部品点数は増加するものの、上
記実施例と同様な効果を得ることが可能である。

【０１１４】（２）上記プロジェクタの構成は、カラー
画像を表示するプロジェクタを例に示しているが、モノ
クロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様に本発
明を適用可能である。

【０１１５】（３）上記実施例では、本発明の液晶デバ
イスを適用した表示装置としてプロジェクタを例に説明
しているが、直視型の表示装置に本発明の液晶デバイス
を適用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例としての液晶デバイスの構成を示す
説明図である。

【図２】入射側配向膜３１７および射出側配向膜３２７
付近における液晶層３０３の液晶分子と、入射側光学補
償膜３１８および射出側光学補償膜３２８の分子の状態
を示す説明図である。

【図３】傾斜液晶分子の複屈折性をキャンセルする原理
について示す説明図である。

【図４】第２実施例としての液晶デバイスの構成を示す
概略断面図である。

【図５】第３実施例としての液晶デバイスの構成を示す
概略断面図である。

【図６】本発明の液晶デバイスを液晶ライトバルブとし
て適用したプロジェクタを示す説明図である。

【図７】図６の照明光学系１００を拡大して示す説明図
である。

【図８】図７の偏光発生素子アレイ１６０Ａを拡大して
示す説明図である。

【図９】光学補償フィルムを有する従来の液晶デバイス
の概略構成を示す斜視図である。

【図１０】第１の光学補償フィルム８０５の構造を示す
概略断面図である。

【図１１】光学補償フィルムの問題点を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

３００…液晶デバイス ３００Ｘ…液晶デバイス ３００Ｙ…液晶デバイス ３００ａ…液晶パネル ３００Ｘａ…液晶パネル ３００Ｙａ…液晶パネル ３００ｉ…入射側偏光板 ３００ｏ…射出側偏光板 ３０１…入射側基板部 ３０１Ｘ…入射側基板部 ３０１Ｙ…入射側基板部 ３０２…射出側基板部 ３０２Ｘ…射出側基板部 ３０２Ｙ…射出側基板部 ３０３…液晶層 ３１１…入射側基板 ３１２…共通電極 ３１３…マイクロレンズアレイ ３１３ａ…マイクロレンズ ３１４…光学接着剤 ３１５…入射側カバー ３１６…遮光部（ＢＭ） ３１７…入射側配向膜 ３１８…入射側光学補償膜 ３２１…射出側基板 ３２２…画素電極 ３２３…薄膜トランジスタ ３２５…射出側カバー ３２７…射出側配向膜 ３２８…射出側光学補償膜 ３１７ｄ…ラビング方向 ３２７ｄ…ラビング方向 １０００…プロジェクタ １００…照明光学系 １００Ｂ…照明光学系 １００ａｘ…システム光軸 １２０…光源装置 １２２…光源ランプ １２４…リフレクタ１４０，１５０…レンズアレイ １４２…小レンズ １５２…小レンズ １６０…偏光発生光学系 １６０Ａ，１６０Ｂ…偏光発生素子アレイ ６２…遮光板 ６２ａ…開口面 ６２ｂ…遮光面 ６４…偏光ビームスプリッタアレイ ６４ａ…偏光分離膜 ６４ｂ…反射膜 ６４ｃ…透光性板材 ６６…選択位相差板 ６６ａ…開口層 ６６ｂ…λ／２位相差層 １７０…重畳レンズ ２００…色光分離光学系 ２１０，２３０…反射ミラー ２２０，２４０…ダイクロイックミラー ２４０…第２のダイクロイックミラー ２５０…リレー光学系 ２５２…入射側レンズ ２５６…リレーレンズ ２５４，２５８…反射ミラー ２６０…フィールドレンズ（射出側レンズ） ２６２…フィールドレンズ ２６４…フィールドレンズ ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ ４００…クロスダイクロイックプリズム（色光合成光学
系） ４１０…誘電体多層膜 ４２０…誘電体多層膜 ５００…投写レンズ（投写光学系） ８００…液晶デバイス ８０１…液晶パネル ８０２ｉ…第１の偏光板 ８０２ｏ…第２の偏光板 ８０５…第１の光学補償フィルム ８０６…第２の光学補償フィルム ８１２…支持体 ８１４…光学補償層 ＬＡ…照明領域 Ｍａ…正の一軸性物質 Ｍｂ…正の一軸性物質 Ｍｃ…負の一軸性物質 Ｐｎ…基板法線 Ｗｐ…開口幅

