液晶装置、電子機器および投射型表示装置
【課題】部品点数を増やすことなく、光学的な視角補償を実現して広い視角特性と高い正面コントラスト比を有する小型な液晶装置、これを備えた電子機器および投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００は、一対の基板としての素子基板１０と対向基板２０と間に液晶層５０が挟持され、液晶層５０の液晶分子ＬＣが基板面に対して略垂直に初期配向しており、一対の基板の液晶層５０側の基板面には無機配向膜としての配向膜１８，２９が形成され、配向膜１８，２９の表面において、基板面で所定の方位角方向のプレチルトが液晶分子ＬＣに付与されている。配向膜１８，２９は、所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、配向膜１８，２９は光学補償層として液晶層５０の位相差を光学的に補償している。
【解決手段】液晶装置１００は、一対の基板としての素子基板１０と対向基板２０と間に液晶層５０が挟持され、液晶層５０の液晶分子ＬＣが基板面に対して略垂直に初期配向しており、一対の基板の液晶層５０側の基板面には無機配向膜としての配向膜１８，２９が形成され、配向膜１８，２９の表面において、基板面で所定の方位角方向のプレチルトが液晶分子ＬＣに付与されている。配向膜１８，２９は、所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、配向膜１８，２９は光学補償層として液晶層５０の位相差を光学的に補償している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、これを備えた電子機器および投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液晶装置として、液晶層に電圧が印加されていない状態のときに液晶分子が基板面に対して略垂直に配向するＶＡＮ（Vertical Alignment Nematic）液晶が用いられ、無機材料を斜方蒸着することによってつくられ、素子表面に対して傾斜する光学軸を有し、無機材料の蒸着方向を素子表面に正射影した方向と進相軸の方向とが一致し、液晶分子が基板面に対して傾斜していることによって生ずる位相差を補償する２軸性複屈折体を備えた反射型液晶表示素子が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記特許文献１では、液晶層を透過した偏光が２軸性複屈折体を透過することによって生ずる位相差を補償する１軸性複屈折体を、２軸性複屈折体に重ねて配置することも開示されている。
このような２軸性複屈折体および１軸性複屈折体を設けることで反射型液晶表示素子における正面方向ならびに斜め方向におけるコントラストを改善できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の反射型液晶表示素子では、液晶層を垂直に透過する光と斜めに透過する光の両方の位相差を補償するには、２軸性複屈折体と１軸性複屈折体の両方が必要である。すなわち、部品点数が増え、構造的にも小型化が難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子が基板面に対して略垂直に初期配向しており、前記一対の基板の前記液晶層側の基板面には無機配向膜が形成され、前記無機配向膜の表面において、前記基板面で所定の方位角方向のプレチルトが前記液晶分子に付与されている液晶装置であって、前記無機配向膜は、前記所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、前記無機配向膜は光学補償層として前記液晶層の位相差を光学的に補償していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、一対の基板ごとに設けられた無機配向膜が液晶分子のプレチルトに起因する位相差を光学的に補償する光学補償層となっているので、新たに光学補償層を設ける必要がなく、高いコントラストが得られる小型な液晶装置を提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の液晶装置において、前記無機配向膜は、無機材料を前記基板面に対して斜方蒸着または斜方スパッタして得られたものであることを特徴とする。
この構成によれば、斜方蒸着または斜方スパッタによって得られた無機配向膜が採用されているので、光学補償層に必要な位相差を成膜時の膜厚を調整することにより確保できる。したがって、決められた位相差を有する光学補償層を備えた部材を予め調達する場合に比べて、液晶装置の製造の過程で、液晶層の位相差の設定に合わせて無機配向膜を成膜することにより、柔軟に光学補償層を設けることができる。
また、斜方蒸着や斜方スパッタによって得られる無機配向膜は、２軸性複屈折体として機能するので、基板面に対して垂直な方向に液晶層を透過する光に対する光学的な補償が効果的になされ、特に液晶装置の正面方向におけるコントラストが改善される。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層とは反対側に１軸性複屈折体がさらに設けられていることが望ましい。
