JP2004109826A

JP2004109826A - 液晶装置及び投射型表示装置

Info

Publication number: JP2004109826A
Application number: JP2002275198A
Authority: JP
Inventors: Kinya Ozawa; 小澤　欣也
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20040119913A1; US6943851B2

Abstract

【課題】円偏光を利用した液晶装置をライトバルブとして用いた場合にも確実な黒レベルを得る。
【解決手段】対向配置された一対の基板間に封入した液晶層によって入射した光を旋光させる液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと、前記液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの入射面に対向して設けられ、入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記入射光を一方回転方向の円偏光成分に変換して前記液晶パネルに出射する第１の偏光板１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂと、前記液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの出射面に対向して設けられ、前記入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを通過した光のうち他方回転方向の円偏光成分を通過させる第２の偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂとを具備したことを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直配向を採用したものに好適な液晶装置及び投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等に用いられる液晶パネルは、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶パネルは、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと称す）等の能動素子と能動素子に接続した画素電極をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【０００３】
即ち、ＴＦＴ素子によってマトリクス状に配列された画素電極（ＩＴＯ）に画像信号を供給し、画素電極及び液晶層を通過する光の偏光状態を画像信号に応じて変化させる。液晶層に印加される電圧によって、液晶分子の配列を変化させ、これにより、液晶層を透過する光の偏光状態を変化させるのである。このような液晶パネルの入射面側及び出射面側に偏光板を配置して液晶装置が構成される。液晶装置では、偏光板による光の偏光方向と液晶層を通過する光の旋光方向とに応じた画像表示が行われることになる。
【０００４】
電圧無印加時の液晶分子の向きを基板と平行に設定する水平配向では、一方の基板（アクティブマトリクス基板（素子基板ともいう））及び他方の基板（対向基板）の液晶層に接する面上に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理を施す。これにより、電圧無印加時の液晶分子をラビング方向に配列させている。ラビング方向を素子基板と対向基板とで相互に直行させると、液晶分子は液晶パネル内で連続的に向きを変え、両基板間では９０度異なる向きに配列される。この状態で、液晶パネルの入射面及び出射面に偏光軸が相互に直交する偏光板を設けて夫々基板のラビング方向に一致させることにより、電圧無印加時には、入射光を液晶層において液晶分子の配列に従って９０度回転させ、液晶パネルの前面から偏光板を介して出射させることができる。即ち、この場合には、電圧無印加時に白表示が行われる。
【０００５】
液晶に電圧を印加すると、液晶の配列方向が変化し、液晶パネル内の液晶による光の振動方向の回転が制限され、液晶パネル前面から出射される光は偏光板によって吸収される。画像信号に応じた電圧を液晶に印加し画像信号に応じた透過率で光を透過させることで、画像表示が行われる。
【０００６】
一方、電圧無印加時の液晶分子を基板と垂直に設定する垂直配向が採用されることもある。垂直配向では、液晶パネルの入射面側及び出射面側の偏光板の偏光軸を直交させた場合には、電圧無印加時において黒表示が行われる。この黒表示は偏光軸が直交する２枚の偏光板によるもので、垂直配向では完全な黒レベルが得られるという利点がある。
【０００７】
ところで、液晶装置では、液晶に対する直流電圧の印加によって、例えば、液晶成分の分解、液晶セル中に発生した不純物による汚染、表示画像の焼き付き等の液晶の劣化が生じる。そこで、一般的には、各画素電極の駆動電圧の極性を例えば画像信号における１フレームや１フィールド等の一定周期で反転させる反転駆動が行われる。更に、一定周期で、駆動電圧の極性を、画素電極の行毎に反転させる１Ｈ反転駆動方式や画素電極の列毎に反転させる１Ｓ反転駆動方式等のライン反転駆動方式も採用されている。
