JP2008076592A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶装置において、入射光の光学補償を行い、コントラストの高い画像を提供できるようにする。
【解決手段】液晶装置は、光が入射する側に設けられた第１基板（２０）と、光が出射する側に設けられた第２基板（１０）と、第１基板（２０）及び第２基板（１０）間に挟持された液晶層（５０）とを備える。液晶装置は、第１基板（２０）に対応して設けられ、無機材料で構成された第１光学補償膜（２０１）と、前記第２基板（１０）に対応して設けられ、無機材料で構成された第２光学補償膜（２０２）とを更に備える。
【選択図】図３

Description

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。

この種の液晶装置では、入射光の利用効率を高めるために、マイクロレンズアレイ或いはマイクロレンズアレイ板を組み合わせて使用することがある。この場合、液晶層に対し垂直に入射された光は、マイクロレンズアレイによる集光のため、角度を変えて斜めに液晶層に入射される。光が液晶層に斜めから入射すると、位相がずれてコントラストの低下、及び視野角の狭小化を招く。

こうした背景から、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置には、光学位相差補償素子が使用されている。例えば特許文献１における液晶プロジェクタでは、光学位相差補償素子として、有機材料からなるフィルムを用いたものが記載されている。また、特許文献２には、ディスコティック液晶を用いたものが記載されている。更に、特許文献３には、無機材料からなる構造性複屈折体が記載されている。これらのような光学位相差補償素子により、光に生じた位相差を補償することで、コントラストの低下防止と、視野角の拡大とを実現するものとされている。

特開２００２−１３１７５０号公報 特開２００２−１４３４５号公報 特開２００４−１５１２５２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された、ディスコティック液晶をはじめとした有機材料を用いたフィルムは、紫外線等による劣化が起こりやすく品質が低下してしまうという問題点がある。また、特許文献３のような技術においては、無機材料で構成された光学補償素子を透過した光が直接液晶層に入射するため、効果的に液晶分子の位相差を補償できるものの、構造上それを実現させるためのプロセスが煩雑になってしまい実用化が難しいという問題点がある。

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、液晶層で生じる位相差を補償可能であり且つ耐久性に優れ、更に省スペース化及び低コスト化を実現しつつ製造が容易な液晶装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の液晶装置は上記課題を解決するために、一対の第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板に対応して設けられ、無機材料で構成された第１光学補償膜と、前記第２基板に対応して設けられ、無機材料で構成された第２光学補償膜とを備える。

本発明に係る第１の液晶装置によれば、第１基板は、例えば対向基板であり、例えば液晶装置に光が入射する側に配置される。他方、第２基板は、例えば素子基板或いはＴＦＴアレイ基板であり、例えば液晶装置から光が出射する側に配置される。また、第１光学補償膜は、例えば液晶装置に光が入射する側において第１基板に対向配置される。他方、第２光学補償膜は、例えば液晶装置から光が出射する側において第１基板に対向配置される。よって、第１光学補償膜と第２光学補償膜とを用いて、二段階の光学的補償を行うことが可能である。即ち液晶装置の動作時には、例えば液晶ライトバルブとして機能する当該液晶装置に対して、投射光等の光が入射すると、先ず、第１光学補償膜により、第１基板に対応する補償が行われる。次に、第２光学補償膜により、第２基板に対応する補償が行われる。このような補償を行うことで、光が液晶層に位相がずれた状態で入射するのと、液晶層を通過した光が、出射側の偏光板に対し、位相がずれた状態で入射するのとを同時に防止することができる。つまり、液晶装置の入射側に存在する、例えばマイクロレンズアレイなどの光学素子を通過することで発生する光の位相のずれを、第１光学補償膜により補償することが可能となる。これと共に、液晶層の界面付近に存在している、或いは中間調表示の際に立ち上がりきらない液晶分子を通過することで、発生する光の位相のずれを、第２光学補償膜により補償することが可能となる。このように位相の補償を２回行うため、液晶層の他に位相ずれを発生させる光学素子が存在する場合に特に、１回だけ保証する場合と比べて位相のずれは小さくなる。

