光学補償板、並びに電気光学装置及び電子機器
【課題】液晶装置等に用いられる光学補償板において、製造を容易なものとしつつ、位相差を適切に補償する。
【解決手段】光学補償板（３００）は、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板（３１０）と、第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板（３２０）とを備える。第１結晶板及び第２結晶板は、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。
【解決手段】光学補償板（３００）は、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板（３１０）と、第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板（３２０）とを備える。第１結晶板及び第２結晶板は、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ライトバルブ等の液晶装置に用いられる光学補償板、並びに該光学補償板を備えた電気光学装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学補償板として、例えば液晶装置における液晶層と偏光板との間に設けられ、光が液晶層を通過する際に生じた位相差を補償するというものがある。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。
【０００３】
上述したような位相差の補償を行うことにより、例えば黒表示の際の偏光板における光漏れ等が抑制され、コントラストを改善することが可能とされている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３８６４９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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光学補償板、並びに電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学補償板は上記課題を解決するために、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、該第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板とを備え、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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。
【０００８】
本発明に係る光学補償板によれば、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板とが備えられている。即ち、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板が対向配置されている。尚、第１及び第２結晶板は、互いに密着するように配置されてもよいし、相互間に間隙が存在するように、又は他の光学膜、光学材料、光学部材等が間に介在するように配置されてもよい。
【０００９】
光学補償板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複屈折率等に夫々依存している。このため、光学補償板の補償効果は、典型的には、材料の選択及び結晶板の厚みによって調整される。しかしながら、光学補償板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、本発明の如く２枚の結晶板を含む特別な構成を有しない場合には、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、光学補償板を形成する際には、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。
【００１０】
しかるに本発明によれば、屈折率異方性が互いに異なる第１及び第２結晶板を対向配置すると、夫々の結晶板による補償効果は互いに相殺される。そして、本発明に係る光学補償板においては、第１及び第２結晶板の屈折率及び厚みが、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ような値とされている。尚、「所望の位相差」とは、光学補償板によって補償が望まれる位相差の値を意味している。本発明に係る「光学補償板」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。
【００１１】
上述したように、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板によって、互いの補償効果を相殺するようにすれば、例えば第１及び第２結晶板が比較的厚く形成されている場合であっても、全体として所望の位相差を実現することが可能である。即ち、第１及び第２結晶板が、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、第１及び第２結晶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枚の結晶板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。
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る光学補償板によれば、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。よって、例えば電気光学装置等において発生する光の位相差をより適切に補償し、画質を向上させることが可能である。
【００１３】
本発明の光学補償板の一態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、光軸が互いに同じ向きとされている。
【００１４】
この態様によれば、第１及び第２結晶板の光軸が互いに同じ向きとされているため、光学補償板全体としての光軸もまた、第１及び第２結晶板の光軸と同じ向きになる。尚、第１及び第２結晶板の光軸における「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、光学補償板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。
【００１５】
ここで仮に、第１及び第２結晶板の光軸が同じ向きとされていないとすると、光学補償板全体としての光軸は、第１及び第２結晶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。
【００１６】
しかるに本態様では特に、上述したように、第１及び第２結晶板の光軸が互いに同じ向きとされているため、光学補償板全体としての光軸が、第１及び第２結晶板の光軸と同じ向きになる。また、光学補償板が補償す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、本態様に係る光学補償板によれば、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。
【００１７】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、互いに貼り合わせてある。
【００１８】
この態様によれば、第１及び第２結晶板が互いに貼り合わせられているため、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。また、第１及び第２結晶板が互いに固定されているため、配置の際等に、互いの光軸がずれてしまうおそれがない。即ち、光軸が適切な角度となるように、光学補償板を配置することができる。尚、第１及び第２結晶板の貼り合わせには、例えば透明な接着剤等が用いられる。
【００１９】
以上説明したように、本態様に係る光学補償板によれば、省スペース化及び配置の簡単化を実現しつつ、位相差を適切に補償することが可能である。
【００２０】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、前記極性が正である方は、水晶を含んでいる。
【００２１】
この態様によれば、第１及び第２結晶板のうち、極性が正である結晶板には水晶が含まれている。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。
【００２２】
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。
【００２３】
しかるに本態様では特に、極性が負である他の結晶板によって、水晶を含んだ結晶板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、光学補償板全体として、適切な補償を行うことが可能である。即ち、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。
【００２４】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、前記極性が負である方は、サファイアを含んでいる。
【００２５】
この態様によれば、第１及び第２結晶板のうち、極性が負である結晶板にはサファイアが含まれている。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。
【００２６】
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、光学補償板の製造には、極めて高い技術が求められる。
【００２７】
しかるに本態様では特に、極性が正である他の結晶板によって、サファイアを含んだ結晶板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、光学補償板全体として、適切な補償を行うことが可能である。即ち、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。