【０００８】
ところが、１Ｈ反転駆動方式やライン反転駆動方式を採用すると、極性が相異なる電圧が印加される列方向又は行方向において、同一基板上の相隣接する画素電極間で電界（以下、横電界という）が生じてしまう。相隣接する画素電極間で横電界が生じると、液晶分子の向きが横電界の影響を受け液晶の配向不良が発生してしまう。
【０００９】
特に、電圧無印加時における液晶分子の配列及び電圧印加時における液晶分子の回転の制御が困難である垂直配向では、横電界の影響を強く受け配向不良が生じやすい。そこで、垂直配向を利用した液晶装置では、液晶分子の配向を規定するために液晶層に段差等を設ける方法が採用されることがある。
【００１０】
しかしながら、液晶パネルをライトバルブとして用いた投射型表示装置においては、液晶パネルの基板面積が小さく、段差等を設けると開口率が著しく低下してしまう等の不具合がある。
【００１１】
そこで、液晶分子の配向方向の規定が困難な垂直配向を利用した液晶装置においては、透過光として円偏光を利用したものが開発されている。円偏光は偏光方向に偏りが無く等方的であることから、明るさを損なうことなく高コントラストの画像を得ることができる。円偏光に関しては、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−４０４２８号公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、円偏光板は偏光特性に波長依存性を有する。このため、垂直配向と円偏光とを組み合わせた液晶装置においては、入射光の波長によっては垂直配向の特徴である完全な黒レベルが得られないことがあるという問題点があった。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、円偏光を利用した液晶パネルをライトバルブとして採用した場合でも、完全な黒レベルを得ることができる液晶装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶装置は、対向配置された一対の基板によって構成される液晶パネルの前記一対の基板間に封入した液晶層と、前記液晶パネルの入射面に対向して設けられ、入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記入射光を一方回転方向の円偏光成分に変換して前記液晶パネルに出射する第１の偏光板と、前記液晶パネルの出射面に対向して設けられ、前記入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記液晶パネルを通過した光のうち他方回転方向の円偏光成分を通過させる第２の偏光板とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、第１の偏光板に入射した入射光は、一方回転方向の円偏光成分に変換されて液晶パネルに入射する。液晶パネルは画像信号に基づいて入射した光を旋光させ、透過光を第２の偏光板に出射する。第２の偏光板は液晶パネルの透過光のうち他方回転方向の円偏光成分のみを通過させる。例えば、液晶パネルが入射した光を旋光させずにそのまま通過させた場合には、液晶パネルの透過光は第２の偏光板によって阻止され、黒表示が行われる。この場合において、第１及び第２の偏光板は、位相特性が入射光のピーク波長に基づいて設定されており、入射光に対しては所望の偏光特性を得ることができる。従って、入射光と同一ピーク波長を有する光を光源とする場合には、確実な黒表示が可能となる。
【００１７】
また、前記第１及び第２の偏光板の前記位相特性は、赤色光、緑色光又は青色光のピーク波長に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、入射光が赤色光、緑色光又は青色光である場合には、第１及び第２の偏光板において所望の偏光特性を得ることができ、夫々確実な黒表示が可能である。
【００１９】
また、前記第１及び第２の偏光板は、直線偏光板と（波長／４）位相差板によって構成されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、位相差板の厚さを適宜設定することで、容易に（波長／４）位相差板を構成することができる。
【００２１】
また、前記第１及び第２の偏光板は、前記（波長／４）位相差板の移相量の４倍を前記入射光のピーク波長に略一致させることを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、入射光とピーク波長が略一致する光を光源とする場合には、直線偏光板と（波長／４）位相差板による偏光板によって所望の偏光特性を得ることができ、確実な黒表示が可能となる。
【００２３】
