JP2009139622A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶装置等の電気光学装置において、製造工程を比較的容易なものとしつつ、位相差を適切に補償可能とする。
【解決手段】電気光学装置は、第１基板（２０）及び第２基板（１０）間に液晶層（５０）が挟持された液晶パネル（１００）と、偏光素子（４１１、４２１）及び偏光素子を支持する支持基板（４１２、４２２）を有しており、液晶パネルの入射側及び出射側に夫々配置された一対の偏光板（４１０、４２０）と、屈折率異方性の極性が正又は負であり、液晶パネルの入射側及び出射側の少なくとも一方に、偏光板及び液晶パネルに挟まれるように配置された光学補償板（３００）とを備える。一対の偏光板のうち、光学補償板を介して液晶パネルに対向する光学補償偏光板は、支持基板が光学補償板とは逆極性の屈折率異方性を有すると共に支持基板が偏光素子より液晶パネル側となるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、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。

この種の電気光学装置として、例えば液晶パネルに光を照射することで画像を表示するものがある。照射される光は、例えば偏光板等によって位相が揃えられた上で液晶パネルに入射されるが、液晶パネルやマイクロレンズアレイ等の光学素子等において位相がずれてしまい、コントラストの低下や視野角の狭小化を招くことがある。このため、入射される光の位相のずれを補償するために、光学位相差補償素子を使用するという技術が提案されている。

例えば特許文献１では、無機材料からなる光学補償プレートによって、光の位相差を補償するという技術が開示されている。

特許第３８６４９２９号公報

しかしながら、上述した技術においては、光学補償プレートによって補償される位相差を適切な大きさとするため、材料となる結晶を極めて薄く研磨して光学補償プレートを形成することが求められる。よって、製造の際には、極めて精度の高い制御が要求され、製造が非常に困難であるという技術的問題点がある。

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、比較的製造が容易であり、位相差を適切に補償可能な電気光学装置、及び該電気光学装置を備える電子機器を提供することを課題とする。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板間に液晶層が挟持されてなる液晶パネルと、偏光素子及び前記偏光素子を支持する支持基板を有しており、前記液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側に夫々配置された一対の偏光板と、屈折率異方性の極性が正又は負であり、前記液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側の少なくとも一方に、前記偏光板及び前記液晶パネルに挟まれるように配置された光学補償板とを備え、前記一対の偏光板のうち、前記光学補償板を介して前記液晶パネルに対向する一方である光学補償偏光板は、前記支持基板が前記光学補償板とは逆極性の屈折率異方性を有すると共に前記支持基板が前記偏光素子より前記液晶パネル側となるように構成されている。

本発明に係る電気光学装置によれば、その動作時に、例えば投射光やバックライト等の光源光が液晶パネルに入射されることにより、例えば投影画像や直視画像として画像が表示される。液晶パネルは、一対の第１及び第２基板が液晶層を挟持することで構成されており、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等によって駆動される。

液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側には、夫々一対の偏光板が配置されている。一対の偏光板には夫々、偏光素子及び偏光素子を支持する支持基板が有されている。また、液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側の少なくとも一方には、偏光板及び液晶パネルに挟まれるように光学補償板が配置されている。

ここで本発明では特に、一対の偏光板のうち、光学補償板を介して液晶パネルに対向する一方である光学補償偏光板は、支持基板が光学補償板とは逆極性の屈折率異方性を有している。即ち、光学補償板が正の屈折率異方性を有していれば、光学補償偏光板の支持基板は負の屈折率異方性を有しており、光学補償板が負の屈折率異方性を有していれば、光学補償偏光板の支持基板は正の屈折率異方性を有している。

また、光学補償偏光板は、支持基板が偏光素子より液晶パネル側となるように構成されている。このため、光学補償偏光板における支持基板は、偏光板を介することなく、液晶パネルや光学補償板に対向配置される。尚、光学補償板及び支持基板間には、偏光板を除く他の光学膜、光学材料、光学部材等が介在するように配置されてもよい。但し、液晶パネル等の位相差を発生させてしまうような光学素子が介在してしまうのは望ましくない。