更に、第１光学補償膜と第２光学補償膜とは夫々、無機材料で構成されているため、紫外線等による劣化が起こらない。従って、光学補償膜の耐久性は向上し、経時的な品質の低下を防止することができる。

以上のように、例えばマイクロレンズアレイで生じる位相差と、液晶層で生じる位相差とのような、２箇所で発生する位相差を同時に補償可能となる。従って、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非常に小さくなり、コントラストの低下や視野角の縮小を効果的に防止することも可能となる。

本発明の第１の液晶装置の一態様では、前記第１光学補償膜は、前記第１光学補償膜に対して入射する光を補償する補償方向が、前記第１基板の配向方向に対応するように配置されており、前記第２光学補償膜は、前記第２光学補償膜に対して入射する光を補償する補償方向が、前記第２基板の配向方向に対応するように配置されている。

この態様によれば、第１光学補償膜の補償方向が、第１基板の配向方向に対応しているため、液晶層に入射する光に対して適切な補償が行える。更に、第２光学補償膜の補償方向が、第２基板の配向方向に対応しているため、液晶層から出射する光に対して適切な補償が行える。従って、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非常に小さくなり、コントラストの低下や視野角の縮小を効果的に防止することができる。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１光学補償膜と、前記第２光学補償膜とは、前記補償方向が相互に８０°以上１００°以下の角度をなすように配置されている。

この態様によれば、第１光学補償膜と、第２光学補償膜とが、相互に９０°付近の角度をなしているので、入射側の偏光板と出射側の偏光板とが夫々９０°で配向されているＴＮ（Twisted nematic）方式の液晶装置において、光のねじれる方向に合わせた適切な補償を行うことができる。仮に第１及び第２光学補償膜がなす角度が８０°未満であると小さ過ぎて、偏光板における偏光と第１及び第２光学補償膜による補償が効率的に或いは適切に行われなくなってしまう。逆に、仮に第１及び第２光学補償膜がなす角度が１００°より大きいと大き過ぎて、偏光板における偏光と第１及び第２光学補償膜による補償が、やはり効率的に或いは適切に行われなくなってしまう。しかるに本態様では、第１及び第２光学補償膜がなす角度が８０°以上であり且つ１００°以下であるので、ＴＮ方式の液晶装置において、コントラストの低下、及び視野角の縮小を防止することができる。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１光学補償膜は、前記第１基板に対して光が入射する側に設けられており、前記第２光学補償膜は、前記第２基板に対して光が出射する側に設けられている。

この態様によれば、第１光学補償膜と第２光学補償膜とを用いて、第１基板の入射側と、第２基板の出射側との二段階の光学的補償を行うことが可能である。即ち、液晶装置に対して、投射光等の光が入射すると、先ず、第１基板に入射する前の光に対して第１光学補償膜による補償が行われる。即ち、第１基板に入射する光は、直線偏光となる。次に、第２基板から出射される光に対して第２光学補償膜による補償が行われる。即ち、第２基板から出射される光は直線偏光となる。このような補償を行うことで、光が液晶パネルに位相がずれた状態で入射するのと、液晶パネルを通過した光が、出射側の偏光板に対し、位相がずれた状態で入射するのとを同時に防止することができる。つまり、液晶装置の入射側に存在する、例えばマイクロレンズアレイなどの光学素子を通過することで発生する光の位相のずれを、第１光学補償膜により補償することが可能となる。これと共に、液晶層の界面付近に存在している、或いは中間調表示の際に立ち上がりきらない液晶分子を通過することで、発生する光の位相のずれを、第２光学補償膜により補償することが可能となる。このように位相の補償を２回行うため、液晶層の他に位相ずれを発生させる光学素子が存在する場合に特に、１回だけ補償する場合と比べて位相のずれは小さくなる。