また、前記第１及び第２の偏光板は、コレステリック液晶を用いた液晶層によって構成されることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によれば、第１の偏光板を構成するコレステリック液晶は入射光を一方回転方向の円偏光成分に変換する。また、第２の偏光板を構成するコレステリック液晶は、入射した光のうち他方回転方向の円偏光成分のみを通過させる。これにより、所望の偏光特性を得ることができる。
【００２５】
前記第１及び第２の偏光板は、コレステリックピッチを制御することで位相特性を設定することを特徴とする。
【００２６】
このような構成によれば、コレステリックピッチを制御することで、前記第１及び第２の偏光板として所望の位相特性を確実に得ることができる。
【００２７】
前記液晶パネルは、液晶層が垂直配向の液晶によって構成されることを特徴とする。
【００２８】
このような構成によれば、電圧無印加時において、確実な黒表示が可能となる。
【００２９】
本発明に係る投射型表示装置は、上記液晶装置と同一構成の各軸のライトバルブと、ピーク波長が相互に異なる複数軸の光源光を前記各軸のライトバルブに夫々供給する入力側光学系と、前記各軸のライトバルブの出力光を投射する出力側光学系とを具備したことを特徴とする。
【００３０】
このような構成によれば、上記液晶装置によって構成される各軸のライトバルブは、第１及び第２の偏光板が入射した光のピーク波長に基づく位相特性を有しており、所望の偏光特性が得られる。これにより、確実な黒表示が可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の光学系の概略構成を示す説明図である。図２は図１の投射型表示装置に採用されている液晶装置の断面構造を示す説明図であり、図３は図２の液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、上記各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００３２】
本実施の形態においては３板式の投射型表示装置に垂直配向と円偏光とを組み合わせた液晶装置を採用すると共に、液晶装置を構成する偏光板の特性を各軸の光源光の波長特性に一致させることにより、完全な黒レベル表示を可能にして画質を向上させるようになっている。
【００３３】
先ず、図２及び図３を参照して、液晶装置の構成について説明する。
【００３４】
液晶装置１は、液晶パネル２の入射面側及び出射面側に夫々偏光板３，４を取り付けて構成される。液晶パネル２は、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間に液晶を封入して構成される。素子基板１０上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図２は画素を構成する素子基板１０上の素子の等価回路を示している。
【００３５】
図２に示すように、画素領域においては、複数本の走査線３ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線３ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線３ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
【００３６】
ＴＦＴ３０は走査線３ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶層５０に印加される。また、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間保持される。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【００３７】
液晶パネル２は、素子基板１０と対向基板２０間に液晶を封入するためのシール材４１が形成されている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材４１は、素子基板１０の１辺の一部において欠落しており、この欠落部分は貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙に液晶を注入するための液晶注入口を形成する。液晶注入口より液晶が注入された後、封止材（図示せず）で封止される。
【００３８】
液晶パネル２は、液晶層５０として垂直配向された液晶を用いている。図２の液晶層５０内の縦長楕円は電圧無印加時の液晶分子の向きを示し、横長楕円は電圧印加時の液晶分子の向きを示している。液晶層５０は、入射光の位相を最大でπだけ移相させる特性を有する。一般的に、入射光の液晶層による移相量は、Δｎ（屈折率異方性）×ｄ（液晶層の厚さ）に依存する。そこで、液晶層５０の厚さｄを適宜設定することによって、移相量がπの液晶層を構成することが可能である。
【００３９】
なお、液晶層５０として垂直配向の液晶を用いていることから、基板１０，２０に対するラビング処理は不要である。ラビング処理は生産プロセス上において重要度が極めて高い工程であり、ラビング処理を不要にすることによって、生産性を著しく向上させることができる。
【００４０】