光学補償偏光板における支持基板は、上述したように配置されることで、光学補償板と同様に、光源光に発生した位相差を補償するという機能を有することになる。即ち、光学補償偏光板は、偏光板としての機能に加えて、光学補償素子としての機能を有する。

ここで、屈折率異方性の極性が互いに異なる光学補償素子を対向配置すると、夫々の補償素子による補償効果は互いに相殺される。よって、光学補償板及び光学補償偏光板の補償効果は互いに相殺される。そして、光学補償板及び光学補償偏光板を合わせた全体としての補償効果は、光学補償板及び光学補償偏光板の補償効果の差によって決まる。より具体的には、光学補償板及び光学補償偏光板が補償する位相差の大きさや、夫々の光軸の角度等によって決まる。よって、例えば光学補償板及び光学補償偏光板の補償効果が、いずれか一方だけでは、液晶パネル等において発生する位相差を補償するのに適切でない場合に、他方の補償効果を調整することで、全体としての補償効果を適切なものとすることができる。

上述した補償効果の調整は、典型的には、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の厚みを変化させることで行われる。また、構成する材料を屈折率が異なるものに変更することによっても、調整可能である。

尚、光学補償偏光板における支持基板を液晶パネル側とせずとも、他の光学補償板等を設けることによって、同様の効果を得ることできると考えられるが、配置スペースやコスト等が増加してしまうという問題点がある。また、偏光板の支持基板には、屈折率異方性を有するサファイア等の結晶板が用いられることが多く、通常では、光源光の位相に影響を与えないように、敢えて偏光素子に対して液晶パネルから遠い側に配置している。これに対し、本発明では支持基板を光学補償素子として有効に活用している。即ち、大幅な設計変更等をせずに補償効果を高めることを可能としている。

以上説明したように、本発明に係る電気光学装置によれば、光学補償板及び光学補償偏光板が備えられているため、光源光に発生する位相差をより適切に補償することができる。従って、より高品質な画像を表示することが可能である。

本発明の電気光学装置の一態様では、前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板は、各々が有する位相差を互いに相殺することで全体が有する位相差を所望の位相差に近付ける屈折率及び厚みを夫々有する。

この態様によれば、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の補償する位相差が互いに相殺されることで、全体が有する位相差が所望の位相差に近付けられている。尚、「所望の位相差」とは、より画質の高い画像を表示するために補償が望まれる位相差の値を意味している。本態様に係る「光学補償板」及び「支持基板」は、所望の位相差を得るための「位相差板」と呼ぶこともできる。

光学補償素子によって補償される位相差の大きさは、構成する結晶板の厚みや材料が有する屈折率等に夫々依存している。このため、全体が有する位相差は、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の屈折率及び厚みを変化させることによって、所望の位相差に近付けられている。即ち、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板が補償する位相差が、各々の屈折率及び厚みによって調整されている。

ここで、光学補償素子に要求される補償効果は比較的小さい場合が多い。よって、上述したように光学補償板及び光学補償偏光板という２つの光学補償素子を含む特別な構成を有しない場合において、結晶板の厚みによって補償効果を調整するためには、例えば結晶板を数μｍ〜数十μｍ程度の厚みに研磨することが求められる。即ち、光学補償素子を形成する際には、極めて高い精度が要求されることとなる。言い換えれば、このような薄い結晶板は、製造中に割れたり、欠けたりし易く、加えて、製造できたとしても完成品はもろい。