以上のように、例えばマイクロレンズアレイで生じる位相差と、液晶層で生じる位相差とのような、２箇所で発生する位相差を同時に補償可能となる。従って、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非常に小さくなり、コントラストの低下や視野角の縮小を効果的に防止することも可能となる。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１基板に対して光が入射する側に配置された第１防塵ガラスと、前記第２基板に対して光が出射する側に配置された第２防塵ガラスとを更に備え、前記第１光学補償膜は前記第１防塵ガラス上に設けられており、前記第２光学補償膜は前記第２防塵ガラス上に設けられている。

この態様によれば、防塵ガラスにより、液晶パネルを保護できることに加え、光学補償膜を防塵ガラスの表面に配置することで、配置のための基材や固定材等を用いなくともよい。この際、第１光学補償膜は、第１防塵ガラスの液晶層に近い側の表面に設けられてもよいし、第１防塵ガラスの液晶層から遠い側の表面に設けられてもよい。或いは、両側の表面に設けられてもよい。他方、第２光学補償膜は、第２防塵ガラスの液晶層に近い側の表面に設けられてもよいし、第２防塵ガラスの液晶層から遠い側の表面に設けられてもよい。或いは、両側の表面に設けられてもよい。従って、省スペース化及び低コスト化を実現しつつ、光学的補償が行える。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１基板に対して光が入射する側にマイクロレンズアレイを更に備える。

この態様によれば、マイクロレンズアレイにより曲げられた光を、第１光学補償膜によって補償し、液晶層で位相のずれた光を、第２光学補償膜で補償することができる。マイクロレンズは、集光するために光を曲げる作用を持つ。光が液晶層に対し斜めに入射すると、位相がずれて、コントラスト低下等の原因となるため、マイクロレンズを通過した後に光学的補償を行う。また、光は液晶層において位相がずれ、同様にコントラスト低下の原因となる。つまり、液晶層に入射する前だけでなく、通過した後にも光学的補償を行った方がよい。尚、このようなマイクロレンズは、第１光学補償膜より液晶層に近い側に配置されてもよいし、液晶層から遠い側に配置されてもよい。従って、マイクロレンズ及び液晶層の出射側に夫々光学補償膜を設け、入射光に対し二段階の補償を行うことにより、マイクロレンズを備えた液晶装置において、コントラストの低下を効果的に防止し、視野角も拡大することができる。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１光学補償膜及び前記第２光学補償膜は、前記第２基板に対して光が出射する側に設けられ、前記第１光学補償膜は、前記第２光学補償膜に対して光が入射する側に配置されている。

この態様によれば、液晶パネルを通過した光に対して、液晶パネルの出射側に設けられた、第１及び第２光学補償膜により位相差を補償することができる。この際、第１光学補償膜では、第１基板の配向方向に合わせた補償が行われる。第２光学補償膜では、第２基板の配向方向に合わせた補償が行われる。つまり、液晶装置の入射側に存在する、例えばマイクロレンズアレイなどの光学素子を通過することで発生する光の位相のずれや、液晶層の界面付近に存在している、或いは中間調表示の際に立ち上がりきらない液晶分子を通過することで、発生する光の位相のずれ等を、液晶パネルの出射側に設けられた第１及び第２光学補償膜により補償することが可能となる。従って、液晶パネルの出射側に２つの光学補償膜を設け、入射光に対し二段階の補償を行うことにより、マイクロレンズを備えた液晶装置において、コントラストの低下を効果的に防止し、視野角も拡大することができる。

本発明の第１の液晶装置の他の態様では、前記第１光学補償膜及び前記第２光学補償膜は夫々、前記無機材料を塗布することにより設けられる。

この態様によれば、蒸着等の方法を用いて、無機材料を直接配置したい場所に塗布することにより、光学補償膜を設けることができる。この方法を用いることで、配置場所の形状等の都合により、配置できないという事態は起こり難くなる。即ち、配置位置の確保等に労力を費やすことなく、配置したい場所に簡単に配置することができる。