偏光板３は直線偏光板３１及びλ／４位相差板３２によって構成され、偏光板４は直線偏光板４１及びλ／４位相差板４２によって構成される。偏光板３は、直線偏光板３１及びλ／４位相差板３２のうち直線偏光板３１側から光が入射し、λ／４位相差板３２側から光を出射させるようになっており、入射光の右円偏光成分を通過させる。一方、偏光板４は、直線偏光板４１及びλ／４位相差板４２のうちλ／４位相差板４２側から光が入射し、直線偏光板４１側から光を出射させるようになっており、入射光の左円偏光成分のみを出射する。
【００４１】
λ／４位相差板３２，４２は、例えば、ポリカーボネートを所定の厚さとなるように延伸させて製造する。本実施の形態においては、後述するように、λ／４位相差板３２，４２の移相量を入射光のピーク波長に応じて設定するようになっている。
【００４２】
本実施の形態においてはこのように構成された液晶装置１を３枚用いて図１に示す投射型表示装置を構成している。
図１において、光源１１０は、メタルハライドランプ高圧水銀ランプ等であり、ランプからの光をリフレクタ１１２によって前方に反射させる構成である。光源１１０からの出射光路上には、フライアイレンズ１１５及び反射ミラー１１７が配設されている。
【００４３】
フライアイレンズ１１５は、第１レンズアレイ１１３及び第２レンズアレイ１１４によって構成されている。第１のレンズアレイ１１３は、入射光束を分割し、多数の２次光源を出射する。更に、第２のレンズアレイ１１４は、後述する各レンズと協働して、液晶パネルの入射面に第１のレンズアレイ１１３からの２次光源を重複して入射させる。これにより、フライアイレンズ１１５は、光源１１０からの光を液晶パネル入射面内において均一な輝度で照射することができる。
【００４４】
フライアイレンズ１１５の出射面側には、反射ミラー１１７が配置されている。反射ミラー１１７は、光軸に約４５度傾斜して設けられており、フライアイレンズ１１５からの出射光を反射させるようになっている。反射ミラー１１７の出射光の光路上には、ダイクロイックミラー１１８及び反射ミラー１２５が光軸に約４５度傾斜して配設されている。ダイクロイックミラー１１８は、青色光及び緑色光を反射させ、赤色光を透過させる。
【００４５】
反射ミラー１２５はダイクロイックミラー１１８を介して入射した赤色光を反射させるようになっている。反射ミラー１２５からの反射光の光路上にフィールドレンズ１２６、赤色用の偏光板１３１Ｒ、液晶パネル１３０Ｒ及び偏光板１３２Ｒが配設されている。反射ミラー１２１からの赤色光はフィールドレンズ１２６に入射され、フィールドレンズ１２６は入射した赤色光束を偏光板１３１Ｒを介して液晶パネル１３０Ｒの表示面に集光するようになっている。
【００４６】
ダイクロイックミラー１１８の反射光の光路上には、光軸に約４５度傾斜してダイクロイックミラー１１９、コンデンサレンズ１２０及び反射ミラー１２１が配設されている。ダイクロイックミラー１１９は、ダイクロイックミラー１１８から反射した青色光及び緑色光のうち緑色光を反射させ、青色光を透過させる。
【００４７】
ダイクロイックミラー１１９の反射光の光路上にはフィールドレンズ１２７、緑色用の偏光板１３１Ｇ、液晶パネル１３０Ｇ及び偏光板１３２Ｇが配設されている。ダイクロイックミラー１１９からの緑色反射光は、フィールドレンズ１２７に入射され、フィールドレンズ１２７は入射した緑色光束を偏光板１３１Ｇを介して液晶パネル１３０Ｇの表示面に集光するようになっている。
【００４８】
反射ミラー１２１は、ダイクロイックミラー１１９を透過した青色光を反射させる。反射ミラー１２１からの反射光の光路上には、コンデンサレンズ１２２及び光軸に約４５度傾斜した反射ミラー１２３が配設されている。反射ミラー１２３は、入射した青色光を反射する。反射ミラー１２３の光路上にはコンデンサレンズ１２４、青色用の偏光板１３１Ｂ、液晶パネル１３０Ｂ及び偏光板１３２Ｂが配設されおり、反射ミラー１２３からの青色反射光はコンデンサレンズ１２４に入射される。コンデンサレンズ１２４は入射した青色光束を偏光板１３１Ｂを介して液晶パネル１３０Ｂの表示面に集光する。
【００４９】
青色光がコンデンサレンズ１２４に到達するまでの光路長は他の２色がフィールドレンズ１２６，１２７に到達するまでの光路長に比べて長い。そこで、コンデンサレンズ１２０、反射ミラー１２１、コンデンサレンズ１２２及び反射ミラー１２３による光学系によって、液晶パネル１３０Ｂに入射する青色光束の照明分布を他の２色が液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇに入射する光束の照明分布と略等しくするようになっている。
【００５０】
本実施の形態においては、偏光板１３１Ｒ、液晶パネル１３０Ｒ及び偏光板１３２Ｒは図１の液晶装置１と同様の構成である。また、偏光板１３１Ｇ、液晶パネル１３０Ｇ及び偏光板１３２Ｇ並びに偏光板１３１Ｂ、液晶パネル１３０Ｂ及び偏光板１３２Ｂの構成も液晶装置１と同様である。
【００５１】
