JP5458466B2 - 液晶表示装置および投射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、入射側および出射側に偏光板を備えた液晶表示装置およびこの液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置に関するものである。

たとえば透過型液晶プロジェクタ装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光（画像情報あるいは画像信号）を液晶表示素子（以下、ＬＣＤという）により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。

液晶プロジェクタ等に搭載されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤが用いられる。
アクティブマトリクス駆動方式の表示方式としては、９０度捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶があげられる。

ここで、光変調素子として、ＴＮ型液晶ライトバルブが用いられ、それを挟むように配置される入射側偏光板および出射側偏光板とを用いることで光変調が可能となる。
入射側偏光板および出射側偏光板は、液晶ライトバルブに入射する光の偏光方向を制御するとともに、液晶ライトバルブから出射される光束の偏光方向を制御する。

また、投射型液晶表示装置は光源として高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）等の高輝度ランプが用いられ、その高輝度な光による出射側偏光板の温度上昇による熱劣化を抑える手法として、偏光板支持基材として放熱性の良い水晶、サファイア等の結晶板を備えたプロジェクタ（特許文献１参照）、また、出射側偏光板の光吸収を分散させるために、出射側偏光板と液晶ライトバルブとの間に、出射側偏光板よりも偏光度の低い偏光板（プリ偏光板）を備えたプロジェクタが知られている（特許文献２参照）。
特許第３４４３５４９号公報 特開平７−７２４４７号公報

上述した透過型液晶プロジェクタ装置は、液晶素子の液晶モードとしてツイストネマティック（ＴＮ）モードを用いているが、特に近年においては、高輝度化、高コントラスト化、高精細化を図るべく、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶素子の使用が検討され始めている。

かかる高性能化を図るためには、基板の主面に対する法線方向とことなる方向の電界、換言すれば、基板の主面に略平行ないわゆる横電界による液晶分子の配向の乱れを抑制すべく、直視型液晶素子において実現されている斜め電界を印加する方法や、画素内に傾斜部を設ける等の配向制御方法を適用することも考えられる。
しかし、いずれも表示領域に対する開口領域の割合（開口率）を犠牲にすることとなり、極めて高精細なプロジェクタ用液晶素子においては適用することができない。

さらには、垂直配向型の液晶分子に液晶配向膜により面内で一様な方向にプレティルト角を付与させることで、画素の選択電圧印加時に隣接画素間の横電界による液晶分子の配向の乱れを抑制し、液晶パネルの透過率を向上させるとともに、液晶素子の応答速度を改善する方法も提案されている。

この方法は、非選択電圧印加時に黒表示となるノーマリーブラック型であり、黒表示時の黒輝度（黒レベル）は通常プレティルト角により発生する位相差（残留位相差）によって決定される。

しかしながら、上記のように一様な方向にプレティルト角を付与させるＶＡモードにおいて、偏光板の製造ばらつきによってコントラスト比が大きくばらつくという問題が新たに判明した。

一般的に、液晶表示装置に使用される偏光板は、色素またはヨウ素を含浸させたＰＶＡ（ポリビニールアルコール）を延伸させ偏光子を形成し、その偏光子を支持・保護するためにＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム等により狭持することで完成品の偏光板として形成される。

このＴＡＣフィルムを解析したところ、フィルム面内方向の位相差量として数ｎｍの複屈折が存在し、その遅相軸（異常光屈折率方位）が偏光子の吸収軸に対して±５度程度の範囲内でばらついていることが判明した。
このＴＡＣフィルムの複屈折は、液晶素子がＴＮモードの場合、黒表示時の液晶の残留位相差はＴＡＣフィルムの位相差量に比べて遥かに大きいため、ＴＡＣフィルムの複屈折がコントラスト比に及ぼす影響は小さい。
さらに、残留位相差として黒レベルに効いてくる上下基板界面近傍の液晶分子は互いに９０度直交しているため残留位相差を補償していることから、ＴＡＣフィルムの複屈折の影響をほとんど受けず黒レベルはばらつかない。
しかし、上記のＶＡモードの場合、高コントラストであり、また、黒表示時の液晶分子の配向は上下でユニフォーム配向であることから、液晶層全体がＴＡＣフィルムの複屈折の影響を大きく受けて黒レベルが大きく変動するため、コントラスト比がばらつくといった問題が発生した。

さらに、このような偏光板の製造ばらつきでコントラストがばらつくことによる問題は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに液晶素子を用いて画像を投影する３板式液晶プロジェクタにおいては、各色の黒表示時の透過率がばらつくことを意味し、黒表示時の色付き（黒表示時のホワイトバランスの悪化）といった問題が生じる。

これを抑えるためには、黒表示時の照度が悪い色の液晶素子に残りの色に用いる液晶素子の黒表示時の透過率を意図的に悪くさせる必要あり、結果としてコントラスト比が悪化するといった弊害が発生する。
また、このＴＡＣフィルムの遅相軸のばらつきが偏光板の面内分布として発生することもある。この場合、液晶素子の表示エリア面内のコントラスト比のばらつきとなり、３板液晶プロジェクタとしては、黒表示時の色ムラの発生となる。これを抑えるためには、表示エリア面内でムラに対応した補正が必要となる。

このＴＡＣフィルムの複屈折の位相差量と軸方位バラつきは、偏光板の製造上抑えることは困難であり、ＴＡＣフィルムに替わる良質な偏光子保護材料も実用化に至ってはいない。
また、高輝度化の進む液晶プロジェクタにおいて、出射側偏光板の前段に設置されるプリ偏光板も欠かすことができないが、このプリ偏光板も上記と同様の問題を抱えている。

本発明は、高輝度化に対応し、コントラスト比のばらつきを抑えつつ、高コントラスト比が可能で、ひいてはより高品位な画質を得ることができる液晶表示装置および投射型液晶表示装置を提供することにある。

本発明の第１の観点の液晶表示装置は、照射された光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する液晶素子と、前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、を有し、前記液晶素子と第１の偏光板との間に、複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、前記液晶素子と第２の偏光板との間に、複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、前記第１の偏光板は、その吸収軸の角度が前記第２の偏光板の吸収軸と直交しており、遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板の吸収軸と略平行であり、前記第２の偏光板は、遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である。