また、予め膜状に成型されていなくともよいので、製造工程における工程数が削減される。つまり、コストを低減する効果も有している。

本発明の第２の液晶装置は上記課題を解決するために、一対の第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層に対し光が入射する側に配置されたマイクロレンズアレイと、前記液晶層から光が出射する側に設けられた無機材料の第１光学補償膜とを備える。

本発明の第２の液晶装置によれば、第１基板は、例えば対向基板であり、例えば液晶装置に光が入射する側に配置される。他方、第２基板は、例えば素子基板或いはＴＦＴアレイ基板であり、例えば液晶装置から光が出射する側に配置される。また、第１光学補償膜は、例えば液晶装置から光が出射する側において第２基板に対向配置される。よって、第１光学補償膜を用いて、マイクロレンズアレイによって曲げられた光が、液晶層等で生じる位相差の光学的補償を行うことが可能である。即ち液晶装置の動作時には、例えば液晶ライトバルブとして機能する当該液晶装置に対して、投射光等の光が入射すると、先ず、液晶層に入射する前の光に対してマイクロレンズアレイによる集光が行われる。次に、光は液晶層を通過し、液晶層から出射される光に対して第１光学補償膜による補償が行われる。このような補償を行うことで、液晶層を通過した光が、出射側の偏光板に対し、位相がずれた状態で入射することを防止することができる。つまり、液晶装置の入射側に存在する、マイクロレンズアレイを通過することで発生する光の位相のずれ、及び液晶層の界面付近に存在している、或いは中間調表示の際に立ち上がりきらない液晶分子を通過することで、発生する光の位相のずれを、第１光学補償膜により同時に補償することが可能となる。

更に、第１光学補償膜は、無機材料で構成されているため、紫外線等による劣化が起こらない。従って、光学補償膜の耐久性は向上し、経時的な品質の低下を防止することができる。

以上のように、液晶層の出射側に光学補償膜を設けて補償を行うことで、マイクロレンズアレイで生じる位相差と、液晶層で生じる位相差とのような、２箇所で発生する位相差を１つの光学補償膜で同時に補償可能となる。従って、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非常に小さくなり、コントラストの低下や視野角の縮小を効果的に防止することも可能となる。

本発明の第２の液晶装置の一態様では、前記液晶層に対し光が入射する側に設けられた無機材料の第２光学補償膜を更に備える。

この態様によれば、例えば液晶装置から光が出射する側において第２基板に対向配置される第１光学補償膜に加え、例えば液晶装置に光が入射する側において第１基板に対向配置される第２光学補償膜を設けることにより、入射光の位相のずれに対する二段階の補償を可能にしている。第２光学補償膜の配置位置は、液晶層の入射側及び出射側のどちらでもよく、液晶装置の構造、及び補償効果等を勘案して適宜決定される。

二段階の補償を行うことで、出射側の偏光板に入射する光の位相のずれは、第１光学補償膜のみの場合と比べて減少する。従って、コントラスト低下の防止効果や視野角拡大効果を高めることができる。

本発明の第２の液晶装置の他の態様では、前記第１及び第２光学補償膜のうち一方は、視野角拡大用フィルムである。

この態様によれば、設けられた光学補償膜のうち、一方は無機材料で構成された光学補償膜、他方は視野角拡大用フィルムという異なる種類の光学補償膜で構成されている。そのため、夫々の長所を生かせるように配置することで、耐久性の向上や、コストの削減といった効果を実現しつつ、入射光に対する効果的な光学的補償が行える。

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、その各種態様も含む）を具備する。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、コントラストが高く、視野角の広い、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。

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。

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、本発明の第１実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネル１００について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る液晶パネル１００の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。なお、図１及び図２には、後に詳述する光学補償膜は配置されておらず、液晶パネル１００のみが示されている。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、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。

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。また、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。また、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。

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。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である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上には配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類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間で、所定の配向状態をとる。

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。

次に、本実施形態の光学補償膜について図３から図５を参照して説明する。ここに図３は、液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。先ず、図３を用いて光学補償膜の配置位置について説明する。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。