偏光板１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂは、夫々入射した光束の右円偏光成分を通過させて液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射させる。液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、夫々Ｒ，Ｇ，Ｂ画像信号が供給されており、入射したＲ，Ｇ，Ｂの右円偏光成分を画像信号に基づいて位相をずらして出射する。液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂからの出射光は夫々偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂを介して出射される。偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂは入射光のうち左円偏光成分を通過させる。偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂからの出射画像光の光路上にはクロスプリズム１３３が配設されている。
【００５２】
偏光板１３１Ｒ、液晶パネル１３０Ｒ及び偏光板１３２Ｒによって、画像信号に応じた透過率で赤色光がクロスプリズム１３３に入射される。同様に、偏光板１３１Ｇ、液晶パネル１３０Ｇ及び偏光板１３２Ｇによって、画像信号に応じた透過率で緑色光がクロスプリズム１３３に入射され、偏光板１３１Ｂ、液晶パネル１３０Ｂ及び偏光板１３２Ｂによって、画像信号に応じた透過率で青色光がクロスプリズム１３３に入射される。
【００５３】
クロスプリズム１３３は、４つの直角プリズムが貼り合わされて構成され、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。クロスプリズム１３３は、これらの誘電体多層膜によって、３つのＲ，Ｇ，Ｂ色光を合成して、カラー画像の画像光を出射する。
【００５４】
クロスプリズム１３３の出射光の光路上には投射レンズ１３４が配置されており、投射レンズ１３４は入射した合成画像光をスクリーン１３５上に拡大投射するようになっている。
本実施の形態においては、偏光板１３１Ｒ，１３２Ｒ、偏光板１３１Ｇ，１３２Ｇ及び偏光板１３１Ｂ，１３２Ｂは、夫々、各軸の入射光（光源光）の波長特性に一致した波長特性を有している。図４は各色光の波長特性を示すグラフである。図４において、ピーク波長が４４０ｎｍの曲線は青色光の特性を示し、ピーク波長が５５００ｎｍの曲線は緑色光の特性を示し、ピーク波長が５８０ｎｍの曲線は赤色光の特性を示している。
【００５５】
本実施の形態においては、偏光板１３１Ｒ，１３２Ｒのλ／４位相差板の移相量λ／４を赤色光のピーク波長である５８０ｎｍの１／４に設定する。同様に、偏光板１３１Ｇ，１３２Ｇのλ／４位相差板の移相量λ／４を緑色光のピーク波長である５５０ｎｍの１／４に設定する。同様に、偏光板１３１Ｂ，１３２Ｂのλ／４位相差板の移相量λ／４を青色光のピーク波長である４４０ｎｍの１／４に設定する。上述したように、偏光板１３１Ｒ，１３２Ｒ、偏光板１３１Ｇ，１３２Ｇ及び偏光板１３１Ｂ，１３２Ｂの波長特性は、各λ／４位相差板の厚さの制御によって容易に設定可能である。
【００５６】
次に、このように構成された実施の形態の作用について図５を参照して説明する。図５は本実施の形態における光の透過を説明するための説明図である。
【００５７】
光源１１０からの光束は、フライアイレンズ１１５を介して反射ミラー１１７に入射される。フライアイレンズ１１５は、液晶パネル入射面において光を均一な輝度で照射させる。フライアイレンズ１１５の出射光は、反射ミラー１１７で反射され、ダイクロイックミラー１１８，１１９によって、赤色光、緑色光及び青色光に分光される。ダイクロイックミラー１１８からの赤色光は反射ミラー１２５によって反射され、フィールドレンズ１２６を介して偏光板１３１Ｒに入射される。ダイクロイックミラー１１９からの緑色反射光は、フィールドレンズ１２７を介して偏光板１３１Ｇに入射される。ダイクロイックミラー１１９からの青色透過光は、コンデンサレンズ１２０、反射ミラー１２１、コンデンサレンズ１２２、反射ミラー１２３及びコンデンサレンズ１２４を介して偏光板１３１Ｂに入射される。
【００５８】
偏光板１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂは、入射されたＲ，Ｇ，Ｂ光の右円偏光成分を通過させて液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射させる。図５の矢印５２は偏光板１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂが入射光を右円偏光成分に変換したことを示している。いま、液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが電圧無印加状態であるものとする。図５の矢印５３はこの場合の液晶層５０を通過した光の偏光方向を示している。矢印５３に示すように、この場合には液晶層５０において右円偏光成分の移相は行われない。
【００５９】