しかるに本態様では特に、屈折率異方性が互いに異なる光学補償板及び光学補償偏光板によって、互いの補償効果を相殺される。このため、例えば光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板が比較的厚く形成されている場合であっても、補償効果が相殺された結果として、所望の位相差を実現することが可能である。即ち、光学補償板及び支持基板が、単独で所望の位相差を実現できるような厚みとなるまで薄く研磨しなくともよいため、製造を格段に容易にすることができる。尚、光学補償板が設けられる電気光学装置等の装置を小型化するという観点で見れば、光学補償板及び支持基板の厚みは小さい方が望ましいが、理論的には、物理的に配置可能なスペースさえあれば、どのような厚みのものであっても、所望の位相差を実現することが可能である。逆に、２枚の光学補償素子を製造容易とするのに必要な程度に厚くするだけであれば、装置の小型化の妨げになることは余り又は殆どない。

以上説明したように、本態様に係る電気光学装置によれば、製造を容易にすると共に、より高品質な画像を表示することが可能である。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板は、光軸が互いに同じ向きとされている。

この態様によれば、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸が互いに同じ向きとされているため、全体としての光軸もまた、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸と同じ向きになる。尚、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸における「同じ向き」とは厳密に同一の向きを指すものではなく、後述するように、全体としての光軸の向きや補償する位相差を比較的容易に求めることができるような値を意味する。即ち、ここでの同じ向きとは、実質的に同じ向きと呼ぶこともできる。

ここで仮に、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸が同じ向きとされていないとすると、全体としての光軸は、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸の角度や補償する位相差等を夫々考慮した上で、複雑な計算をしなければ求められないというおそれがある。

しかるに本態様では特に、上述したように、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸が互いに同じ向きとされているため、全体としての光軸が、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板の光軸と同じ向きになる。また、全体として補償される位相差についても、単純な加減算で求めることが可能である。よって、本態様に係る電気光学装置によれば、より容易且つ適切に位相差を補償することが可能である。従って、より高品質な画像を表示することが可能である。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光学補償板は、前記液晶パネルに一体的に設けられている。

この態様によれば、光学補償板が液晶パネルに一体的に設けられているため、光学補償板を配置するためのスペースを小さくすることができる。尚、「一体的に設けられている」とは、少なくとも１つの面が接するように設けられているという意味であり、典型的には互いに固定されている状態を指すが、例えば角度調整のための回転可能とされた状態等を含むものとする。尚、以降の態様においても、同様の意味であるとする。

また、光学補償板を液晶パネルの外表面に、防塵ガラスとして形成することもできる。光学補償板が防塵ガラスとして機能することで、液晶パネルに塵や埃等が付着して画質が低下してしまうことを防止することができる。更に、光学補償板を水晶等のような放熱性の比較的高い材料から形成すれば、液晶パネルの放熱板として機能させることも可能となる。光学補償板によって、液晶パネルにおいて発生する熱を効率的に放出することができれば、液晶パネルの故障や誤動作を、効果的に防止することが可能である。

以上説明したように、本態様に係る電気光学装置によれば、省スペース化及び液晶パネルの故障等の防止を実現しつつ、高品質な画像を表示可能とすることができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光学補償板は、前記光学補償偏光板に一体的に設けられている。

この態様によれば、光学補償板が光学補償偏光板に一体的に設けられているため、光学補償板を配置するためのスペースを小さくすることができる。尚、光学補償偏光板は、支持基板が偏光素子より液晶パネル側（即ち、光学補償板側）に配置されているため、光学補償板は、支持基板と接することとなる。また、光学補償板及び支持基板を固定すれば、配置の際等に、互いの光軸の角度がずれないようにすることも可能である。即ち、光軸が適切な角度となるように、光学補償板及び支持基板を配置することができる。

以上説明したように、本態様に係る電気光学装置によれば、省スペース化及び光学補償素子の配置の簡単化を実現しつつ、高品質な画像を表示可能とすることができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板のうち、前記極性が正である方は、水晶を含んでいる。

この態様によれば、光学補償板及び光学補償板における支持基板のうち、極性が正である方は水晶が含まれる結晶板である。尚、水晶が含まれる結晶板は、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）等の各種研磨技術によって、所定の厚みになるように研磨することで形成される。

