JP2023124101A - 液晶装置、表示装置、光変調モジュール、および液晶装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リバースチルトドメインによる表示品位の低下を軽減できる液晶装置を提供すること。
【解決手段】液晶装置１は、第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００の光入射側に設けられる第１偏光素子５１と、液晶パネル１００の射出面側に設けられる第２偏光素子５２と、第１偏光素子５１と液晶パネル１００との間に配置され、第２液晶層としての液晶層６７を有する第１位相差調整素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光素子５２との間に配置され、第３液晶層としての液晶層７７を有する第２位相差調整素子７０と、液晶パネル１００に入力される画像データに基づいて、第１位相差調整素子６０と第２位相差調整素子７０とに印加する電圧値を制御する制御部としての第１位相差制御素子駆動部６８と第２位相差制御素子駆動部７８と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置、表示装置、光変調モジュール、および、液晶装置の制御方法に関する。

液晶パネルの表示画面において、例えば、文字と背景の境界で、白画素と黒画素とが隣り合う場合、白画素の画素電極には高電位が印可され、他方、黒画素の画素電極には低電位が印可されるため、白画素の画素電極と黒画素の画素電極との間の横電界によって、液晶分子が所期の配向方向とは異なる方向に配向するリバースチルトドメインが発生することがある。

液晶パネルにおいて、リバースチルトドメインの発生は、表示品位低下の原因となることが知られている。特に、小型かつ高精細の液晶パネルにおいては、横電界の影響がより大きくなるため、リバースチルトドメインの抑制が課題の一つとなっている。

特許文献１には、このようなリバースチルトドメインの発生を抑制する技術として、画素間の印加電圧の差を小さくするように階調データを補正することによって、横電界を弱くする技術を開示している。

特開２０１２－２５２２０６号公報

しかしながら、横電界を弱くするために、階調データを補正すると、この補正に伴う表示内容の変化が、例えば、画像のボケとして、視聴者に視認されやすくなり、表示背反の発生という別の問題が生じることがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、リバースチルトドメインによる表示品位の低下を抑制することである。

本願の一態様に係る液晶装置は、第１液晶層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、前記液晶パネルが表示する画像に対応して前記第１位相差調整素子と前記第２位相差調整素子とに印加する電圧を制御する制御部と、を備える。

本願の一態様に係る液晶装置は、第１偏光素子と第１液晶層を有する液晶パネルとの間に配置されるとともに第２液晶層を有し、前記第２液晶層の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更可能な第１位相差調整素子と、前記液晶パネルと第２偏光素子との間に配置されるとともに第３液晶層を有し、前記第３液晶層の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更可能な第２位相差調整素子と、を備える。

本願の一態様に係る液晶装置は、第１偏光素子と第１液晶層を有する液晶パネルとの間に配置され、直線偏光が入射される第２液晶層と、前記第２液晶層から直線偏光または円偏光を射出するために、前記第２液晶層の位相差を制御する第１駆動部とを有する第１位相差調整素子と、前記液晶パネルと第２偏光素子との間に配置され、直線偏光または円偏光が入射される第３液晶層と、前記第３液晶層から直線偏光を射出するために、前記第３液晶層の位相差を制御する第２駆動部とを有する第２位相差調整素子とを、備える。

本願の一態様に係る表示装置は、上記液晶装置を備える。

本願の一態様に係る光変調モジュールは、第１液晶層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、前記液晶パネルが表示する画像に対応した電圧が印加され、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、前記液晶パネルが表示する画像に対応した電圧が印加され、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、を備える。

本願の一態様に係る液晶装置の制御方法は、第１液晶層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、前記液晶パネルに入力される画像データに基づいて、前記第１位相差調整素子と前記第２位相差調整素子とに印加する電圧値を制御する制御部と、を備える液晶装置の制御方法であって、前記液晶装置は、前記液晶パネルが表示する画像の明るさ情報またはコントラスト情報に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する。

実施形態１に係る液晶装置を用いた投射型表示装置の概略構成図。 液晶装置に組み合わされる液晶パネルの一態様を示す平面図。 液晶装置の断面を模式的に示す説明図。 液晶パネルの液晶層の構成を模式的に示す説明図。 第１モードの説明図。 第１モードの説明図。 第２モードの説明図。 第２モードの説明図。 位相差調整素子の位相差と画像の表示品位との関係を示すグラフ。 位相差制御に関わる構成を示した機能ブロック図。 明るさによって、位相差調整素子の位相差を求めるフローチャート。 明るい表示画面例を示す説明図。 明るい表示画面の輝度ヒストグラム。 暗い表示画面例を示す説明図。 暗い表示画面の輝度ヒストグラム。 コントラストによって、位相差調整素子の位相差を求めるフローチャート。 低コントラストの表示画面例を示す説明図。 低コントラストの表示画面の輝度ヒストグラム。 高コントラストの表示画面例を示す説明図。 高コントラストの表示画面の輝度ヒストグラム。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
ここで、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
また、以下の各図では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向と表記する。Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向と表記し、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向と表記する。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向と表記し、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向と表記する。なお、本実施形態において、Ｘ１方向が第１方向に対応し、Ｙ１方向が第２方向に対応する。

また、以下では、Ｚ２方向またはＺ１方向に見ることを「平面視」あるいは「平面的」という。また、Ｚ軸を含む断面に対して垂直方向から見ることを「断面視」あるいは「断面的」という。

さらに、以下の説明において、例えば基板に対して、「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。

１．実施形態１
１．１．液晶装置を用いた投射型表示装置の概要
図１は、本実施形態の液晶装置を用いた投射型表示装置の概略的な構成を示す説明図である。

本実施形態において、投射型表示装置１０００は、表示装置の一例である。また、投射型表示装置１０００は、液晶装置１を含んで構成される。
なお、本実施形態において、液晶装置１に含まれる構成のうち、後述する、液晶パネル１００と、第１偏光素子としての第１偏光板５１と、第２偏光素子としての第２偏光板５２と、第１位相差制御素子６０、第２位相差制御素子７０とを含んだ構成を、光変調モジュール４と呼ぶことがある。光変調モジュール４は、液晶装置１に含まれるすべての構成を含む必要はなく、すくなくとも、後述する第１位相差調整素子としての第１位相差制御素子６０と第２位相差調整素子としての第２位相差制御素子７０とを含んでいればよい。また、機能的には、直線偏光を直線偏光ないし円偏光の間の所望の偏光に変換して液晶パネル１００に射出する機能と、液晶パネル１００から射出した光の偏光状態を所望の偏光から直線偏光にして射出する機能を備えていればよい。 また、光変調モジュール４に含まれる構成は、すべての構成が物理的に接続され、または一体に形成されている必要はなく、各構成ないし構成の一部が物理的に離れていても、その間に電気的または光学的な関係性があればよい。

投射型表示装置１０００は、光源として、ＲＧＢに対応した３個のレーザー光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂと、画像表示装置として、ＲＧＢに対応した３個の液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと、投射光学系３００とを有する。

レーザー光源２００Ｒは、赤色光を射出する。赤色光の波長λは、６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である。レーザー光源２００Ｇは、緑色光を射出する。緑色光の波長λは、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である。レーザー光源２００Ｂは、青色光を射出する。青色光の波長λは、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。