この構成によれば、１軸性複屈折体を設けることにより、液晶層を斜めに透過する光に対しての光学的な補償がさらになされ、広い視野角に亘って高いコントラストが得られる液晶装置を提供できる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の液晶装置において、前記１軸性複屈折体は、前記１軸性複屈折体の表面に対して略垂直な方向の光学軸を有し、前記光学軸が前記液晶分子の前記プレチルトの方向に対して略平行または略平行な状態に近づくように、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、液晶層を斜めに透過する光に対してより適正な光学的補償がなされる。すなわち、より広い視野角に亘って高いコントラストが得られる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の液晶装置において、前記無機配向膜は、前記一対の基板ごとに前記無機配向膜の光学的な位相差が前記液晶層の位相差を補償する最適値の１／２の値よりも小さい値となるように膜厚が設定され、前記１軸性複屈折体は、前記最適値に対して不足する分の位相差を有することが好ましい。
基板面における無機配向膜の膜厚は、成膜時の条件などにより一定の膜厚とすることが難しいことがある。例えば、基板面における面内ばらつきで膜厚が部分的に所定の値よりも厚くなると、１軸性複屈折体を設けたとしても適性な光学補償ができないおそれがある。
この構成によれば、無機配向膜の膜厚が成膜時にばらついたとしても、元々の膜厚の設定が最適値の１／２の値よりも小さく設定されているので、膜厚ばらつきの影響を小さくできる。また、一方の基板に対する１軸性複屈折体の傾斜角度を調整すれば、光学的な補償が適正な状態となるように調整が可能である。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の液晶装置において、前記１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された無機位相差板であることが好ましい。
この構成によれば、１軸性複屈折体として例えば樹脂材料からなる有機位相差板を採用する場合に比べて、高温高湿などの耐久性能が優れた液晶装置を提供することができる。
【００１４】
［適用例７］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち前記一方の基板の前記液晶層側に光透過性を有する共通電極が設けられ、前記一対の基板のうち他方の基板の前記液晶層側に光反射性を有する画素電極が設けられているとしてもよい。
この構成によれば、光反射性を有する画素電極を備えた所謂反射型の液晶装置は、もともと視角特性が液晶分子のプレチルトに依存し難い自己補償性を有しており、透過型の液晶装置に比べて、光学補償層を兼ねる無機配向膜や１軸複屈折体を設ける効果がより効果的に反映される。すなわち、すぐれた視角特性を有する反射型の液晶装置を提供することができる。
【００１５】
［適用例８］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、視角特性において高いコントラストが得られる液晶装置を備えているので、少なくとも正面方向から見たときに見栄えのよい電子機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例９］本適用例の投射型表示装置は、光源と、前記光源から射出された光を赤色光、緑色光、青色光に分離する光分離素子と、分離された色光ごとに設けられ、前記色光を画像情報に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記色光を合成する光合成素子とを備え、前記光変調素子が上記適用例の液晶装置からなり、前記光変調素子の前記色光の入射側または射出側において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、液晶層における液晶分子のプレチルトに起因する位相差を光学的に補償する無機配向膜と、液晶装置の一対の基板のうち一方の基板に対して傾斜して配置された１軸性複屈折体とを有することにより、広い視野角に亘って高いコントラストが得られる投射型表示装置を提供することができる。
【００１８】
［適用例１０］上記適用例の投射型表示装置において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して前記色光ごとに異なる角度で傾斜して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、赤、緑、青の色光ごとの波長依存性を考慮して適正な光学補償が実現された投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ'線で切った断面図。
【図２】第１実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図３】第１実施形態の液晶装置の画素の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線で切った要部断面図。
【図４】第１実施形態の液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図。
【図５】斜方蒸着の蒸着角度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフ。
【図６】第１実施形態における液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ。
【図７】無機配向膜の膜厚と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図８】（ａ）および（ｂ）は第１実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図。
【図９】液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線であり、（ａ）は比較例１の等コントラスト曲線、（ｂ）は比較例２の等コントラスト曲線、（ｃ）は第１実施形態の等コントラスト曲線。