本発明の第２の観点の液晶表示装置は、照射された光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する液晶素子と、前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、前記液晶素子と前記第２の偏光板との間に配置された第３の偏光板と、を有し、前記液晶素子と第１の偏光板との間に複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、前記液晶素子と第３の偏光板との間に複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、前記第１の偏光板は、その吸収軸の角度が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と直交しており、遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第３の偏光板の吸収軸と略平行または略直角であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と略平行であり、前記第３の偏光板は、遅相軸が、当該第３の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第２の偏光板は、遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である。

本発明の第３の観点の投射型液晶表示装置は、光源と、前記光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、前記照明光学系による光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する少なくとも一つの液晶素子と、前記液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射光学系と、前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、を有し、前記液晶素子と第１の偏光板との間に、複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、前記液晶素子と第２の偏光板との間に、複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、前記第１の偏光板は、その吸収軸の角度が前記第２の偏光板の吸収軸と直交しており、遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板の吸収軸と略平行であり、前記第２の偏光板は、遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である。

本発明の第４の観点の投射型液晶表示装置は、光源と、前記光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、前記照明光学系による光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する少なくとも一つの液晶素子と、前記液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射光学系と、前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、前記液晶素子と前記第２の偏光板との間に配置された第３の偏光板と、を有し、前記液晶素子と第１の偏光板との間に複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、前記液晶素子と第３の偏光板との間に複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、前記第１の偏光板は、その吸収軸の角度が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と直交しており、遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第３の偏光板の吸収軸と略平行または略直角であり、前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と略平行であり、前記第３の偏光板は、遅相軸が、当該第３の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第２の偏光板は、遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である。

好適には、前記複屈折性光学部材が偏光板支持基材である。

本発明よれば、液晶表示素子に垂直配向型液晶を用いた際に特に問題となる偏光板製造ばらつきに起因する黒の色付き、コントラスト比悪化、および色ムラの発生が低減される。

本発明によれば、高輝度化に対応し、コントラスト比のばらつきを抑えつつ、高コントラスト比が可能で、ひいてはより高品位な画質を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。

本第１の実施形態に係る液晶表示装置１０は、照射された光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する液晶素子１００と、液晶素子１００の入射側に配置された第１の偏光板２１０と、液晶素子１００の出射側に配置された第２の偏光板３１０と、を有し、液晶素子１００の入射側と第１の偏光板２１０との間に、複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材２２０が配置され、液晶素子１００の出射側と第２の偏光板３１０との間に、複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材３２０が配置されている。

第１の複屈折性光学部材２２０は第１の偏光板２１０の支持基材としての機能を併せもち、第１の偏光板２１０と第１の複屈折性光学部材２２０とにより入射側偏光板２００が構成されている。

第２の複屈折性光学部材３２０は第２の偏光板３１０の支持基材としての機能を併せもち、第２の偏光板３１０と第２の複屈折性光学部材３２０とにより出射側偏光板３００が構成されている。

図２は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子の概略構成を示す断面図である。

本実施形態に係る液晶素子１００は、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１１１と、ＴＦＴアレイ基板１１１に対向配置される透明な対向基板１１２とを備えている。
ＴＦＴアレイ基板１１１は、たとえば透過型の場合、石英基板、反射型の場合、たとえばシリコン材料に基板により形成される。対向基板１１２は、たとえばガラス基板や石英基板により形成される。ＴＦＴアレイ基板１１１には、透過型の場合、画素電極１１３が設けられている。
画素電極１１３は、たとえばIＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜により形成される。反射型の場合、画素電極１１３としては、たとえば金属材料からなる反射電極を用いる。金属材料としては、可視域で高い反射率を有するアルミニウムを用いるのが一般的である。より詳しくは、銅やシリコンを数ｗｔ％添加したアルミニウム金属膜が一般に使用される。その他に、たとえば、白金、銀、金、タングステン、チタンなどを用いることも可能である。対向基板１１２には、前述した全面ＩＴＯ膜１１４が前面に設けられている。
ＴＦＴアレイ基板１１１と対向基板１１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１１６が挟持されている（封入されている）。

図３は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。

図３に示すように、液晶素子１００は、画素がアレイ状に配列された画素表示領域１２１、水平転送回路１２２、垂直転送回路１２３−１，１２３−２、プリチャージ回路１２４、およびレベル変換回路１２５を含んで形成されている。
画素表示領域１２１には複数のデータ線１２６と複数の走査線（ゲート配線）１２７が格子状に配線され、各データ線１２６の一端側は水平転送回路２２に接続され、他端側はプリチャージ回路１２４に接続され、各走査線１２７の端部が垂直転送回路１２３−１，１２３−２に接続されている。

液晶表示素子１００の画素表示領域１２１を構成するマトリクス状に複数形成された画素ＰＸには、スイッチング制御する画素スイッチング用トランジスタ１２８、液晶１２９、および補助容量（蓄積容量）１３０が設けられている。
画素信号が供給されるデータ線１２６がトランジスタ１２８のソースに電気的に接続されており、書き込む画素信号を供給している。また、トランジスタ１２８のゲートに走査線１２７が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１２７にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
画素電極１１３は、トランジスタ１２８のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるトランジスタ１２８を一定期間だけそのスイッチをオンさせることにより、データ線２６から供給される画素信号を所定のタイミングで画素信号を書き込む。

画素電極１１３を介して液晶１２９に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板１１２に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶１２９は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。
ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量（蓄積容量）１３０を付加してある。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶表示素子が実現できる。
また、このような保持容量（蓄積容量）１３０を形成するために、抵抗化されたコモン配線１３１が設けられている。

本実施形態の液晶表示素子１００は、たとえば、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子として構成される。

