JP2012108458A

JP2012108458A - 投射型表示装置および光学ユニット

Info

Publication number: JP2012108458A
Application number: JP2011094776A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kabuto; 雄介甲; Takafumi Goto; 貴文後藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-06-07
Also published as: KR20120043651A; CN102662299A; TW201217872A; US20120099031A1

Abstract

【課題】各波長域に対応する複数の液晶パネルにおける液晶層の層厚の面内ばらつきに起因する色相ムラを効果的に解消することのできる投射型表示装置および光学ユニットを提供すること。
【解決手段】投射型表示装置において、各色光が入射する３つの反射型の液晶パネル１００（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、青色用液晶パネル１００Ｂ）では、青色用液晶パネル１００Ｂにおいて共通電極２１を構成するＩＴＯ膜の膜厚は、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇにおいて共通電極２１を構成するＩＴＯ膜の膜厚に比して薄い。また、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇで共通電極２１の構成するＩＴＯ膜の膜厚は等しい。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の液晶パネルを備えた投射型表示装置および光学ユニットに関するものである。

複数の液晶パネルをライトバルブとして備えた投射型表示装置では、光源部から出射された各色の光を複数の液晶パネル毎で変調した後、合成し、かかる合成光を投射光学系によりスクリーン等の被投射部材に投射する。ここで、複数の液晶パネルとしては、赤色光が供給される赤色用液晶パネル、緑色光が供給される緑色用液晶パネル、および青色光が供給される青色用液晶パネルが多用されている。

このような投射型表示装置において、ライトバルブとして反射型の液晶パネルを用いる場合、一方面側に反射性の画素電極が設けられた第１基板、第１基板の一方面側に対向する基板面に透光性の共通電極が設けられた透光性の第２基板、および第２基板と第１基板との間に設けられた液晶層とを備えた液晶パネルが用いられ、通常は、複数の液晶パネルとして、第１基板、第２基板、液晶層等の構成が互いに同一な液晶パネルが用いられる。

但し、複数の液晶パネルのうち、青色用液晶パネルは、他の液晶パネルに比して供給される光の波長が短いため、劣化しやすい。そこで、青色用液晶パネルについては、他の液晶パネルと配向膜や液晶材料を相違させることもある（特許文献１参照）。

また、投射型表示装置に用いる複数の液晶パネルの各々において、液晶パネルが変調する光の波長域の中心波長の約１／２倍に共通電極の光学的膜厚を設定することにより、散乱型液晶を用いて散乱モードで表示した際の光利用効率を高めることが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−３１５４５号公報特開平１１−１３３４４７号公報

投射型表示装置に用いた液晶パネルでは、共通電極等の光学的膜厚に対応して、周波数によって反射率が周期的に上昇と下降とを繰り返す反射分光特性を有している。このため、赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル、および青色用液晶パネルを用いて画像を表示した際、第１基板と第２基板との間隔（液晶層の層厚）に面内ばらつきが発生すると、液晶層のリタデーションの面内ばらつきによって変調状態が画素毎に変動し、最も短波長の青色において色相ムラが発生しやすいという問題点がある。しかしながら、かかる問題、および対策については特許文献１、２等に一切、記載されていない。

そこで、本発明の課題は、各波長域の光に対応する複数の液晶パネルにおける液晶層の層厚の面内ばらつきに起因する色相ムラを効果的に解消することのできる投射型表示装置および光学ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る投射型表示装置は、光源部と、一方面側に反射性の画素電極が設けられた第１基板、該第１基板の前記一方面側に対向する基板面に透光性の共通電極が設けられた透光性の第２基板、および該第２基板と前記第１基板との間に設けられた液晶層を備え、前記光源部から互いに異なる波長域の光が供給される３つ以上の複数の液晶パネルと、前記複数の液晶パネルによって変調された各光を合成した光を投射する投射光学系と、を有し、前記複数の液晶パネルのうち、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルでは、他の液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄く、当該他の液晶パネルでは、前記共通電極の膜厚が等しいことを特徴とする。

本発明では、複数の液晶パネルのうち、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルでは、他の液晶パネルに比して共通電極の膜厚が薄く、光学的膜厚が適正化されている。このため、短波長域用液晶パネルの反射分光特性では、周波数によって反射率が周期的に上昇と下降とを繰り返したとしてもその振れ幅が小さい。このため、短波長域用液晶パネルの第１基板と第２基板との間隔（液晶層の層厚）に面内ばらつきがあって、光の変調状態が画素毎に変動した場合でも、短波長域用液晶パネルでは、同一諧調となるべき画素間における出射光量のばらつきが小さい。従って、投射画像において、短波長域用液晶パネルにおける第１基板と第２基板との間隔の面内ばらつきに起因する色相ムラの発生を防止することができる。また、本発明では、短波長域用液晶パネルについては、変調する光の波長が短いため、上記の色相ムラが発生しやすいので、光学的膜厚を適正化するのに対して、波長が比較的長い光を変調する他の液晶パネルについては、色相ムラが発生しにくいとして、共通電極の膜厚を等しくしてある。このため、他の液晶パネルについては同一仕様の液晶パネルを用いることができるので、複数の液晶パネルの各々に対して光学的膜厚を適正化した場合に比して、コストの増大を抑えながら、色相ムラの発生を防止することができる。また、共通電極はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等、他の層に比して屈折率が大きいため、共通電極の膜厚を調整すれば、液晶パネルの反射分光特性を最適化するのに効果的である。

