JPH06148628A - 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置

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JPH06148628A JP4298321A JP29832192A JPH06148628A JP H06148628 A JPH06148628 A JP H06148628A JP 4298321 A JP4298321 A JP 4298321A JP 29832192 A JP29832192 A JP 29832192A JP H06148628 A JPH06148628 A JP H06148628A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶層に印加する電圧を高くすることなく、
高コントラストで高画質の表示画像が得られる液晶表示
装置および投写型表示装置を提供する。 【構成】 入射光側から順に、入射側偏光板１１１、液
晶セル１１２、位相差板１１３、出射側偏光板１１４を
配置する。液晶セル１１２は90°ツイストＴＮ液晶を用
いたものであり、入射側偏光板１１１の偏光軸１２９と
出射側偏光板１１４の偏光軸１３０は直角であり、位相
差板１１３のリターデーションは使用波長に比べて小さ
い。 【効果】 位相差板１１３の進相軸１３５の方位角の調
整により、所定電圧を印加された液晶セル１１２から出
射する楕円率の小さい楕円偏光を直線偏光に近づけるこ
とができるので、黒表示における透過率が低減し、表示
画像のコントラストが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像表示を行なう液晶
表示装置およびそれを用いた投写型表示装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目さ
れている。液晶パネルには、多くの種類があるが、高画
質の投写画像を得るには、液晶としてツイストネマティ
ック（ＴＮ) 液晶を用い、各画素にスイッチング素子と
して薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を設けたものが一
般に用いられている。
【０００３】ＴＮ液晶パネルを用いた投写型表示装置の
基本構成を（図１８）に示す。光源１１からの出射光
は、ＴＮ液晶パネル１４を透過して投写レンズ１５に入
射する。ＴＮ液晶パネル１４は、映像信号に応じて透過
率の変化として光学像を形成する。こうして、液晶パネ
ル１４に形成された光学像は、投写レンズ１５によりス
クリーン１６上に拡大投写される。
【０００４】ＴＮ液晶パネル１４は、２枚の基板１７，
１８の間にＴＮ液晶１９を封入した液晶セル２０と、そ
の両側に配置される２枚の偏光板２１，２２で構成され
る。一方の基板１８には、画素電極、ＴＦＴ、ゲート線
およびソース信号線が形成されている。他方の基板１７
には、対向電極が形成され、さらにＴＦＴ上、ゲート線
上およびソース信号線上には遮光のためのブラックマト
リックスが形成されている。画素電極と対向電極の上に
はそれぞれ配向膜が形成され、配向膜のラビング処理に
よりＴＮ液晶１９は分子軸が90°捻れた状態となる。入
射側偏光板２１の偏光軸は、入射側基板１８に接する液
晶分子の長軸方向と平行または垂直であり、２枚の偏光
板２１，２２の偏光軸は平行または垂直である。２つの
偏光軸を平行にする方式はノーマリーブラック（ＮＢ）
モードと呼ばれ、２つの偏光軸を直交させる方式はノー
マリーホワイト（ＮＷ）モードと呼ばれる。投写型表示
装置ではＮＷモードがよく用いられる。これは、ＮＢモ
ードは黒表示の付近で目立ちやすい色度変化を生じると
いう問題があり、ＮＷモードにはこのような問題がない
ためである。なお、ＮＷモードでは、白表示の付近で色
度変化を生じるが、あまり目立たない。
【０００５】ＮＷモードのＴＮ液晶パネルの動作につい
て説明する。入射側偏光板２１に自然光が入射すると、
直線偏光が出射し、その直線偏光は液晶セル２０に入射
する。液晶層１９に電圧を加えない場合、直線偏光は液
晶層１９で偏波面が90°回転するので、出射側偏光板２
２を透過し、白表示となる。一方、液晶層１９に十分な
電圧を印加すると、直線偏光の偏波面が回転しないで液
晶層１９を透過するので、出射側偏光板２２を透過せ
ず、黒表示となる。このように、ＴＮ液晶パネル１４
は、印加電圧の制御により透過率の変化として光学像を
形成することができ、ＴＮ液晶パネルをライトバルブと
して用いると、液晶パネルの画面サイズが小さくても大
画面の映像表示を行うことができる。
【０００６】最近では、投写画像の明るさと解像度を有
利にするために、液晶パネルを３枚用い、それぞれ赤
用、緑用、青用として用いるのが主流となりつつある。
投写器とスクリーンを分離したフロント方式（例えば、
特開昭６２−１３３４２４号公報）、キャビネッチの前
部に透過型のスクリーンを取り付けキャビネット内にす
べての光学部品を収納するリア方式（例えば、特開平２
−２５００１５号公報）が提案され、両方式ともセット
がコンパクトになるという点が注目されている。
【０００７】フロント方式の光学系の構成例を（図１
９）に示す。光源３１から出た光は、ダイクロイックミ
ラー３２，３３と平面ミラー３４で構成される色分解光
学系に入射し、赤、緑、青の３原色の光に分解される。
各原色光は、それぞれフィールドレンズ３５，３６，３
７を透過した後に、液晶パネル３８，３９，４０に入射
する。液晶パネル３８，３９，４０には映像信号に応じ
て透過率の変化として光学像が形成される。液晶パネル
３１８，３９，４０からの出射光は、ダイクロイックミ
ラー４１，４２と平面ミラー４３で構成される色合成光
学系により１つの光に合成される。合成された光は投写
レンズ４４に入射し、３つの液晶パネル３８，３９，４
０上の光学像は、投写レンズ４４によりスクリーン上に
拡大投写される。
【０００８】リア方式の光学系の構成例を（図２０）に
示す。キャビネット３１の前側上部に透過型のスクリー
ン５２を配置し、下部後方に投写器を配置し、下部前方
に平面ミラー５４を配置し、スクリーン５２の後方に平
面ミラー５５を配置している。投写距離（投写レンズか
らスクリーン中心までの光路長）を短くし、投写器を小
型にすることにより、キャビネット５１をコンパクトに
することができる。スクリーン５２は、フレネルレンズ
とレンティキュラ板を組み合わせたものが使用される。
【０００９】投写器は、光源５６、液晶パネル５７、投
写レンズ５８で構成される。光源５６から出射した光
は、液晶パネル５７を透過した後にミラー５３で方向を
曲げられ、投写レンズ５８に入射する。液晶パネル５７
上には映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形
成される。液晶パネル５７上の光学像は、投写レンズ５
８によりスクリーン５２上に拡大投写される。
【００１０】ＮＷモードのＴＮ液晶パネルに最大駆動電
圧を印加し、平行光を入射させる場合の透過率Ｔと入射
角θの関係を（図２１）に示す。入射角θがある角度θ
0 のときに透過率Ｔが最小となる。透過率が最小となる
入射角θ0 を最適入射角と呼ぶことにする。θ0 ≠０で
あり、θ＝θ0 のおける透過率はθ＝ 0°における透過
率より小さい。通常、液晶パネルの液晶層厚が４〜５μ