【図１０】第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図。
【図１１】第２実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図。
【図１２】第２実施形態における１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）は第２実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、（ｂ）は無機位相差板の傾斜角度を−２．０°としたときの等コントラスト曲線。
【図１４】第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の透過型液晶プロジェクターの構成を示す図。
【図１５】第４実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図１６】第４実施形態における液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ。
【図１７】（ａ）は第４実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、（ｂ）は比較例の反射型液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線。
【図１８】第５実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図１９】第５実施形態における１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図２０】第５実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線。
【図２１】第６実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の反射型液晶プロジェクターの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。
【００２２】
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について図１〜図４を参照して説明する。図１は液晶装置の構成を示す概略図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ'線で切った断面図である。
【００２３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、一対の基板としての素子基板１０および対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。
素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、シール材５２を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。
【００２４】
同図（ａ）に示すように、素子基板１０の１辺部に沿ってデータ線駆動回路１０１が設けられ、これに電気的に接続された複数の端子部１０２が配列している。該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部には、該２辺部に沿って走査線駆動回路１０４が設けられている。対向基板２０を挟んで該１辺部と対向する他の１辺部には、２つの走査線駆動回路１０４を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。
【００２５】
額縁状に配置されたシール材５２の内側には、同じく額縁状に見切り部５３が設けられている。見切り部５３は、遮光性を有する金属材料あるいは樹脂材料からなり、見切り部５３の内側が複数の画素を有する表示領域１０ａとなっている。
【００２６】
同図（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素ごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。
【００２７】
対向基板２０の液晶層５０側の表面には、見切り部５３と、これを覆うように成膜された共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２９とが形成されている。
【００２８】
これらの配向膜１８および配向膜２９は、無機材料からなる無機配向膜であって、無機材料としてのＳｉＯ2（酸化シリコン）を斜方蒸着して得られたものである。このような配向膜１８，２９により挟まれた液晶層５０における液晶分子の配向状態については後述する。
【００２９】
対向基板２０に設けられた共通電極２３は、同図（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。
【００３０】
図２は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも表示領域１０ａにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線３ａと複数のデータ線６ａとを有する。また、走査線３ａに対して一定の間隔を置いて平行するように配置された容量線３ｂを有する。
【００３１】
走査線３ａとデータ線６ａならびに容量線３ｂにより格子状に区画された領域に、画素電極１５と、画素電極１５をスイッチング制御するスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素を構成している。すなわち、画素は、マトリクス状に配置されている。
【００３２】
走査線３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。
データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素に供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０４（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素に供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０４は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００３３】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００３４】
図３は液晶装置の画素の構造を示す概略図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線で切った要部断面図である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、液晶装置１００の画素は、互いに交差（直交）する走査線３ａとデータ線６ａとにより区画された画素領域に略四角形の画素電極１５を有している。画素電極１５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなり光透過性を有している。
【００３６】
ＴＦＴ３０は、走査線３ａとデータ線６ａとの交差点近傍における走査線３ａ上に設けられている。該走査線３ａ上に沿って半導体層３０ａが設けられ、半導体層３０ａのソース側と重なるように、データ線６ａと一体的に形成されたソース電極３０ｓが設けられている。また、半導体層３０ａのドレイン側と重なるようにドレイン電極３０ｄが設けられている。
【００３７】
ドレイン電極３０ｄは画素領域内に延出され、延出された部分がコンタクトホール１５ａを介して画素電極１５と電気的に接続されている。
【００３８】
容量線３ｂは、走査線３ａと平行して設けられており、画素領域内において、容量線３ｂと平面的に重なる領域にドレイン電極３０ｄの延出部３０ｅが設けられている。
【００３９】
より具体的には、図３（ｂ）に示すように、まず素子基板１０上にアルミニウムなどの低抵抗配線材料を成膜してパターニングすることにより、走査線３ａとこれに平行する容量線３ｂとを形成する。走査線３ａと容量線３ｂとを覆って例えばシリコンの酸化物からなるゲート絶縁膜１１を形成する。ゲート絶縁膜１１上において走査線３ａと重なる位置に半導体層３０ａを島状に形成する。半導体層３０ａを覆うように低抵抗配線材料を成膜してパターニングすることにより、データ線６ａ、ソース電極３０ｓ、ドレイン電極３０ｄを形成する。また、ドレイン電極３０ｄに繋がる延出部３０ｅを容量線３ｂと重なる位置に形成する。
ゲート絶縁膜１１を介して対向配置された容量線３ｂと延出部３０ｅとによって保持容量１６が構成されている。
これらのＴＦＴ３０および保持容量１６を覆うように例えばシリコンの酸化物や窒化物からなる層間絶縁膜１２を形成し、層間絶縁膜１２のドレイン電極３０ｄと平面的に重なる位置にコンタクトホール１５ａを形成しておく。層間絶縁膜１２を覆うように透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、コンタクトホール１５ａを介してドレイン電極３０ｄと電気的に接続された画素電極１５を形成する。
【００４０】
続いて、画素電極１５を覆うように配向膜１８を形成する。配向膜１８は、前述したように無機材料としてのＳｉＯ2（酸化シリコン）を斜方蒸着して形成する。斜方蒸着の平面的な蒸着方向は、図３（ａ）において矢印で示した方向であり、走査線３ａの延在方向に対してθａの角度を有し、画素領域の右上から左下に向かっている。この場合、蒸着方向の角度θａはおよそ４５°である。また、紙面に垂直な方向つまり画素電極１５の表面に対して垂直な方向における蒸着方向の角度もおよそ４５°となっている（図４参照）。
【００４１】
このような斜方蒸着によれば、図３（ｂ）に示すように、無機材料としてのＳｉＯ2の結晶が基板面に対して斜め方向に成長した柱状体（カラム）１８ｃが形成される。配向膜１８は、このような柱状体（カラム）１８ｃが基板面に林立した集合体からなる。
図３（ａ）および（ｂ）では、素子基板１０側の構成について説明したが、対向基板２０における配向膜２９についても同様に斜方蒸着を用いて共通電極２３を覆うように形成され、その平面的な蒸着方向は、素子基板１０における角度θａの蒸着方向に対して１８０°逆向きとなっている。
【００４２】
図４は液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図である。詳しくは、図３（ａ）における斜方蒸着の蒸着方向に沿って切ったときの断面図である。
【００４３】
図４に示すように、液晶層５０に面した基板面に対する配向膜１８，２９における蒸着方向の角度θｂはおよそ４５°である。また、基板面に対するカラムの成長方向の角度θｃはおよそ７０°となっている。以降、角度θｃをカラム角度θcと呼ぶ。
【００４４】
このような配向膜１８，２９の表面において略垂直配向する液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、基板面の法線方向から見た液晶分子ＬＣのプレチルトの方向すなわち方位角方向は、配向膜１８，２９における斜方蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。
【００４５】