本発明において、前記液晶パネルに供給される光の波長と反射率との関係を示す反射分光特性において、前記短波長域用液晶パネルは、当該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域における最高反射率と最低反射率との差が、当該波長域より長波長域における最高反射率と最低反射率との差よりも小であることが好ましい。反射分光特性において、全ての波長域で反射率の振れ幅を小さくするのは困難であるが、短波長域用液晶パネルが変調する波長域内において振れ幅を小さくすれば、上記の色相ムラの発生を防止できる。また、一定の波長域内において反射率の振れ幅を小さくするのであれば、共通電極の膜厚を適正化することによって比較的容易に実現することができる。

本発明において、前記複数の液晶パネルのうち、前記短波長域用液晶パネルの前記共通電極の膜厚は、他の液晶パネルの前記共通電極の膜厚の０．７０倍から０．８５倍であることが好ましい。共通電極の屈折率の波長依存性等を考慮すると、共通電極の膜厚を上記の範囲に設定すれば、短波長域用液晶パネルおよび他の液晶パネルの双方において、共通電極の光学的膜厚を概ね適正化することができる。

本発明において、前記短波長域用液晶パネルでは、該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域の中心波長における前記共通電極の屈折率と、当該短波長域用液晶パネルの前記共通電極の膜厚とを乗じた光学的膜厚が前記中心波長の約１／２倍であることが好ましい。かかる構成によれば、共通電極の光学的膜厚を最適化することができる。従って、投射画像において、短波長域用液晶パネルが変調する光の色ムラの発生を確実に防止することができる。

本発明において、前記他の液晶パネルのうち、変調する光の波長が短い方の液晶パネルでは、該液晶パネルが変調する光の波長域の中心波長における前記共通電極の屈折率と、当該液晶パネルの前記共通電極の膜厚とを乗じた光学的膜厚が当該中心波長の約１／２倍であることが好ましい。かかる構成によれば、他の液晶パネルにおいて共通電極の膜厚を等しくした場合でも、変調する光の波長が短い方の液晶パネルでは、共通電極の光学的膜厚を最適化することができるので、投射画像において、当該液晶パネルが変調する光の色ムラの発生を確実に防止することができる。

本発明において、前記短波長域用液晶パネルの前記共通電極は、該共通電極に供給される光の波長と当該共通電極における透過率との関係を示す透過分光特性において、透過率のピークが、当該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域内に位置することが好ましい。

本発明において、前記複数の液晶パネルはいずれも、前記共通電極がＩＴＯ膜であることが好ましい。共通電極がＩＴＯ膜であれば、他の層に比して屈折率が大きいため、共通電極の膜厚を調整するだけで、液晶パネルの反射分光特性を最適化することができる。

本発明において、前記複数の液晶パネルは、赤色光が供給される赤色用液晶パネル、緑色光が供給される緑色用液晶パネル、および青色光が供給される青色用液晶パネルであり、前記青色用液晶パネルは、前記赤色用液晶パネルおよび前記緑色用液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄い前記短波長域用液晶パネルであり、前記赤色用液晶パネルおよび前記緑色用液晶パネルは、互いの前記共通電極の膜厚が等しい前記他の液晶パネルである構成を採用することができる。

また、本発明は、液晶パネルおよび光合成光学系を有する光学ユニットに適用することができる。すなわち、本発明に係る光学ユニットは、一方面側に反射性の画素電極が設けられた第１基板、該第１基板の前記一方面側に対向する基板面に透光性の共通電極が設けられた透光性の第２基板、および該第２基板と前記第１基板との間に設けられた液晶層を備え、互いに異なる波長域の光が供給される３つ以上の複数の液晶パネルと、前記複数の液晶パネルから出射された光を合成して出射する光合成光学系と、を有し、前記複数の液晶パネルのうち、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルでは、他の液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄く、当該他の液晶パネルでは、前記共通電極の膜厚が等しいことを特徴とする。