ｍ、印加電圧が５〜６Ｖのとき、最適入射角θ0 は３〜
５°である。つまり、液晶セルに垂直に光を入射させる
よりもわずかに斜め方向から光を入射させる方が表示画
像のコントラストが良い。
【００１１】液晶パネルに斜めに光を入射させる方がコ
ントラストが良いことを利用した投写型表示装置が提案
されている（例えば、特開昭６３−７３７８２号公報、
特開平３−７１１１０号公報）。その構成例を（図２
２）に示す。液晶層１９は投写レンズ１５の光軸５１と
垂直であるが、液晶パネル１４の画面中心５２を投写レ
ンズ１５の光軸６１からずらしている。液晶パネル１４
の画面中心６２と投写レンズ１５の瞳中心６３を結ぶ直
線と、投写レンズ１５の光軸６１とのなす角が最適入射
角となるようにし、光源１１の光軸も光軸６１と平行に
している。（図２２）に示したような構成にすると、
（図１８）に示した構成に比べて、画面中心におけるコ
ントラストが良好になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】（図２２）に示した構
成の投写型表示装置は、（図１８）に示した構成に比べ
て、投写レンズの最大画角を大きくする必要があり、ま
た、投写画像のうち投写レンズから遠い領域の照度が低
くなる。このことは、（図１８）に示した基本構成の投
写レンズの最大画角が大きいほど顕著となる。特に、リ
ア方式では深刻な問題となる。例えば、（図２０）に示
した構成で、コントラスト向上のために液晶パネル５７
に斜めに光を入射させようとすると、投写レンズ５８の
最大画角をさらに大きくする必要があり、そうすると、
スクリーン５２上の投写レンズ５８から遠い領域の照度
が画面中心の照度に比べて非常に低くなる。周辺照度比
を大きくしようとすると、投写レンズ５８が大きく長く
なるので、キャビネット５１をコンパクトにすることが
困難になる。
【００１３】投写画像のコントラストを向上させる方法
として、液晶層に印加する駆動電圧を10Ｖ以上と高くす
ることが考えられる。しかし、この方法は、駆動ＩＣの
電源電圧を高くする必要があり、駆動ＩＣの発熱量が大
きくなるために液晶パネルの温度が上昇し、その結果、
表示画像の画質劣化を招くので好ましくない。
【００１４】従来のビデオカメラは、ＣＲＴを用いたビ
ューファインダを搭載していたが、小型軽量であること
が要望されるようになって、ＴＮ液晶パネルを用いたビ
ューファインダが搭載されるようになった。ところが、
表示画像のコントラストが良くないという問題があっ
た。この原因は、液晶パネルを用いた投写型表示装置の
場合と全く同じである。液晶パネルの表示画像を斜め方
向から見ればコントラストが良好であるが、こうすると
使用者には非常に見づらくなる。
【００１５】以上説明したように、垂直に光を入射させ
る場合に表示画像が高コントラストとなる液晶表示装置
の実現が要望される。
【００１６】本発明は、コントラストが良好な投写型表
示装置およびビューファインダを提供することを目的と
する。また、本発明は、そのような投写型表示装置を実
現するために、光が垂直に入射する場合にコントラスト
が良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の液晶表示装置は、画素電極を有する２枚の
透明基板の間にツイストネマティック液晶をねじれ角が
略90°となるように挟持した液晶セルと、前記液晶セル
の入射側に配置される入射側偏光板と、前記液晶セルの
出射側に配置される出射側偏光板と、前記入射側偏光板
と前記液晶セルとの間または前記液晶セルと前記出射側
偏光板との間に配置される位相差手段とを備え、前記入
射側偏光板の偏光軸は前記入射側透明基板に接する液晶
分子の分子長軸と略平行または略垂直であり、前記入射
側偏光板の偏光軸と前記出射側偏光板の偏光軸は略直交
し、前記液晶セルに黒表示のための所定の電圧を印加し
所定の方向から光を入射させたときに前記入射側偏光板
から出射側偏光板までの光学系の透過率が最小となるよ
うに、前記入射側偏光板の偏光軸に対する前記位相差手
段の進相軸の方向を設定したものである。
【００１８】入射側透明基板に接する液晶分子は分子軸
が画面水平方向または画面垂直方向に向けるのが望まし
い。
【００１９】位相差手段は、波長 540ｎｍにおけるリタ
ーデーションが 5ｎｍ以上50ｎｍ以下とするのが望まし
い。位相差手段は透明樹脂フィルムを延伸して作成した
ものを用いることができる。位相差手段はフッ化ビニリ
デン、トリアセテート、ジアセテート、セロハン、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルエーテルサルホン、ポ
リサルホン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビ
ニールアルコール、サラン、ポリアリレートのいずれか
を用いたフィルムまたは板を用いることができる。ま
た、位相差手段は、前記フィルムまたは板を複数貼合し
たフィルムまたは板を備えたものでもよい。
【００２０】位相差手段は、液晶セルおよび入射側偏光
板および出射側偏光板から分離し、その進相軸の方向を
可変にするとよい。また、位相差手段は、隣接する偏光
板または液晶セルのいずれかまたは両方に透明体により
光学的に結合してもよい。この場合の透明体は弾性を有
する材料または液体であり、位相差手段は前記透明体に
結合される反対側の素子に対して所定の角度範囲内で回
転可能できるようにするとよい。透明体としてゲル状透
明シリコーン樹脂を用いるとよい。位相差手段は、複数
の領域に分割し、領域ごとに所定の波長におけるリター
デーションまたは進相軸の方向が異なるものであっても
よい。
【００２１】本発明の投写型表示装置は、光源と、前記
光源の出力光が入射し映像信号に応じて光学像を形成す
る液晶表示装置と、前記液晶表示装置の出射光が入射し
前記光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備
え、前記液晶表示装置として上記の液晶表示装置を用い
たものである。
【００２２】本発明の他の投写型表示装置は、３原色の
色成分を含む光を放射する光源と、前記光源の放射光を
３つの原色光に分解する色分解手段と、前記色分解手段
の３つの出力光がそれぞれ入射し映像信号に応じて光学
像を形成する３つの液晶表示装置と、前記３つの液晶表
示装置の出射光を１つに合成する光合成手段と、前記光
合成手段からの出射光が入射し前記光学像をスクリーン
上に投写する投写レンズとを備え、前記液晶表示装置と
して上記の液晶表示装置を用いたものである。
【００２３】本発明のさらに他の投写型表示装置は、キ
ャビネットと、前記キャビネットの前側に配置される透
過型のスクリーンと、光源と、前記光源の出力光が入射
し映像信号に応じて光学像を形成する液晶表示装置と、
前記液晶表示装置の出射光が入射し前記光学像を前記ス
クリーン上に投写する投写レンズとを備え、前記要素は
すべて前記キャビネット内に収納され、前記液晶表示装
置として上記の液晶表示装置を用いたものである。
【００２４】上記の各投写型表示装置に用いる投写レン
ズは、液晶表示装置の各画素から前記投写レンズに入射
する主光線がすべて略平行となるようにするのが望まし
い。
【００２５】本発明のビューファインダ装置は、光源
と、前記光源の出力光が入射し映像信号に応じて光学像
を形成する液晶表示装置と、前記液晶表示装置の出射光
が入射し前記光学像を拡大された虚像に変換する接眼レ