ここで、水晶は硬度が高いため、薄く研磨することが困難である。また、水晶を含んだ結晶板単独で補償を行おうとする場合、比較的複屈折率が高いため、その分薄く研磨しなければ、位相差を適切に補償できない。

しかるに本態様では特に、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板のうち、極性が負である方によって、水晶を含んだ結晶板である方の補償する位相差が相殺される。よって、水晶を含んだ結晶板が、比較的厚みのある状態であっても、全体として有する位相差は適切なものとなる。従って、本態様に係る電気光学装置によれば、製造工程を容易なものとしつつ、高品質な画像を表示することが可能である。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板のうち、前記極性が負である方は、サファイアを含んでいる。

この態様によれば、光学補償板及び光学補償板における支持基板のうち、極性が負である方はサファイアが含まれる結晶板である。尚、サファイアが含まれる結晶板は、例えばＣＭＰ等の各種研磨技術によって、所定の厚みになるように研磨することで形成される。

ここで、サファイアは硬度が極めて高いため、薄く研磨することが非常に困難である。よって、サファイアを含む結晶板の製造には、極めて高い技術が求められる。

しかるに本態様では特に、光学補償板及び光学補償偏光板における支持基板のうち、極性が正である方によって、サファイアを含んだ結晶板である方の補償する位相差が相殺される。よって、サファイアを含んだ結晶板が、比較的厚みのある状態であっても、全体として有する位相差は適切なものとなる。従って、本態様に係る電気光学装置によれば、製造工程を容易なものとしつつ、高品質な画像を表示することが可能である。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（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電気光学装置を具備してなるので、製造が容易であると共に高品質な表示を行うことが可能な、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。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することも可能である。

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、本発明の電気光学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＞
第１実施形態に係る電気光学装置について、図１から図７を参照して説明する。尚、第１実施形態では、液晶パネルの液晶層がＶＡ（Vertical Alignment）液晶である場合を例にとり説明する。

先ず、本実施形態に係る電気光学装置に用いられる液晶パネルの構成について、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。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶パネル１００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は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の透明基板である。対向基板２０も、ＴＦＴアレイ基板１０と同様に、透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域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。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。

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。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

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。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

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。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。画素電極９ａは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。他方、対向基板２０上には、格子状又はストライプ状の遮光膜２３が形成された後に、その全面に亘って対向電極２１が設けられており、更には最上層部分に配向膜が形成されている。対向電極２１は、ＩＴＯ膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。このように構成され、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が形成されている。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、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

続いて、第１実施形態に係る電気光学装置の全体構成について、図３及び図４を参照して説明する。ここに図３は、第１実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図であり、図４は、第１実施形態に係る電気光学装置の変形例を示す断面図である。

図３において、第１実施形態に係る電気光学装置は、上述した液晶パネル１００と、光学補償板３００と、第１偏光板４１０と、第２偏光板４２０とを備えて構成されている。

液晶パネル１００は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０によって液晶層５０が挟持されてなり、外部回路接続端子１０２（図１参照）には、フレキシブル基板２００が電気的に接続されている。フレキシブル基板２００における液晶パネル１００と接続されない端部は、例えば図示しない回路基板等に電気的に接続される。

第１偏光板４１０は、第１偏光素子４１１及び第１支持基板４１２を有しており、液晶パネル１００における光源光の入射側に配置されている。第１偏光素子４１１は、第１支持基板４１２より液晶パネル側とされている。第２偏光板４２０は、第２偏光素子４２１及び第１支持基板４２２を有しており、液晶パネル１００における光源光の出射側に配置されている。第２支持基板４２２は、第２偏光素子４２１より液晶パネル側１００に配置されている。即ち、ここでは第２偏光板４２０が、本発明の「光学補償偏光板」の一例である。第２偏光板４２０における第２支持基板４２２は、極性が正又は負の屈折率異方性を有しており、光軸が液晶層５０の液晶分子で生じる位相差を補償するように傾斜されている。