本発明を適用した投射型表示装置の説明図である。本発明を適用した投射型表示装置で用いられる液晶パネルの説明図である。本発明を適用した投射型表示装置で用いられる液晶パネルの画素の平面構成を示す説明図である。本発明を適用した投射型表示装置で用いられる液晶パネルの画素の断面構成を示す説明図である。本発明を適用した投射型表示装置において、液晶パネルの共通電極に用いたＩＴＯ膜の屈折率と波長との関係を示すグラフである。本発明を適用した投射型表示装置において、短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル）の共通電極の透過分光特性と、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル）の共通電極の透過分光特性とを比較して示す説明図である。本発明を適用した投射型表示装置において、短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル）の反射分光特性と、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル）の反射分光特性とを比較して示す説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、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。なお、以下の説明において、ライトバルブとして用いた複数の液晶パネルにおいて、共通の構成等を説明する際には液晶パネル１００とし、複数の液晶パネル１００の個々の構成を説明する際には、以下に示すように、
赤色用液晶パネル１００Ｒ
緑色用液晶パネル１００Ｇ
青色用液晶パネル１００Ｂ
とし、変調する光の波長域に応じて、Ｒ（赤色用）、Ｇ（緑色用）、Ｂ（青色用）を付して説明する。また、赤色光、緑色光、青色光については各々が対応する波長域を６２０〜７４０ｎｍ、５００〜５７０ｎｍ、４３０〜５００ｎｍとして説明する。

［投射型表示装置の構成例］
図１は、本発明を適用した投射型表示装置の説明図である。図１に示す投射型表示装置１０００において、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って光源８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたｓ偏光光束をｓ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッター８４０を有している。また、光源部８９０は、偏光ビームスプリッター８４０のｓ偏光光束反射面８４１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８４２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８４３とを有している。かかる投射型表示装置１０００において、３つの液晶パネル１００、ダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッター８４０は、光学ユニット１１００を構成している。また、ダイクロイックミラー８４２、８４３は光合成光学系８０を構成している。

また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３つの反射型の液晶パネル１００（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、青色用液晶パネル１００Ｂ）を備えており、光源部８９０は、３つの液晶パネル１００に所定の色光を供給する。

より具体的には、赤色用液晶パネル１００Ｒには、波長域が６２０〜７４０ｎｍの赤色光（中心波長：６８０ｎｍ）が供給され、緑色用液晶パネル１００Ｇには、波長域が５００〜５７０ｎｍの緑色光（中心波長：５３５ｎｍ）が供給され、青色用液晶パネル１００Ｂには、波長域が４３０〜５００ｎｍの青色光（中心波長：４６５ｎｍ）が供給される。従って、本形態では、青色用液晶パネル１００Ｂが、最も短波長域の光を変調する「短波長域用液晶パネル」に相当し、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇが「他の液晶パネル」に相当する。

かかる構成の投射型表示装置１０００においては、３つの液晶パネル１００にて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３からなる光合成光学系８０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０等の被投射部材に投射する。

［液晶パネル１００の構成］
（液晶パネル１００の全体構成）
図２は、本発明を適用した投射型表示装置１０００で用いられる液晶パネル１００の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は各々、液晶パネル１００を各構成要素と共に第２基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶パネル１００（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、および青色用液晶パネル１００Ｂ）では、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。かかる構成の液晶パネル１００において、第１基板１０と第２基板２０との間では、シール材１０７によって囲まれた領域内に液晶層５０が保持されている。本形態において、第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、液晶パネル１００の略中央には、画素領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられ、シール材１０７の内周縁と画素領域１０ａの外周縁との間には、略四角形の周辺領域１０ｂが額縁状に設けられている。第１基板１０において、画素領域１０ａの外側では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。なお、端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。

詳しくは後述するが、第１基板１０の一方側の基板面において、画素領域１０ａには、画素トランジスター３０、および画素トランジスター３０に電気的に接続する画素電極９ａがマトリクス状に形成されており、かかる画素電極９ａの上層側には配向膜１６が形成されている。なお、第１基板１０の一方面側において、周辺領域１０ｂには、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。ダミー画素電極９ｂについては、ダミーの画素トランジスターと電気的に接続された構成、ダミーの画素トランジスターが設けられずに配線に直接、電気的に接続された構成、あるいは電位が印加されていないフロート状態にある構成が採用される。かかるダミー画素電極９ｂは、第１基板１０において配向膜１６が形成される面を研磨により平坦化する際、画素領域１０ａと周辺領域１０ｂとの高さ位置を圧縮し、配向膜１６が形成される面を平坦面にするのに寄与する。また、ダミー画素電極９ｂを所定の電位に設定すれば、画素領域１０ａの外周側端部での液晶分子の配向の乱れを防止することができる。

第２基板２０において第１基板１０と対向する一方面側には共通電極２１が形成されており、共通電極２１の上層には配向膜２６が形成されている。共通電極２１は、第２基板２０の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素１００ａに跨って形成されている。また、第２基板２０において第１基板１０と対向する一方面側には、共通電極２１の下層側に遮光層１０８が形成されている。本形態において、遮光層１０８は、画素領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状に形成されており、見切りとして機能する。ここで、遮光層１０８の外周縁は、シール材１０７の内周縁との間に隙間を隔てた位置にあり、遮光層１０８とシール材１０７とは重なっていない。なお、第２基板２０において、遮光層１０８は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と重なる領域等にも形成されることがある。