ンズとを備え、前記液晶表示装置として上記の液晶表示
装置を用いたものである。
【００２６】
【作用】本発明の作用について、以下に説明する。
【００２７】まず、黒表示の場合について説明する。こ
こでは、簡単のために、液晶表示装置に入射する光は単
一波長の平行度の良い自然光とする。自然光が入射側偏
光板に入射すると、直線偏光だけが出射して液晶セルに
入射する。液晶セルに所定の駆動電圧を印加すると、液
晶層の中央付近の液晶分子は基板とほぼ垂直に立ち上が
るが、基板界面付近の液晶分子は基板との相互作用が強
いために完全に立ち上がらない。この場合、液晶セルに
はわずかな複屈折が存在するため、液晶セルの出射光は
楕円偏光となる。ただし、この楕円偏光は、楕円率が非
常に小さく、楕円長軸が入射側偏光板の偏光軸とほぼ平
行である。位相差板はある条件が成り立つ場合には楕円
偏光を直線偏光にする作用を有するので、液晶セルから
出射する楕円偏光を直線偏光に変換することができる。
この直線偏光の偏波面を出射側偏光板の偏光軸と垂直に
すれば、出射側偏光板から出射する光の強度は非常に小
さくなり黒表示となる。出射光の強度は位相差板のない
場合に比べて小さい。従って、液晶表示装置の黒表示に
おける透過率は、位相差板を用いない場合に比べて大幅
に小さくなる。
【００２８】液晶セルから出射する楕円偏光は楕円率が
小さいので、位相差板はリターデーションの非常に小さ
いものでよい。リターデーションが小さい場合、入射楕
円偏光の楕円長軸と出射直線偏光の偏波方向のなす角は
非常に小さいので、出射側偏光板の偏光軸と入射側偏光
板の偏光軸のなす角はほぼ直角である。
【００２９】次に、白表示の場合について説明する。液
晶セルに入射する光は黒表示の場合と同じとする。液晶
セルに電圧を印加しない場合、液晶層の旋光性により入
射直線偏光の偏波面を90°回転した直線偏光が液晶セル
から出射する。この直線偏光が位相差板に入射すると楕
円偏光となって出射するが、位相差板のリターデーショ
ンが小さいために、楕円偏光の楕円率は非常に小さく、
位相差板に入射する直線偏光の偏波面の方向と楕円長軸
のなす角も非常に小さい。位相差板から出射する楕円偏
光の楕円長軸は出射側偏光板の偏光軸と平行になるの
で、楕円偏光は出射側偏光板をほとんど透過し、白表示
となる。従って、液晶表示装置の白表示における透過率
は、位相差板の表面反射によりわずかに低下するが、位
相差板を用いない場合の透過率の約90％は確保できる。
【００３０】液晶セルと位相差板の波長依存性を考慮し
た場合の作用について説明する。白表示の場合には、液
晶セルの旋光性の波長依存性により、液晶セルから出射
する直線偏光の偏波面の方向が波長により異なる。ま
た、位相差板の進相波と遅相波の間の位相差の波長依存
性により、楕円率と楕円長軸の方向が波長により異なる
楕円偏光となる。この現象は液晶表示装置の透過率の波
長依存性となって現れるが、これは従来のＮＷモードＴ
Ｎ液晶パネルと同じであり、また、位相差板のリターデ
ーションが小さいので、平均透過率の大きさに比べて波
長による変化が小さく、実用上は問題とならない。一
方、黒表示の場合には、液晶セルから出射する楕円偏光
の楕円率が波長により異なる。しかし、出射楕円偏光の
楕円率が小さく、位相差板のリターデーションも小さい
ので、液晶表示装置の透過率の波長依存性は非常に小さ
い。従って、液晶セルと位相差板の波長依存性を考慮し
ても、実用上の問題はないに等しい。
【００３１】このように、本発明によれば、リターデー
ションの小さい位相差板により、白表示における透過率
がわずかに減少するものの黒表示における透過率が大幅
に改善されるので、液晶セルに垂直に光を入射させても
コントラストの良好な表示画像を得ることができるわけ
である。
【００３２】以下に、本発明の作用について、もう少し
詳しく説明する。直線偏光が位相差板に垂直に入射する
場合のモデルを（図１）に示す。光線が紙面の裏側から
入射するものとし、位相差板のリターデーションは入射
光線の波長に比べて十分小さいと仮定する。入射直線偏
光Ｌの偏波方向の位相差板の遅相軸から左回りに測った
角度をαとし、−45°≦α≦45°とする。 0°＜α≦45
°の場合には、（図１）に示すように、右回りの楕円偏
光Ｅが出射する。楕円長軸Ａは、直線偏光Ｌの偏波方向
と遅相軸とがつくる鋭角の間にある。なお、遅相軸と進
相軸を置換すると、楕円長軸の方向は変化せず、左回り
の楕円偏光が出射する。また、−45°≦α＜ 0°の場合
には、左回りの楕円偏光が出射し、楕円長軸Ａは直線偏
光Ｌの偏波方向と遅相軸とがつくる鋭角の間にある。
【００３３】位相差板のリターデーションＲは、屈折率
異方性を Δｎ、厚さをｄとすると、
【００３４】
【数１】
【００３５】と表わせる。位相差板の進相波と遅相波の
間の位相差δは、波長をλとして、次のように表わせ
る。
【００３６】
【数２】
【００３７】出射楕円偏光Ｅの楕円長軸Ａが遅相軸とな
す角をφ、楕円偏光Ｅの楕円長軸Ａの長さに対する楕円
短軸Ｂの長さの比を楕円率と呼ぶことにし、楕円率をＱ
とする。楕円率Ｑ、楕円長軸Ａの方位角φは、それぞれ
次の関係式から求まる（応用物理学会光学懇話会編：
「結晶光学」、森北出版（株）、p.81、1975年）。
【００３８】
【数３】
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】（数５）の±は偏波面の右回りと左回りを
示す。（数３）と（数４）からχを消去すると、次のよ
うになる。
【００４２】
【数６】
【００４３】−１≦ sin２α≦１であるから、位相差板
を回転させてαを変えることにより、Ｑを次の範囲で変
化させることができる。
【００４４】
【数７】
【００４５】（図１）に示した位相差板の上に全く同じ
位相差板を重ね一方の進相軸と他方の遅相軸とを平行に
すると、位相差が相殺されて、直線偏光が出射するはず
であるから、（図２）に示すように、楕円率がＱ、進相
軸に対する方位角がφの楕円偏光Ｅが位相差板に入射す
ると、直線偏光Ｌとなって出射することが理解できる。
また、（数６）より、δを一定とすると、Ｑはαの関数
であるから、位相差板を回転することにより任意の楕円
率、任意の回転方向の楕円偏光を直線偏光に変換できる
ことが分かる。遅相軸と進相軸との置換、Ｑの符号の置
換を考えると、位相差板は、遅相軸または進相軸の方向
が、楕円偏光の楕円長軸に対して−45°〜＋45°の範囲
で回転できればよい。
【００４６】（数３）より、位相差δが十分小さい場合
には、
【００４７】
【数８】
【００４８】と近似することができる。これは、位相差
板のリターデーションが十分小さい場合には、位相差板
から直線偏光Ｌが出射するときの偏波方向と入射楕円偏
光Ｅの楕円長軸Ａとがほぼ平行であり、出射側偏光板は
ほとんど回転しなくてもよいことを意味する。
【００４９】位相差板に必要なリターデーションの大き
さについて説明する。黒表示のための所定の駆動電圧を
印加した液晶セルに直線偏光を入射させたときの出射楕
円偏光の楕円率Ｑはかなり小さいので、位相差板はリタ
ーデーションの小さいもので十分である。Ｑ≪１とする
と、（数２）、（数７）より、
【００５０】
【数９】
【００５１】の近似式が得られる。（数８）の右辺が、
位相差板に必要なリターデーションＲの最小値である。
種々の液晶セルを用いて実験すると、楕円率Ｑは0.02〜
0.03程度である。波長を視感度の高いλ＝ 540ｎｍとす