第２偏光板４２０と液晶パネル１００との間には、光学補償板３００が配置されている。光学補償板３００は、屈折率異方性が上述した第２支持基板４２２と逆極性とされている。即ち、第２支持基板４２２が正の屈折率異方性を有している場合、光学補償板３００は負の屈折率異方性を有するものとされ、第２支持基板４２２が負の屈折率異方性を有している場合、光学補償板３００は正の屈折率異方性を有するものとされる。また、光学補償板３００の光軸は、第２支持基板４２２の光軸と同じ角度とされている。光学補償板３００及び第２支持基板４２２については後に詳述する。

図４に示すように、光学補償板３００は、液晶パネル１００における光源光の入射側に配置されてもよい。この場合、第１偏光板４１０においては、第１支持基板４１２が第１偏光素子４１１より液晶パネル１００側とされる。また、第２偏光板４２０においては、第２偏光素子４２１が第２支持基板４２２より液晶パネル１００側とされる。即ち、このような場合には、第１偏光板４１０が、本発明の「光学補償偏光板」の一例となる。

続いて、光学補償板３００及び第２支持基板４２２について、図５から図７を参照して詳細に説明する。ここに図５及び図６は夫々、光学補償板及び支持基板における光軸を概念的に示す斜視図であり、図７は、光学補償板及び支持基板によって補償される位相差を、比較例と共に示すグラフである。尚、以下では、図３に示すように、光学補償板３００が液晶パネル１００における光源光の出射側に配置される場合を例にとり説明する。また、光学補償板３００は正の屈折率異方性を有しており、第２支持基板４２２は負の屈折率異方性を有しているものとする。

図５において、正の屈折率異方性を有する光学補償板３００における光軸は、楕円体の結晶の傾き（即ち、屈折率楕円体における長軸或いは中心軸の傾き）によって概念的に表すことができる。また、負の屈折率異方性を有する第２支持基板４２２における光軸は、平板上の結晶の傾き（即ち、平板状の屈折率楕円体における中心軸の傾き）によって概念的に表すことができる。光学補償板３００及び第２支持基板４２２における光軸は、図に示すように、夫々所定角度θ傾くように構成されている。即ち、光学補償板３００及び第２支持基板４２２における光軸は、互いに同じ向きとされている。所定角度θは、例えば配向膜により付与されたプレチルトに起因して傾いている、配向膜との界面付近の液晶分子の傾きに対応するような角度である。尚、本実施形態のように液晶パネル１００がＶＡ液晶である場合には、例えば５°程度傾斜される。

ここで、光学補償板３００の厚みをＷ１とし、第２支持基板４２２の厚みをＷ１より小さいＷ２として、光学補償板３００が補償する位相差を、第２支持基板４２２が補償する位相差より大きくなるように構成したとする。この場合、光学補償板３００及び第２支持基板４２２が有する位相差は互いに相殺され、全体として補償する位相差は、光学補償板３００の位相差から第２支持基板４２２の位相差を差し引いたものとなる。即ち、全体として補償する位相差を、比較的小さいものとすることができる。尚、図に示すように、屈折率異方性は、光学補償板３００の方が大きいため正となり、光軸の角度は、光学補償板３００及び第２支持基板４２２共に所定角度θ傾斜されているため、同様に所定角度θ傾斜されたものとなる。

図６において、光学補償板３００の厚みをＷ３とし、第２支持基板４２２の厚みをＷ３より大きいＷ４として、光学補償板３００が補償する位相差を、第２支持基板４２２が補償する位相差より小さくなるように構成したとする。この場合も同様に、光学補償板３００及び第２支持基板４２２が有する位相差は互いに相殺され、全体として補償する位相差は、第２支持基板４２２の位相差から光学補償板３００の位相差を差し引いたものとなる。即ち、全体として補償する位相差を、比較的小さいものとすることができる。尚、図に示すように、屈折率異方性は、第２支持基板４２２の位相差の方が大きいため負となり、光軸の角度は、光学補償板３００及び第２支持基板４２２共に所定角度θ傾斜されているため、同様に所定角度θ傾斜されたものとなる。