このように構成した液晶パネル１００において、第１基板１０には、シール材１０７より外側において第２基板２０の角部分と重なる領域に、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。かかる基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

シール材１０７は、略同一の幅寸法をもって第２基板２０の外周縁に沿って設けられている。このため、シール材１０７は、略四角形である。但し、シール材１０７は、第２基板２０の角部分と重なる領域では基板間導通用電極１０９を避けて内側を通るように設けられており、シール材１０７の角部分は略円弧状である。

かかる構成の液晶パネル１００において、本形態では、共通電極２１が透光性導電膜により形成され、画素電極９ａが反射性導電膜により形成されている。かかる反射型の液晶パネル１００では、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０の側の基板で反射して出射される間に変調される。本形態において、液晶パネル１００は、液晶層５０として、誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を用いたＶＡモードの液晶パネル１００として構成されている。

（画素の具体的構成）
図３は、本発明を適用した投射型表示装置１０００で用いられる液晶パネル１００の画素の平面構成を示す説明図である。図３では、半導体層１ａは細くて短い点線で示し、走査線３ａは太い実線で示し、データ線６ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、容量線５ｂは二点鎖線で示し、画素電極９ａは太くて長い破線で示し、下電極層４ａは細い実線で示してある。図４は、本発明を適用した投射型表示装置１０００で用いられる液晶パネル１００の画素の断面構成を示す説明図であり、図３のＦ−Ｆ′線に相当する位置で液晶パネル１００を切断したときの断面図である。ここで、図４（ａ）には、複数の液晶パネル１００のうち、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇの断面構成を示してあり、図４（ｂ）には、青色用液晶パネル１００Ｂの断面構成を示してある。

図３および図４に示すように、液晶パネル１００では、第１基板１０上に、複数の画素１００ａの各々に矩形状の画素電極９ａが形成されており、各画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。データ線６ａおよび走査線３ａは各々、直線的に延びており、データ線６ａと走査線３ａとが交差する領域に画素トランジスター３０が形成されている。第１基板１０上には、走査線３ａと重なるように容量線５ｂが形成されている。本形態において、容量線５ｂは、走査線３ａと重なるように直線的に延びた主線部分と、データ線６ａと走査線３ａとの交差部分でデータ線６ａに重なるように延びた副線部分とを備えている。

図４に示すように、第１基板１０は、石英基板やガラス基板等の基板本体１０ｗの液晶層５０側の表面（一方面側）に形成された画素電極９ａ、画素スイッチング用の画素トランジスター３０、および配向膜１６を主体として構成されており、第２基板２０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体２０ｗ、その液晶層５０側の表面（第１基板１０と対向する一方面側）に形成された共通電極２１、および配向膜２６を主体として構成されている。

第１基板１０において、複数の画素１００ａの各々には、半導体層１ａを備えた画素トランジスター３０が形成されている。半導体層１ａは、走査線３ａの一部からなるゲート電極３ｃに対してゲート絶縁層２を介して対向するチャネル領域１ｇと、ソース領域１ｂと、ドレイン領域１ｃとを備えており、ソース領域１ｂおよびドレイン領域１ｃは各々、低濃度領域および高濃度領域を備えている。半導体層１ａは、例えば、基板本体１０ｗ上に、シリコン酸化膜等からなる透光性の下地絶縁膜１２上に形成された多結晶シリコン膜等によって構成され、ゲート絶縁層２は、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる。また、ゲート絶縁層２は、半導体層１ａを熱酸化してなるシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との２層構造を有する場合もある。走査線３ａには、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、あるいは金属膜が用いられる。

走査線３ａの上層側にはシリコン酸化膜等からなる第１層間絶縁膜４１が形成されており、第１層間絶縁膜４１の上層には下電極層４ａが形成されている。下電極層４ａは、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する位置を基点として走査線３ａおよびデータ線６ａに沿って延出する略Ｌ字型に形成されている。下電極層４ａは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、あるいは金属膜等からなり、コンタクトホール７ｃを介してドレイン領域１ｃに電気的に接続されている。

下電極層４ａの上層側には、シリコン窒化膜等からなる誘電体層４２が形成されている。誘電体層４２の上層側には、誘電体層４２を介して下電極層４ａと対向するように容量線５ｂ（上電極層）が形成され、かかる容量線５ｂ、誘電体層４２および下電極層４ａによって、保持容量５５が形成されている。容量線５ｂは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、あるいは金属膜等からなる。