図４は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。

この液晶表示素子１００は、ＴＦＴアレイ基板１１１と、ＴＦＴアレイ基板１１１上に形成された第一遮光膜１３２と、ＴＦＴアレイ基板１１１および第一遮光膜１３２上に形成された第一層間膜１３３と、第一層間膜１３３上に形成された多結晶Si膜（p-Si）１３４と、多結晶Si膜（p-Si）１３４上に形成されたゲート絶縁膜１３５と、ゲート絶縁膜１３５上に形成されたゲート電極１３６と、第一層間膜１３３、ゲート絶縁膜１３５、およびゲート電極１３６上に形成された第二層間膜１３７と、第二層間膜１３７に形成された第一コンタクト１３８と、第一コンタクト１３８内を含めて形成された第一配線膜１３９と、第二層間膜１３７および第一配線膜１４０上に形成された第三層間膜１４０と、第三層間膜１４０に形成された第二コンタクト１４１と、第二コンタクト１４１内を含めて第三層間膜１４０上に形成された導電性を有する第二遮光膜１４２と、第三層間膜１４０および第二遮光膜１４２上に形成された第四層間膜１４３と、第四層間膜１４３に形成された第三コンタクト１４４と、第三コンタクト１４４内を含めて第四層間膜１４３上に選択的に形成された透明電極１４５と、透明電極１４５および第四層間膜１４３上に形成された柱状スペーサ１４６とを有する。
そして、図４には図示していないが、図２に関連付けて説明したように、ＴＦＴアレイ基板１１１と対向基板１１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１１６が挟持される（封入される）。

本実施形態の液晶素子１００は、アクティブマトリクス型の高温ポリシリコンＴＦＴ基板１１１を用いて構成される。
解像度は、たとえばＸＧＡ、画角は０．８インチ、画素ピッチは１５.６μｍである。 また、たとえば対向基板１１２はマイクロレンズアレイ付きであり、垂直配向型の液晶を用いた透過型のパネルとして構成される。
液晶分子の配向は、たとえば次のように設定される。
・方位角方向（配向容易軸）：入射側偏光板の吸収軸に対して４５度方向、
・極角方向（プレティルト角）：基板法線方向に対して５度、
また、液晶層の厚さは３μｍ、液晶材料の屈折率異方性Δｎ＝０．１４、誘電率異方性Δε＝−５．８のものが採用される。

入射側偏光板２１０は、その吸収軸の角度は出射側偏光板３１０の吸収軸と直交している（直交ニコル）
第１の偏光板２１０が第１の複屈折性光学部材２２０としてサファイア基板に貼合され、サファイア基板側が入射側に位置する。
また、角度調整機構を備える
第１の偏光板２１０は、二色性色素を含浸させたＰＶＡ（ポリビニールアルコール）を延伸し、偏光子保護基材としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムにて狭持させたものである。
ＴＡＣは、
・厚さ方向の位相差：Ｒｔｈ＝４０ｎｍ
・面内方向の位相差：Ｒｅ＝３．７ｎｍ
・面内方向の遅相軸方位：偏光板吸収軸に対して±５°程度の範囲内でばらつきがある。
また、偏光度は９９．９８％である。

出射側偏光板３００は、吸収軸の軸角度以外は入射側偏光板２００と同様である。

第１の複屈折性光学部材（入射側）２２０は、複屈折性結晶であるＡｌ２Ｏ３（サファイア）の結晶板により形成され、板厚は０．７ｍｍに設定される。
第１の複屈折性光学部材（入射側）２２０は、前述したように、入射側第１の偏光板２１０と液晶素子１００の入射側間に配置される。
サファイア結晶Ｃ軸は、入射偏光板２１０の吸収軸に略直角である。

図５は、本第１の実施形態に係る液晶表示装置１０における各部の軸構成を示す図である。

この例では、入射側偏光板２００において、偏光板（子）吸収軸が０度、ＴＡＣ遅相軸が−５〜５度、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、液晶素子１００において、液晶配向容易軸が４５度、出射側偏光板３００において、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、ＴＡＣ遅相軸が８５度〜９５度、偏光板（子）吸収軸が９０度である。

以上の構成を有する本第１の実施形態に係る液晶表示装置１０について、図６〜図１２に関連付けて説明する。

図６は、第１の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸の偏光板吸収軸に対するばらつき状態を示す図である。図６において、横軸がＴＡＣ軸角度を、縦軸が頻度をそれぞれ表している。

また、図７は、第１の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸のばらつきによるコントラスト比への影響を示す図である。図７において、横軸がＴＡＣ軸角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。

図８は、図１の液晶表示装置１０に対する比較例として構成した液晶表示装置１の構成を示す図である。
この液晶表示装置１においては、液晶素子２の入射側に偏光板３１が配置され、さらに外側（光入射側）に偏光板支持基材３２が配置されている。また、液晶素子２の出射側に偏光板４１が配置され、さらに外側（光出射側）に偏光板支持基材４２が配置されている。

図９は、図８の液晶表示装置１の波長特性を示す図である。図９において、横軸が波長を、縦軸が全黒透過率をそれぞれ表している。

また、図１０は、第１の実施形態におけるコントラスト比の変動量を示す図である。図１０において、横軸がＴＡＣ軸角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。
また、図１１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の波長特性を示す図である。図１１において、横軸が波長を、縦軸が全黒透過率をそれぞれ表している。

偏光子保護基材であるＴＡＣは、検証結果により、面内方向の位相差が３．７ｎｍ、厚さ方向の位相差が４０ｎｍであることが判明している。
また、図６に示すように、面内方向の遅相軸は偏光板吸収軸に対して、平均値で０．０８度、σ＝１．６５度であった。
つまり、片側３σ＝約５度のばらつきを有している。このＴＡＣ遅相軸のズレは、比較例の構成であると図７で示すようにプロジェクタのコントラスト比に大きく影響し、そのズレ量が±５度なのでコントラスト比が約３００：１から約１３００：１までばらついてしまう。

そこで、本第１の実施形態のように液晶素子と偏光板の間に複屈折性結晶であるＡｌ_２Ｏ_３結晶（サファイア）を挿入することで、図１０に示すように、ＴＡＣ遅相軸のズレによるコントラスト比への影響を抑えることが可能となる。
また、偏光板面内のＴＡＣ遅相軸のばらつきに対しても効果があり、色ムラを抑えることが可能となる。