液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、それぞれ第１偏光素子としての第１偏光板５１と、第１位相差調整素子としての第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と、第２位相差調整素子としての第２位相差制御素子７０と、第２偏光素子としての第２偏光板５２とを有する。なお、第１偏光板５１は、レーザー光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出される光が直線偏光の場合は、第１偏光板５１を省略することができる。レーザー光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出された直線偏光を直接に第１位相差制御素子６０に入射する場合は、レーザー光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂが、第１位相差素子に対応する。

液晶装置１Ｒの液晶パネル１００Ｒは、レーザー光源２００Ｒから射出された赤色光を赤色の階調データに基づいて変調させる。液晶装置１Ｇの液晶パネル１００Ｇは、レーザー光源２００Ｇから射出された緑色光を緑色の階調データに基づいて変調させる。液晶装置１Ｂの液晶パネル１００Ｂは、レーザー光源２００Ｂから射出された青色光を青色の階調データに基づいて変調させる。

第１偏光板５１は、レーザー光源２００Ｒ，２００Ｇまたはレーザー光源２００Ｂから射出された光の偏光を整え、直線偏光を第１位相差制御素子６０に射出する。

液晶装置１Ｒの第１位相差制御素子６０Ｒは、第１偏光板５１と、液晶パネル１００Ｒとの間に配置され、入射した直線偏光の偏光状態を、第１位相差制御素子６０Ｒの位相差に応じて、直線偏光のままで、または直線偏光から楕円偏光ないし円偏光に変えて液晶パネル１００に射出する。なお、第１位相差制御素子６０Ｒの位相差は、後述する方法によって０（ゼロ）からλ／４の範囲で可変に制御される。

第１位相差制御素子６０Ｒは、その位相差がゼロに制御される場合、第１偏光板５１から入射される直線偏光を、その偏光状態を変化させないまま射出する。また、第１位相差制御素子６０Ｒは、その位相差がλ／８に制御される場合、第１偏光板５１から入射される直線偏光を、楕円偏光に変化させて射出する。同様に、位相差がλ／４に制御される場合、第１位相差制御素子６０Ｒは、直線偏光を円偏光に変化させて射出する。
なお、液晶装置１Ｇの第１位相差制御素子６０Ｇおよび液晶装置１Ｂの第１位相差制御素子６０Ｂも、第１位相差制御素子６０Ｒと同様に構成される。

液晶装置１Ｒの第２位相差制御素子７０Ｒは、液晶パネル１００Ｒと第２偏光板５２との間に配置され、液晶パネル１００Ｒから射出された光の偏光状態を、直線偏光にするように、その位相差が制御される。

第１位相差制御素子６０Ｒの位相差がゼロに設定される場合、第２位相差制御素子７０Ｒの位相差もゼロに設定され、第２位相差制御素子７０Ｒは、液晶パネル１００Ｒから射出される直線偏光の偏光状態を変化させないように通過させる。

また、第１位相差制御素子６０Ｒの位相差がλ／８に設定される場合、第２位相差制御素子７０Ｒの位相差もλ／８に設定され、第２位相差制御素子７０Ｒは、液晶パネル１００Ｒから射出される楕円偏光を直線偏光に変化させて射出する。同様に、第１位相差制御素子６０Ｒの位相差がλ／４に設定される場合、第２位相差制御素子７０Ｒの位相差もλ／４に設定され、第２位相差制御素子７０Ｒは、液晶パネル１００Ｒから射出される円偏光を直線偏光に変化させて射出する。
なお、液晶装置１Ｇの第２位相差制御素子７０Ｇおよび液晶装置１Ｂの第２位相差制御素子７０Ｂも、第２位相差制御素子７０Ｒと同様に構成される。

第２偏光板５２は、第２位相差制御素子７０から射出された光を検光し、ダイクロイックプリズム３１０に入射させる。
ダイクロイックプリズム３１０は、液晶パネル１００Ｒから射出された光、液晶パネル１００Ｇから射出された光、および液晶パネル１００Ｂから射出された光を合成する。

投射レンズ３３０は、ダイクロイックプリズム３１０から射出した光を、スクリーン５００の投射面５１０に拡大投射する。

液晶装置１Ｒは、画像処理部８０と、位相差調整部９０と、明るさ検出部９５とを有する。なお、画像処理部８０と、位相差調整部９０と、明るさ検出部９５とは、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに対して、共通して１つあればよいが、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが、それぞれ画像処理部８０と、位相差調整部９０と、明るさ検出部９５とを備える構成としてもよい。

画像処理部８０は、画像データに基づいて、色毎の階調データを液晶パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに供給する。また、画像処理部８０は、画像データを解析して、解析情報を位相差調整部９０に出力する。本実施形態において、解析情報は、例えば、平均輝度情報またはコントラスト情報である。なお、解析情報は、これに限らず、映画、スポーツ、ゲーム、風景、文字、動画、静止画等のコンテンツ情報であってもよい。

明るさ検出部９５は、スクリーン５００が設置されている場所の明るさを検出して、検出した明るさ情報を位相差調整部９０に出力する。

位相差調整部９０は、画像処理部８０からの解析情報およびまたは明るさ検出部９５からの明るさ情報に基づいて、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を制御する位相差制御信号ＲｃＲ，ＲｃＧ，ＲｃＢを出力する。

１．２．液晶装置と組み合わされる液晶パネルの概要
図２は、液晶装置と組み合わされる液晶パネルの概略的な構成を示す平面図であり、液晶パネル１００をＺ２方向に見た様子を示している。なお、液晶パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、いずれも液晶パネル１００と同様に構成される。
本実施形態では、液晶パネル１００として、画素ごとに画素トランジスターとしてのＴＦＴ（Thin FiＬm Transistor）を備えたアクティブ駆動型液晶パネルを例に挙げて説明する。

液晶パネル１００は、透光性の第１基板１０と透光性の第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いる。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おり、第１基板１０と第２基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域に第１液晶層としての液晶層５が配置されている。

液晶パネル１００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る。液晶パネル１００の略中央において、表示領域１０ａは、アナログ時計の３時ＩＩＩ－９時ＩＸ方向の寸法がアナログ時計の１２時ＸＩＩ－６時ＶＩ方向の寸法より長い長方形の領域として設けられており、表示領域１０ａは、周辺領域１０ｂで囲まれている。なお、アナログ時計の３時ＩＩＩ－９時ＩＸ方向は、Ｘ軸に沿う方向であり、アナログ時計の１２時ＸＩＩ－６時ＶＩ方向は、Ｙ軸に沿う方向である。

表示領域１０ａと第２基板２０の外周縁との間には、矩形枠状の周辺領域１０ｂが設けられている。シール材１０７は、周辺領域１０ｂにおいて、略長方形の枠状に設けられている。

第１基板１０の第２基板２０側において、表示領域１０ａの外側には、データ線駆動回路１０１、複数の端子１０２および走査線駆動回路１０４が配置されている。
端子１０２には、フレキシブル配線基板１０５が接続されており、フレキシブル配線基板１０５を介して、各種電位や各種信号が、第１基板１０に入力される。

第２基板２０は、金属化合物等からなる遮光性の遮光膜２８が形成されている。遮光膜２８は、例えば、表示領域１０ａの外周縁に沿って配置された見切り２８ａである。

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１０６が形成されている。
なお、図２に示した方向Ｐは、液晶層５の液晶分子５ａの配向方向を示し、本実施形態において、配向方向Ｐは、平面視において、アナログ時計の１時３０分の方向から７時３０分に向かう方向である。