ると、位相差板に必要なリターデーションの最小値は３
〜４ｎｍとなる。従って、位相差板のリターデーション
は３〜４ｎｍより大きければよい。ただし、位相差板の
リターデーションが大き過ぎる場合には、黒表示におけ
る透過率を最小にする角度調整の感度が高いので、調整
しにくい。
【００５２】以上のように、本発明によれば、ＮＷモー
ドＴＮ液晶セルに最大駆動電圧を印加したときの液晶セ
ルから出射する楕円率の小さい楕円偏光をリターデーシ
ョンの小さい位相差板により直線偏光に変換するので、
黒表示における透過率を低くすることができる。その結
果、液晶セルに光線が垂直に入射し、最大駆動電圧が従
来と同一でも、良好な黒表示を実現でき、投写画像のコ
ントラストを向上させることができるわけである。
【００５３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【００５４】（図３）は本発明の液晶表示装置の第１の
実施例における概略構成を示したものであり、１１１は
入射側偏光板、１１２は液晶セル、１１３は位相差板、
１１４は出射側偏光板である。
【００５５】液晶表示装置は、入射光側から順に、入射
側偏光板１１１、液晶セル１１２、位相差板１１３、出
射側偏光板１１４で構成され、それぞれ分離され、互い
に平行となるように配置されている。
【００５６】液晶セル１１２は、（図４）に示すよう
に、２枚のガラス基板１１５，１１６の間に90°ねじれ
のＴＮ液晶１１７を封入したものである。一方の基板１
１６には、画素電極１１８、ＴＦＴ１１９、ゲート信号
線およびソース信号線（図示せず）が形成されている。
他方の基板１１５には、対向電極１２２が形成され、そ
の上にＴＦＴ１１９、ゲート信号線およびソース信号線
を覆うように遮光用のブラックマトリックス１２３が形
成されている。画素電極１１８と対向電極１２１の上に
はそれぞれ配向膜１２４，１２５が形成されている。配
向膜１２４，１２５をある一方向にこすると（ラビング
処理）、配向膜に接する液晶分子は液晶分子の長軸がラ
ビング方向に沿って配向する。（図３）に示すように、
入射側基板１１５のラビング方向１２６は画面垂直方向
１２７に対して＋45°、出射側基板のラビング方向１２
８は画面垂直方向１２７に対して−45°であり、ＴＮ液
晶１１７は分子軸が９０°右に捻れた状態となる。液晶
層１１７の厚さは約５μｍである。入射側偏光板１１１
の偏光軸１２９は、入射側基板１１５のラビング方向１
２６と平行であり、出射側偏光板１１４の偏光軸１３０
は出射側基板１１６のラビング方向１２８と平行であ
る。つまり、この液晶表示装置はＮＷモードである。
【００５７】なお、（図４）に示した構成でカラー表示
を行うには、ガラス基板１１６と対向電極１２２との間
または対向電極１２２と配向膜１２５との間に、赤、
緑、青のモザイク状のカラーフィルタ（図示せず）を設
けるとよい。
【００５８】位相差板１１３は、ポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）のフィルムを延伸機により一方向に引き延ば
し、複屈折を与えたものである。延伸方向の屈折率が高
く、それと垂直な方向の屈折率が低いので、延伸方向が
遅相軸、それと垂直な方向が進相軸となる。フィルムの
厚さは20μｍ、波長 540ｎｍにおけるリターデーション
は22ｎｍで可視光の波長に比べて非常に小さい。
【００５９】入射側偏光板１１１、位相差板１１３、出
射側偏光板１１４は、それぞれ枠体１３１，１３２，１
３３に取り付けられている。２つの枠体１３２，１３３
は、液晶セル１１２の画面中心１３４を通る液晶層の法
線を中心として回転可能であり、この回転により位相差
板１１３の進相軸１３５および出射側偏光板１１４の偏
光軸１３０は、画面垂直方向１２７に対する角度を変え
ることができる。位相差板１１３の進相軸１３５の方向
は、入射側偏光板１１１の吸収軸１３４を基準にして−
45°〜45°の範囲で変えることができる。なお、（図
３）に示した構成で、位相差板１１３の遅相軸の方向が
入射側偏光板１１１の吸収軸１３４を基準にして−45°
〜45°の範囲で変えられるようにしてもよい。
【００６０】液晶表示装置のコントラスト調整は次のよ
うにして行う。位相差板１１３の遅相軸１３５と出射側
偏光板１１４の偏光軸１３０とを平行にして、白色面光
源の上に液晶表示装置を置き、液晶セル１１２の画面全
体に黒表示のための所定の駆動電圧を印加する。所定の
方向から液晶セル１１２の表示画像を見ながら、出射側
偏光板１１４を回転して、表示画像の輝度が最低となる
ように調整し、次に、位相差板１１３を回転してコント
ラストが最良となるように調整する。多くの場合、これ
だけで、コントラスト調整できるが、表示画像の輝度に
むらがある場合には、出射側偏光板１１４と位相差板１
１３とを交互にわずかずつ回転して輝度均一性の調整を
行うとよい。これらの回転調整により、入射側偏光板１
１１の偏光軸の方向のばらつき、液晶セル１１２の出射
楕円偏光の偏光度のばらつき、位相差板の１１３リター
デーションのばらつきを吸収することができる。
【００６１】このように、（図３）に示した液晶表示装
置は、リターデーションの小さい位相差板１１３によ
り、白表示における透過率がわずかに減少するものの黒
表示における透過率を大幅に改善することができるの
で、コントラストの良好な表示画像を得ることができる
わけである。
【００６２】（図３）に示した液晶表示装置を用いた実
験について説明する。液晶表示装置の駆動電圧を 5.0Ｖ
とし、光線が垂直に入射する場合の透過率が最小となる
ように調整した場合、透過率と入射光線の入射角θの関
係は（図５）に実線で示すような特性となった。入射光
線は、基板の法線と画面垂直方向を含む平面内にある。
位相差板１１３の進相軸１３５の方向の出射側偏光板１
１４の偏光軸１３０に対する角をφとすると、φ＝ 5°
であった。（図５）の破線は、位相差板１１３がない場
合の特性であり、入射角が 3°の場合に透過率が最小と
なる。なお、入射光線が液晶層１１７の法線と画面水平
方向を含む平面内にある場合の特性は、左右にほぼ対称
である。（図５）より、光線が垂直に入射する場合の透
過率は、位相差板を用いることにより低減することが分
かる。また、位相差板を用いる場合の透過率の最小値
は、位相差板を用いない場合とほぼ同じことが分かる。
つまり、位相差板を用いることにより、コントラストは
向上することが確認される。
【００６３】入射光線が基板の法線と画面垂直方向を含
む平面内にある場合について、黒表示における透過率が
最小になる入射角をθ0 とし、最適入射角θ0 と位相差
板１１３の方位角φの関係を（図６）に示す。（図６）
より、位相差板を回転することにより、黒表示における
透過率が最小となる入射角が変化することが分かる。φ
＝ 0°の場合は、位相差板１１３がない場合と同じであ
り、θ0＝3.0°である。位相差板１１３がある場合に
は、φ＝−5°〜＋10°に対してθ0＝＋1°〜＋8°であ
る。（図６）より、位相差板１１３の挿入により最適入
射角θ0 が3°〜4°シフトし、垂直入射でも良好なコン
トラストが得られることが分かる。また、位相差板１１
３の遅相軸と進相軸を置換して実験すると、ほぼ（図
６）の左右を反転した特性となった。
【００６４】位相差板１１３の進相軸１３５と出射側偏
光板１１４の偏光軸１３０のなす角φは、位相差板１１
３のリターデーションにより異なる。リターデーション