この現象は、図９、図１１により説明できる。
図９に示す比較例ではＴＡＣ遅相軸の方向により、全黒表示時の透過率が全可視光波長帯域で逆転することなく振れていることがわかる。これは、液晶素子の全黒表示時（非選択電圧印加時）の残留リタデーションの方向に揃う向き（平行方向）にＴＡＣ遅相軸がズレている場合は、ＴＡＣ位相差と液晶残留リタデーションが強め合い、入射光の偏光状態を大きく変えてしまい、全黒表示時の透過率が上昇しコントラスト比が低下する。
一方でＴＡＣ遅相軸が残留リタデーションの方向に対して垂直方向にズレた場合、ＴＡＣ位相差と残留リタデーションが互いに補償し合うことで、入射光の偏光状態がほとんど変化せず全黒表示時の透過率が減少しコントラスト比が上昇する。
これらの結果、ＴＡＣ遅相軸のズレ方向のばらつきによりコントラスト比が大きく変化する。

本第１の実施形態では、ＴＡＣ遅相軸にズレがある場合、全黒表示時の透過率は図９のように入射光の波長が約５０ｎｍ毎に周期的に振動する。ここで、板液晶プロジェクタの入射光のスペクトルはＲ，Ｇ，ＢのチャンネルでＲ：６００〜７００ｎｍ、Ｇ：５００〜６００ｎｍ、Ｂ＝４３０〜５００ｎｍの波長帯域であることから、各チャンネルの輝度は入射光スペクトルと各波長帯域の透過率の積になる。
図１１に示すように、透過率が狭い波長帯域で振動すると、各チャンネルの透過率は各チャンネルの波長帯域の積算値であることから、ＴＡＣの遅相軸のズレに関わらずほぼ一定となる。したがって、ＴＡＣの遅相軸のズレをキャンセルできる。
これは、入射側および出射側に配置された複屈折性光学部材（サファイア）の位相差、Δｎ×ｄ＝０．００８０９×０．７＝５６６３ｎｍ、
（Δｎ＝異常光屈折率ｎ_ｅと常光屈折率ｎ_ｏの差 ｄ：厚さ）
によって生じたものである。
このように波長によって周期的に振動するためには、
Δｎ×ｄ＝λ１・λ２／（λ１−λ２）、
（λ１、λ２は振動させる入射光波長帯域）
の位相差が必要となる。

ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂのチャンネルで考えると、
Ｒには、Δｎ×ｄ＝７００×６００／（７００−６００）＝４２００ｎｍ、Ｇには、Δｎ×ｄ＝６００×５００／（６００−５００）＝３０００ｎｍ、Ｂには、Δｎ×ｄ＝５００×４３０／（５００−４３０）＝３０７１ｎｍ、の位相差が必要となる。

本第１の実施形態では、入射側と出射側併せて５６６３×２＝１１３２６ｎｍの位相差があることから、ＴＡＣの遅相軸のズレをキャンセルできる。
ただし、これが片側だけに複屈折性光学部材があったのでは、片側だけのＴＡＣの遅相軸のズレだけしかキャンセルできない。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、複屈折性光学部材の位相差量（１枚あたり）とコントラスト比の関係を示す図である。図１２（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は複屈折性光学部材の位相差を、縦軸がコントラスト比の変動率をそれぞれ表している。

これから、片側３０００〜４０００ｎｍ以上の位相差量があればＴＡＣの遅相軸のばらつきによるコントラスト比の変動を抑えられることが分かる。
本第１の実施形態では、複屈折性光学部材としてＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板を偏光板支持基材を兼ねる形で用いたが、これに限るものではなく、水晶結晶板（ＳｉＯ_２単結晶）等、複屈折を持つもので３０００ｎｍ以上の位相差量があり、かつ偏光板と液晶層との間に設置されてさえいれば、使用形態・形状・材質等は問わない。
たとえば、偏光板支持基材は複屈折を持たないＢＫ７やホウ珪酸ガラス、石英ガラスのような等方性透明基板を用い、複屈折性光学部材を偏光板と液晶素子のとの間に単体で配置されても同様の効果が得られる。その他、液晶素子の防塵ガラスが複屈折性光学部材を兼ねてあっても同様の効果が得られる。

＜第２実施形態＞
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。

本第２の実施形態に係る液晶表示装置１０Ａが第１の実施形態に係る液晶表示装置１０と異なる点は、液晶素子１００の出射側と出射側偏光板３００Ａとの間にプリ偏光板４００を配置し、出射側偏光板３００Ａにおいては、第２偏光板３１０をプリ偏光板４００側に配置し、さらに外側（光出射側）に偏光板支持基材３３０を配置している。
プリ偏光板４００は、液晶素子１００の光出射側と第２の偏光板３１０との間に配置された第３の偏光板４１０と、液晶素子の光出射側と第３の偏光板４１０との間に複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材４２０が配置されている。

第２の複屈折性光学部材４２０は第３の偏光板４１０の支持基材としての機能を併せもち、第３の偏光板４１０と第２の複屈折性光学部材４２０とによりプリ偏光板４００が構成されている。

本第２の実施形態において、液晶素子１００、入射側偏光板２００、出射側偏光板の具体的な構成は、第１の実施形態と同様である。

プリ側偏光板４００は、プリ偏光板吸収軸の角度は出射側偏光板吸収軸と略平行である。
プリ偏光板４００は、二色性色素を含浸させたＰＶＡ（ポリビニールアルコール）を延伸し、偏光子保護基材としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムにて狭持させたものである。
ＴＡＣは、
・厚さ方向の位相差：Ｒｔｈ＝４０ｎｍ
・面内方向の位相差：Ｒｅ＝３．７ｎｍ
・面内方向の遅相軸方位：偏光子吸収軸に対して±５°程度の範囲内でばらつきがある。
また、偏光度は３１．５８％であり、サファイア基板（複屈折性光学部材）に貼合され、サファイア基板側が液晶素子側に位置する。