本実施形態の液晶装置１００は、カラムの集合体である各配向膜１８，２９の膜厚を特定の値に設定することで、配向膜１８，２９の表面における液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する位相差を光学的に補償した。また、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０を含む液晶パネル１１０を透過する光の射出側に１軸性複屈折体としての無機位相差板４２を配置して、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を光学的に補償した。
【００４６】
なお、液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ配置された偏光素子４１，４３を有し、無機位相差板４２は光の射出側に配置された偏光素子４３と液晶パネル１１０との間に配置されている。また、偏光素子４１，４３は、互いの吸収軸または透過軸が直交するように液晶パネル１１０に対して配置されている。より具体的には、一方の吸収軸または透過軸が走査線３ａと平行し、他方の吸収軸または透過軸がデータ線６ａとに平行するように配置されている（図３（ａ）参照）。
すなわち、偏光素子４１，４３の透過軸または吸収軸に対して液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角方向が４５°で交差しており、画素電極１５と共通電極２３との間に駆動電圧を印加して液晶層５０を駆動すると、液晶分子ＬＣがプレチルトの方位角方向に倒れることにより、高い透過率が得られる光学的な配置となっている。
【００４７】
次に配向膜１８，２９の成膜条件と液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐならびに液晶層５０の正面位相差について、図５〜図６を参照して説明する。図５は斜方蒸着の蒸着角度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフ、図６は液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフである。
【００４８】
真空蒸着装置を用いて実際に無機材料を基板面に対して斜方蒸着して配向膜１８，２９を形成する場合、基板の大きさや基板と蒸着源との相対的な位置関係などによって、蒸着方向における蒸着角度θｂが変動するおそれがある。また、蒸着角度θｂが変動すると液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐも変動し、これに連動して液晶層５０における位相差の値が変動するおそれがある。液晶層５０の位相差を光学的に補償しようとするとき、これらのパラメーターの変動ができる限り小さい状態が望ましいことは言うまでもない。
本実施形態では、素子基板１０と対向基板２０とをおよそ２．５μｍの間隔をおいて貼り合わせ、その間に負の誘電異方性を有すると共に複屈折率Δｎがおよそ０．１４の液晶を挟む構成を一例として、以降の説明を行う。
配向膜１８，２９の成膜条件としては、真空チャンバー内に配置された基板の温度をおよそ１００℃とし、ＳｉＯ2の蒸着開始時の真空度をおよそ５．０×１０-3Ｐａとして斜方蒸着を行っている。
【００４９】
図５に示すように、基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂを３０°から６０°の範囲で５°刻みに振って得られた配向膜１８，２９により液晶層５０を挟んだときの液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐは、およそ８５°〜８９°の間で変化している。その変化は極小点を有する２次関数的であって、蒸着角度θｂがおよそ３７．５°〜４５°の間で斜方蒸着を行うと、プレチルト角θｐが８５°±１°以内となって安定しているのが分かる。言い換えれば、およそ８５°のプレチルト角θｐを安定的に得るには、蒸着角度θｂが３７．５°〜４５°の間となるように、基板と蒸着源との相対的な位置関係などを調整することが好ましい。
【００５０】
一方で液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐと液晶層５０の正面位相差との関係は、図６に示すように、ほぼ直線的に変化しており、プレチルト角θｐが大きくなるほど正面位相差の値（ｎｍ）は小さくなる。また、液晶の複屈折率Δｎと液晶層５０の厚みに依存することは言うまでもない。
画素電極１５と共通電極２３との間に所定の駆動電圧を印加して液晶層５０を駆動すると、液晶分子ＬＣは画素電極１５と共通電極２３との間に生ずる電界方向に対して直交する方向（すなわち基板面に対して平行な方向）に倒れこむ。プレチルト角θｐが９０°に近づくと、液晶分子ＬＣの倒れこむ方向が一様でなくなり、リバースチルトドメインなどが発生して光学特性が不安定になる。特に隣接する画素電極１５との間隔が狭いときには、画素電極１５間に発生する電界によってリバースチルトドメインが発生しやすくなる。そこで、安定した光学特性を得るために、プレチルト角θｐをおよそ８５°としている。プレチルト角θｐが８５°のときの正面位相差はおよそ２．４ｎｍである。なお、プレチルト角度θｐは８５°に限定されるものではなく、液晶層５０における配向の安定性と光学特性とを考慮して設定される。
【００５１】
図７は無機配向膜の膜厚と正面位相差との関係を示すグラフである。なお、図７は、斜方蒸着における蒸着角度θｂを４５°として無機配向膜を成膜したときの正面位相差の値を示している。
図７に示すように、無機配向膜の膜厚が上昇するにつれて、ほぼ直線的に正面位相差の値が増加することが分かる。別な見方をすれば、膜厚が２０ｎｍ程度ではほとんど正面位相差を生じない。一方で、膜厚が少なくとも２０ｎｍ以上あれば液晶分子ＬＣにほぼ安定したプレチルトを付与できることが分かっている。
【００５２】