が小さいほどφは大きくなる。種々の検討の結果、位相
差板のリターデーションは、540ｎｍにおいて 5ｎｍ〜5
0ｎｍの範囲から選択すればよいことが見出された。リ
ターデーションが 5ｎｍ以下の場合には、液晶セル１１
３から出射する楕円偏光を直線偏光にすることができな
い。一方、リターデーションが50ｎｍ以上の場合には、
位相差板１１３を回転調整するときの感度が高過ぎるの
で、調整がやりにくい。
【００６５】位相差板１１３に用いる材料として、水
晶、雲母などの光学結晶、あるいはフッ化ビニリデン、
トリアセテート、ジアセテート、セロハン、ポリエーテ
ルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルサルホン
（ＰＥＥＳ）、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）、サラン、ポリアリレートなどの透明樹
脂フィルムを延伸したものがある。光学結晶は一般に非
常に高価であるので、透明樹脂フィルムを延伸したもの
を用いるとよい。なお、位相差板は、フィルム状または
板状のものをそのまま用いてもよいし、位相差フィルム
をガラス基板に貼付したものでもよい。加工容易性、寿
命、特性の均一性等からポリカーボネート、ＰＥＳ、Ｐ
ＶＡが最適である。また、上記材料を用いた延伸加工透
明樹脂フィルムを複数組み合わせたものを用いることも
できる。
【００６６】（図７）は本発明の投写型表示装置の第１
の実施例における概略構成を示したものであり、１４１
は光源、１４５は液晶表示装置、１４６は投写レンズで
ある。液晶表示装置１４５は（図３）に示した構成にカ
ラーフィルタを内蔵させたものである。
【００６７】光源１４１は、ランプ１４２、凹面鏡１４
３、フィルタ１４４で構成されている。ランプ１４１と
してハロゲンランプを用いている。ランプ１４１から放
射される光は、凹面鏡１４２により集光されて平行に近
い光に変換され、フィルタ１４４に入射する。フィルタ
１４４は、ガラス基板の上に赤外光を反射し、可視光を
透過させる多層膜を蒸着したものであり、フィルタ１４
４からは平行に近い可視光が出射する。光源１４１から
の出射光は、液晶表示装置１４５を透過し、投写レンズ
１４６に入射する。
【００６８】光源１４１の光軸１４７と投写レンズ１４
６の光軸１４８とは一致し、液晶表示装置１４５は画面
中心１４９は光軸１４８上にあり、液晶層１１７と光軸
１４８とは垂直である。また、投写レンズ１４６はテレ
セントリック、つまり液晶セル１１２の各画素から投写
レンズ１４６に入射する光の主光線はすべて光軸１４８
とほぼ平行である。
【００６９】液晶表示装置１４５には透過率の変化とし
てフルカラーの光学像が形成され、この光学像は投写レ
ンズ１４６によりスクリーン１５０上に拡大投写され
る。出射側偏光板１１４を回転してコントラストが最良
となるように調整し、さらに位相差板１１３を回転して
コントラストが最良となるように調整するとよい。液晶
表示装置１４５は、液晶セル１１２の黒表示におけるわ
ずかなリターデーションを位相差板１１３により補償す
るので、黒表示における透過率が低減し、その結果、高
コントラストの投写画像を得ることができる。
【００７０】（図７）に示した構成で、液晶セル１１２
の画面寸法が水平60ｍｍ、垂直46ｍｍ、投写レンズ１４
６の口径比がＦ3.5 、液晶セル１１２の最大駆動電圧が
5.2Ｖのとき、投写画像の画面中心におけるコントラス
トは、位相差板１１３がない場合には 130：1 、位相差
板１１３がある場合には 210：1 であった。このことか
ら、位相差板１１３を用いることにより、投写画像のコ
ントラストが大幅に向上することが確認された。
【００７１】（図８）は本発明の液晶表示装置の第２の
実施例の構成を示すもので、１１１は入射側偏光板、１
１２は液晶セル、１１３は位相差板、１１４は出射側偏
光板である。（図３）には位相差板１１３を液晶セル１
１２と出射側偏光板１１４の間に配置した場合を示した
が、（図８）に示すように位相差板１１３を入射側偏光
板１１１と液晶セル１１２の間に配置することもでき
る。（図８）に示した構成は、（図３）に示した構成で
光の進む方向を逆にしたものと同じであるから、位相差
板１１３によるコントラスト向上の効果は全く同じよう
に得られる。
【００７２】位相差板１１３のリターデーションが小さ
ければ、（図３）、（図８）に示した構成で、位相差板
１１３を入射側偏光板１１１、液晶セル１１２または出
射側偏光板１１４に貼付することもできる。位相差板１
１３を液晶セルに貼付する場合、進相軸の方向が所定の
方向に対してずれやすく、例えば±１°程度はずれてし
まう。しかし、位相差板１１３のリターデーションが20
ｎｍ程度と小さい場合には、コントラストに対する位相
差板１１３の回転角の感度が低いので、位相差板１１３
の進相軸の方向が所定の方向から±１°程度ずれても実
用上は問題ない。
【００７３】位相差板１１３を入射側偏光板１１１、液
晶セル１１２または出射側偏光板１１４に貼付すると、
結合された２つの面で表面反射が低減するので、液晶表
示装置の透過率が向上する。また、位相差板１１３、液
晶セル１１２、出射側偏光板１１４の３つを貼付しても
よく、液晶表示装置の透過率がさらに向上する。ただ
し、入射側偏光板１１１は入射光の一部を吸収して発熱
し、その熱が液晶セル１１２に伝導して温度が上昇する
ので、入射側偏光板１１１と液晶セル１１２とは分離す
る方が好ましい。
【００７４】（図９）は、本発明の投写型表示装置の第
２の実施例の構成を示したものである。
【００７５】１７１，１７２、１７３は液晶表示装置で
あり、いずれも（図３）に示した液晶表示装置と同一で
ある。カラーの投写画像を得るために、赤用、緑用およ
び青用として３つの液晶表示装置を用いる。
【００７６】光源１６１は、ランプ１６２、凹面鏡１６
３、フィルタ１６４で構成される。ランプ１６２はラン
プ電力２５０Ｗのメタルハライドランプであり、赤、
緑、青の三原色の色成分を含む光を放射する。ランプ１
６２から放射される光は凹面鏡１６３により集光され、
平行に近い光に変換され、フィルタ１６４に入射する。
フィルタ１６４は、ガラス基板の上に赤外光と紫外光を
反射し、可視光を透過させる多層膜を蒸着したものであ
リ、凹面鏡１６３からの出射光から赤外光と紫外光が除
去されて可視光が出射する。
【００７７】光源１６１からの出射光は、ダイクロイッ
クミラー１６５，１６６と平面ミラー１６７により、
赤、緑、青の三原色の光に分解され、各原色光はそれぞ
れ液晶表示装置１７１，１７２，１７３に入射する。液
晶表示装置１７１，１７２，１７３からの出射光は、そ
れぞれ補助レンズ１７４，１７５，１７６を透過した
後、ダイクロイックミラー１７７，１７８と平面ミラー
１７９により１つの光に合成されて、主投写レンズ１８
０に入射する。光源１６１から各液晶表示装置１７１，
１７２，１７３までの照明距離は互いに等しく、また、
液晶表示装置１７１，１７２，１７３から主投写レンズ
１８０までの光路距離が等しくなっている。
【００７８】光源の光軸１８１に沿って出射する光線
は、各液晶表示装置１７１，１７２，１７３の各画面中
心を垂直に透過し、主投写レンズ１８０の光軸１８２と
一致する。主投写レンズ１８０と補助レンズ１７４，１
７５，１７６のうちの１つとを組み合わせると１つの投
写レンズとして機能する。投写レンズの口径比はＦ4.0
である。補助レンズ１７４，１７５，１７６は、液晶表