容量線５ｂの上層側には、シリコン酸化膜等からなる第２層間絶縁膜４３が形成され、第２層間絶縁膜４３の上層にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されている。データ線６ａはコンタクトホール７ａを介してソース領域１ｂに電気的に接続している。ドレイン電極６ｂはコンタクトホール７ｂを介して下電極層４ａに電気的に接続し、下電極層４ａを介してドレイン領域１ｃに電気的に接続している。データ線６ａおよびドレイン電極６ｂは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、あるいは金属膜等からなる。

データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの上層側には、シリコン酸化膜等からなる第３層間絶縁膜４４が形成されている。第３層間絶縁膜４４には、ドレイン電極６ｂへ通じるコンタクトホール７ｄが形成されている。第３層間絶縁膜４４の上層には、アルミニウム等の反射性金属からなる反射性の画素電極９ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール７ｄを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。本形態において、第３層間絶縁膜４４の表面は平坦面になっている。なお、本形態において、画素電極９ａの下層側には、チタン窒化膜等からなる反射防止膜９ｓが形成されている。かかる反射防止膜９ｓは、画素電極９ａの裏面側での反射を防止して迷光の発生を防止する。

ここで、第３層間絶縁膜４４の表面には、図２（ｂ）を参照して説明したダミー画素電極９ｂ（図４には図示せず）が形成されており、かかるダミー画素電極９ｂは、画素電極９ａと同時形成された透光性導電膜からなる。

画素電極９ａの表面には配向膜１６が形成されている。配向膜１６は、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜１６は、ＳｉＯ_X（ｘ＜２）、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）であり、配向膜１６と画素電極９ａとの層間にはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性の保護膜１７が形成されている。保護膜１７は、表面が平坦面になっており、画素電極９ａの間に形成された凹部を埋めている。従って、配向膜１６は、保護膜１７の平坦な表面に形成されている。本形態において、配向膜１６は、２層に積層されたシリコン酸化膜からなる。

第２基板２０では、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体２０ｗの液晶層５０側の表面（第１基板１０に対向する側の面）に、透光性導電膜からなる共通電極２１が形成されており、本形態において、共通電極２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透光性導電膜からなる。また、第２基板２０では、共通電極２１を覆うように配向膜２６が形成されている。配向膜２６は、配向膜１６と同様、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜２６は、ＳｉＯ_X（ｘ＜２）、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）であり、配向膜２６と共通電極２１との層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護膜２７が形成されている。保護膜２７は、表面が平坦面になっており、かかる平坦面上に配向膜２６が形成されている。本形態において、配向膜２６は、２層に積層されたシリコン酸化膜からなる。かかる配向膜１６、２６は、液晶層５０に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を垂直配向させ、液晶パネル１００は、ノーマリブラックのＶＡモードとして動作する。なお、基板本体２０ｗと共通電極２１との層間にはシリコン酸化膜からなる下地膜２５が形成されている。

（液晶パネル１００の膜厚等および分光特性の説明）
図５は、本発明を適用した投射型表示装置１０００において、液晶パネル１００の共通電極２１に用いたＩＴＯ膜の屈折率と波長との関係を示すグラフである。図６は、本発明を適用した投射型表示装置１０００において、短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル１００Ｂ）の共通電極２１の透過分光特性と、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）の共通電極２１の透過分光特性とを比較して示す説明図である。図７は、本発明を適用した投射型表示装置１０００において、短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル１００Ｂ）の反射分光特性と、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）の反射分光特性とを比較して示す説明図である。

図１に示す投射型表示装置１０００において、３つの液晶パネル１００（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、青色用液晶パネル１００Ｂ）のうち、青色用液晶パネル１００Ｂは、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルである。

本形態では、図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較すれば分かるように、青色用液晶パネル１００Ｂ（短波長域用液晶パネル）については、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）に比して共通電極２１を構成するＩＴＯ膜の膜厚が薄くなっている。また、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）では、共通電極２１を構成するＩＴＯ膜の膜厚が等しくなっている。

これに対して、以下に示すように、共通電極２１を除く他の膜厚は、３つの液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、青色用液晶パネル１００Ｂ）において等しい。