次に、液晶装置１００における光学的な視角補償原理について、図８を参照して説明する。図８（ａ）および（ｂ）は液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、液晶装置１００を透過する光に対して位相差が生ずる各構成を屈折率楕円体として示した。座標軸であるＸ軸およびＹ軸は、基板面に対して平行な軸であって、Ｚ軸は基板面に対して垂直な軸である。さらに詳しくは、Ｘ軸方向は走査線３ａの延在方向であり、Ｙ軸はデータ線６ａの延在方向である。
【００５４】
液晶層５０の液晶分子ＬＣは、前述したように基板面（配向膜面）に対してプレチルトが与えられプレチルトの方向を示す長軸がＺ軸と交差するように傾斜している。該長軸に対して直交する方向で液晶分子ＬＣを切ったときの面内における屈折率ｎｘ，ｎｙと長軸方向（プレチルトの方向）の屈折率ｎｚとの関係は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚとなっている。すなわち、液晶層５０における面内の屈折率ｎｘ，ｎｙは厚み方向の屈折率ｎｚよりも小さい。
【００５５】
斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９は、カラムの成長方向の屈折率ｎｘ”がおよそ１．４５であり、該成長方向に対して直交する面内の屈折率ｎｙ”がおよそ１．４１、同じく屈折率ｎｚ”が１．４０である。すなわち、これらの関係は、ｎｘ”＞ｎｙ”＞ｎｚ”となっており、２軸性複屈折体となっている。
【００５６】
１軸性複屈折体としての無機位相差板４２は、例えば透明なガラスなどの基板上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されたものである。高屈折率層を構成する材料としては、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などが挙げられる。低屈折率層を構成する材料としては、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2などが挙げられる。
【００５７】
無機位相差板４２を透過する光が各層で反射して干渉することを防ぐために、各屈折率層の厚みは薄い方が望ましく、膜厚と屈折率との積が可視光の波長λよりも十分に小さくなるように形成する。例えば、λ／１００〜λ／５が望ましい。
【００５８】
このような無機位相差板４２は、板面に対して垂直な方向に光学軸を有している。光学軸における屈折率ｎｚ’と、板面に対して平行な面内における屈折率ｎｘ’，ｎｙ’との関係は、ｎｘ’＝ｎｙ’＞ｎｚ’となっている。すなわち、面内の屈折率ｎｘ’，ｎｙ’は厚み方向の屈折率ｎｚ’よりも大きい。
【００５９】
無機位相差板４２は、板面に対して垂直に入射する光すなわち光学軸に平行な光に対して等方的（面内の屈折率ｎｘ’＝屈折率ｎｙ’）であるため、光学軸に対して平行に入射する光の位相差を補償することはできない。一方、板面に対して斜めに透過する光に対しては、等方的でなく複屈折を生じさせ、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を補償することができる。本実施形態の無機位相差板４２の位相差は、（ｎｘ’−ｎｚ’）×複屈折体の層厚で与えられ、およそ３５０ｎｍとなっている。すなわち、複屈折率Δｎ（０．１４）と層厚（２．５μｍ）との積で与えられる液晶層５０の位相差と同じ値となるように設定されている。
【００６０】
前述したように液晶分子ＬＣは基板面（配向膜面）に対して８５°のプレチルト角θｐが与えられている。そのときの正面位相差は、およそ２．４ｎｍである（図６参照）。これに対して、本実施形態の配向膜１８，２９は、それぞれ厚みがおよそ２７０ｎｍとなるように成膜されている。カラム角度θｃは前述したように７０°となっている（図４参照）。反射率ｎｘ”を示す軸は、このカラムと平行である。したがって、基板面の法線方向から見ると屈折率ｎｙ”を示す軸が遅相軸となって、配向膜１８，２９はそれぞれ−１．２ｎｍの位相差を示す。合算すると−２．４ｎｍとなる。
図８（ｂ）に示すように基板面の法線方向から見ると、液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）が基板面に投影された方位角方向は、配向膜１８，２９のカラムの成長方向が基板面に投影された方位角方向に対して平行であり、配向膜１８，２９の遅相軸の方向と直交しているため、両者の位相差は相殺される。つまり、液晶層５０の正面位相差が光学的に補償される。言い換えれば、配向膜１８，２９は、液晶層５０の正面位相差を光学的に補償する光学補償層を兼ねている。
なお、透過型の液晶装置１００において、無機位相差板４２は光の射出側である対向基板２０と偏光素子４３との間において配置されることに限定されず、光の入射側すなわち素子基板１０と偏光素子４１との間に配置しても同様な効果が得られる（図４参照）。
【００６１】
図９は液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線であり、同図（ａ）は比較例１の等コントラスト曲線、同図（ｂ）は比較例２の等コントラスト曲線、同図（ｃ）は本実施形態の等コントラスト曲線である。等コントラスト曲線は、拡散光を発するバックライトの上に液晶装置を配置し、全白と全黒を順に表示して、その輝度を視角方向を変化させながら測定した。図の中心が液晶装置の法線方向であり、法線から左右方向に±２０°と上下方向に±２０°傾いた視角方向の特性を示している。
【００６２】
＜比較例１＞