上述したように、光学補償板３００及び第２支持基板４２２の２つの光学補償素子によって位相差を補償する場合には、光学補償板３００及び第２支持基板４２２の厚みを夫々調整することにより、所望の位相差を補償可能とすることができる。よって、例えば比較的小さい位相差を補償しようとする場合に、材料となる結晶を薄く（例えば、数μｍ〜数十μｍ程度に）研磨しなくとも済む。従って、製造工程を比較的簡単なものとすることが可能である。以下では、光学補償板３００及び第２支持基板４２２の具体例を比較例と共に説明する。

図７において、仮にサファイアの結晶板１つのみで、補償する位相差が２００ｎｍである光学補償素子を実現しようとすると、厚みは２５μｍとなり、配置角度と位相差との関係は、図に実線で示すようなものとなる。これに対し、サファイアの結晶板に加えて水晶の結晶板を用いて、同様の光学補償素子を実現しようとする場合、例えば水晶の結晶板の厚みが５００μｍであれば、サファイアの結晶板の厚みは６４５μｍとすればよい。そして、配置角度と位相差との関係は、図に鎖線で示すようになり、上述したサファイアの結晶板のみで構成する場合と同様の補償効果を得ることが可能である。即ち、屈折率異方性の互いに異なる２つの結晶板を用いれば、結晶板１つの場合と比較して、極めて厚みの大きい結晶板であっても、同様の補償効果を得ることができる。従って、本実施形態のように、光学補償板３００及び第２支持基板４２２の２つの結晶板を用いて位相差を補償するような電気光学装置では、製造を容易なものとしつつ、位相差を適切に補償することが可能である。尚、補償する位相差は材料のもつ屈折率にも依存しているため、材料によっても所望の位相差を得るための厚みは変化するが、比較的単純な計算によって求めることが可能である。

続いて、第１実施形態に係る電気光学装置の動作について、図３を参照して説明する。尚、以下では、光源光の経路に従って上述した各部の動作を説明する。

図３において、光源光は、先ず第１偏光板４１０に入射される。ここで、第１偏光板４１０においては、第１偏光素子４１１が第１支持基板４１２より液晶パネル１００側とされている。このため、仮に第１支持基板４１２が屈折率異方性を有するような（即ち、光源光に位相差を発生させるような）ものであったとしても、後段の第１偏光素子４１１によって位相が揃えられる。従って、第１偏光板４１０を通過した光源光は直線偏光となる。

第１偏光板４１０を通過した光源光は、液晶パネル１００に入射する。即ち、対向基板２０を通して、液晶層５０に入射する。ここで、液晶層５０には電圧が印加されており、液晶層５０に含まれる液晶分子は印加された電圧によって傾きが変化している。しかしながら、例えば対向基板２０及びＴＦＴアレイ基板１０との界面付近には、電圧をかけても完全に立ち上がらない液晶分子や、中間調表示の際に立ち上がりきらない液晶分子が存在する。よって、液晶層５０に入射した光源光は、その界面付近において、位相がずれてしまうこととなる。

液晶パネル１００を通過した光源光は、光学補償板３００に入射される。また、光学補償板３００を通過した後には、第２偏光板４２０における第２支持基板４２２に入射される。このため、液晶パネル１００等において発生した位相差は、光学補償板３００及び第２支持基板４２２によって適切に補償されることとなる。よって、第２偏光素子４２１において、通過させる光が通過されない、或いは通過させない光が通過してしまうことを防止することができ、表示される画像のコントラストを高めることが可能である。