液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０ＢからのＲ，Ｇ，Ｂ出射光は偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂに入射する。偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂは、入射光のうち左円偏光成分のみを通過させる。従って、電圧無印加時には、液晶層５０を通過した光は偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂを通過することはできない。図５の矢印５５は電圧無印加時に液晶装置を通過する光を示している。矢印５５は偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂによって通過が阻止されたことを示している。
【００６０】
一方、電圧印加時には、図５の矢印５４に示すように、液晶層５０は入射光をπだけ移相させる。即ち、右円偏光成分の回転方向を反転して左円偏光成分にして出射する。従って、図５の矢印５６に示すように、液晶層５０からの出射光は偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂを介して外部に出射される。
【００６１】
なお、図５の矢印５５は液晶分子が基板に対して垂直に配向した状態に対応し、矢印５６は液晶分子が基板に対して水平に配向した状態に対応している。印加する電圧（画像信号）によっては、液晶分子は基板に対して完全に水平にはならない。この場合には、液晶分子の傾きに応じて透過光を移相させることになり、液晶層は右円偏光成分を楕円偏光に変換して出射する。こうして、画像信号に応じた透過率で、Ｒ，Ｇ，Ｂ各軸の液晶装置から画像光が出射される。
【００６２】
本実施の形態においては、Ｒ軸の偏光板１３１Ｒ，１３２Ｒ、Ｇ軸の偏光板１３１Ｇ，１３２Ｇ及びＢ軸の偏光板１３１Ｂ，１３２Ｂを夫々構成するλ／４位相差板３２，４２は、夫々波長がＲ，Ｇ，Ｂ入射光のピーク波長に応じて設定されている。下記表１は各軸のλ／４位相差板３２，４２の波長特性を示している。
【００６３】

即ち、Ｒ軸の位相差板３２，４２は、移相量が１４５ｎｍとなるように設定され、Ｇ軸の位相差板３２，４２は、移相量が１３８ｎｍとなるように設定され、Ｂ軸の位相差板３２，４２は、移相量が１１０ｎｍとなるように設定される。これにより、各軸の偏光板１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂは、確実に入射光を右円偏光成分に変換し、各軸の偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂは、確実に左円偏光成分のみを通過させる。従って、電圧無印加の画素については、偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂは光を確実に阻止し、良好な黒レベルの表示を可能にする。
【００６４】
偏光板１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２ＢからのＲ，Ｇ，Ｂ画像光は、クロスプリズム１３３によって合成されてスクリーン１３５上に拡大投射される。
【００６５】
このように本実施の形態においては、偏光板１３１Ｒ，１３２Ｒ、偏光板１３１Ｇ，１３２Ｇ及び偏光板１３１Ｂ，１３２Ｂは、夫々入射光のピーク波長に対応した位相特性を有する。これにより、確実な黒表示を可能にすることができ、画質を向上させることができる。
【００６６】
なお、上記実施の形態においては、液晶層として垂直配向の液晶を用いた例について説明したが、液晶層として水平配向の液晶を用いたものに適用することも可能である。この場合には、液晶パネルとしては、液晶層において透過光の位相をπだけずらす、即ち、λ／２だけずらすものを採用する。この場合においても、入射側及び出射側の偏光板によって、入射光の波長に応じて確実に右円偏光成分又は左円偏光成分のみを透過させることが可能となり、画像の再現性を向上させることができる。
【００６７】
また、実際には、液晶層の移相量を正確にπに設定することは極めて困難であることから、λ／４位相差板における移相量を微調整するようになっている。
【００６８】
なお、λ／４位相差板の波長特性は、各軸の入射光のピーク波長の半値幅以内に設定すれば、略所望の効果を期待することができる。
【００６９】
図６は本発明の第２の実施の形態を示す説明図であり、図１の投射型表示装置のライトバルブとして使用する液晶装置を示している。
【００７０】
第１の実施の形態においては、偏光板は直線偏光板とλ／４位相差板によって構成した。本実施の形態は偏光板をコレステリック液晶を用いた液晶層によって構成したものである。図６において図２と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