１．３．液晶装置の断面構成の概要
図３は、本実施形態の液晶装置の断面を模式的に示す断面図である。
液晶装置１は、レーザー光源２００から射出された光Ｌの入射側から順番に配置された第１偏光板５１、第１位相差制御素子６０、液晶パネル１００、第２位相差制御素子７０および第２偏光板５２を備える。

液晶パネル１００の第１基板１０の表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透光性導電膜からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続する画素スイッチング素子３０がマトリクス状に設けられている。また、基板本体１９と画素電極９ａとの間に積層された複数の絶縁膜１３の層間に遮光性の配線８，１７が設けられる。画素電極９ａに対して第２基板２０側には無機の斜方蒸着膜からなる第１配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、第１配向膜１６によって覆われている。

第１基板１０の周辺領域１０ｂには、ダミー画素電極９ｂが形成されている。本実施形態において、第１基板１０は、基板本体１９から第１配向膜１６までの構成を含む。

第２基板２０は、石英やガラス等の透光性の基板本体２９を有する。第２基板２０の第１基板１０側の略全面には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の共通電極２１が形成されている。共通電極２１と液晶層５との間には、無機の斜方蒸着膜からなる第２配向膜２６が設けられている。

見切り２８ａは、共通電極２１に対して第１基板１０とは反対側において、周辺領域１０ｂの共通電極２１と保護層２４との間に設けられている。また、見切り２８ａは、第１基板１０のダミー画素電極９ｂと平面視で重なる。本実施形態において、第２基板２０は、基板本体２９から第２配向膜２６までの構成を含む。

液晶パネル１００は、第１基板１０と第２基板２０との間にシール材１０７によって負の誘電異方性を持った液晶分子５ａを挟持したＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネルとして構成されている。かかる液晶パネル１００では、画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧が印加されると、液晶層５の液晶分子５ａは、第１基板１０および第２基板２０に対する傾き角が小さくなる方向に変位する。

第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、液晶パネル１００と同様に、いずれもＶＡモードの液晶パネルである。
第１位相差制御素子６０は、光Ｌの入射側に配置された第４基板６２と射出側に配置された第３基板６１とを備え、シール材１０８によって貼り合わせられた第３基板６１と第４基板６２との間に負の誘電異方性を持った第２液晶層としての液晶層６７を挟持する。第３基板６１は第１電極としての電極６３を備え、第４基板６２は第２電極としての電極６４を備える。
第２位相差制御素子７０は、光Ｌの入射側に配置された第６基板７２と射出側に配置された第５基板７１とを備え、シール材１０９に貼り合わせられた第５基板７１と第６基板７２との間に負の誘電異方性を持った第３液晶層としての液晶層７７を挟持する。第５基板７１は第３電極としての電極７３を備え、第６基板７２は第４電極としての電極７４を備える。

本実施形態において、第３基板６１、第４基板６２、第５基板７１および第６基板７２は、液晶パネル１００の第２基板２０と同様に構成される。なお、第３基板６１、第４基板６２、第５基板７１および第６基板７２において、第２基板２０の見切り２８ａは必須の構成ではない。
本実施形態において、第３基板６１と第５基板７１とを液晶パネル１００の第１基板１０と同様に画素電極９ａを備える構成としてもよい。第３基板６１と第５基板７１とに設ける画素電極９ａは、液晶パネル１００の画素電極９ａよりも、サイズを大きくしてもよい。第３基板６１と第５基板７１とに画素電極９ａを設けることで、画素電極９ａの大きさに応じた領域毎に位相差を制御できる構成とすることができる。なお、第４基板６２と第６基板７２とに、画素電極９ａを設ける構成としてもよい。

第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０において、液晶層６７を駆動する電極６３，６４間および液晶層７７を駆動する電極７３，７４間に電圧を印加していない場合、液晶層６７，７７の液晶分子はそれぞれ基板面に対して垂直配向する。この場合、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差は、いずれもゼロとなり、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、入射する光を、その偏光状態を変化させることなく透過させる。

他方、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０において、電極６３，６４間および電極７３，７４間に電圧し、印加する電圧値を大きくいくと、液晶層６７，７７の液晶分子はそれぞれ基板面に対して平行な方向に徐々に倒れ、それに伴って、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差は徐々に増加する。

第１位相差制御素子６０は、その遅相軸が第１偏光板５１の偏光軸に対して４５°の角度を成すように配置され、第２位相差制御素子７０は、遅相軸が第２偏光板５２の偏光軸に対して４５°の角度を成すように配置されている。すなわち、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、各々の遅相軸が直交となるように配置される。

第１偏光板５１と第２偏光板５２とは、互いの偏光軸が９０°の角度を成すクロスニコルに配置されており、液晶パネル１００は、液晶分子５ａの配向方向Ｐが第１偏光板５１および第２偏光板５２の偏光軸に対して４５°の角度を成すように構成される。
本実施形態において、第１位相差制御素子６０の遅相軸は、液晶パネル１００の配向方向Ｐと平行となるように配置され、第２位相差制御素子７０の遅相軸は、液晶パネル１００の配向方向Ｐと直交となるように配置される。なお、第１位相差制御素子６０の遅相軸が、液晶パネル１００の配向方向Ｐと直交し、第２位相差制御素子７０の遅相軸が、液晶パネル１００の配向方向Ｐと平行となるように配置してもよい。

このように配置することで、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、液晶層６７，７７に印加する電圧値を制御し、液晶層６７，７７の位相差を所望の値を制御することで、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０に入射する光の偏光状態を、直線偏光から変化させないか、直線偏光から楕円偏光ないし円偏光に変化させるか、または、楕円偏光ないし円偏光から直線偏光に変化させることができる。

なお、第１偏光板５１の偏光軸と第２偏光板５２の偏光軸とが成す角度、第１位相差制御素子６０の遅相軸と第２位相差制御素子７０の遅相軸とが成す角度、および、第２位相差制御素子７０または第１位相差制御素子６０の遅相軸と配向方向Ｐとが成す角度は、９０°に限らず、製造上の公差等を考慮すると、９０°±５°の範囲内の角度であればよい。

また、第１偏光板５１および第２偏光板５２の偏光軸と配向方向Ｐとが成す角度、第１位相差制御素子６０の遅相軸と第１偏光板５１の偏光軸とが成す角度、および、第２位相差制御素子７０の遅相軸と第２偏光板５２とが成す角度は、４５°に限らず、製造上の公差等を考慮すると、４５°±５°の範囲内の角度であればよい。
また、第１位相差制御素子６０または第２位相差制御素子７０の遅相軸と配向方向Ｐとが成す角度は、０°に限らず、製造上の公差等を考慮すると、０°±５°の範囲内の角度であればよい。

本実施形態では、液晶パネル１００と第１位相差制御素子６０とを別々の構成としたが、一体の構成とすることもできる。この場合、例えば、第３基板６１を基板本体２９に形成する構成とすることができる。また、同様に、液晶パネル１００と第２位相差制御素子７０とを一体の構成とすることもできる。この場合、例えば、第６基板７２を基板本体１９に形成する構成とすることができる。