以上説明したように、第１実施形態に係る電気光学装置によれば、光学補償板３００及び第２支持基板４２２によって、光源光に発生する位相差を適切に補償することが可能である。従って、高品質な画像を表示させることが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電気光学装置について、図８を参照して説明する。ここに図８は、第２実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、光学補償板３００の構成が異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第２実施形態では、光学補償板３００について詳細に説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。尚、図８では、図３及び図４で示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符号を付している。

図８において、第２実施形態に係る電気光学装置では、光学補償板３００が液晶パネル１００の外表面に形成されている。このため、光学補償板３００は、液晶パネル１００の防塵ガラスとして機能し、液晶パネル１００に塵や埃等が付着して画質が低下してしまうことを防止することができる。また、光学補償板３００が液晶パネル１００と一体的に形成されているため、省スペース化も実現されている。

更に、光学補償板３００を水晶等のような放熱性の比較的高い材料から形成すれば、液晶パネル１００の放熱板として機能させることも可能となる。光学補償板３００によって、液晶パネル１００において発生する熱を効率的に放出することができれば、液晶パネルの故障や誤動作を、効果的に防止することが可能である。

以上説明したように、第２実施形態に係る電気光学装置によれば、より好適に、高品質な画像を表示することが可能である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る電気光学装置について、図９を参照して説明する。ここに図９は、第３実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。第３実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、光学補償板３００の構成が異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第３実施形態では、光学補償板３００について詳細に説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。尚、図９では、図３及び図４で示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符号を付している。

図９において、第３実施形態に係る電気光学装置では、光学補償板３００が第２偏光板４２０における第２支持基板４２２の外表面に形成されている。即ち、光学補償素子である光学補償板３００及び第２支持基板４２２は、互いに固定されている。

上述したように、光学補償板３００及び第２支持基板４２２が互いに固定されているため、例えば光学補償板３００を配置する際等に、光学補償板３００及び第２偏光板４２０の光軸の角度がずれてしまうことを防止できる。

仮に、光学補償板３００及び第２偏光板４２０の光軸の角度がずれてしまうと、全体としての光軸の角度が変化してしまう。また、全体として補償する位相差も変化してしまう。即ち、位相差を適切に補償できなくなってしまうおそれがある。

これに対し、第３実施形態に係る電気光学装置では、上述したように、光学補償板３００及び第２支持基板４２２が互いに固定されている。よって、より容易に光軸が適切な角度となるように、光学補償板３００及び第２支持基板４２２を配置することができる。従って、光源光の位相差を確実に補償することが可能である。また、光学補償板３００が第２支持基板４２２と一体的に形成されているため、省スペース化も実現されている。

以上説明したように、第３実施形態に係る電気光学装置によれば、より好適に、高品質な画像を表示することが可能である。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る電気光学装置について、図１０から図１２を参照して説明する。ここに図１０は、第４実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図であり、図１１及び図１２は夫々、第４実施形態に係る電気光学装置の変形例を示す断面図である。尚、第４実施形態では、液晶パネル１００の液晶層５０がＴＮ液晶である場合を例にとり説明する。また図１０から図１２では、図３及び図４で示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符号を付し、上述した第１から第３実施形態と重複する説明は適宜省略する。

図１０において、第４実施形態に係る電気光学装置は、液晶パネル１００における液晶層５０がＴＮ液晶であり、光学補償板３００が、液晶パネル１００における光源光の入射側及び出射側の両方に配置されている。本実施形態のように、液晶パネル１００がＴＮ液晶である場合には、このように入射側及び出射側に光学補償板３００を配置することで、補償効果をより高めることが可能である。

第１偏光板４１０及び第２偏光板４２０は、共に支持基板が偏光素子より液晶パネル１００側とされている。即ち、第１支持基板４１２は第１偏光素子４１１より液晶パネル１００側とされており、第２支持基板４２２は第２偏光素子４２１より液晶パネル１００側とされている。