本実施形態の液晶装置においては、液晶パネル１００はＴＮ方式の液晶で構成されている。偏光板３００ａと、３００ｂとは、液晶パネル１００を挟み込むように夫々配置されている。そして、入射側の偏光板３００ａと液晶パネル１００との間に、第１光学補償膜２０１が設けられており、出射側の偏光板３００ｂと
液晶パネル１００との間に、第２光学補償膜２０２が設けられている。第１光学補償膜２０１、及び第２光学補償膜２０２は、図３のように対向基板２０、又はＴＦＴアレイ基板１０等の部材と一体に構成されていてもよいし、それら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。或いは、例えば、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２を夫々、シール状に構成して、いずれかの基板に貼り付けてもよい。

第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２は、無機材料を蒸着等の方法を用いて配置したい場所に塗布することにより設けられていてもよい。この方法を用いることで、複雑な形状をした部材等への配置も可能となる。また、予め膜状に成型されていなくともよいのでコストの削減も行える。尚、第１光学補償膜２０１と、第２光学補償膜２０２とは、無機材料で構成されているため、紫外線等の強い光による劣化が起こらない。光学補償膜は基本的に、使用中は常時強い光に照らされることになるため、耐久性を向上させるにあたって非常に有効である。

図４は、光学補償膜の補償方向を示す斜視図である。第１光学補償膜２０１と、第２光学補償膜２０２とは、補償方向が相互に９０°をなすように配置されている。このように配置するためには、蒸着による配置の場合、蒸着時の蒸着方向を相互に９０°ずらして行えばよい。第１光学補償膜２０１では図４におけるＸ方向、第２光学補償膜２０２ではＹ方向に光が補償される。これは本実施形態における液晶がＴＮ方式で構成されているためである。ＴＮ方式では液晶層５０において光が９０°ねじれるため、液晶層５０の入射側と出射側とでは、補償された光が、夫々９０°の角度をなすように補償されるのがよい。尚、液晶がＴＮ方式以外、例えばＶＡ（Vertical Alignment）方式や、ＩＰＳ（In-Place-Switching）方式等の別の方式で構成されている場合、光学補償膜はその液晶の方式に合わせて適宜選択されて配置される。

ここで、液晶パネル１００に対して光が入射する側に設けられた第１光学補償膜２０１は、その光学的な補償方向が、液晶パネル１００に対して光が入射する側に設けられた対向基板２０（図３参照）の配向方向に対応するように配置されている。例えば、第１光学補償膜２０１の補償方向は、対向基板２０のラビング方向と対応するように、設定されている。

他方、液晶パネル１００に対して光が出射する側に設けられた第２光学補償膜２０２は、その光学的な補償方向が、液晶パネル１００に対して光が出射する側に設けられたＴＦＴアレイ基板１０（図３参照）の配向方向に対応するように配置されている。例えば、第２光学補償膜２０２の補償方向は、ＴＦＴアレイ基板１０のラビング方向と対応するように、設定されている。

一例としては、第１光学補償膜２０１の光学的な補償方向が、対向基板２０の配向方向に沿うように配置されると共に、第２光学補償膜２０２の光学的な補償方向が、ＴＦＴアレイ基板１０の配向方向に沿うように配置される。

図３に戻り、入射光の経路に従って動作を説明する。入射光はまず入射側の偏光板３００ａに入射する。偏光板３００ａでは、所定の方向に振動する光のみが通過できる。即ち、入射光は直線偏光となる。偏光板３００ａを通過した入射光は、第１光学補償膜２０１において補償されることにより、位相差が調整される。第１光学補償膜２０１を通過した光は、対向基板２０を通して、液晶層５０に入射する。このとき、液晶層の界面付近には電圧をかけても完全に立ち上がらない液晶分子が存在する。以下に液晶分子の配列に関して詳述する。