１．４．液晶層の構成の概要
図４は、液晶パネルの液晶層の構成を模式的に示す説明図である。
液晶パネル１００の第１配向膜１６および第２配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体１６ａ、２６ａが基板本体１９，２９に対して斜めに形成された柱状構造体層からなる。それ故、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶分子５ａを第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子５ａにプレチルトを付している。

ここで、画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加しないＯＦＦ状態で、第１基板１０および第２基板２０に対して垂直な方向と液晶分子５ａの長軸方向、すなわち、配向方向Ｐとがなす角度がプレチルト角θｐである。本実施形態において、プレチルト角θｐは、例えば５°である。

画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧が印加されたＯＮ状態では、液晶分子５ａは、配向方向Ｐに沿って、破線で示すように、第１基板１０および第２基板２０に対する傾き角が小さくなるように変位する。かかる配向方向Ｐがいわゆる明視方向である。

第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の液晶層６７，７７も、液晶パネル１００と同様に構成される。第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０において、液晶層６７，７７の液晶分子の配向方向が、遅相軸の方向である。

１．５．直線偏光モードと楕円偏光ないし円偏光モードの概要
図５Ａ、図５Ｂは、それぞれ第１モードの説明図である。第１モードでは、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、位相差がゼロに制御される。図５Ａは、液晶パネル１００の画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加していないＯＦＦ状態を示し、図５Ｂは、液晶パネル１００の画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加しているＯＮ状態を示す。

図６Ａ、図６Ｂは、それぞれ第２モードの説明図である。第２モードでは、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、位相差が、例えば、λ／２４，λ／１２，λ／８，λ／６またはλ／４のいずれかに制御される。図６Ａは、液晶パネル１００の画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加していないＯＦＦ状態を示し、図６Ｂは、液晶パネル１００の画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加しているＯＮ状態を示す。

図５Ａ、図５Ｂおよび図６Ａ、図６Ｂにおいて、第１偏光板５１の偏光軸、第１位相差制御素子６０の遅相軸、液晶パネル１００における液晶分子５ａの配向方向Ｐ、第２位相差制御素子７０の遅相軸、および第１偏光板５１の偏光軸を各々破線の矢印で示し、光の偏光状態等は実線の矢印で示してある。

本実施形態において、液晶パネル１００における液晶分子５ａの配向方向Ｐと、第１位相差制御素子６０の遅相軸とは平行であり、第１位相差制御素子６０の遅相軸と第２位相差制御素子７０の遅相軸とは直交している。

本実施形態において、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差の値Ｒは各々、液晶パネル１００への入射光の波長をλとしたとき、ゼロからλ／４の範囲の値となるように制御される。
なお、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は各々、同じの位相差となるように制御される。

次に、図５Ａ、図５Ｂを参照して、第１モードにおける第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差について説明する。
第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差がそれぞれゼロの場合、図５Ａ、図５Ｂに示すように、第１偏光板５１から射出された第１直線偏光Ｌ１は、そのままの偏光状態で第１位相差制御素子６０を通過し、第１直線偏光Ｌ１ａとして液晶パネル１００に入射する。

図５Ａに示すように、液晶パネル１００の画素が、黒表示に対応するＯＦＦ状態である場合、液晶パネル１００からは第１直線偏光Ｌ１ｂが射出され、第２位相差制御素子７０に入射した第１直線偏光Ｌ１ｂは、そのままの偏光状態で射出される。したがって、第２位相差制御素子７０から射出した第１直線偏光Ｌ１ｃは、第２偏光板５２から射出されない。

これに対して、液晶パネル１００の画素が、白表示に対応するＯＮ状態にある場合、液晶パネル１００から第２直線偏光Ｌ２ｂが射出される。第２直線偏光Ｌ２ｂは、そのままの偏光状態で第２位相差制御素子７０を通過し、第２直線偏光Ｌ２ｃとして、第２偏光板５２に入射して、第２直線偏光Ｌ２ｄとして射出される。

第２偏光板５２から射出される第２直線偏光Ｌ２ｄの射出光量Ｉは、以下の式で示される。
Ｉ＝Ｉ０・ｓｉｎ²（２θ）・ｓｉｎ²（ｎ・Δｎｄ／λ） ・・式（１）
Ｉ０＝入射光量
θ＝液晶層５の配向方向Ｐと第１偏光板５１の偏光軸とが成す角度
ｎ＝液晶層５の屈折率
Δｎｄ＝液晶層５のリダーデーション
λ＝入射光の波長

従って、射出光量Ｉは、液晶層５の配向方向Ｐと第１偏光板５１の偏光軸とが成す角度θの影響を受ける。ここで、偏光板の偏光軸は、液晶パネル１００に入射する第１直線偏光Ｌ１aの光の光軸方向に相当する。従って、横電界によって液晶分子５ａの配向が乱れると、その影響が射出光量Ｉに及ぶ結果、白画面に黒い部分が発生することになる。

次に、図６Ａ、図６Ｂを参照して、第２モードにおける第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差について説明する。

第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差の値をλ／４とした場合、第１位相差制御素子６０に、第１直線偏光Ｌ１が、その振動方向が、第１位相差制御素子６０の遅相軸に対してθ＝＋４５゜の角度で入射したとき、第１位相差制御素子６０からの射出光は右回りの円偏光Ｌ３ａとなる。これに対して、第１直線偏光Ｌ１の振動方向と第１位相差制御素子６０の遅相軸とがθ＝－４５゜の角度をなすときは左回りの円偏光Ｌ３ａとなる。

本実施形態では、図６Ａに示すように、液晶パネル１００において、第１偏光板５１から射出された第１直線偏光Ｌ１が第１位相差制御素子６０に入射して液晶パネル１００に右回りの円偏光Ｌ３ａが入射する。

ここで、液晶パネル１００の画素が、黒表示に対応するＯＦＦ状態にある場合、液晶パネル１００からは右回りの円偏光Ｌ３ｂが射出される結果、右回りの円偏光Ｌ３ｂが第２位相差制御素子７０に入射する。従って、第２位相差制御素子７０からは第１直線偏光Ｌ１ｃの光が射出されるので、第２偏光板５２からは表示光は、射出されない。

これに対して、液晶パネル１００の画素が、白表示に対応するＯＮ状態にある場合、液晶パネル１００からは左回りの円偏光Ｌ４ｂが射出される結果、左回りの円偏光が第２位相差制御素子７０に入射する。従って、第２位相差制御素子７０からは第２直線偏光Ｌ２ｃが射出され、かかる第２直線偏光Ｌ２ｃは、第２偏光板５２を通過して、第２直線偏光Ｌ２ｄとして射出される。

ここで、液晶パネル１００に入射する光が円偏光Ｌ３ａの場合、式（１）におけるｓｉｎ²（２θ）の項が存在しないので、射出光量Ｉは、以下の式で示される。それ故、横電界によって液晶分子５ａの配向が乱れても、その影響が射出光量Ｉに及ばないため、白画面に黒い部分が発生することを抑制することができる。それ故、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差をλ／４に設定すれば、リバースチルトドメインによる配向不良の影響を最も抑制することができる。
Ｉ＝Ｉ０・ｓｉｎ²（ｎ・Δｎｄ／λ） ・・式（２）