【００２８】
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、光軸が前記液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜された、上述した本発明に係る光学補償板（但し、その各種態様を含む）とを備える。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで本発明では特に、上述した第１及び第２結晶板によって構成された光学補償板が、光軸が液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜されて配置されている。尚、ここでの「光軸」は、第１及び第２結晶板の各々の光軸ではなく、光学補償板全体としての光軸を意味するものとする。光学補償板は、典型的には、液晶層に面するように形成された配向膜との界面付近の液晶分子に対応するように、光軸が傾斜されている。即ち、このような液晶分子によって発生する位相差を補償するように、光軸が傾斜されている。尚、光学補償板の液晶パネルに対する位置は、液晶パネルに入射する光の入射側でも出射側でもよく、液晶層の液晶がＴＮ（Twisted Nematic）液晶の場合は、入射側と出射側の両方に配置することで、より高い補償効果を得ることも可能である。
【００３１】
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、光学補償板によって、液晶層等において発生する位相差が補償されるため、表示される画像のコントラストが向上される。従って、高品質な画像を表示することが可能である。
【００３２】
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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
＜光学補償板＞
先ず、本実施形態に係る光学補償板について図１から図５を参照して説明する。ここに図１は本実施形態に係る光学補償板の全体構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る光学補償板の変形例を示す斜視図である。また図３及び図４は夫々、光学補償板の光軸を概念的に示す斜視図である。図５は、光学補償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。
【００３７】
図１において、本実施形態に係る光学補償板３００は、屈折率異方性が正である第１結晶板３１０と、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０とを備えて構成されている。即ち、光学補償板３００は、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板を備えて構成されている。屈折率異方性が正である第１結晶板３１０は、例えば水晶等の結晶を研磨することによって形成される。また、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０は、例えばサファイア等の結晶を研磨することによって形成される。
【００３８】
第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は、典型的には、透明な接着剤等で貼り合わせられており、互いの位置がずれないように固定されている。これにより、例えば後述する、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０の各々の光軸の角度が互いにずれてしまうことが防止される。
【００３９】
図２において、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は、互いに接触しないように構成されていてもよい。即ち、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０間には、ある程度の空間が存在してもよい。このように構成すれば、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が互いに固定されていないため、配置の際の自由度が高められる。但し、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０間に、光源光に位相差を発生させてしまうような光学素子が配置されることは望ましくない。
【００４０】
尚、図１及び図２では、補償の対象となる光源光が第１結晶板３１０側から入射し、第２結晶板３２０側から出射するようにしているが、逆方向であってもよい。即ち、光源光が第２結晶板３２０側から入射し、第１結晶板３１０側から出射するようにしてもよい。
【００４１】
図３において、正の屈折率異方性を有する第１結晶板３１０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結晶板３２０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。第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０における光軸は、互いに同じ向きとされている。
【００４２】
ここで、第１結晶板３１０の厚みをＷ１とし、第２結晶板３２０の厚みをＷ１より小さいＷ２として、第１結晶板３１０が補償する位相差を、第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が有する位相差は互いに相殺され、光学補償板３００の補償する位相差は、第１結晶板３１０の位相差から第２結晶板３２０の位相差を差し引いたものとなる。即ち、光学補償板３００が補償する位相差を、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１結晶板３１０の位相差の方が大きいため正となり、光軸の角度は、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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。
【００４３】
図４において、第１結晶板３１０の厚みをＷ３とし、第２結晶板３２０の厚みをＷ３より大きいＷ４として、第１結晶板３１０が補償する位相差を、第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が有する位相差は互いに相殺され、光学補償板３００の補償する位相差は、第２結晶板３２０の位相差から第１結晶板３１０の位相差を差し引いたものとなる。即ち、光学補償板３００が補償する位相差を、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結晶板３２０の位相差の方が大きいため負となり、光軸の角度は、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る光学補償板３００によれば、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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の具体例を比較例と共に説明する。
【００４５】
図５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である光学補償板を形成しようとすると、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、同様の光学補償板を形成する場合、例えば水晶の結晶板の厚みを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。尚、補償する位相差は材料のもつ複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。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る光学補償板３００によれば、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。
【００４７】
＜電気光学装置＞
次に、上述した光学補償板が用いられた電気光学装置について、図６から図１１を参照して説明する。尚、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。
【００４８】
＜第１実施形態＞
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全体構成について、図６及び図７を参照して説明する。ここに図６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７は、図６のＨ−Ｈ´線断面図である。
【００４９】
図６及び図７において、本実施形態に係る液晶パネルでは、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図７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。
【００５５】
尚、図６及び図７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。
【００５６】
続いて、第１実施形態に係る電気光学装置の構成について、図８及び図９を参照して説明する。ここに図８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９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。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。
【００５７】
図８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。
【００５８】
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。
【００５９】