第１の複屈折性光学部材（入射側）２２０は、複屈折性結晶であるＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板により形成される。板厚は０．７ｍｍである。
入射側偏光板２１０の支持基材を兼ね、入射側偏光板偏光子２１０と液晶素子１００の間に位置する。
サファイア結晶Ｃ軸は、偏光板吸収軸に略直角である。

第２の複屈折性光学部材（出射側）４２０は、複屈折性結晶であるＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板により形成される。板厚は０．７ｍｍである。
プリ偏光板４００の第３の偏光板４１０の支持基材を兼ね、プリ偏光板偏光子と液晶素子の間に配置される。
サファイア結晶Ｃ軸は、プリ偏光板吸収軸に略平行である。

図１４は、本第２の実施形態に係る液晶表示装置１０Ａにおける各部の軸構成を示す図である。

この例では、入射側偏光板２００において、偏光板（子）吸収軸が０度、ＴＡＣ遅相軸が−５〜５度、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、液晶素子１００において、液晶配向容易軸が４５度、プリ偏光板４００において、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、ＴＡＣ遅相軸が８５度〜９５度、偏光板（子）吸収軸が９０度、出射側偏光板３００において、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、ＴＡＣ遅相軸が８５度〜９５度、偏光板（子）吸収軸が９０度である。

以上の構成を有する本第２の実施形態に係る液晶表示装置１０Ａについて、図１５〜図２０に関連付けて説明する。

図１５は、第２の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸のばらつきによるコントラスト比への影響を示す図である。図１５において、横軸がＴＡＣ軸角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。

図１６は、図１３の液晶表示装置１０Ａに対する比較例として構成した液晶表示装置１Ａの構成を示す図である。
この液晶表示装置１Ａにおいては、液晶素子２の入射側に偏光板３１が配置され、さらに外側（光入射側）に偏光板支持基材３２が配置されている。また、液晶素子２の出射側にプリ偏光板５の偏光板５１が配置され、さらに出射側偏光板４Ａの偏光板４１が配置され、さらに外側（光出射側）に偏光板支持基材４２が配置されている。

図１７は、図１６の液晶表示装置１Ａの波長特性を示す図である。図１７において、横軸が波長を、縦軸が全黒透過率をそれぞれ表している。

また、図１８は、第２の実施形態におけるコントラスト比の変動量を示す図である。図１８において、横軸がＴＡＣ軸角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。
また、図１９は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の波長特性を示す図である。図１９において、横軸が波長を、縦軸が全黒透過率をそれぞれ表している。

本第２の実施形態では、入射側の偏光子と出射側の偏光子との間に偏光子保護基材であるＴＡＣフィルムは４枚配置されることとなり、第１の実施形態と比較してＴＡＣ遅相軸ズレのコントラスト比への影響は大きくなる。
このＴＡＣ遅相軸のズレは、比較例の構成であると、図１５に示すように、プロジェクタのコントラスト比に大きく影響し、そのズレ量が±５度であるから、コントラスト比が約３００：１から約１８００：１までばらついてしまう。

そこで、本第２の実施形態のように、液晶素子１００と偏光板（プリ偏光板）４１０との間に複屈折性結晶であるＡｌ_２Ｏ_３結晶（サファイア）４２０を挿入することで、図１８に示すように、ＴＡＣ遅相軸のズレによるコントラスト比への影響を抑えることが可能となる。また、偏光板面内のＴＡＣ遅相軸のばらつきに対しても効果があり、色ムラを抑えることが可能となる。

この現象は、第１の実施形態と同様に、図１７、図１９により説明できる。
図１７の比較例ではＴＡＣ遅相軸の方向により、全黒表示時の透過率が全可視光波長帯域で逆転することなく振れていることがわかる。
これは、液晶素子の全黒表示時（非選択電圧印加時）の残留リタデーションの方向に揃う向き（平行方向）にＴＡＣ遅相軸がズレている場合は、ＴＡＣ位相差と液晶残留リタデーションが強め合い、入射光の偏光状態を大きく変えてしまい、全黒表示時の透過率が上昇しコントラスト比が低下する。
一方でＴＡＣ遅相軸が残留リタデーションの方向に対して垂直方向にズレた場合、ＴＡＣ位相差と残留リタデーションが互いに補償し合うことで、入射光の偏光状態がほとんど変化せず全黒表示時の透過率が減少しコントラスト比が上昇する。
これらの結果、ＴＡＣ遅相軸のズレ方向のばらつきによりコントラスト比が大きく変化する。

本第２の実施形態では、ＴＡＣ遅相軸にズレがある場合、全黒表示時の透過率は、図１９に示すように、入射光の波長が約５０ｎｍ毎に周期的に振動する。
ここで、板液晶プロジェクタの入射光のスペクトルはＲ，Ｇ，ＢのチャンネルでＲ：６００〜７００ｎｍ、Ｇ：５００〜６００ｎｍ、Ｂ＝４３０〜５００ｎｍの波長帯域であることから、各チャンネルの輝度は入射光スペクトルと各波長帯域の透過率の積になる。
図１９のように透過率が狭い波長帯域で振動すると、各チャンネルの透過率は各チャンネルの波長帯域の積算値であることから、ＴＡＣの遅相軸のズレに関わらずほぼ一定となる。したがって、ＴＡＣの遅相軸のズレをキャンセルできる。
なお、この効果のメカニズムは、第１の実施形態の場合と同様であるためここでは省略する。

図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、複屈折性光学部材の位相差量（１枚あたり）とコントラスト比の関係を示す図である。図２０（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は複屈折性光学部材の位相差を、縦軸がコントラスト比の変動率をそれぞれ表している。

これから、片側３０００〜４０００ｎｍ以上の位相差量があればＴＡＣの遅相軸のばらつきによるコントラスト比の変動を抑えられることが分かる。
本第２の実施形態では、複屈折性光学部材としてＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板を偏光板支持基材を兼ねる形態で用いたが、これに限るものではなく、複屈折性光学部材を入射偏光板と液晶層、液晶層とプリ偏光板との間に各々１枚以上設置され、かつ片側の複屈折性光学部材の位相差量の総和が３０００ｎｍであれば、本発明と同様の効果が得られるため、使用形態・形状・材質・機構等は問わない。