ここで、２つの光学補償板３００、並びに第１支持基板４１２及び第２支持基板４２２は、典型的には、液晶層５０における光源光の入射側及び出射側のうち一方の界面における液晶分子の傾きに夫々対応するように配置される。即ち、異なる位置で発生する位相差を、入射側の光学補償板３００及び第１支持基板４１２と、出射側の光学補償板３００及び第２支持基板４２２とで別々に補償する。よって、液晶パネル１００等において発生する位相差は、より確実に補償されることとなる。尚、液晶パネル１００がＴＮ液晶である場合には、図３及び図４で示した光軸の傾斜角度θは、例えば６０°〜８０°程度とされる。

図１１に示すように、２つの光学補償板３００を、夫々液晶パネル１００の外表面に形成すれば、第２実施形態で説明したように、実践上有益である様々な効果を得ることができる。また、図１２に示すように、２つの光学補償板を、夫々第１偏光板４１０及び第２偏光板４２０の外表面に形成しても、第３実施形態で説明したように、実践上有益である様々な効果を得ることができる。尚、図１１及び図１２では、入射側及び出射側の両方の光学補償板３００が、液晶パネル１００、又は第１偏光板４１０若しくは第２偏光板４２０の表面に形成されているが、いずれか一方の光学補償板３００のみが、液晶パネル１００、又は第１偏光板４１０若しくは第２偏光板４２０の表面に形成されるようにしてもよい。

以上説明したように、第４実施形態に係る電気光学装置によれば、２つの光学補償板３００、並びに第１支持基板４１２及び第２支持基板４２２によって、光源光に発生する位相差を適切に補償することが可能である。従って、高品質な画像を表示させることが可能である。

＜電子機器＞
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図１３は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この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１３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度に屈折する一方、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１３を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、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、本発明は上述の各実施形態で説明した液晶装置以外にも反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ、ＳＥＤ）、有機ＥＬディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、電気泳動装置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電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた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。

実施形態に係る液晶パネルの全体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実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。 第１実施形態に係る電気光学装置の変形例を示す断面図である。 光学補償板及び支持基板における光軸を概念的に示す斜視図（その１）である。 光学補償板及び支持基板における光軸を概念的に示す斜視図（その２）である。 光学補償板及び支持基板によって補償される位相差を示すグラフである。 第２実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。 第３実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る電気光学装置の構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る電気光学装置の変形例を示す断面図（その１）である。 第４実施形態に係る電気光学装置の変形例を示す断面図（その２）である。 電気光学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

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、２００…フレキシブル基板、３００…光学補償板、４１０…第１偏光板、４１１…第１偏光素子、４１２…第１支持基板、４２０…第２偏光板、４２１…第２偏光素子、４２２…第２支持基板

Claims (8)

1. 一対の第１及び第２基板間に液晶層が挟持されてなる液晶パネルと、
   偏光素子及び前記偏光素子を支持する支持基板を有しており、前記液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側に夫々配置された一対の偏光板と、
   屈折率異方性の極性が正又は負であり、前記液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側の少なくとも一方に、前記偏光板及び前記液晶パネルに挟まれるように配置された光学補償板と
   を備え、
   前記一対の偏光板のうち、前記光学補償板を介して前記液晶パネルに対向する一方である光学補償偏光板は、前記支持基板が前記光学補償板とは逆極性の屈折率異方性を有すると共に前記支持基板が前記偏光素子より前記液晶パネル側となるように構成されている
   ことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板は、各々が有する位相差を互いに相殺することで全体が有する位相差を所望の位相差に近付ける屈折率及び厚みを夫々有することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板は、光軸が互いに同じ向きとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記光学補償板は、前記液晶パネルに一体的に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記光学補償板は、前記光学補償偏光板に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板のうち、前記極性が正である方は、水晶を含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 前記光学補償板及び前記光学補償偏光板における支持基板のうち、前記極性が負である方は、サファイアを含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。

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