第１偏光板４１０は、液晶パネル１００に対する光源光の入射側に配置されており、第２偏光板４２０は、液晶パネル１００に対する光源光の出射側に配置されている。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、屈折率異方性が正である第１結晶板３１０と、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０を備えており、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。より具体的には、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に傾斜している。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。
【００６０】
図９に示すように、光学補償板３００は、液晶パネル１００と第１偏光板４１０との間に配置されてもよい。即ち、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し、出射側に配置されてもよい。そして、光学補償板における第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は離れて配置されてもよい。このように配置する場合、例えば図に示すように、第１結晶板３１０を液晶パネル１００の外表面に、防塵ガラスとして形成することもできる。第１結晶板３１０が防塵ガラスとして機能することで、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。更に、第１結晶板３１０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。第１結晶板３１０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。
【００６１】
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８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。
【００６２】
図８において、光源光は、先ず第１偏光板４１０に入射される。第１偏光板４１０は、所定の方向に振動する光のみが通過できるように構成されている。よって、第１偏光板４１０に入射した光源光は直線偏光となる。
【００６３】
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。
【００６４】
液晶パネル１００を通過した光は、光学補償板３００に入射される。よって、液晶パネル１００等において発生した位相差は適切に補償されることとなる。このため、第２偏光板４２０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。
【００６５】
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が備えられているため、光源光に発生する位相差が適切に補償される。よって、高品質な画像を表示させることが可能である。
【００６６】
＜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１０及び図１１を参照して説明する。ここに図１０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り、図１１は、第２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２実施形態では、液晶パネルの液晶層がＴＮ液晶である場合を例にとり説明する。また、図１０及び図１１においては、図８及び図９に示した第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、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【００６７】
図１０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における光源光の入射側及び出射側に夫々配置されている。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、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。
【００６８】
２つの光学補償板３００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、２つの光学補償板３００が別々に補償する。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。
【００６９】
図１１に示すように、光学補償板における第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は離れて配置されてもよい。このように配置する場合、例えば図に示すように、第１結晶板３１０を液晶パネル１００の外表面に、防塵ガラスとして形成することもできる。更に、第１結晶板３１０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。
【００７０】
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、液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側に夫々光学補償板３００が備えられているため、光源光に発生する位相差が適切に補償される。よって、高品質な画像を表示させることが可能である。
【００７１】
＜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１２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。
【００７２】
図１２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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
尚、図１２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。
【００７７】
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。
【００７８】
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光学補償板、並びに該光学補償板を備えた電気光学装置及び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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施形態に係る光学補償板の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る光学補償板の変形例を示す断面図である。
【図３】光学補償板における光軸を概念的に示す斜視図（その１）である。
【図４】光学補償板における光軸を概念的に示す斜視図（その２）である。
【図５】光学補償板によって補償される位相差を示すグラフである。
【図６】電気光学装置における液晶パネルの全体構成を示す平面図である。
【図７】図６のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図８】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。
【図９】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１０】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。
【図１１】第２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１２】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】
【００８０】
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、３１０…第１結晶板、３２０…第２結晶板、４１０…第１偏光板、４２０…第２偏光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ライトバルブ等の液晶装置に用いられる光学補償板、並びに該光学補償板を備えた電気光学装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学補償板として、例えば液晶装置における液晶層と偏光板との間に設けられ、光が液晶層を通過する際に生じた位相差を補償するというものがある。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。
【０００３】
上述したような位相差の補償を行うことにより、例えば黒表示の際の偏光板における光漏れ等が抑制され、コントラストを改善することが可能とされている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３８６４９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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光学補償板、並びに電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学補償板は上記課題を解決するために、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、該第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板とを備え、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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。