比較例１では、液晶層５０において液晶分子ＬＣが８５°のプレチルト角θｐを有するように、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９の膜厚を複屈折を生じない程度の例えば２０ｎｍ程度とした。これによれば、図９（ａ）に示すように、液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）を視角補償できないので、最大コントラストが得られる方位角が基板面の法線方向すなわち正面（０°，０°）からＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれおよそ５°ずれた方向となっている。ちなみにこの液晶装置をプロジェクターで投影したときのコントラスト比（Contrast Ratio；Ｃ，Ｒ）はおよそ１１００であった。
【００６３】
＜比較例２＞
比較例２では、液晶層５０において液晶分子ＬＣが８５°のプレチルト角θｐを有するように、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９の膜厚を複屈折を生じない程度の例えば２０ｎｍ程度とし、且つ３５０ｎｍの位相差を有する無機位相差板４２を備えた構成とした。これによれば、図９（ｂ）に示すように、無機位相差板４２を備えたことにより、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差が補償されることにより、等コントラスト曲線の形状が変化しているが、最大コントラストが得られる方位角は依然として正面の位置からずれている。すなわち、液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する位相差を十分には補償できていない。投影コントラスト比はおよそ１４００であった。
【００６４】
これに対して本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）の視角補償がなされ、最大コントラストが得られる方位角が正面に位置している。投影コントラスト比はおよそ２２００であり、比較例１，２に比べて改善された。すなわち、広い視角特性と高い正面コントラスト比を有する液晶装置１００が実現された。
【００６５】
なお、本実施形態から無機位相差板４２を除いたとしても、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９により液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）が補償されるので、正面コントラスト比がおよそ１３００となり、比較例１に比べれば改善されることが分かっている。
【００６６】
このような液晶装置１００によれば、液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を光学的に視角補償する光学補償板を新たに設けなくても配向膜１８，２９がそれを兼ねている。すなわち、部品点数を増やすことなく、視角補償を実現して広い視角特性と高い正面コントラスト比を有する小型な液晶装置１００を提供できる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態の液晶装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図、図１１は第２実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図、図１２は１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフである。
第２実施形態の液晶装置は、第１実施形態に対して無機配向膜の膜厚と、１軸性複屈折体の液晶パネル１１０に対する配置の仕方を見直したものである。したがって、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【００６８】
図１０に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた液晶パネル１１０を有する。素子基板１０に設けられた画素電極１５を覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。
【００６９】
基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂは４５°である。また、図示省略したが基板面に対する平面的な蒸着方向の角度θａは走査線３ａの延在方向に対して４５°である。そして、斜方蒸着によってＳｉＯ2の結晶が成長するカラム角度θｃは、基板面に対して７０°である。
【００７０】
素子基板１０と対向基板２０とはおよそ２．５μｍの間隔をおいて対向配置され、その間に負の誘電異方性を有する液晶（複屈折率Δｎが０．１４）が充填されて液晶層５０を構成している。
【００７１】
液晶分子ＬＣは、配向膜１８，２９の配向膜面に対してプレチルトが与えられて初期配向しており、プレチルト角θｐはおよそ８５°である。
【００７２】
液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する液晶層５０の位相差（２．４ｎｍ）を光学的に補償する最適な配向膜１８，２９の膜厚は、第１実施形態で説明したようにおよそ２７０ｎｍである。しかしながら、実際の斜方蒸着の工程では、膜厚を一定の値として均一に成膜することは難しい。例えば、基板と蒸着源との距離をできるだけ大きくしてゆっくり成膜する方法が考えられるが、それでは生産性が低下するという課題がある。
【００７３】
また、膜厚ばらつきによって、配向膜１８，２９の膜厚が視角補償を可能とする最適値よりも厚くなってしまうと、１軸性複屈折体としての無機位相差板４２を装備したとしても適切な状態からずれてしまう。
【００７４】