示装置側でテレセントリックとするためのレンズであ
る。液晶表示装置１７１，１７２，１７３には、それぞ
れ映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形成さ
れ、それぞれの光学像はダイクロイックミラー１７７，
１７８と平面ミラー１７９によりカラー画像に合成さ
れ、主投写レンズ１８０によりスクリーン上に拡大投写
される。
【００７９】（図９）に示した構成の投写型表示装置
は、対角長100インチ、中心ゲイン1.6のスクリーンに投
写した場合、画面中心における輝度が10ｆｔ−Ｌ、画面
中心におけるコントラストが 260：1 、画面上下端のコ
ントラストが 210：1 であった。（図９）に示した構成
から位相差板を除いた構成でコントラストを測定する
と、画面中心で 150：1 、画面上端で 130：1 、画面下
端で 100：1 であった。以上のことから、位相差板を用
いることによりコントラストが大幅に向上することが確
認できた。（図９）に示した構成は、（図４）に示した
構成に比べると、カラーフィルタを用いないために光利
用効率が高く、また、画素数が３倍多いために、高解像
度で明るい投写画像を得ることができる。
【００８０】（図１０）、（図１１）は本発明の投写型
表示装置の第３の実施例の構成を示したものであり、１
８１は光源、１８２，１８３はダイクロイックミラー、
１８４は平面ミラー、１８５，１８６，１８７は液晶表
示装置、１８８，１８９，１９０は投写レンズ、１９６
はキャビネット、１９７はスクリーン、１９８は投写器
である。液晶表示装置１８５，１８６，１８７は（図
３）に示したものと同一である。
【００８１】光源１８１から出射した光は、ダイクロイ
ックミラー１８２，１８３と平面ミラー１８４で構成さ
れる色分解光学系に入射し、赤、緑、青の３原色の光に
分解される。各原色光は、それぞれ液晶表示装置１８
５，１８６，１８７を透過した後に投写レンズ１８８，
１８９，１９０に入射する。液晶表示装置１８５，１８
６，１８７上には映像信号に応じて透過率の変化として
光学像が形成される。３つの液晶表示装置１８５，１８
６，１８７上の光学像は、それぞれ対応する投写レンズ
１８８、１８９、１９０によりスクリーン１９７上に拡
大投写される。なお、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃは
ミラーである。スクリーン１９７上で３色の投写画像を
重ね合わせるために、３本の投写レンズ１８８，１８
９，１９０の光軸１９１，１９２，１９３は互いに平行
とし、両端の液晶表示装置１８５、１８７の画面中心１
９４、１９５は投写レンズ１８８、１９０の光軸１９
１，１９３からわずかにずらしている。
【００８２】（図１０）に示した投写器を用いた投写型
表示装置のキャビネット内の構成を（図１１）に示す。
キャビネット１９６の前側上部に透過型のスクリーン１
９７を配置し、下部後方に投写器１９８を配置し、下部
前方に平面ミラー１９９を配置し、スクリーン１９７の
後方に平面ミラー２００を配置している。投写距離（投
写レンズからスクリーン中心までの光路長）を短くし、
投写器１９８を小型にすることにより、キャビネット１
９６をコンパクトにすることができる。
【００８３】（図１２）は本発明の液晶表示装置の第３
の実施例の構成を示したものである。２０１は入射側偏
光板、２０２はゲル状透明体、２０３は位相差板、２０
４は液晶セル、２０５は出射側偏光板、２１２は枠体で
ある。ゲル状透明体２０２を除けば（図３）に示した液
晶表示装置と同一である。
【００８４】液晶表示装置は、入射光側から順に、入射
側偏光板２０１、ゲル状透明体２０２、位相差板２０
３、液晶セル２０４、出射側偏光板２０５で構成されて
いる。入射側偏光板２０１、出射側偏光板２０５は、偏
光フィルム２０６，２０７をそれぞれガラス基板２０
８，２０９に貼付したものであり、位相差板２０３は、
透明フィルムを延伸した位相差フィルム２１０をガラス
基板２１１に貼付したものである。入射側偏光板２０１
と位相差板２０３と枠体２１２で構成される空間にゲル
状透明体２０２が充填されている。
【００８５】ゲル状透明体２０２として、例えば、信越
化学工業（株）のゲル状透明シリコーン樹脂ＫＥ１０５
１を用いることができる。この材料は、２液を混合した
後に室温放置または加熱により硬化させると、ゲル状と
なるものである。ゲル状透明体２０２を入射側偏光板２
０１と位相差板２０３の間に充填するには、次のように
するとよい。（図１３）に示すように、入射側偏光板２
０１の上にシリコーンゴムを用いた肉厚の薄い枠体２１
２を粘着剤により貼付し、液体を保持できる容器を構成
する。その容器に、ＫＥ１０５１の２液混合液２１３を
所定量よりわずかに多く注入し、その上に位相差板２０
３を所定の向きで重ねる。余分の液体は枠体２１２の周
囲に設けられた溝２１４に溜まる。室温で放置すれば内
部の液体がゲル状に硬化する。枠体２１２は、硬化後に
取り除いてもよい。
【００８６】（図１２）に示した構成では、位相差板２
０３をわずかに回転させることができる。例えば、ＫＥ
１０５１を用いて厚さ 3ｍｍ、直径80ｍｍの円板とした
ものは、±2°回転しても、剥離や亀裂が発生せず、し
かも、内部に複屈折をほとんど生じない。複屈折を生じ
ないのは、回転によりゲル状透明体がねじれて内部にス
トレスを発生しても、すぐにストレスが分散するためで
ある。
【００８７】ＫＥ１０５１の硬化後の屈折率は1.40であ
るので、入射側偏光板２０１とゲル状透明体２０２との
境界面２１５の反射率、位相差板２０３とゲル状透明体
２０２との境界面２１６の反射率は、約 0.2％と非常に
小さくなる。ゲル状透明体２０２がない場合には境界面
２１５，２１６の反射率がいずれも約 4％であるから、
ゲル状透明体２０２を用いることにより、液晶表示装置
の透過率が約10％向上することになる。
【００８８】位相差板２０３を回転させるために位相差
板２０３を他の光学デバイスから分離すると、空気との
境界面が２面増えるために表面反射が増え、光利用効率
が低下するという問題を生じるが、（図１２）に示した
液晶表示装置は、透過率を減少させることなく、位相差
板２０３を回転させることができるので、高コントラス
トで明るい表示画像を得ることができる。この液晶表示
装置を（図４）または（図６）に示した投写型表示装置
に用いれば、高コントラストで明るい投写画像が得られ
る。
【００８９】なお、（図１２）に示した構成で、ゲル状
透明体を入射側偏光板２０１と位相差板２０３の間、あ
るいは液晶セル２０４と出射側偏光板２０５の間に充填
することもできる。また、（図１２）に示した構成で、
ゲル状透明体２０２の代わりにエチレングリコール、シ
リコーンオイルなどの透明液体を用いることもできる。
この場合、液体が漏洩しないような構造にする必要があ
る。
【００９０】本発明の他の液晶表示装置について説明す
る。ＮＷモードＴＮ液晶パネルは、一般に、ラビング方
向により表示画像の視野角特性が異なるために、表示画
像の画質が不均一となる。視野角特性が左右対称であれ
ば画質の不均一が目立ちにくいことから、ラビング方向
を画面垂直方向に対して±45°とすることが多い。この
場合、異常配向を生じるという問題がある。異常配向
は、黒表示の場合に液晶分子が正常に配向されない現象
であり、（図１４）の斜線で示すように画素ごとに生じ
る。異常配向を生じた領域２２１では、光が透過してし