しかしながら、液晶パネル１００に入射する光が円偏光Ｌ３ａの場合、液晶パネル１００に入射した円偏光Ｌ３ａは、配線８，１７の側面等で反射した際の位相変化によって光漏れが発生しやすく、コントラスト比が低下しやすい。

図７は、位相差制御素子の位相差と画像の表示品位との関係を示すグラフである。横軸は、コントラスト比（Contrast Ratio）であり、グラフの右側が、左側よりもコントラスト比が高いことを示している。縦軸は、配向不良度合であり、グラフの上側が、下側よりも配向不良の影響が大きいことを示している。

図７は、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差をゼロからλ／４まで変化させた場合における液晶パネル１００の配向不良への影響およびコントラスト比の変化を示している。
第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差をゼロに制御した場合、すなわち、第１モードである直線偏光モードとした場合、配向不良による表示品位の低下は改善されないが、コントラスト比が高い画面を表示することができる。
また、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差をλ／４に近づけるように制御した場合、すなわち、第２モードである楕円偏光ないし円偏光モードとした場合、コントラスト比は低下していくが、配向不良による表示品位の低下は改善される。

本実施形態では、表示する画面データまたは表示が行われる部屋の明るさに基づいて、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差の値Ｒをゼロ以上λ／４の範囲の値に設定する。

１．６．位相差制御の概要
図８は、位相差制御に関わる構成を示した機能ブロック図である。
画像処理部８０は、フレームメモリ８１、画像信号出力部８２、ヒストグラム生成部８３および演算部８４を備える。フレームメモリ８１は、入力される画像信号Ｖｓに基づいて、１フレームの画像データを記憶する。画像信号出力部８２は、入力される画像信号Ｖｓに基づいて、赤色画像信号ＶｓＲを液晶パネル１００Ｒに出力し、緑色画像信号ＶｓＧを液晶パネル１００Ｇに出力し、青色画像信号ＶｓＢを液晶パネル１００Ｂに出力する。

ヒストグラム生成部８３は、フレームメモリ８１に記憶された１フレーム分の画像データに基づいて、輝度ヒストグラムを生成する。演算部８４は、生成された輝度ヒストグラムに基づいて、１フレームの表示画面の平均輝度を演算して、平均輝度情報Ｋを出力する。なお、演算部８４は、生成された輝度ヒストグラムに基づいて、後述するように１フレームの表示画面のコントラストを演算して出力してもよい。

位相差調整部９０は、位相差決定部９１および位相差制御信号出力部９２を備える。
位相差決定部９１は、画像処理部８０の演算部８４から出力された１フレームの表示画面の平均輝度情報Ｋに基づいて、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を決定する。位相差調整部９０は、平均階調情報Ｋと位相差とを対応付けたテーブルを備え、このテーブルに基づいて、位相差を決定する。
位相差制御信号出力部９２は、位相差決定部９１が決定した位相差に基づいて、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を制御するための位相差制御信号ＲｃＲ，ＲｃＧ，ＲｃＢを出力する。

液晶装置１Ｇにおいて、位相差制御信号ＲｃＲ，ＲｃＧ，ＲｃＢは、制御部としての第１位相差制御素子駆動部６８および第２位相差制御素子駆動部７８に入力される。なお、画像処理部８０とヒストグラム生成部８３とをさらに含む構成を制御部としてもよい。また、明るさ検出部９５をさらに含む構成を制御部としてもよい。
第１位相差制御素子駆動部６８は、位相差制御信号ＲｃＧに基づいて、第１位相差制御素子６０Ｇの位相差を制御する。第１位相差制御素子駆動部６８は、液晶層６７の位相差が、位相差決定部９１で決定した位相差になるように、電極６３，６４に印加する電圧を制御する。

第２位相差制御素子駆動部７８は、位相差制御信号ＲｃＧに基づいて、第２位相差制御素子７０Ｇの位相差を制御する。第２位相差制御素子駆動部７８は、液晶層７７の位相差が、位相差決定部９１で決定した位相差になるように、電極７３，７４に印加する電圧を制御する。
なお、液晶装置１Ｒおよび液晶装置１Ｂの第１位相差制御素子駆動部６８および第２位相差制御素子駆動部７８も、液晶装置１Ｇと同様に構成される。また、第１位相差制御素子駆動部６８および第２位相差制御素子駆動部７８に入力される位相差制御信号ＲｃＧは、同じ信号である必要はなく、例えば、個体差に応じて、異なる信号に調整されていてもよい。

パネル駆動部１１０は、緑色画像信号ＶｓＧに基づいて、液晶パネル１００Ｇを駆動する。なお、液晶装置１Ｒ，１Ｂは、液晶装置１Ｇと同様に構成される。

位相差決定部９１は、明るさ検出部９５からの明るさ情報に基づいて、位相差を決定してもよい。例えば、スクリーン５００が明るい場所に設置されている場合は、リバースチルトドメインによる表示不具合が発生しても、表示不具合は、目立ちにくいので、平均輝度情報にかかわらず第１モードのみが選択される。

画像処理部８０、位相差調整部９０、第１位相差制御素子駆動部６８、第２位相差制御素子駆動部７８およびパネル駆動部１１０は、１チップ上の集積回路に搭載されていてもよく、また、複数のチップに分割されていてもよい。また、画像処理部８０、位相差調整部９０、第１位相差制御素子駆動部６８、第２位相差制御素子駆動部７８およびパネル駆動部１１０は、表示装置としての投射型表示装置１０００のＳＯＣ（System On a Chip）、または、液晶パネル１００を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）に搭載されていてもよい。また、一部の機能ブロック、例えば、画像処理部８０と位相差調整部９０とがＳＯＣに搭載され、第１位相差制御素子駆動部６８、第２位相差制御素子駆動部７８およびパネル駆動部１１０が、駆動ＩＣに搭載されていてもよい。また、これらの機能ブロックを液晶パネル１００の基板上に形成してもよい。

図９は、明るさによって、位相差制御素子の位相差を求めるフローチャートである。
ステップＳ１では、ヒストグラム生成部８３は、フレームメモリ８１に記憶した１画面分の画像データに基づいて、各画素の階調Ｐｎのヒストグラムを生成する。
図１０Ａは、暗い表示画面例を示す説明図であり、暗いグレーの背景に黒の丸が表示された画面例を示している。図１０Ｂは、図１０Ａの暗い表示画面の輝度ヒストグラムであり、横軸に階調Ｐｎ、縦軸に度数を表示している。

図１０Ａに示すような全体として暗い画面が表示される場合、１画面分の各画素の階調Ｐｎから生成した輝度ヒストグラムは、図１０Ｂに示すような低階調側に高い度数を持つヒストグラムとなる。このような暗い画面の場合、隣り合う画素間の横電界は大きくなりにくく、リバースチルトドメインの発生も少ない。また、リバースチルトドメインが発生しても、リバースチルトドメインによる表示不良は、視聴者から視認されにくい。
よって、本実施形態において、暗い画面を表示する場合、後述するように、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、その位相差をゼロにする第１モードに制御される。

図１１Ａは、明るい表示画面例を示す説明図であり、明るい白い背景に薄いグレーの丸が表示された画面例を示している。図１１Ｂは、図１１Ａの明るい表示画面の輝度ヒストグラムであり、図１０Ｂと同様に、横軸に階調Ｐｎ、縦軸に度数を表示している。