第１基板１０側
反射防止膜９ｓ（チタン窒化膜）
膜厚＝５０±５ｎｍ
画素電極９ａ（アルミニウム膜）
膜厚＝１５０±１５ｎｍ
保護膜１７（シリコン酸化膜）
膜厚＝３２５±７５ｎｍ
屈折率＝１．４５（４５０ｎｍ）、１．４４（５００ｎｍ）、１．４４（５５０ｎｍ）
配向膜１６の下層（シリコン酸化膜）
膜厚＝３２．５±２．５ｎｍ
屈折率＝１．６０（４５０ｎｍ）、１．６０（５００ｎｍ）、１．６０（５５０ｎｍ）
配向膜１６の上層（シリコン酸化膜）
膜厚＝３２．５±２．５ｎｍ
屈折率＝１．６０（４５０ｎｍ）、１．６０（５００ｎｍ）、１．６０（５５０ｎｍ）
液晶層５０
層厚＝２．１±０．３μｍ
第２基板２０側
基板本体２０ｗ（石英）
板厚＝１．１ｍｍ
下地膜２５（ボロン・リンドープのシリコン酸化膜）
膜厚＝３００±３０ｎｍ
屈折率＝１．５０（４５０ｎｍ）、１．５０（５００ｎｍ）、１．４９（５５０ｎｍ）
保護膜２７（シリコン酸化膜）
膜厚＝１００±１５ｎｍ
屈折率＝１．４２（４５０ｎｍ）、１．４２（５００ｎｍ）、１．４１（５５０ｎｍ）
配向膜２６の下層（シリコン酸化膜）
膜厚＝３２．５±２．５ｎｍ
屈折率＝１．６０（４５０ｎｍ）、１．６０（５００ｎｍ）、１．６０（５５０ｎｍ）
配向膜２６の上層（シリコン酸化膜）
膜厚＝３２．５±２．５ｎｍ
屈折率＝１．６０（４５０ｎｍ）、１．６０（５００ｎｍ）、１．６０（５５０ｎｍ）
これに対して、共通電極２１の膜厚は、以下に示すように、３つの液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ、青色用液晶パネル１００Ｂ）において相違している。

短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル１００Ｂ）
共通電極２１（ＩＴＯ膜）
膜厚＝１２０±１８ｎｍ
屈折率＝１．８４（４５０ｎｍ）、１．８０（５００ｎｍ）、１．７５（５５０ｎｍ）
他の液晶パネル１００（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）
共通電極２１（ＩＴＯ膜）
膜厚＝１４６±２２ｎｍ
屈折率＝１．８４（４５０ｎｍ）、１．８０（５００ｎｍ）、１．７５（５５０ｎｍ）
すなわち、短波長域用液晶パネル（青色用液晶パネル１００Ｂ）の共通電極２１の膜厚は、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇ）の共通電極２１の膜厚の０．７０倍から０．９０倍に設定されており、本形態では、０．８２倍になっている。

このように構成した液晶パネル１００において共通電極２１として用いたＩＴＯ膜の屈折率は、図５に示す波長依存性を有している。従って、各液晶パネル１００で変調する光の波長域の中心波長と、各液晶パネル１００の共通電極２１の光学的膜厚との関係は以下のようになっている。

まず、青色用液晶パネル１００Ｂが変調する光の波長域の中心（４６５ｎｍ）における青色用液晶パネル１００Ｂの共通電極２１の光学的膜厚（屈折率（１．８２）×膜厚（１２０ｎｍ））は、２１８．４ｎｍであり、中心波長（４６５ｎｍ）の約１／２倍（０．４７０倍）である。従って、図６に実線Ｌ１１で示すように、青色用液晶パネル１００Ｂの共通電極２１は、共通電極２１に供給される光の波長と共通電極２１における透過率との関係を示す透過分光特性において、透過率のピークは、４４０ｎｍであって、青色用液晶パネル１００Ｂが変調する光の波長域（４３０〜５００ｎｍ）内に位置している。

緑色用液晶パネル１００Ｇが変調する光の波長域の中心（５３５ｎｍ）における緑色用液晶パネル１００Ｇの共通電極２１の光学的膜厚（屈折率（１．７６）×膜厚（１４６ｎｍ））は、２５７．０ｎｍであり、中心波長（５３５ｎｍ）の約１／２倍（０．４８０倍）である。従って、図６に実線Ｌ１２で示すように、緑色用液晶パネル１００Ｇの共通電極２１は、共通電極２１に供給される光の波長と共通電極２１における透過率との関係を示す透過分光特性において、透過率のピークは、５６０ｎｍであって、緑色用液晶パネル１００Ｇが変調する光の波長域（５００〜５７０ｎｍ）内に位置している。

赤色用液晶パネル１００Ｒが変調する光の波長域の中心（６８０ｎｍ）における赤色用液晶パネル１００Ｒの共通電極２１の光学的膜厚（屈折率（１．６４）×膜厚（１４６ｎｍ））は、２３９．４ｎｍであり、中心波長（５３５ｎｍ）の約１／２倍（０．４４７倍）からずれている。但し、図６に実線Ｌ１２で示すように、緑色用液晶パネル１００Ｇおよび赤色用液晶パネル１００Ｒの共通電極２１は、共通電極２１に供給される光の波長と共通電極２１における透過率との関係を示す透過分光特性において、透過率のピークが５６０ｎｍに位置し、赤色用液晶パネル１００Ｒが変調する光の波長域（６２０〜７４０ｎｍ）に比較的近い位置にある。

このように構成した液晶パネル１００において、液晶パネル１００に供給される光の波長と反射率との関係を示す反射分光特性は、図７に示すように表される。図７において、太い実線Ｌ２１は、青色用液晶パネル１００Ｂ（短波長域用液晶パネル）の反射分光特性であり、細い実線Ｌ２２は、緑色用液晶パネル１００Ｇおよび赤色用液晶パネル１００Ｒ（他の液晶パネル）の反射分光特性である。