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BC01 BC22 2H091 FA07X FA07Z FA11X FA11Z FA12X FA12Z FA29Z FA35Z FA41Z FB06 FC04 GA01 GA13 HA07 LA04 LA17 LA20 LA30 2K103 AA01 AA05 AA11 AB01 AB05 BB02 BC16 BC17 BC51 5C058 AA08 AB06 BA06 BA08 DA06 EA01 EA02 EA03 EA26

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの基板部と、前記２つの基板部で挟
   持される液晶層とを有する液晶パネルであって、 前記２つの基板部に含まれる少なくとも１つのガラス面
   上に光学補償膜を有し、 前記光学補償膜は、所定の無機酸化物を前記ガラス面上
   に斜め方向から蒸着またはスパッタすることにより形成
   される、所定の複屈折性を示す複屈折層を含むことを特
   徴とする液晶パネル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶パネルであって、 前記光学補償膜の前記複屈折層は、前記液晶層における
   厚み方向に沿って配列された液晶分子であって、前記液
   晶層の厚み方向に対して光学軸が傾斜する液晶分子の複
   屈折性を抑制するように形成されていることを特徴とす
   る液晶パネル。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶パネルであって、 前記光学補償膜の前記複屈折層は、異なった複屈折性を
   示す層が複層形成されていることを特徴とする液晶パネ
   ル。
4. 【請求項４】 請求項３記載の液晶パネルであって、 前記光学補償膜の前記複屈折層は、前記液晶層における
   厚み方向に沿って配列された複数の液晶分子であって、
   前記液晶層の厚み方向に対して光学軸の傾斜角度が異な
   る液晶分子それぞれの複屈折性を抑制するように、異な
   った複屈折性を示す層が複層形成されていることを特徴
   とする液晶パネル。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の液晶パネルであって、 前記ガラス面には、前記液晶層を制御するための電極が
   形成されており、 前記光学補償膜の前記複屈折層は、前記所定の無機酸化
   物を前記電極上に斜め方向から蒸着またはスパッタする
   ことにより、前記電極を介して前記ガラス面上に形成さ
   れていることを特徴とする液晶パネル。
6. 【請求項６】 入射側基板部および射出側基板部と、前
   記入射側基板部および射出側基板部で挟持される液晶層
   とを有する液晶パネルであって、 前記入射側基板部に含まれる第１のガラス面上に入射側
   光学補償膜を有し、 前記射出側基板部に含まれる第２のガラス面上に射出側
   光学補償膜を有し、 前記入射側光学補償膜は、第１の無機酸化物を前記第１
   のガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッタするこ
   とにより形成される、第１の複屈折性を示す複屈折層を
   含み、 前記射出側光学補償膜は、第２の無機酸化物を前記第２
   のガラス面上に斜め方向から蒸着またはスパッタするこ
   とにより形成される、第２の複屈折性を示す複屈折層を
   含むことを特徴とする液晶パネル。
7. 【請求項７】 請求項６記載の液晶パネルであって、 前記第１と第２の無機酸化物は、互いに等しい無機酸化
   物である、液晶パネル。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７記載の液晶パネ
   ルであって、 前記第１と第２の複屈折性は互いに等しい、液晶パネ
   ル。
9. 【請求項９】 請求項６ないし請求項８のいずれかに記
   載の液晶パネルであって、 前記入射側光学補償膜の前記複屈折層は、前記入射側基
   板部に近い液晶層における厚み方向に沿って配列された
   液晶分子であって、前記液晶層の厚み方向に対して光学
   軸が傾斜した液晶分子の複屈折性を抑制するように形成
   されており、 前記射出側光学補償膜の前記複屈折層は、前記射出側基
   板部に近い液晶層における厚み方向に沿って配列された
   液晶分子であって、前記液晶層の厚み方向に対して光学
   軸が傾斜した液晶分子の複屈折性を抑制するように形成
   されていることを特徴とする液晶パネル。
10. 【請求項１０】 請求項６ないし請求項８のいずれかに
    記載の液晶パネルであって、 前記入射側光学補償膜の前記複屈折層は、異なった複屈
    折性を示す層が複層形成されていることを特徴とする液
    晶パネル。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の液晶パネルであっ
    て、 前記入射側光学補償膜の前記複屈折層は、前記入射側基
    板部に近い液晶層における厚み方向に沿って配列された
    複数の液晶分子であって、前記液晶層の厚み方向に対し
    て光学軸の傾斜角度が異なる液晶分子のそれぞれの複屈
    折性を抑制するように、前記異なった複屈折性を示す複
    数の層が複層形成されていることを特徴とする液晶パネ
    ル。
12. 【請求項１２】 請求項６ないし請求項８、請求項１
    ０、請求項１１のいずれかに記載の液晶パネルであっ
    て、 前記射出側光学補償膜の前記複屈折層は、異なった複屈