図５は、液晶層における液晶分子の配列を示す断面図である。液晶層５０における液晶分子５０１は、電圧をかけない状態では、９０°ねじれて配列されている。そこに電圧を印可すると、液晶分子５０１は電界に沿って並ぶため、ねじれがとけて垂直になる（５０１ｄ、５０１ｅ）。しかしながら、液晶層５０の界面付近の液晶分子５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｆ、５０１ｇ、５０１ｈは完全に垂直にはならず、液晶層５０の中心領域に向かうに従い、徐々に分子長軸が立ち上がった状態となる。或いは、中間調表示の場合にも、完全に垂直にはなっていない液晶分子が多数存在することになる。このような状態で液晶層５０に直線偏光の光が入射すると、光は位相差を生じ楕円偏光となって出射される。即ち、仮にこのまま補償が行われない状態であると、コントラスト低下等の原因となる。

液晶層５０を通過した光は、図３に示すようにＴＦＴアレイ基板１０を通して液晶パネル１００から出射し、第２光学補償膜２０２に入射する。第２光学補償膜２０２では、液晶層５０においてずれた位相差が補償される。

補償された光は出射側の偏光板３００ｂに入射し、液晶層５０によって９０°ねじられた光だけが偏光板３００ｂを通過する。

以上のように、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２の２箇所において入射光の位相差を補償し直線偏光とすることにより、液晶装置において表示される画像のコントラスト低下の防止や視野角の拡大を効果的に行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る液晶装置について、図６を用いて説明する。尚、第２実施形態は上述の第１実施形態と比べて、防塵ガラス１５０、及び光学補償膜の構成が異なり、その他の構成については同様である。このため第２実施形態では、防塵ガラス１５０、及び光学補償膜について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。図６は、防塵ガラスを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。

図６の構成では、入射側の偏光板３００ａと液晶パネル１００との間に、第１防塵ガラス１５０ａが設けられており、出射側の偏光板３００ｂと液晶パネル１００との間に、第２防塵ガラス１５０ｂが設けられている。尚、第１防塵ガラス１５０ａには表裏両面に第１光学補償膜２０１ａと２０１ｂとが夫々設けられており、第２防塵ガラス１５０ｂには表裏両面に第２光学補償膜２０２ａと、２０２ｂとが夫々設けられている。この際、第１光学補償膜２０１と、第２光学補償膜２０２とは、夫々が設けられる防塵ガラス１５０の表裏両面に設けられているのではなく、表裏いずれか片面だけに設けられていてもよい。

防塵ガラス１５０を設けることにより、液晶パネル１００の内部に埃等が混入し、故障の原因となることを防止することができる。更に、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２を配置する際に、防塵ガラス１５０の表面に配置することで、配置のための基材や固定材等を新たに用いなくともよいので、省スペース化及び低コスト化を実現しつつ、入射光の光学的補償によるコントラスト低下の防止や視野角の拡大が行える。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る液晶装置について、図７を参照して説明する。尚、第３実施形態は上述の第１実施形態と比べて、マイクロレンズアレイ４００、及び光学補償膜の構成が異なり、その他の構成については同様である。このため第３実施形態では、マイクロレンズレアレイ４００、及び光学補償膜について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。ここに図７は、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。

本実施形態の液晶装置においては、入射側の偏光板３００ａと液晶パネル１００との間に、マイクロレンズアレイ４００が設けられており、出射側の偏光板３００ｂと液晶パネル１００との間に、第１光学補償膜２０１が設けられている。

液晶パネル１００には、液晶層５０の入射側の領域に、実質的な開口効率の向上、即ち光の利用効率の向上及び明るさの向上や、色純度の向上のために、マイクロレンズアレイ４００が配置されている。マイクロレンズアレイ４００では、備えられたマイクロレンズにより入射した光が集光されるため、光は曲げられる。曲げられた光は、液晶層５０に対し垂直に入射しなくなるため、液晶層５０に入射する際に、位相のずれが発生しやすくなる。そこで、第１光学補償膜２０１を設け、発生した位相差を補償し、光を直線偏光にする。これにより、出射側の偏光板３００ｂに補償された光を入射させることができるため、コントラストの低下が防止でき、視野角の拡大等も可能となる。