図１１Ａに示すような全体として明るい画面の場合、１画面分の各画素の階調Ｐｎから生成した輝度ヒストグラムは、図１１Ｂに示すような高階調側に高い度数を持つヒストグラムとなる。このような明るい画面の場合は、隣り合う画素間の横電界は大きくなりやすく、リバースチルトドメインも発生しやすい。また、リバースチルトドメインによって生じた表示不良は、視聴者から視認されやすい。
よって、本実施形態において、明るい画面を表示する場合、後述するように、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、その位相差をλ／８やλ／４等にする第２モードに制御される。

図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２では、演算部８４は、生成したヒストグラムに基づいて、１画面の平均階調情報Ｋを算出する。
ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６では、位相差決定部９１によって、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を決定する。ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６において、ａは５０、ｂは１００、ｃは１５０、ｄは２００である。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄの値は、一例であって、適宜変更してもよい。

位相差決定部９１は、平均階調情報Ｋと位相差とを対応付けたテーブルに基づいて、位相差を決定する。
ステップＳ７では、ステップＳ３において、平均階調情報Ｋがａ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をゼロとする。
ステップＳ８では、ステップＳ４において、平均階調情報Ｋがａ以上ｂ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／３２とする。
ステップＳ９では、ステップＳ５において、平均階調情報Ｋがｂ以上ｃ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／１６とする。
ステップＳ１０では、ステップＳ６において、平均階調情報Ｋがｃ以上ｄ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／８とする。
ステップＳ１１では、ステップＳ６において、平均階調情報Ｋがｄ以上の場合と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／４とする。

位相差決定部９１は、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差が同じになるように制御する。また、位相差は、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の個体差に応じて補正されていてもよい。

ステップＳ１２では、位相差制御信号出力部９２は、位相差決定部９１が決定した位相差に基づいて、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０に対して、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を制御する位相差制御信号ＲｃＲ，ＲｃＧ，ＲｃＢを出力する。

液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、位相差制御信号ＲｃＲ，ＲｃＧ，ＲｃＢに基づいて、第１位相差制御素子６０の液晶層６７および第２位相差制御素子７０の液晶層７７を駆動して、液晶層６７の液晶分子の配向方向と液晶層７７の液晶分子の配向方向とを、基板面に対して垂直な方向と平行な方向との間の所望な方向に変更する。これによって、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差が制御される。

ステップＳ７において、位相差がゼロとされた場合、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、第１モードである直線偏光モードとなり、入射する直線偏光の偏光状態を変えないで直線偏光のまま射出するように、第１位相差制御素子６０の位相差と第２位相差制御素子７０の位相差とが制御される。

図１０Ｂのような暗い画面の場合、第１モードが選択され、コントラストを優先した表示とする。暗い画面の場合は、画素間の横電界が大きくなりにくく、リバースチルトドメインの発生も抑制される上に、リバースチルトドメインが発生しても、配向不良の影響が視認しづらい。よって、第１位相差制御素子６０の位相差と第２位相差制御素子７０の位相差とを第１モードに制御することで、コントラスト優先の表示として、視聴者が感じる表示品位を上げることができる。

ステップＳ８からステップＳ１１では、第２モードとなり、第１位相差制御素子６０は、位相差に応じて、入射する直線偏光を楕円偏光ないし円偏光にして射出し、第２位相差制御素子７０は、位相差に応じて、入射する楕円偏光ないし円偏光を直線偏光に変換して射出する。なお、第１位相差制御素子６０は、位相差がλ／３２、λ／１６およびλ／８の場合、楕円偏光を射出し、位相差がλ／４の場合、円偏光を射出する。

図１１Ｂのような明るい画面の場合は、画素間の横電界が大きくなり、リバースチルトドメインが発生しやすくなり、また、配向不良の影響も視認しやすくなる。よって、第１位相差制御素子６０の位相差と第２位相差制御素子７０の位相差とを第２モードに制御することで、配向不良の改善を優先する表示として、視聴者が感じる表示品位を上げることができる。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置１によれば、以下の効果を得ることができる。
液晶装置１は、第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００の光入射側に設けられる第１偏光板５１と、液晶パネル１００の射出面側に設けられる第２偏光板５２と、第１偏光板５１と液晶パネル１００との間に配置され、第２液晶層としての液晶層６７を有する第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光板５２との間に配置され、第３液晶層としての液晶層７７を有する第２位相差制御素子７０と、液晶パネル１００に入力される画像データに基づいて、第１位相差制御素子６０と第２位相差制御素子７０とに印加する電圧値を制御する制御部としての第１位相差制御素子駆動部６８と第２位相差制御素子駆動部７８と、を備える。なお、第１偏光素子は、直線偏光を射出するレーザー光源２００であってもよい。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を液晶装置１で表示する画像に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、本実施形態の液晶装置１において、制御部は、画像処理部８０および位相差調整部９０を含み、液晶パネル１００が表示する画像の明るさ情報に基づいて、第１位相差制御素子６０が有する第１位相差と第２位相差制御素子７０が有する第２位相差とを制御する。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を、液晶装置１で表示する画像の明るさ情報に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、本実施形態の液晶装置１において、制御部は、明るさ検出部９５を含み、表示画面であるスクリーン５００の投射面５１０の周囲の明るさ情報に基づいて、第１位相差制御素子６０が有する第１位相差と第２位相差制御素子７０が有する第２位相差とを制御する。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態をスクリーン５００の投射面５１０の周囲の明るさ情報に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、本実施形態の液晶装置１において、制御部は、液晶パネル１００への入射光の波長をλとしたとき、第１位相差制御素子６０が有する第１位相差と第２位相差制御素子７０が有する第２位相差とを、それぞれ０以上λ／４以下を満たす位相差に制御する。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を直線偏光から楕円偏光ないし円偏光に制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、本実施形態の液晶装置１において、制御部は、第１位相差制御素子６０から直線偏光を射出し、第２位相差制御素子７０から直線偏光を射出するように、第１位相差と第２位相差とを制御する第１モードと、第１位相差制御素子６０から楕円偏光または円偏光を射出し、第２位相差制御素子７０から直線偏光を射出するように、第１位相差と第２位相差とを制御する第２モードとを有する。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を直線偏光から楕円偏光ないし円偏光に制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、本実施形態の液晶装置１において、第１位相差制御素子６０は、第２液晶層としての液晶層６７と、液晶層６７に第１電圧を印加する一対の電極６３，６４とを備え、第２位相差制御素子７０は、第３液晶層としての液晶層７７と、液晶層７７に第２電圧を印加する一対の電極７３，７４とを備え、制御部は、第１電圧と第２電圧とを制御する。
この構成によれば、第１位相差制御素子６０の液晶層６７と第２位相差制御素子７０の液晶層７７に印加する電圧を制御することで、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を直線偏光から楕円偏光ないし円偏光に制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

液晶装置１は、第１偏光素子としての第１偏光板５１と、第２偏光素子としての第２偏光板５２と、第１偏光板５１と第２偏光板５２との間に配置された液晶パネル１００と、第１偏光板５１と液晶パネル１００との間に配置されるとともに第２液晶層としての液晶層６７を有し、液晶層６７の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更可能な第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光板５２との間に配置されるとともに第３液晶層としての液晶層７７を有し、液晶層７７の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更可能な第２位相差制御素子７０と、を備える。
この構成によれば、第１位相差制御素子６０の液晶層６７の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更し、第２位相差制御素子７０の液晶層７７の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