図７に太い実線Ｌ２１で示す結果から分かるように、青色用液晶パネル１００Ｂの反射分光特性では、青色用液晶パネル１００Ｂが変調する光の波長域（４３０〜５００ｎｍ）における最高反射率と最低反射率との差Δ１は、４３０〜５００ｎｍの波長域より長波長域における最高反射率と最低反射率との差よりも小である。

また、図７に細い実線Ｌ２２で示す結果から分かるように、緑色用液晶パネル１００Ｇおよび赤色用液晶パネル１００Ｒ（他の液晶パネル）の反射分光特性では、緑色用液晶パネル１００Ｇが変調する光の波長域（５００〜５７０ｎｍ）における最高反射率と最低反射率との差Δ２は、５００〜５７０ｎｍの波長域より長波長域あるいは短波長域における最高反射率と最低反射率との差よりも小である。なお、緑色用液晶パネル１００Ｇおよび赤色用液晶パネル１００Ｒ（他の液晶パネル）の反射分光特性では、赤色用液晶パネル１００Ｒが変調する光の波長域（６２０〜７４０ｎｍ）における最高反射率と最低反射率との差Δ３は、６２０〜７４０ｎｍの波長域より短波長域における最高反射率と最低反射率との差よりも大である。

このように、本形態では、青色用液晶パネル１００Ｂでは、変調する光の波長域（４３０〜５００ｎｍ）に対応する共通電極２１の構成になっている。このため、青色用液晶パネル１００Ｂは、図７に太い実線Ｌ２１で示す反射分光特性を有している。従って、青色用液晶パネル１００Ｂにおいて、第１基板１０と第２基板２０との間隔（液晶層５０の層厚）に面内ばらつきが発生し、青色用液晶パネル１００Ｂ内での光の変調状態がシフトしても、最高反射率と最低反射率との差Δ１が小さいので、投射画像では青色の色相ムラが発生しにくい。

また、緑色用液晶パネル１００Ｇでは、変調する光の波長域（５００〜５７０ｎｍ）に対応する共通電極２１の構成になっている。このため、緑色用液晶パネル１００Ｇは、図７に細い実線Ｌ２２で示す反射分光特性を有している。従って、緑色用液晶パネル１００Ｇにおいて、第１基板１０と第２基板２０との間隔（液晶層５０の層厚）に面内ばらつきが発生し、緑色用液晶パネル１００Ｇ内での光の変調状態がシフトしても、最高反射率と最低反射率との差Δ２が小さいので、投射画像では緑色の色相ムラが発生しにくい。

これに対して、赤色用液晶パネル１００Ｒと緑色用液晶パネル１００Ｇとは、同一の構造になっているため、赤色用液晶パネル１００Ｒでは、赤色用液晶パネル１００Ｒが変調する光の波長域（６２０〜７４０ｎｍ）に対応する共通電極２１の構成になっていない。このため、赤色用液晶パネル１００Ｒは、図７に細い実線Ｌ２２で示す反射分光特性を有しており、最高反射率と最低反射率との差Δ３が比較的大きい。それでも、赤色用液晶パネル１００Ｒについては長波長の光を変調するため、赤色用液晶パネル１００Ｒ内での光の変調状態がシフトしても、投射画像では赤色の色相ムラが目立たない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の投射型表示装置１０００では、複数の液晶パネル１００のうち、最も短波長域の光を変調する青色用液晶パネル１００Ｂ（短波長域用液晶パネル）では、赤色用液晶パネル１００Ｒや緑色用液晶パネル１００Ｇ等の他の液晶パネルに比して共通電極２１の膜厚が薄く、光学的膜厚が適正化されている。このため、青色用液晶パネル１００Ｂでは、周波数によって反射率が周期的に上昇と下降とを繰り返したとしてもその振れ幅が小さい。従って、青色用液晶パネル１００Ｂの第１基板１０と第２基板２０との間隔（液晶層５０の層厚）に面内ばらつきがあって、光の変調状態が画素毎に変動した場合でも、青色用液晶パネル１００Ｂでは、同一諧調となるべき画素間における出光量のばらつきが小さい。従って、青色用液晶パネル１００Ｂの第１基板１０と第２基板２０との間隔の面内ばらつきに起因する色相ムラの発生を防止することができる。

また、本形態では、青色用液晶パネル１００Ｂについては、変調する光の波長が短いため、上記の色相ムラが発生しやすいので、光学的膜厚を適正化するのに対して、波長が比較的長い光を変調する他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇ）については、色相ムラが発生しにくいとして、共通電極２１の膜厚を等しくしてある。このため、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇについては同一仕様の液晶パネル１００を用いることができるので、複数の液晶パネル１００の各々に対して光学的膜厚を適正化した場合に比して、コストの増大を抑えながら、色相ムラの発生を防止することができる。