尚、マイクロレンズアレイ４００を、液晶パネル１００に内蔵させる形で設けてもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る液晶装置について、図８を用いて説明する。尚、第４実施形態は上述の第３実施形態の構成に加えて、第１光学補償膜２０１の光が出射する側に設けられた第２光学補償膜２０２を備える。このため第４実施形態では、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。図８は、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。

ここで、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２のうち、一方の光学補償膜の光学的な補償方向は、液晶層５０に対して光が出射する側に設けられたＴＦＴアレイ基板１０の配向方向に対応するように配置されている。更に、他方の光学補償膜の光学的な補償方向は、液晶パネル１００に対して光が入射する側に設けられた対向基板２０の配向方向に対応するように配置されている。

具体的には、第１光学補償膜２０１がＴＦＴアレイ基板１０に対応し、第２光学補償膜２０２が対向基板２０に対応する。このように対応させることで、コントラストを向上させることができる。

本実施形態の液晶装置においては、第１光学補償膜２０１に加え、第２光学補償膜２０２が設けられている。尚、第２光学補償膜２０２の配置位置は、図８に示すように第１光学補償膜２０１と一体に構成されていてもよいし、別に支持体を設けて、それと一体に構成されていてもよい。

液晶パネル１００に対して光の出射側に、第１光学補償膜２０１と、第２光学補償膜２０２との２つの光学補償膜が設けられているため、液晶層５０を通過した後の光に対して二段階の補償が行える。これにより、出射側の偏光板３００ｂに入射する光は、光学補償膜が１つだけしか設けられていない場合と比べて、より完全な直線偏光となる。従って、出射側の偏光板３００ｂにおける光の漏れ等が減少し、コントラストの低下が防止され、視野角も拡大される。

また、第１光学補償膜２０１及び第２光学補償膜２０２のうち一方は、例えば視野角拡大用フィルムで構成されていてもよい。これは、ＴＡＣ（Tri-Acetyl Cellulose）フィルムの上に、ポリマー配向膜を塗布して、ラビング処理を施した後、更にディスコティック液晶を塗布、配向、構造固定化して製造された光学補償素子である。この光学補償素子は構造上、８０°から１００°の範囲であれば配置される角度によらず効果的な補償が行われるという特徴を有しているため、配置角度のずれによるコントラストの低下率は小さくて済む。また、成型された品であるため、配置には貼り付け等を行うだけでよく、製造工程でのコスト削減、作業時間の短縮等が可能となる。

従って、無機材料の光学補償膜と光学補償素子とを１つずつ用いて構成することで、夫々の特性を生かした光学的補償が行える。例えば、構造的に紫外線の影響を受けやすい方の光学補償膜を無機材料で構成し、もう一方を光学補償素子で構成することにより、耐久性を高めつつ、コスト削減も行える。このように、無機材料の光学補償膜と光学補償素子との、夫々の配置位置や役割等を考慮し、それらを上手く組み合わせて構成することにより、複数の有益な効果が得られる。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係る液晶装置について、図９を用いて説明する。尚、第５実施形態は上述の第４実施形態と比べて、防塵ガラス１５０、及び光学補償膜の構成が異なる。このため第５実施形態では、防塵ガラス１５０、及び光学補償膜について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。図９は、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。

本実施形態の液晶装置においては、防塵ガラス１５０ａが、入射側の偏光板３００ａと、マイクロレンズアレイ４００との間に配置されており、防塵ガラス１５０ｂが、液晶パネル１００と、出射側の偏光板３００ｂとの間に配置されている。また、防塵ガラス１５０ｂの液晶パネル側の面に第１光学補償膜２０１が、偏光板３００ｂ側の面に第２光学補償膜２０２が設けられている。第１光学補償膜２０１の光学的な補償方向は、液晶層５０に対して光が入射する側に配置された対向基板２０の配向方向に対応するように設けられており、第２光学補償膜２０２の光学的な補償方向は、液晶パネル１００に対して光が出射する側に配置されたＴＦＴアレイ基板１０の配向方向に対応するように設けられている。尚、第１及び第２光学補償膜は夫々、図９に示すように防塵ガラス１５０と一体に構成されてもよいし、別に支持体を設けて、それと一体に構成されていてもよい。