【０００８】
本発明に係る光学補償板によれば、屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板とが備えられている。即ち、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板が対向配置されている。尚、第１及び第２結晶板は、互いに密着するように配置されてもよいし、相互間に間隙が存在するように、又は他の光学膜、光学材料、光学部材等が間に介在するように配置されてもよい。
【０００９】
光学補償板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複屈折率等に夫々依存している。このため、光学補償板の補償効果は、典型的には、材料の選択及び結晶板の厚みによって調整される。しかしながら、光学補償板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、本発明の如く２枚の結晶板を含む特別な構成を有しない場合には、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、光学補償板を形成する際には、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。
【００１０】
しかるに本発明によれば、屈折率異方性が互いに異なる第１及び第２結晶板を対向配置すると、夫々の結晶板による補償効果は互いに相殺される。そして、本発明に係る光学補償板においては、第１及び第２結晶板の屈折率及び厚みが、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ような値とされている。尚、「所望の位相差」とは、光学補償板によって補償が望まれる位相差の値を意味している。本発明に係る「光学補償板」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。
【００１１】
上述したように、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板によって、互いの補償効果を相殺するようにすれば、例えば第１及び第２結晶板が比較的厚く形成されている場合であっても、全体として所望の位相差を実現することが可能である。即ち、第１及び第２結晶板が、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、第１及び第２結晶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枚の結晶板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。
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る光学補償板によれば、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。よって、例えば電気光学装置等において発生する光の位相差をより適切に補償し、画質を向上させることが可能である。
【００１３】
本発明の光学補償板の一態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、光軸が互いに同じ向きとされている。
【００１４】
この態様によれば、第１及び第２結晶板の光軸が互いに同じ向きとされているため、光学補償板全体としての光軸もまた、第１及び第２結晶板の光軸と同じ向きになる。尚、第１及び第２結晶板の光軸における「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、光学補償板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。
【００１５】
ここで仮に、第１及び第２結晶板の光軸が同じ向きとされていないとすると、光学補償板全体としての光軸は、第１及び第２結晶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。
【００１６】
しかるに本態様では特に、上述したように、第１及び第２結晶板の光軸が互いに同じ向きとされているため、光学補償板全体としての光軸が、第１及び第２結晶板の光軸と同じ向きになる。また、光学補償板が補償す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、本態様に係る光学補償板によれば、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。
【００１７】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、互いに貼り合わせてある。
【００１８】
この態様によれば、第１及び第２結晶板が互いに貼り合わせられているため、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。また、第１及び第２結晶板が互いに固定されているため、配置の際等に、互いの光軸がずれてしまうおそれがない。即ち、光軸が適切な角度となるように、光学補償板を配置することができる。尚、第１及び第２結晶板の貼り合わせには、例えば透明な接着剤等が用いられる。
【００１９】
以上説明したように、本態様に係る光学補償板によれば、省スペース化及び配置の簡単化を実現しつつ、位相差を適切に補償することが可能である。
【００２０】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、前記極性が正である方は、水晶を含んでいる。
【００２１】
この態様によれば、第１及び第２結晶板のうち、極性が正である結晶板には水晶が含まれている。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。
【００２２】
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。
【００２３】
しかるに本態様では特に、極性が負である他の結晶板によって、水晶を含んだ結晶板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、光学補償板全体として、適切な補償を行うことが可能である。即ち、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。
【００２４】
本発明の光学補償板の他の態様では、前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、前記極性が負である方は、サファイアを含んでいる。
【００２５】
この態様によれば、第１及び第２結晶板のうち、極性が負である結晶板にはサファイアが含まれている。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。
【００２６】
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、光学補償板の製造には、極めて高い技術が求められる。
【００２７】
しかるに本態様では特に、極性が正である他の結晶板によって、サファイアを含んだ結晶板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、光学補償板全体として、適切な補償を行うことが可能である。即ち、製造を容易にすると共に、所望の位相差を補償することができる。
【００２８】
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、光軸が前記液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜された、上述した本発明に係る光学補償板（但し、その各種態様を含む）とを備える。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで本発明では特に、上述した第１及び第２結晶板によって構成された光学補償板が、光軸が液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜されて配置されている。尚、ここでの「光軸」は、第１及び第２結晶板の各々の光軸ではなく、光学補償板全体としての光軸を意味するものとする。光学補償板は、典型的には、液晶層に面するように形成された配向膜との界面付近の液晶分子に対応するように、光軸が傾斜されている。即ち、このような液晶分子によって発生する位相差を補償するように、光軸が傾斜されている。尚、光学補償板の液晶パネルに対する位置は、液晶パネルに入射する光の入射側でも出射側でもよく、液晶層の液晶がＴＮ（Twisted Nematic）液晶の場合は、入射側と出射側の両方に配置することで、より高い補償効果を得ることも可能である。
【００３１】
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、光学補償板によって、液晶層等において発生する位相差が補償されるため、表示される画像のコントラストが向上される。従って、高品質な画像を表示することが可能である。
【００３２】
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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
＜光学補償板＞
先ず、本実施形態に係る光学補償板について図１から図５を参照して説明する。ここに図１は本実施形態に係る光学補償板の全体構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る光学補償板の変形例を示す斜視図である。また図３及び図４は夫々、光学補償板の光軸を概念的に示す斜視図である。図５は、光学補償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。
【００３７】