また、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇ）において共通電極２１の膜厚を等しくするにあたって、赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇのうち、変調する光の波長が短い緑色用液晶パネル１００Ｇに最適な膜厚に共通電極２１の膜厚を設定してある。このため、他の液晶パネル（赤色用液晶パネル１００Ｒおよび緑色用液晶パネル１００Ｇ）において共通電極２１の膜厚を等しくした場合でも、投射画像では緑色の色相ムラおよび赤色の色相ムラが目立たない。

また、共通電極２１を構成するＩＴＯ膜は、他の層に比して屈折率が大きいため、共通電極２１の膜厚を調整すれば、液晶パネル１００の反射分光特性を最適化するのに効果的である。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、複数の液晶パネル１００として、赤色用液晶パネル１００Ｒ、緑色用液晶パネル１００Ｇおよび青色用液晶パネル１００Ｂからなる３つの液晶パネル１００を用いたため、青色用液晶パネル１００Ｂを短波長域用液晶パネルとして共通電極２１の光学的膜厚を最適化したが、他の色の組み合わせや、４つ以上の液晶パネル１００を用いた投射型表示装置に本発明を適用してもよい。

９ａ・・画素電極、１０・・第１基板、２０・・第２基板、２１・・共通電極、５０・・液晶層、８０・・光合成光学系、１００・・液晶パネル、１００Ｒ・・赤色用液晶パネル（他の液晶パネル）、１００Ｇ・・緑色用の液晶パネル（他の液晶パネル）、１００Ｒ・・青色用液晶パネル（短波長域用液晶パネル）、１０００・・投射型表示装置、１１００・・光学ユニット

Claims

光源部と、
一方面側に反射性の画素電極が設けられた第１基板、該第１基板の前記一方面側に対向する基板面に透光性の共通電極が設けられた透光性の第２基板、および該第２基板と前記第１基板との間に設けられた液晶層を備え、前記光源部から互いに異なる波長域の光が供給される３つ以上の複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルによって変調された各光を合成した光を投射する投射光学系と、
を有し、
前記複数の液晶パネルのうち、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルでは、他の液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄く、
当該他の液晶パネルでは、前記共通電極の膜厚が等しいことを特徴とする投射型表示装置。
前記液晶パネルに供給される光の波長と反射率との関係を示す反射分光特性において、前記短波長域用液晶パネルは、当該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域における最高反射率と最低反射率との差が、当該波長域より長波長域における最高反射率と最低反射率との差よりも小であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記複数の液晶パネルのうち、前記短波長域用液晶パネルの前記共通電極の膜厚は、他の液晶パネルの前記共通電極の膜厚の０．７０倍から０．９０倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
前記短波長域用液晶パネルでは、該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域の中心波長における前記共通電極の屈折率と、当該短波長域用液晶パネルの前記共通電極の膜厚とを乗じた光学的膜厚が当該中心波長の約１／２倍であることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
前記他の液晶パネルのうち、変調する光の波長が短い方の液晶パネルでは、該液晶パネルが変調する光の波長域の中心波長における前記共通電極の屈折率と、当該液晶パネルの前記共通電極の膜厚とを乗じた光学的膜厚が当該中心波長の約１／２倍であることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
前記短波長域用液晶パネルの前記共通電極は、該共通電極に供給される光の波長と当該共通電極における透過率との関係を示す透過分光特性において、透過率のピークが当該短波長域用液晶パネルが変調する光の波長域内に位置することを特徴とする請求項４または５に記載の投射型表示装置。
前記複数の液晶パネルはいずれも、前記共通電極がＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の投射型表示装置。
前記複数の液晶パネルは、赤色光が供給される赤色用液晶パネル、緑色光が供給される緑色用液晶パネル、および青色光が供給される青色用液晶パネルであり、
前記青色用液晶パネルは、前記赤色用液晶パネルおよび前記緑色用液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄い前記短波長域用液晶パネルであり、
前記赤色用液晶パネルおよび前記緑色用液晶パネルは、互いの前記共通電極の膜厚が等しい前記他の液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の投射型表示装置。
一方面側に反射性の画素電極が設けられた第１基板、該第１基板の前記一方面側に対向する基板面に透光性の共通電極が設けられた透光性の第２基板、および該第２基板と前記第１基板との間に設けられた液晶層を備え、互いに異なる波長域の光が供給される３つ以上の複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルから出射された光を合成して出射する光合成光学系と、
を有し、
前記複数の液晶パネルのうち、最も短波長域の光を変調する短波長域用液晶パネルでは、他の液晶パネルに比して前記共通電極の膜厚が薄く、
当該他の液晶パネルでは、前記共通電極の膜厚が等しいことを特徴とする光学ユニット。