まう。この異常配向は、配向膜のラビング方向が画面垂
直方向に対して±45°の場合に最も発生しやすく、異常
配向はコントラストの低下を招く。ブラックマトリック
スの幅を太くすればコントラスト低下を防止できるが、
画素の開口率が低下するので、透過率が低下するという
問題を生じる。
【００９１】異常配向を抑制するには、液晶セルの一方
の基板はソース信号線２２２、つまり画面垂直方向にラ
ビングし、他方の基板はゲート信号線２２３、つまり画
面水平方向にラビングするとよい。この場合、視野角特
性は、画面垂直方向に対して45°の方向と基板の法線と
を含む平面内では対称となり、それと直交する平面内で
は非対称となる。視野角特性が非対称の平面内では、黒
表示における透過率と入射角の関係は（図５）に示した
ものと同じ傾向となる。そのため、従来のＮＷモードＴ
Ｎ液晶パネルを用い、主光線が液晶セルの画面中心に垂
直に入射するようにした投写型表示装置では、投写画像
の画質が左右対称とならず、対角方向に対称となるの
で、画質の不均一が目立ちやすい。
【００９２】一方、本発明の液晶表示装置は、位相差板
の回転により最適入射角を０°とすることができるの
で、投写レンズがテレセントリックであれば、画質均一
性が良好で高コントラストの投写画像を得ることができ
る。その上、画面垂直方向と画面水平方向のラビングを
行うことにより、異常配向領域２２１は、例えば約20％
減少するので、ブラックマトリックスの幅を細くするこ
とができ、開口率が向上し、表示輝度が増加する。
【００９３】（図１５）は本発明の投写型表示装置の第
４の実施例の構成を示したものであり、２３１は液晶表
示装置、２３２は位相差板、２３９は投写レンズであ
る。
【００９４】液晶表示装置２３１は、（図８）に示した
ものと同様に、位相差板２３２を入射側偏光板２３３と
液晶セル２３４の間に配置した構成とし、位相差板２３
２は、（図１６）に示すような構成とする。ガラス基板
２３５上の有効領域が３分割され、第１の領域、第２の
領域および第３の領域にはそれぞれ位相差フィルム２３
６，２３７，２３８が貼付されている。
【００９５】投写レンズ２３９がテレセントリックでな
い場合、（図１５）に示すように、液晶セルに入射する
主光線の入射方向が場所により異なり、液晶セル２３４
の上部では斜め上から主光線が入射し、液晶セル２３４
の下部では斜め下から主光線が入射する。３枚の位相差
フィルム２３６，２３７，２３８は、リターデーション
の大きさまたは遅相軸の方向がそれぞれ異なる。各位相
差フィルム２３６，２３７，２３８の中心に入射する主
光線の入射角がそれぞれ最適入射角となるように、進相
軸２３９の方向が選ばれている。位相差フィルム２３
６，２３７，２３８の端部が投写画像上で目立たないよ
うにするために、位相差板２３２は液晶セル２３４から
離して配置している。このような位相差板２３２を用い
ることにより、各領域における入射角が最適入射角に近
くなるので、投写画像の全体を高コントラストにするこ
とができる。このように、本発明の液晶表示装置および
投写型表示装置は、投写レンズがテレセントリックでな
い場合にも適用できる。
【００９６】投写型表示装置を製作する場合に、液晶セ
ルの画面中心における入射角について、投写型表示装置
の使い方から決まる値と液晶セルの特性から決まる値
（最適入射角）とが異なることがある。このような場
合、本発明のようにリターデーションの小さい位相差板
を用い、位相差板の遅相軸または進相軸の方位を変える
ことにより、設計から決まる入射角において投写画像の
コントラストを最良にすることができる。また、個々の
液晶セルに最適入射角のばらつきがある場合にも、本発
明を用いれば、ばらつきを補償することができる。
【００９７】本発明のビューファインダ装置の実施例に
ついて説明する。（図１４）はその実施例の構成を示し
たものであり、２４１は液晶表示装置、２４２は光源、
２４３は接眼レンズである。
【００９８】液晶表示装置２４１は、（図３）に示した
液晶表示装置と同様の構成で、内部にカラーフィルタを
有するものである。光源２４２から出射する光は、アパ
ーチャ２４４により小領域の穴から、放射される。前記
光は集光レンズ２４６により指向性の狭い平行光に変換
され、液晶表示装置２４１、接眼レンズ２４３の順に透
過し、使用者の眼に入射する。接眼レンズ２４３の光軸
２４８は液晶表示装置２４１の画面中心を通り、液晶層
とは垂直である。また、接眼レンズ２４３はホルダー２
４７にはめこまれている。液晶表示装置２４１には映像
信号に応じて透過率の変化として光学像が形成される。
使用者が接眼レンズ２４３を覗くと、光学像が拡大され
て見える。ピント調整はビューファインダのボデー２４
５にはめこまれたホルダー２４７の挿入度合いを変化さ
せることにより行う。
【００９９】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置および投写型表示
装置は、液晶セルに黒表示のための所定の駆動電圧を印
加した場合に液晶セルから出射する楕円偏光をリターデ
ーションの小さい位相差手段により直線偏光に変換する
ようにしているので、高コントラストの表示画像を得る
ことができ、また、位相差手段の回転調整により、個々
の液晶セルの光学特性のばらつきの補償や、液晶表示装
置の最適入射角の制御が可能になるので、非常に大きな
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】位相差板の作用を説明する概略線図
【図２】本発明の位相差板の作用を説明する概略線図
【図３】本発明の液晶表示装置の第１の実施例の構成を
示す斜視図
【図４】（図３）に示した液晶表示装置に用いる液晶セ
ルの構成を示す断面図
【図５】本発明の液晶表示装置の透過率と入射角の関係
を示す特性図
【図６】本発明の液晶表示装置の最適入射角と位相差板
の方位角の関係を示す特性図
【図７】本発明の投写型表示装置の第１の実施例の構成
を示す概略構成図
【図８】本発明の液晶表示装置の第２の実施例の構成を
示す概略構成図
【図９】本発明の投写型表示装置の第２の実施例の構成
を示す概略構成図
【図１０】本発明の投写型表示装置の第３の実施例の投
写器の構成を示す断面図
【図１１】本発明の第３の実施例におけるキャビネット
内の構成を示す断面図
【図１２】本発明の液晶表示装置の第３の実施例の構成
を示す断面図
【図１３】（図１２）に示した液晶表示装置の組み立て
途中の状態を説明する断面図
【図１４】液晶表示装置の異常配向を説明する概略線図
【図１５】本発明の投写型表示装置の第４の実施例の構
成を示す概略構成図
【図１６】（図１３）に示した投写型表示装置に用いる
位相差板の構成を示す平面図
【図１７】本発明のビューファインダ装置の構成を示す
概略構成図
【図１８】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成
図
【図１９】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成
図
【図２０】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成
図
【図２１】従来の液晶表示装置の透過率と入射角の関係
を示す特性図
【図２２】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成
図
【符号の説明】