本実施の形態は偏光板３，４に夫々代えて偏光板６１，６２を採用した点が図２の液晶装置１と異なる。偏光板６１，６２はコレステリック液晶によって構成された円偏光部材である。コレステリック液晶はコレステリックピッチｐに応じた反射波長特性を有し、反射波長特性λは、λ＝ｎ（平均屈折率）×ｐである。コレステリック液晶はある温度（液晶転移温度）以上で液晶相を呈し、液晶相においては液晶分子が一定のピッチで周期的ならせん構造を採る。そして、例えば液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度によって、らせんのピッチを制御することができることから、コレステリック液晶を用いた偏光板６１，６２は、その位相特性を適宜設定可能である。
【００７２】
本実施の形態における液晶装置６０を図１の液晶装置に適用する場合には、各軸の光源光の波長特性と偏光板６１，６２の位相特性とを一致させる。即ち、液晶装置６０をＲ軸用として用いる場合には、偏光板６１，６２を構成するコレステリック液晶のピッチｐを（５８０／ｎ）ｎｍに設定する。同様に、液晶装置６０をＧ軸用として用いる場合には、コレステリックピッチｐを（５５０／ｎ）ｎｍに設定し、Ｂ軸用として用いる場合には、コレステリックピッチｐを（４４０／ｎ）ｎｍに設定する。
【００７３】
これにより、本実施の形態においても、偏光板６１は確実に右円偏光成分を出射し、偏光板６２は確実に左円偏光成分のみを透過させる。このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、上記各実施の形態においては、投射型のディスプレイ装置に適用した例を説明した。１枚の位相差板のみの構成を示したが２枚以上の構成でも円偏光板を構成できる。直視型のディスプレイ装置に円偏光板を採用する場合には、フィルムの波長分散を考慮して、可視波長全域に亘ってλ／４の位相差を偏光板が有するように設定する。具体的には、λ／２とλ／４の２枚の位相差板によって構成すればよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、円偏光を利用した液晶パネルをライトバルブとして採用した場合でも、完全な黒レベルを得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の光学系の概略構成を示す説明図。
【図２】投射型表示装置に採用されている液晶装置の断面構造を示す説明図。
【図３】図２の液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図４】各色光の波長特性を示すグラフ。
【図５】第１の実施の形態の作用を説明するための説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す説明図。
【符号の説明】
１１０…光源
１１８，１１９…ダイクロイックミラー
１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…液晶パネル
１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂ，１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ…偏光板

Claims

対向配置された一対の基板によって構成される液晶パネルの前記一対の基板間に封入した液晶層と、
前記液晶パネルの入射面に対向して設けられ、入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記入射光を一方回転方向の円偏光成分に変換して前記液晶パネルに出射する第１の偏光板と、
前記液晶パネルの出射面に対向して設けられ、前記入射光のピーク波長に基づく位相特性に設定されて前記液晶パネルを通過した光のうち他方回転方向の円偏光成分を通過させる第２の偏光板とを具備したことを特徴とする液晶装置。
前記第１及び第２の偏光板の前記位相特性は、赤色光、緑色光又は青色光のピーク波長に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記第１及び第２の偏光板は、直線偏光板と（波長／４）位相差板によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記第１及び第２の偏光板は、前記（波長／４）位相差板の移相量の４倍を前記入射光のピーク波長に略一致させることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
前記第１及び第２の偏光板は、コレステリック液晶を用いることによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記第１及び第２の偏光板は、コレステリックピッチを制御することで位相特性を設定することを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
前記液晶層が垂直配向の液晶によって構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液晶装置。
前記請求項１乃至７に記載の液晶装置と同一構成の各軸のライトバルブと、
ピーク波長が相互に異なる複数軸の光源光を前記各軸のライトバルブに夫々供給する入力側光学系と、
前記各軸のライトバルブの出力光を投射する出力側光学系とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。