図１において、本実施形態に係る光学補償板３００は、屈折率異方性が正である第１結晶板３１０と、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０とを備えて構成されている。即ち、光学補償板３００は、屈折率異方性が互いに異なる２つの結晶板を備えて構成されている。屈折率異方性が正である第１結晶板３１０は、例えば水晶等の結晶を研磨することによって形成される。また、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０は、例えばサファイア等の結晶を研磨することによって形成される。
【００３８】
第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は、典型的には、透明な接着剤等で貼り合わせられており、互いの位置がずれないように固定されている。これにより、例えば後述する、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０の各々の光軸の角度が互いにずれてしまうことが防止される。
【００３９】
図２において、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は、互いに接触しないように構成されていてもよい。即ち、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０間には、ある程度の空間が存在してもよい。このように構成すれば、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が互いに固定されていないため、配置の際の自由度が高められる。但し、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０間に、光源光に位相差を発生させてしまうような光学素子が配置されることは望ましくない。
【００４０】
尚、図１及び図２では、補償の対象となる光源光が第１結晶板３１０側から入射し、第２結晶板３２０側から出射するようにしているが、逆方向であってもよい。即ち、光源光が第２結晶板３２０側から入射し、第１結晶板３１０側から出射するようにしてもよい。
【００４１】
図３において、正の屈折率異方性を有する第１結晶板３１０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結晶板３２０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。第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０における光軸は、互いに同じ向きとされている。
【００４２】
ここで、第１結晶板３１０の厚みをＷ１とし、第２結晶板３２０の厚みをＷ１より小さいＷ２として、第１結晶板３１０が補償する位相差を、第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が有する位相差は互いに相殺され、光学補償板３００の補償する位相差は、第１結晶板３１０の位相差から第２結晶板３２０の位相差を差し引いたものとなる。即ち、光学補償板３００が補償する位相差を、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１結晶板３１０の位相差の方が大きいため正となり、光軸の角度は、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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。
【００４３】
図４において、第１結晶板３１０の厚みをＷ３とし、第２結晶板３２０の厚みをＷ３より大きいＷ４として、第１結晶板３１０が補償する位相差を、第２結晶板３２０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、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０が有する位相差は互いに相殺され、光学補償板３００の補償する位相差は、第２結晶板３２０の位相差から第１結晶板３１０の位相差を差し引いたものとなる。即ち、光学補償板３００が補償する位相差を、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結晶板３２０の位相差の方が大きいため負となり、光軸の角度は、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る光学補償板３００によれば、第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０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の具体例を比較例と共に説明する。
【００４５】
図５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である光学補償板を形成しようとすると、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、同様の光学補償板を形成する場合、例えば水晶の結晶板の厚みを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。尚、補償する位相差は材料のもつ複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。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る光学補償板３００によれば、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。
【００４７】
＜電気光学装置＞
次に、上述した光学補償板が用いられた電気光学装置について、図６から図１１を参照して説明する。尚、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。
【００４８】
＜第１実施形態＞
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全体構成について、図６及び図７を参照して説明する。ここに図６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７は、図６のＨ−Ｈ´線断面図である。
【００４９】
図６及び図７において、本実施形態に係る液晶パネルでは、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図７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。
【００５５】
尚、図６及び図７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。
【００５６】
続いて、第１実施形態に係る電気光学装置の構成について、図８及び図９を参照して説明する。ここに図８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９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。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。
【００５７】
図８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。
【００５８】
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。
【００５９】
第１偏光板４１０は、液晶パネル１００に対する光源光の入射側に配置されており、第２偏光板４２０は、液晶パネル１００に対する光源光の出射側に配置されている。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、屈折率異方性が正である第１結晶板３１０と、屈折率異方性が負である第２結晶板３２０を備えており、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。より具体的には、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に傾斜している。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。
【００６０】
図９に示すように、光学補償板３００は、液晶パネル１００と第１偏光板４１０との間に配置されてもよい。即ち、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し、出射側に配置されてもよい。そして、光学補償板における第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は離れて配置されてもよい。このように配置する場合、例えば図に示すように、第１結晶板３１０を液晶パネル１００の外表面に、防塵ガラスとして形成することもできる。第１結晶板３１０が防塵ガラスとして機能することで、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。更に、第１結晶板３１０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。第１結晶板３１０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。
【００６１】
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８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。
【００６２】
図８において、光源光は、先ず第１偏光板４１０に入射される。第１偏光板４１０は、所定の方向に振動する光のみが通過できるように構成されている。よって、第１偏光板４１０に入射した光源光は直線偏光となる。
【００６３】
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。
【００６４】
液晶パネル１００を通過した光は、光学補償板３００に入射される。よって、液晶パネル１００等において発生した位相差は適切に補償されることとなる。このため、第２偏光板４２０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。