図９に示すように、液晶パネル１００に対して光の出射側に、第１光学補償膜２０１と、第２光学補償膜２０２との２つの光学補償膜が設けられているため、液晶層５０を通過した後の光に対して二段階の補償が行える。これにより、出射側の偏光板３００ｂに入射する光は、光学補償膜が１つだけしか設けられていない場合と比べて、より完全な直線偏光となる。従って、出射側の偏光板３００ｂにおける光の漏れ等が減少し、コントラストの低下が防止され、視野角も拡大される。

＜電子機器＞
次に、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について説明する。図１０は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。

図１０に示されるように、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及び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及び１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、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及びＢの光が９０°に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、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。

ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。

尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び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。

尚、図１０を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、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。

また本発明は、上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、シリコン基板上に素子を形成する反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）等にも適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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。

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１のＨ−Ｈ´線断面図である。 第１実施形態に係る、液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。 光学補償膜の補償方向を示す斜視図である。 液晶層における液晶分子の配列を示す断面図である。 第２実施形態に係る、防塵ガラスを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。 第３実施形態に係る、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。 第４実施形態に係る、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。 第５実施形態に係る、マイクロレンズアレイを備えた液晶装置の構成と入射光の進路とを示す断面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。

符号の説明

９ａ…画素電極、２…走査線、３…データ線、６…画像信号線、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、２０…対向基板、５０…液晶層、１００…液晶パネル、１０２…外部回路接続端子、１０４…走査線駆動回路、１５０…防塵ガラス、２０１…第１光学補償膜、２０２…第２光学補償膜、３００…偏光板、４００…マイクロレンズアレイ、５０１…液晶分子

Claims (12)

1. 一対の第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、
   前記第１基板に対応して設けられ、無機材料で構成された第１光学補償膜と、
   前記第２基板に対応して設けられ、無機材料で構成された第２光学補償膜と
   を備えたことを特徴とする液晶装置。
2. 前記第１光学補償膜は、前記第１光学補償膜に対して入射する光を補償する補償方向が、前記第１基板の配向方向に対応するように配置されており、
   前記第２光学補償膜は、前記第２光学補償膜に対して入射する光を補償する補償方向が、前記第２基板の配向方向に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記第１光学補償膜と、前記第２光学補償膜とは、前記補償方向が相互に８０°以上１００°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記第１光学補償膜は、前記第１基板に対して光が入射する側に設けられており、
   前記第２光学補償膜は、前記第２基板に対して光が出射する側に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記第１基板に対して光が入射する側に配置された第１防塵ガラスと、
   前記第２基板に対して光が出射する側に配置された第２防塵ガラスとを更に備え、
   前記第１光学補償膜は前記第１防塵ガラス上に設けられており、
   前記第２光学補償膜は前記第２防塵ガラス上に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記第１基板に対して光が入射する側にマイクロレンズアレイを更に備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記第１光学補償膜及び前記第２光学補償膜は夫々、前記第２基板に対して光が出射する側に設けられ、
   前記第１光学補償膜は、前記第２光学補償膜に対して光が入射する側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記第１光学補償膜及び前記第２光学補償膜は夫々、前記無機材料を塗布することにより設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶装置。
9. 一対の第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、
   前記液晶層に対し光が入射する側に配置されたマイクロレンズアレイと、
   前記液晶層から光が出射する側に設けられた無機材料の第１光学補償膜と
   を備えることを特徴とする液晶装置。
10. 前記液晶層に対し光が入射する側に設けられた無機材料の第２光学補償膜を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
11. 前記第１及び第２光学補償膜のうち一方は、視野角拡大用フィルムであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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