液晶装置１は、第１偏光素子としての第１偏光板５１と第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００との間に配置されるとともに第２液晶層としての液晶層６７を有し、液晶層６７の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更可能な第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光素子としての第２偏光板５２との間に配置されるとともに第３液晶層としての液晶層７７を有し、液晶層７７の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更可能な第２位相差制御素子７０と、を備える。
この構成によれば、第１位相差制御素子６０の液晶層６７の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更し、第２位相差制御素子７０の液晶層７７の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

液晶装置１は、第１偏光素子としての第１偏光板５１と第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００との間に配置され、直線偏光が入射される第２液晶層としての液晶層６７と、液晶層６７から直線偏光または円偏光を射出するために、液晶層６７の位相差を制御する第１駆動部としての第１位相差制御素子駆動部６８とを有する第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光素子としての第２偏光板５２との間に配置され、直線偏光または円偏光が入射される第３液晶層としての液晶層７７と、液晶層７７から直線偏光を射出するために、液晶層７７の位相差を制御する第２駆動部としての第２位相差制御素子駆動部７８とを有する第２位相差制御素子７０とを備える。
この構成によれば、第１位相差制御素子６０の液晶層６７の位相差を制御して、液晶層６７から直線偏光または円偏光を射出し、第２位相差制御素子７０の液晶層７７の位相差を制御して、液晶層７７から直線偏光を射出することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

また、表示装置としての投射型表示装置１０００は、上記液晶装置１を備える。
この構成によれば、液晶装置１を備えた投射型表示装置１０００は、リバースチルトドメインによる表示不具合を抑制して、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。なお、表示装置としては他の電子機器であってもよい。

また、光変調モジュール４は、第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００の光入射側に設けられる第１偏光板５１と、液晶パネル１００の光射出側に設けられる第２偏光板５２と、液晶パネル１００が表示する画像に対応した電圧が印加され、第１偏光板５１と液晶パネル１００との間に配置され、第２液晶層としての液晶層６７を有する第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００が表示する画像に対応した電圧が印加され、液晶パネル１００と第２偏光板５２との間に配置され、第３液晶層としての液晶層７７を有する第２位相差制御素子７０と、を備える。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を液晶パネル１００で表示する画像に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

液晶装置１の制御方法は、第１液晶層としての液晶層５を有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００の光入射側に設けられる第１偏光板５１と、液晶パネル１００の射出面側に設けられる第２偏光板５２と、第１偏光板５１と液晶パネル１００との間に配置され、第２液晶層としての液晶層６７を有する第１位相差制御素子６０と、液晶パネル１００と第２偏光板５２との間に配置され、第３液晶層としての液晶層７７を有する第２位相差制御素子７０と、液晶パネル１００に入力される画像データに基づいて、第１位相差制御素子６０と第２位相差制御素子７０とに印加する電圧値を制御する制御部としての第１位相差制御素子駆動部６８と第２位相差制御素子駆動部７８と、を備え、第１位相差制御素子駆動部６８と第２位相差制御素子駆動部７８とを、液晶パネル１００が表示する画像の明るさ情報としての平均輝度Ｋまたはコントラスト情報としてのコントラストＣＲに基づいて、第１位相差と第２位相差とを制御する。
この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を、液晶装置１で表示する画像に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

２．実施形態２
２．１．位相差制御の概要
図１２は、コントラストによって、位相差制御素子の位相差を求めるフローチャートである。
ステップＳ２１では、ヒストグラム生成部８３は、フレームメモリ８１に記憶した１画面分の画像データに基づいて、各画素の階調Ｐｎのヒストグラムを生成する。
図１３Ａは、低コントラストの表示画面例を示す説明図であり、画面全体において明るさの差が少ない画面例が表示されている。図１３Ｂは、図１３Ａの低コントラストの表示画面の輝度ヒストグラムであり、横軸に階調Ｐｎ、縦軸に度数を表示している。

図１３Ａに示すような画面全体において明るさの差が少ない画面を表示する場合、１画面分の各画素の階調Ｐｎから生成した輝度ヒストグラムは、図１３Ｂに示すような一つの大きな凸形状を有するヒストグラムとなる。このような低コントラスト画面の場合、隣り合う画素間の横電界は大きくなりにくく、リバースチルトドメインの発生も少ない。また、リバースチルトドメインが発生しても、リバースチルトドメインによる表示不良は視聴者から視認しづらい。
よって、本実施形態において、暗い画面を表示する場合、後述するように、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、その位相差をゼロにする第１モードに制御される。

図１４Ａは、高コントラストの表示画面例を示す説明図であり、白と黒からなる明るさの差が大きな画面例が表示されている。図１４Ｂは、図１４Ａの高コントラストの表示画面の輝度ヒストグラムであり、図１３Ｂと同様に、横軸に階調Ｐｎ、縦軸に度数を表示している。

図１４Ａに示すような明るさの大きな画面を表示する場合、１画面分の各画素の階調Ｐｎから生成した輝度ヒストグラムは、図１４Ｂに示すように離れた２カ所にそれぞれ大きな凸形状を有するヒストグラムとなる。このような高コントラスト画面の場合は、隣り合う画素間の横電界は大きくなりやすく、リバースチルトドメインも発生しやすい。また、リバースチルトドメインによる表示不良は、視聴者から視認されやすい。
よって、本実施形態において、高コントラスト画面を表示する場合、後述するように、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、その位相差をλ／８やλ／４等にする第２モードに制御される。

図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ２２では、演算部８４は、生成したヒストグラムに基づいて、１画面のコントラストＣＲを算出する。コントラストＣＲは、例えば、ヒストグラムにおいて度数の多い２つの階調の階調差から算出する。なお、度数の多い階調が３つ以上ある場合は、階調差の大きい２つの階調差からコントラストＣＲを求めるとよい。

ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６では、位相差決定部９１によって、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を決定する。ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６において、ａは５００、ｂは１０００、ｃは１５００、ｄは２０００である。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄの値は、一例であって、適宜変更してもよい。

位相差決定部９１は、コントラストＣＲと位相差とを対応付けたテーブルに基づいて、位相差を決定する。
ステップＳ２７では、ステップＳ２３において、コントラストＣＲがａ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をゼロとする。
ステップＳ２８では、ステップＳ２４において、コントラストＣＲがａ以上ｂ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／３２とする。
ステップＳ２９では、ステップＳ２５において、コントラストＣＲがｂ以上ｃ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／１６とする。
ステップＳ３０では、ステップＳ２６において、コントラストＣＲがｃ以上ｄ未満と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／８とする。
ステップＳ３１では、ステップＳ２６において、コントラストＣＲがｄ以上の場合と判断された場合、位相差決定部９１は、位相差をλ／４とする。

位相差決定部９１は、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差で位相差が同じになるように制御する。また、位相差は、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の個体差に応じて補正されていてもよい。

ステップＳ２２では、位相差制御信号出力部９２は、位相差決定部９１が決定した位相差に基づいて、液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０に対して、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を制御する位相差制御信号ＲｃＲ,ＲｃＧ，ＲｃＢを出力する。