＜第３実施形態＞
図２１は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。

本第３の実施形態に係る液晶表示装置１０Ｂが第２の実施形態に係る液晶表示装置１０Ａと異なる点は、プリ偏光板４００において、第３の偏光板４１０と複屈折性光学部材４２０の配置位置を入れ替え、さらに、複屈折性光学部材４２０の回転機構を有することにある。
すなわち、複屈折性光学部材４２０を液晶素子１００の出射側に配置し、複屈折性光学部材４２０と出射側偏光板の第２の偏光板３１０との間に第３の偏光板４１０を配置している。

本第３の実施形態において、液晶素子１００、入射側偏光板２００の具体的な構成は、第２の実施形態と同様である。

プリ偏光板４００Ａは、吸収軸の角度は出射側偏光板吸収軸と平行である。
二色性色素を含浸させたＰＶＡ（ポリビニールアルコール）を延伸し、偏光子保護基材としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムにて狭持させたものである。
ＴＡＣは、
・厚さ方向の位相差：Ｒｔｈ＝４０ｎｍ
・面内方向の位相差：Ｒｅ＝３．７ｎｍ
・面内方向の遅相軸方位：偏光板吸収軸に対して±５°程度の範囲内でばらつきがある。
偏光度は３１．５８％であり、サファイア基板（複屈折性光学部材）に貼合され、サファイア基板側が液晶素子側に位置する。
そして、図２２に示すような回転角度調整機構４３０により、入射光の光軸回りに回転させることができる。

複屈折性光学部材（出射側）４２０は、複屈折性結晶であるＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板により形成され、板厚は０．７ｍｍに設定される。
プリ偏光板４００Ａの支持基材を兼ね、液晶素子とプリ偏光板偏光子との間に配置される。
サファイア結晶Ｃ軸は、プリ偏光板吸収軸に略平行（±１度のばらつき有り）である。
回転角度調整機構４３０により入射光の光軸回りに±５度の範囲内で調整可能である。

回転角度調整機構４３０は、ビス４３１を緩めて、出射側複屈折性光学部材の軸調整を行い、長孔４３２によりブラケット４３３の位置を微調整して回転角度を調整し、ビス４３１を締めて固定することが可能である。

図２３は、本第３の実施形態に係る液晶表示装置１０Ｂにおける各部の軸構成を示す図である。

この例では、入射側偏光板２００において、偏光板（子）吸収軸が０度、ＴＡＣ遅相軸が−５〜５度、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、液晶素子１００において、液晶配向容易軸が４５度、プリ偏光板４００において、結晶軸（Ｃ軸）が８９〜９１度、ＴＡＣ遅相軸が８５度〜９５度、偏光板（子）吸収軸が９０度、出射側偏光板３００において、結晶軸（Ｃ軸）が９０度、ＴＡＣ遅相軸が８５度〜９５度、偏光板（子）吸収軸が９０度である。

以上の構成を有する本第３の実施形態に係る液晶表示装置１０Ｂについて、図２４および図２５に関連付けて説明する。

図２４は、液晶表示装置におけるプリ偏光板支持基材（サファイア）Ｃ軸ずれに対するコントラスト比の変化を示す図である。図２４において、横軸が出射側サファイアＣ軸ずれ角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。
また、図２５は、出射側複屈折性光学部材の軸調整によるコントラスト比の改善効果を示す図である。図２５において、横軸が出射側複屈折性光学部材の調整角度を、縦軸がコントラスト比をそれぞれ表している。

非常に大きな位相差量を持つ複屈折性光学部材を偏光板クロスニコル間に設置すると、その複屈折性光学部材の設置精度によっては、図２４に示すように、Ｃ軸が偏光板吸収軸からズレてしまい、コントラスト比に大きく影響を与えてしまう。
経験上、サファイア基板のＣ軸ズレ量は、サファイア結晶の切出し精度、プロジェクタ構成部材の寸法精度等によりトータルで約±１度の範囲のばらつきが生じてしまう。
このような問題に対処するためには、プロジェクタの構成部材の加工精度を上げる必要があるが、コストの増大となり、好ましくない。そこで、本実施例では複屈折性光学部材を入射光の光軸回りに回転させることでズレを補正する必要がある。

本第３の実施形態では、入出射の偏光板のクロスニコル調整として一般的に用いられている入射側偏光板の回転調整機構に加え、プリ偏光板が貼合されている複屈折性光学部材の回転調整機構４３０を具備する。
このような構成とすれば、サファイア基板に１度のＣ軸ズレがあった場合においても図２５に示すように、プリ偏光板の回転角度を調整することで、Ｃ軸ズレが無い場合（図２４の横軸０度に相当する）とほぼ同じコントラスト比を得ることができる。

本第３の実施形態では、複屈折性光学部材としてＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）の結晶板を偏光板支持基材を兼ねる形態で用いたが、これに限るものではなく、複屈折性光学部材を入射偏光板と液晶層、液晶層とプリ偏光板との間に各々１枚以上設置され、かつ片側の複屈折性光学部材の位相差量の総和が３０００ｎｍ以上であり、かつ複屈折性光学部材に入射光の光軸回りに回転調整できる機能を備えていれば、本発明と同様の効果が得られるため、使用形態・形状・材質・機構等は問わない。
なお、複屈折性光学部材は、光学補償板の支持基材、防塵ガラス、ＴＦＴ基板、対向基板、基板単体で完全別置きにする、等でも良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、偏光板ＴＡＣの遅相軸のばらつきによるコントラスト比のばらつきを抑えることができる。
また、複屈折性光学部材のＣ軸ズレによるコントラスト比の低下を防ぐことができる。
さらに、高コントラスト比で色付きの無い３板液晶プロジェクタを提供することが可能となる。
また、黒表示時の面内の色ムラを低減することが可能となる。

次に、上記の液晶表示装置を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図２６の概略構成図に関連付けて説明する。