【００６５】
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が備えられているため、光源光に発生する位相差が適切に補償される。よって、高品質な画像を表示させることが可能である。
【００６６】
＜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１０及び図１１を参照して説明する。ここに図１０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り、図１１は、第２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２実施形態では、液晶パネルの液晶層がＴＮ液晶である場合を例にとり説明する。また、図１０及び図１１においては、図８及び図９に示した第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、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【００６７】
図１０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における光源光の入射側及び出射側に夫々配置されている。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、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。
【００６８】
２つの光学補償板３００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、２つの光学補償板３００が別々に補償する。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。
【００６９】
図１１に示すように、光学補償板における第１結晶板３１０及び第２結晶板３２０は離れて配置されてもよい。このように配置する場合、例えば図に示すように、第１結晶板３１０を液晶パネル１００の外表面に、防塵ガラスとして形成することもできる。更に、第１結晶板３１０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。
【００７０】
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、液晶パネルにおける光源光の入射側及び出射側に夫々光学補償板３００が備えられているため、光源光に発生する位相差が適切に補償される。よって、高品質な画像を表示させることが可能である。
【００７１】
＜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１２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。
【００７２】
図１２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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
尚、図１２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。
【００７７】
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。
【００７８】
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光学補償板、並びに該光学補償板を備えた電気光学装置及び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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施形態に係る光学補償板の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る光学補償板の変形例を示す断面図である。
【図３】光学補償板における光軸を概念的に示す斜視図（その１）である。
【図４】光学補償板における光軸を概念的に示す斜視図（その２）である。
【図５】光学補償板によって補償される位相差を示すグラフである。
【図６】電気光学装置における液晶パネルの全体構成を示す平面図である。
【図７】図６のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図８】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。
【図９】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１０】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。
【図１１】第２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１２】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】
【００８０】
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、３１０…第１結晶板、３２０…第２結晶板、４１０…第１偏光板、４２０…第２偏光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、
該第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板と
を備え、
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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
ことを特徴とする光学補償板。
【請求項２】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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に記載の光学補償板。
【請求項３】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、互いに貼り合わせてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学補償板。
【請求項４】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、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３のいずれか一項に記載の光学補償板。
【請求項５】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、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４のいずれか一項に記載の光学補償板。
【請求項６】
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、
光軸が前記液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜された、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学補償板と
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項６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。
【請求項１】
屈折率異方性が正及び負のうち一方の極性である第１結晶板と、
該第１結晶板に対向配置されると共に屈折率異方性が正及び負のうち他方の極性である第２結晶板と
を備え、
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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
ことを特徴とする光学補償板。
【請求項２】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、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に記載の光学補償板。
【請求項３】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板は、互いに貼り合わせてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学補償板。
【請求項４】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、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３のいずれか一項に記載の光学補償板。
【請求項５】
前記第１結晶板及び前記第２結晶板のうち、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４のいずれか一項に記載の光学補償板。
【請求項６】
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、
光軸が前記液晶層の液晶分子の傾きに対応するように傾斜された、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学補償板と
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１３９６２０（Ｐ２００９−１３９６２０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１５５８９（Ｐ２００７−３１５５８９）
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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