JP3791241B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

【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。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、５２、および位相差板５３を含む液晶モジュール１Ｒ、１Ｇ、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１１０６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、１００Ｂ（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１１２０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１Ｒ、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Ｌ２１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Ｌ２２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１１（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

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／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）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４０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５１、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４８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Δε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４６、４９を形成するとともに、液晶層の厚さｄを１．９４μｍ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（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）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７０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、１Ｂ（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１１０６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、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、１Ｂ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１１１４（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。
【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１００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１００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１００Ｒ、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１Ｒ、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、ΔｎBとしたとき、ＥＣＢモードでは下式

を満たすべきであるが、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、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１４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０．４７３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、１００Ｇ、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ＬＢで示すように、各ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ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、１００Ｇ、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１１００によれば、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１００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１２０、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１００Ｒ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２００にて合成し（合成手段）、この合成光をスクリーン６００に投射する投射レンズからなる拡大投射光学系５００（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、１Ｇ、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２１００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ＴＦＴ
３０、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

Claims (5)

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とともに、各光変調手段が変調する異なる色の複数の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補償する１枚の位相差板からな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。
2. 請求項１において、前記液晶装置が透過型液晶装置であり、前記液晶装置と出射側の偏光板との間に前記位相差板が配置されたことを特徴とする投射型表示装置。
3. 請求項１において、前記液晶装置が反射型液晶装置であり、前記液晶装置と偏光板との間に前記位相差板が配置されたことを特徴とする投射型表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、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。
5. 請求項１ないし４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。

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