図２６に示すように、投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）６００は、光軸Ｃにそって光源６０１と透過型の液晶表示素子６０２と投影光学系６０３とが順に配設されて構成されている。
光源６０１を構成するランプ６０４から射出された光はリフレクタ６０５によって後方に放射される成分が前方に集光され、コンデンサレンズ６０６に入射される。コンデンサレンズ６０６は、光をさらに集中して、入射側偏光板６０７を介し液晶素子６０２へ導く。
導かれた光は、シャッタもしくはライトバルブの機能を有する液晶素子６０２および射出が出射側偏光板６０８により画像に変換される。表示された画像は、投影光学系６０３を介してスクリーン６１０上に拡大投影される。
なお、光源６０１とコンデンサレンズ６０６との間にはフィルタ６１４が挿入されており、光源に含まれる不用な波長の光、たとえば赤外光および紫外光を除去する。
なお、液晶素子６０２、入射側偏光板６０７、出射側偏光板６０８は、上述した第１〜第３の実施形態に係る液晶表示装置を適用することが可能である。

次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図２７に関連付けて説明する。
図２７に示す投射型液晶表示装置７００は、上述した液晶表示装置を３個用意し、各々ＲＧＢ用の液晶表示装置７６２Ｒ、７６２Ｇおよび７６２Ｂとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。

投射型液晶表示装置７００は、光学系として、光源装置７２０と、均一照明光学系７２３が用いられている。
この均一照明光学系７２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段である色分離光学系７２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段である３つのライトバルブ７２５Ｒ、７２５Ｇ、７２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段である色合成プリズム７１０と、合成された光束を投射面８００の表面に拡大投射する投射手段である投射レンズユニット７０６とを備えている。さらに、青色光束Ｂを対応するライトバルブ７２５Ｂに導く導光系７２７を備えている。

均一照明光学系７２３は、２つのレンズ板７２１、７２２と反射ミラー７３１を備えており、反射ミラー７３１を挟んで２つのレンズ板７２１、７２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系７２３の２つのレンズ板７２１、７２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。

光源装置７２０から出射された光束は、第１のレンズ板７２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板７２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ７２５Ｒ、７２５Ｇ、７２５Ｂ付近で重なる。
したがって、均一照明光学系７２３を用いることにより、光源装置７２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ７２５Ｒ、７２５Ｇ、７２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
各色分離光学系７２４は、青緑反射ダイクロイックミラー７４１と、緑反射ダイクロイックミラー７４２と、反射ミラー７４３から構成される。
まず、青緑反射ダイクロイックミラー７４１では、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー７４２の側に向かう。赤色光束Ｒは、この青緑反射ダイクロイックミラー７４１を通過して、後方の反射ミラー７４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの射出部７４４からプリズムユニット７１０の側に射出される。

次に、緑反射ダイクロイックミラー７４２では、青緑反射ダイクロイックミラー７４１で反射された青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの射出部７４５から色合成光学系の側に射出される。緑反射ダイクロイックミラー７４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの射出部７４６から導光系７２７の側に射出される。
ここでは、均一照明光学系７２３の光束Ｗの射出部から、色分離光学系７２４における各色光束の射出部７４４、７４５、７４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。色分離光学系７２４の赤色光束Ｒの出射部７４４および緑色光束Ｇの出射部７４５の各射出側には、それぞれ集光レンズ７５１および集光レンズ７５２が配置されている。したがって、各射出部から射出した赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは、これらの集光レンズ７５１、集光レンズ７５２に入射して平行化される。

このように平行化された赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇは、それぞれライトバルブ７２５Ｒおよびライトバルブ７２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。
すなわち、これらの液晶表示素子は、図示していない駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系７２７を介して対応するライトバルブ７２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。

なお、本例のライトバルブ７２５Ｒ、７２５Ｇ、７２５Ｂは、それぞれさらに入射側偏光板７６１Ｒ、７６１Ｇ、７６１Ｂと、これらの間に配置された液晶表示装置７６２Ｒ、７６２Ｇ、７６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。

導光系７２７は、青色光束Ｂと射出部７４６の射出側に配置した集光レンズ７５４と、入射側反射ミラー７７１と、射出側反射ミラー７７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ７７３と、ライトバルブ７２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ７５３とから構成されている。
集光レンズ７４６から射出された青色光束は、導光系７２７を介して液晶表示素子７６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの射出部から各液晶表示装置７６２Ｒ、７６２Ｇ、７６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。

しかし、導光系７２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。各ライトバルブ７２５Ｒ、７２５Ｇ、７２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム７１０に入射され、ここで合成される。そして色合成プリズム７１０によって合成された光が投射レンズユニット７０６を介して所定の位置にある投射面８００の表面に拡大投射されるようになっている。