液晶装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、位相差制御信号ＲｃＲ,ＲｃＧ，ＲｃＢに基づいて、第１位相差制御素子６０の液晶層６７および第２位相差制御素子７０の液晶層７７を駆動する電圧を、第１位相差制御素子６０の電極６３，６４および第２位相差制御素子７０の電極７３，７４に印加して、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０の位相差を制御する。

ステップＳ２７において、位相差がゼロとされた場合、第１位相差制御素子６０および第２位相差制御素子７０は、第１モードである直線偏光モードとなり、入射する直線偏光の偏光状態を変えないで直線偏光のまま射出するように、その位相差が制御される。

図１３Ｂのような低コントラスト画面の場合は、第１モードが選択され、コントラストを優先した表示とする。低コントラスト画面の場合は、画素間の横電界が大きくなりにくく、リバースチルトドメインの発生も抑制される上に、リバースチルトドメインが発生しても、配向不良の影響が視聴者から視認しづらいため、第１モードとして、コントラスト優先の表示とすることで、視聴者が見て感じる表示品位を上げることができる。

ステップＳ２８からステップＳ３１では、第２モードとなり、第１位相差制御素子６０は、位相差に応じて、入射する直線偏光を楕円偏光ないし円偏光にして射出し、第２位相差制御素子７０は、位相差に応じて、入射する楕円偏光ないし円偏光を直線偏光に変換して射出する。なお、第２位相差制御素子７０は、位相差がλ／３２、λ／１６およびλ／８の場合、入射される楕円偏光を直線偏光に変換して射出し、位相差がλ／４の場合、入射される円偏光を直線偏光に変換して射出し、位相差がゼロの場合、入射される直線偏光を直線偏光のままで射出する。

図１４Ｂのような高コントラスト画面の場合は、画素間の横電界が大きくなり、リバースチルトドメインが発生しやすくなり、また、配向不良の影響も視認しやすくなるため、第２モードとして、配向不良の改善を優先する表示とすることで、視聴者が見て感じる表示品位を上げることができる。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置１によれば、以下の効果を得ることができる。
また、本実施形態の液晶装置１において、制御部は、画像処理部８０および位相差調整部９０を含み、液晶パネル１００が表示する画像のコントラスト情報に基づいて、第１位相差制御素子６０が有する第１位相差と第２位相差制御素子７０が有する第２位相差とを制御する。

この構成によれば、液晶パネル１００に入射する光の偏光状態を液晶装置１で表示する画像のコントラスト情報に基づいて、制御することができるので、視聴者が見た際の表示品位を上げることができる。

１，１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ…液晶装置、４…光変調モジュール、５…液晶層、５ａ…液晶分子、９ａ…画素電極、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１６…第１配向膜、１６ａ…柱状体、１９…基板本体、２０…第２基板、２１…共通電極、２６…第２配向膜、２６ａ…柱状体、２９…基板本体、５１…第１偏光板、５２…第２偏光板、６０，６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ…第１位相差制御素子、６１…第３基板、６２…第４基板、６７…液晶層、６８…第１位相差制御素子駆動部、７０，７０Ｂ，７０Ｇ，７０Ｒ…第２位相差制御素子、７１…第５基板、７２…第６基板、７７…液晶層、７８…第２位相差制御素子駆動部、８０…画像処理部、８１…フレームメモリ、８２…画像信号出力部、８３…ヒストグラム生成部、８４…演算部、９０…位相差調整部、９１…位相差決定部、９２…位相差制御信号出力部、９５…明るさ検出部、１００，１００Ｂ，１００Ｇ，１００Ｒ…液晶パネル、１１０…パネル駆動部、２００…レーザー光源、３００…投射光学系、５００…スクリーン、５１０…投射面、１０００…投射型表示装置、Ｌ…光、Ｌ１，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ…第１直線偏光、Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ…第２直線偏光、Ｌ３ａ…円偏光、Ｌ３ｂ…右回りの円偏光、Ｌ４ｂ…左回りの円偏光。

Claims (13)

1. 第１液晶層を有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、
   前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、
   前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、
   前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、
   前記液晶パネルが表示する画像に対応して前記第１位相差調整素子と前記第２位相差調整素子とに印加する電圧を制御する制御部と、を備える
   液晶装置。
2. 前記制御部は、前記液晶パネルが表示する前記画像の明るさ情報に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する、
   請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記制御部は、前記液晶パネルが表示する前記画像のコントラスト情報に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する、
   請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記制御部は、前記画像が表示される表示画面の周囲の明るさ情報に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する、
   請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記液晶パネルへの入射光の波長をλとしたとき、
   前記制御部は、
   前記第１位相差と前記第２位相差とを、それぞれ
   ０以上λ／４以下を満たす位相差に制御する、
   請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の液晶装置。
6. 前記制御部は、
   前記第１位相差調整素子から直線偏光を射出し、前記第２位相差調整素子から直線偏光を射出するように、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する第１モードと、
   前記第１位相差調整素子から楕円偏光または円偏光を射出し、前記第２位相差調整素子から直線偏光を射出するように、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する第２モードとを有する、
   請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の液晶装置。
7. 前記第１位相差調整素子は、前記第２液晶層に第１電圧を印加する第１電極および第２電極を備え、
   前記第２位相差調整素子は、前記第３液晶層に第２電圧を印加する第３電極および第４電極を備え、
   前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧とを制御する、
   請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の液晶装置。
8. 第１偏光素子と第１液晶層を有する液晶パネルとの間に配置されるとともに第２液晶層を有し、前記第２液晶層の液晶分子の配向方向を第１信号に基づいて変更可能な第１位相差調整素子と、
   前記液晶パネルと第２偏光素子との間に配置されるとともに第３液晶層を有し、前記第３液晶層の液晶分子の配向方向を第２信号に基づいて変更可能な第２位相差調整素子と、を備える、
   液晶装置。
9. 第１偏光素子と第１液晶層を有する液晶パネルとの間に配置され、直線偏光が入射される第２液晶層と、前記第２液晶層から直線偏光または円偏光を射出するために、前記第２液晶層の位相差を制御する第１駆動部とを有する第１位相差調整素子と、
   前記液晶パネルと第２偏光素子との間に配置され、直線偏光または円偏光が入射される第３液晶層と、前記第３液晶層から直線偏光を射出するために、前記第３液晶層の位相差を制御する第２駆動部とを有する第２位相差調整素子と、を備える、
   液晶装置。
10. 前記第１偏光素子と、
    前記液晶パネルと、
    前記第２偏光素子と、を備える、
    請求項８または請求項９に記載の液晶装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の液晶装置を備える表示装置。
12. 第１液晶層を有する液晶パネルと、
    前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、
    前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、
    前記液晶パネルが表示する画像に対応した電圧が印加され、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、
    前記液晶パネルが表示する画像に対応した電圧が印加され、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、を備える、
    光変調モジュール。
13. 第１液晶層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に設けられる第１偏光素子と、前記液晶パネルの光射出側に設けられる第２偏光素子と、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に配置され、第２液晶層を有する第１位相差調整素子と、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置され、第３液晶層を有する第２位相差調整素子と、前記液晶パネルに入力される画像データに基づいて、前記第１位相差調整素子と前記第２位相差調整素子とに印加する電圧値を制御する制御部と、を備える液晶装置の制御方法であって、
    前記液晶装置は、前記液晶パネルが表示する画像の明るさ情報またはコントラスト情報に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差とを制御する、
    液晶装置の制御方法。

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