    折性を示す層が複層形成されていることを特徴とする液
    晶パネル。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の液晶パネルであっ
    て、 前記射出側光学補償膜の前記複屈折層は、前記射出側基
    板部に近い液晶層における厚み方向に沿って配列された
    複数の液晶分子であって、前記液晶層の厚み方向に対し
    て光学軸の傾斜角度が異なる液晶分子のそれぞれの複屈
    折性を抑制するように、前記異なった複屈折性を示す層
    が複層形成されていることを特徴とする液晶パネル。
14. 【請求項１４】 請求項６ないし請求項１３のいずれか
    に記載の液晶パネルであって、 前記第１のガラス面には、前記液晶層を制御するための
    入射側電極が形成されており、 前記入射側光学補償膜の複屈折層は、前記第１の無機酸
    化物を前記入射側電極上に斜め方向から蒸着またはスパ
    ッタすることにより、前記入射側電極を介して前記第１
    のガラス面上に形成されていることを特徴とする液晶パ
    ネル。
15. 【請求項１５】 請求項６ないし請求項１４のいずれか
    に記載の液晶パネルであって、 前記第２のガラス面には、前記液晶層を制御するための
    射出側電極が形成されており、 前記射出側光学補償膜の複屈折層は、前記第２の無機酸
    化物を前記射出側電極上に斜め方向から蒸着またはスパ
    ッタすることにより、前記射出側電極を介して前記第２
    のガラス面上に形成されていることを特徴とする液晶パ
    ネル。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし請求項１５のいずれか
    に記載の液晶パネルであって、 ＴＮ(ツイステッドネマティック)モードで動作する、液
    晶パネル。
17. 【請求項１７】 与えられた画像信号に応じて光を変調
    する液晶デバイスであって、 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の液晶パネ
    ルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された入射側偏光板
    と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された射出側偏光板
    と、を備えることを特徴とする液晶デバイス。
18. 【請求項１８】 与えられた画像信号に応じて光を変調
    する液晶デバイスであって、 ２つの基板部と、前記２つの基板部で挟持される液晶層
    とを有する液晶パネルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された入射側偏光板
    と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された射出側偏光板
    と、 前記液晶パネルと前記入射側偏光板との間と、前記液晶
    パネルと前記射出側偏光板との間と、の少なくとも一方
    に配置された光学補償素子と、を備え、 前記光学補償素子は、 ガラス板と、 前記ガラス板上に、所定の無機酸化物を斜め方向から蒸
    着またはスパッタすることにより形成される、所定の複
    屈折性を示す複屈折層を含む光学補償膜と、を備えるこ
    とを特徴とする液晶デバイス。
19. 【請求項１９】 画像を投写表示するためのプロジェク
    タであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像信号に応じて変調する液
    晶ライトバルブと、 前記液晶ライトバルブの光射出面に形成される画像光を
    投写する投写光学系と、を備え、 前記液晶ライトバルブは、請求項１７または請求項１８
    記載の液晶デバイスであることを特徴とするプロジェク
    タ。
20. 【請求項２０】 カラー画像を投写表示するためのプロ
    ジェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系から射出された前記照明光を、３つの色
    成分をそれぞれ有する第１ないし第３の色光に分離する
    色光分離光学系と、 前記色光分離光学系により分離された第１ないし第３の
    色光を、画像信号に応じて変調する第１ないし第３の液
    晶ライトバルブと、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光射出面に形
    成される画像光を合成する色合成部と、 前記色合成部から射出される合成光を投写する投写光学
    系と、を備え、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブのそれぞれは、
    請求項１７または請求項１８記載の液晶デバイスである
    ことを特徴とするプロジェクタ。
21. 【請求項２１】 請求項１９または請求項２０記載のプ
    ロジェクタであって、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
    に分割するための分割光学素子と、 前記分割光学素子から射出された前記複数の部分光線束
    を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳して照
    射するための重畳レンズと、を備える、プロジェクタ。
22. 【請求項２２】 画像を表示する表示装置であって、 請求項１７または請求項１８記載の液晶デバイスを備え
    ることを特徴とする表示装置。