なお、本発明は投射型の液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、ＬＣＯＳ、有機ＥＬ、いずれの方式のデバイスに適用しても上述した効果が得られる。
また、駆動内蔵型の液晶装表示素子、駆動回路を外付けする形の液晶表示素子、対角１インチから１５インチ程度あるいはそれ以上のさまざまなサイズの液晶表示素子、単純マトリクス方式、ＴＦＤアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式、旋光モード、複屈折モードなど、いずれの方式の液晶表示素子に適用しても、上述した効果が期待できる。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子の概略構成を示す断面図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。 本第１の実施形態に係る液晶表示装置における各部の軸構成を示す図である。 第１の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸の偏光板吸収軸に対するばらつき状態を示す図である。 図７は、第１の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸のばらつきによるコントラスト比への影響を示す図である。 図１の液晶表示装置に対する比較例として構成した液晶表示装置１の構成を示す図である。 図８の液晶表示装置１の波長特性を示す図である。 第１の実施形態におけるコントラスト比の変動量を示す図である。 第１の実施形態に係る液晶表示装置の波長特性を示す図である。 複屈折性光学部材の位相差量（１枚あたり）とコントラスト比の関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。 本第２の実施形態に係る液晶表示装置における各部の軸構成を示す図である。 第２の実施形態におけるＴＡＣの面内方向の遅相軸のばらつきによるコントラスト比への影響を示す図である。 図１３の液晶表示装置に対する比較例として構成した液晶表示装置１Ａの構成を示す図である。 図１６の液晶表示装置１Ａの波長特性を示す図である。 第２の実施形態におけるコントラスト比の変動量を示す図である。 第３の実施形態に係る液晶表示装置の波長特性を示す図である。 複屈折性光学部材の位相差量（１枚あたり）とコントラスト比の関係を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。 第３の実施形態の回転角度調整機構の構成例を示す図である。 本第３の実施形態に係る液晶表示装置における各部の軸構成を示す図である。 液晶表示装置におけるプリ偏光板支持基材（サファイア）Ｃ軸ずれに対するコントラスト比の変化を示す図である。 出射側複屈折性光学部材の軸調整によるコントラスト比の改善効果を示す図である。 本実施形態に係る投射型液晶表示装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る３板式投射型液晶表示装置のより具体的な一例を示す構成図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・液晶表示装置、１００・・・液晶素子、１１１・・・ＴＦＴアレイ基板、１１２・・・対向基板、１１３・・・画素電極、１１４・・・対向電極、１１５・・・シール材、１１６・・・液晶層、１２１・・・画素表示領域、１２２・・・水平転送回路、１２３−１，１２３−２・・・垂直転送回路、１２４・・・プリチャージ回路、１２５・・・レベル変換回路、１２６・・・データ線、１２７・・・走査線、１２８・・・画素スイッチング用トランジスタ、１２９・・・液晶、１３０・・・補助容量（蓄積容量）、
２００・・・入射側偏光板、２１０・・・第１の偏光板、２２０・・・第１の複屈折性光学部材、３００，３００Ａ・・・出射側偏光板、３１０・・・第２の偏光板、３２０・・・第２の複屈折性光学部材、４００，４００Ａ・・・プリ偏光板、４１０・・・第３の偏光板、４２０・・・第２の複屈折性光学部材、６００，７００・・・投射型液晶表示装置、６０１，７２０・・・光源、７２５Ｒ，７２５Ｇ，７２５Ｂ・・・ライトバルブ、６０３，７０６・・・投射光学系。

Claims (12)

1. 照射された光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する液晶素子と、
   前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、
   前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、を有し、
   前記液晶素子と第１の偏光板との間に、複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、
   前記液晶素子と第２の偏光板との間に、複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、
   前記第１の偏光板は、
   その吸収軸の角度が前記第２の偏光板の吸収軸と直交しており、
   遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、
   液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板の吸収軸と略平行であり、
   前記第２の偏光板は、
   遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である
   液晶表示装置。
2. 前記複屈折性光学部材が偏光板支持基材である
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. 照射された光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する液晶素子と、
   前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、
   前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、
   前記液晶素子と前記第２の偏光板との間に配置された第３の偏光板と、を有し、
   前記液晶素子と第１の偏光板との間に複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、
   前記液晶素子と第３の偏光板との間に複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、
   前記第１の偏光板は、
   その吸収軸の角度が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と直交しており、
   遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、
   液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第３の偏光板の吸収軸と略平行または略直角であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と略平行であり、
   前記第３の偏光板は、
   遅相軸が、当該第３の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第２の偏光板は、
   遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である
   液晶表示装置。
4. 前記第３の偏光板の偏光度が前記第２の偏光板の偏光度よりも低い
   請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は光路の光軸回りに回転させる
   請求項３または４記載の液晶表示装置。
6. 前記複屈折性光学部材が偏光板支持基材である
   請求項３から５のいずれか一に記載の液晶表示装置。
7. 光源と、
   前記光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、
   前記照明光学系による光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する少なくとも一つの液晶素子と、
   前記液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射光学系と、
   前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、
   前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、を有し、
   前記液晶素子と第１の偏光板との間に、複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、
   前記液晶素子と第２の偏光板との間に、複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、
   前記第１の偏光板は、
   その吸収軸の角度が前記第２の偏光板の吸収軸と直交しており、
   遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、
   液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板の吸収軸と略平行であり、
   前記第２の偏光板は、
   遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である
   投射型液晶表示装置。
8. 前記複屈折性光学部材が偏光板支持基材である
   請求項７記載の投射型液晶表示装置。
9. 光源と、
   前記光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、
   前記照明光学系による光束を誘電率異方性が負である液晶分子を垂直配向させた液晶層により光変調する少なくとも一つの液晶素子と、
   前記液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射光学系と、
   前記液晶素子の入射側に配置された第１の偏光板と、
   前記液晶素子の出射側に配置された第２の偏光板と、
   前記液晶素子と前記第２の偏光板との間に配置された第３の偏光板と、を有し、
   前記液晶素子と第１の偏光板との間に複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材が配置され、
   前記液晶素子と第３の偏光板との間に複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材が配置され、
   前記第１の偏光板は、
   その吸収軸の角度が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と直交しており、
   遅相軸が、当該第１の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記複屈折性を有する第１の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第１の偏光板の吸収軸と略直角であり、
   液晶配向容易軸が前記第１の偏光板の吸収軸に対して４５度であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第３の偏光板の吸収軸と略平行または略直角であり、
   前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は複屈折性結晶により形成され、その結晶軸（Ｃ軸）が前記第２の偏光板および前記第３の偏光板の吸収軸と略平行であり、
   前記第３の偏光板は、
   遅相軸が、当該第３の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第２の偏光板は、
   遅相軸が、当該第２の偏光板の吸収軸に対して±５度の範囲内にあり、
   前記第１の複屈折性光学部材および第２の複屈折性光学部材の位相差量が３０００ｎｍ以上である
   投射型液晶表示装置。
10. 前記第３の偏光板の偏光度が前記第２の偏光板の偏光度よりも低い
    請求項９記載の投射型液晶表示装置。
11. 前記複屈折性を有する第２の複屈折性光学部材は光路の光軸回りに回転させる
    請求項９または１０記載の投射型液晶表示装置。
12. 前記複屈折性光学部材が偏光板支持基材である
    請求項９から１１のいずれか一に記載の投射型液晶表示装置。

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