１１１，２０１ 入射側偏光板 １１２，２０４ 液晶セル １１３，２０３，２３２ 位相差板 １１４，２０５ 出射側偏光板 １１５，１１６ 基板 １１７ ＴＮ液晶 １１８ 画素電極 １１９ ＴＦＴ １２２ 対向電極 １２３ ブラックマトリックス １２４，１２５ 配向膜 １２６，１２８ ラビング方向 １２７ 画面垂直方向 １２９，１３０ 偏光軸 １４１，１６１，１８１，２４２ 光源 １４５，１７１，１７２，１７３，１８５，１８６，１
８７ 液晶表示装置 １４６，１７７，１８８，１８９，１９０，２３９ 投
写レンズ １５０，１８０ スクリーン １６５，１６６，１７４，１７５，１８２，１８３ ダ
イクロイックミラー １６７，１７６，１８４ 平面ミラー １６８，１６９，１７０ フィールドレンズ １９６ キャビネット １９７ スクリーン １９８ 投写器 ２０２ ゲル状透明体 ２１２ 枠体 ２３１ 液晶表示装置 ２４３ 接眼レンズ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画素電極を有する２枚の透明基板の間にツ
    イストネマティック液晶をねじれ角が略90°となるよう
    に挟持した液晶セルと、前記液晶セルの入射側に配置さ
    れる入射側偏光板と、前記液晶セルの出射側に配置され
    る出射側偏光板と、前記入射側偏光板と前記液晶セルと
    の間または前記液晶セルと前記出射側偏光板との間に配
    置される位相差手段とを備え、前記入射側偏光板の偏光
    軸は前記入射側透明基板に接する液晶分子の分子長軸と
    略平行または略垂直であり、前記入射側偏光板の偏光軸
    と前記出射側偏光板の偏光軸は略直交し、前記液晶セル
    に黒表示のための所定の電圧を印加し所定の方向から光
    を入射させたときに前記入射側偏光板から出射側偏光板
    までの光学系の透過率が最小となるように、前記入射側
    偏光板の偏光軸に対する前記位相差手段の進相軸の方向
    を設定した液晶表示装置。
  2. 【請求項２】入射側透明基板に接する液晶分子は分子軸
    が画面水平方向または画面垂直方向に向いている請求項
    １記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】位相差手段は波長 540ｎｍにおけるリター
    デーションが 5ｎｍ以上50ｎｍ以下である請求項１また
    は請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】位相差手段は透明樹脂フィルムを延伸して
    作成したものである請求項１から請求項３のいずれかに
    記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】位相差手段はフッ化ビニリデン、トリアセ
    テート、ジアセテート、セロハン、ポリエーテルサルホ
    ン、ポリエーテルエーテルサルホン、ポリサルホン、ポ
    リカーボネート、ポリエステル、ポリビニールアルコー
    ル、サラン、ポリアリレートのいずれかを用いたフィル
    ムまたは板、あるいは前記フィルムまたは板を複数貼合
    したフィルムまたは板を備える請求項４記載の液晶表示
    装置。
  6. 【請求項６】位相差手段は液晶セルおよび入射側偏光板
    および出射側偏光板から分離されており、前記位相差手
    段はその進相軸の方向が可変である請求項１から請求項
    ５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】位相差手段は、前記位相差手段に隣接する
    偏光板または液晶セルのいずれかまたは両方に透明体に
    より光学的に結合されている請求項１から請求項５のい
    ずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】透明体は弾性を有する材料または液体であ
    り、位相差手段は前記透明体に結合される反対側の素子
    に対して所定の角度範囲内で回転可能である請求項７記
    載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】透明体はゲル状透明シリコーン樹脂である
    請求項８記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】位相差手段は複数の領域に分割され、領
    域ごとに所定の波長におけるリターデーションまたは進
    相軸の方向が異なる請求項１から請求項９のいずれかに
    記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】光源と、前記光源の出力光が入射し映像
    信号に応じて光学像を形成する液晶表示装置と、前記液
    晶表示装置の出射光が入射し前記光学像をスクリーン上
    に投写する投写レンズとを備え、前記液晶表示装置は請
    求項１から請求項１０のいずれかに記載の液晶表示装置
    である投写型表示装置。
  12. 【請求項１２】投写レンズは液晶表示装置の各画素から
    前記投写レンズに入射する主光線がすべて略平行である
    請求項１１記載の投写型表示装置。
  13. 【請求項１３】３原色の色成分を含む光を放射する光源
    と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分解
    手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入射
    し映像信号に応じて光学像を形成する３つの液晶表示装
    置と、前記３つの液晶表示装置の出射光を１つに合成す
    る光合成手段と、前記光合成手段からの出射光が入射し
    前記光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備
    え、前記液晶表示装置は請求項１から請求項１０のいず
    れかに記載の液晶表示装置である投写型表示装置。
  14. 【請求項１４】投写レンズは液晶表示装置の各画素から
    前記投写レンズに入射する主光線がすべて略平行である
    請求項１３記載の投写型表示装置。
  15. 【請求項１５】キャビネットと、前記キャビネットの前
    側に配置される透過型のスクリーンと、光源と、前記光
    源の出力光が入射し映像信号に応じて光学像を形成する
    液晶表示装置と、前記液晶表示装置の出射光が入射し前
    記光学像を前記スクリーン上に投写する投写レンズとを
    備え、前記要素はすべて前記キャビネット内に収納さ
    れ、前記液晶表示装置は請求項１から請求項１０のいず
    れかに記載の液晶表示装置である投写型表示装置。
  16. 【請求項１６】光源と、前記光源の出力光が入射し映像
    信号に応じて光学像を形成する液晶表示装置と、前記液
    晶表示装置の出射光が入射し前記光学像を拡大された虚
    像に変換する接眼レンズとを備え、前記液晶表示装置は
    請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液晶表示装
    置であるビューファインダ装置。
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