そこで本実施形態では、配向膜１８，２９の膜厚を上記最適値より小さく設定し、無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して傾斜させて配置することにより、不足する正面位相差を補う構成としたものである。図１０に示すように液晶パネル１１０の対向基板２０の光の射出側の表面に対する無機位相差板４２の傾斜角度をθｄと呼ぶ。
なお、図１０は第１実施形態の図４に相当するものであり、液晶分子ＬＣのプレチルトの方向、すなわち、平面的な斜方蒸着の蒸着方向に沿って液晶装置１５０を切断した概略断面図である。
【００７５】
図１１に示すように、無機位相差板４２は屈折率ｎｚ’を示す光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行な状態に近づくように、液晶パネル１１０すなわち液晶層５０に対して傾斜して配置されている。
【００７６】
図１２に示すように、１軸性複屈折体としての無機位相差板４２の傾斜角度θｄを０°から９°まで変化させると、その正面位相差は０ｎｍから３．８ｎｍまで変化することが分かった。
【００７７】
本実施形態では、液晶パネル１１０における配向膜１８，２９のそれぞれの厚みをおよそ２４０ｎｍとした。このときの各配向膜１８，２９の正面位相差はおよそ１．１ｎｍである（図７参照）。前述したように液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐが８５°の場合の液晶層５０の正面位相差は２．４ｎｍであるため、光学的に視角補償するために不足分する正面位相差は、２．４−２×１．１＝０．２ｎｍとなる。したがって、無機位相差板４２の傾斜角度θｄをおよそ２．０°とした。
【００７８】
斜方蒸着による配向膜１８，２９の形成時の生産性と歩留まりとを考慮すれば、配向膜１８，２９の膜厚は正面位相差を生ずる範囲で２４０ｎｍよりもさらに薄い方がよい。液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を視角補償するにあたって不足する分は、無機位相差板４２の傾斜角度θｄを２．０°よりも大きくすればよい。一方で無機位相差板４２の傾斜角度θｄが大きくなると、液晶装置１５０が占める空間が大きくなるので、これを適用する装置の小型化を考慮して傾斜角度θｄを設定する必要がある。
なお、透過型の液晶装置１５０において、無機位相差板４２は光の射出側である対向基板２０と偏光素子４３との間において配置されることに限定されず、光の入射側すなわち素子基板１０と偏光素子４１との間で傾斜させて配置しても同様な効果が得られる（図１０参照）。
【００７９】
図１３（ａ）は第２実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。図１３（ａ）に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、最大コントラスト比を示す方位角が正面方向に位置していると共に、高いコントラスト比を得られる視角範囲が第１実施形態の液晶装置１００に比べて広がっていることが分かる（図９（ｃ）との比較）。
【００８０】
液晶パネル１１０に対して無機位相差板４２を傾斜させれば正面位相差が発生することを図１２に示したが、例えば、無機位相差板４２の傾斜角度θｄを−２．０°とする。すなわち、図１０において無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して平行な状態から反時計回りに傾斜させても、正面位相差が生ずる。しかしながら、そのときの液晶装置１５０の視角特性は、図１３（ｂ）に示すようになり、最大コントラスト比を示す方位角が正面に位置しているも、高いコントラスト比が得られる視角範囲が第１実施形態に比べて狭まっていることが分かる。言い換えれば、無機位相差板４２は、光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行な状態に近づくように傾斜させることが重要である。
【００８１】
また、光学的には無機位相差板４２の光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行となるように傾斜させることが理想的であるが、傾斜のさせ方が複雑になるので、本実施形態のように無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して一定方向に傾斜させることが相対的な配置を容易にする観点で望ましい。
【００８２】
このような液晶装置１５０によれば、斜方蒸着における配向膜１８，２９の膜厚を正面位相差が最適値（−１．２ｎｍ）となる２７０ｎｍよりもおよそ１割程度小さい２４０ｎｍに設定し、不足する正面位相差を無機位相差板４２を傾斜させて補った。したがって、斜方蒸着によって配向膜１８，２９の膜厚が多少ばらついても、膜厚が２７０ｎｍを超えないようにして、その影響を小さくし安定した視角補償を実現した。
【００８３】
また、図１２に示すように、無機位相差板４２の傾斜角度θｄをおよそ７°とすれば正面位相差をおよそ２．４ｎｍとすることができる。すなわち、液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を無機位相差板４２だけで光学的に補償可能である。しかしながら、無機位相差板４２の傾斜角度θｄが第２実施形態に比べて大きくなることで装置としての小型化が難しくなるという課題が生ずる。言い換えれば、第２実施形態はより小型な液晶装置１５０を提供できる。
【００８４】
（第３実施形態）
＜電子機器＞
次に本実施形態の電子機器として、投射型表示装置を例に説明する。図１４は第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の透過型液晶プロジェクターの構成を示す図である。
【００８５】
図１４に示すように、本実施形態の液晶プロジェクター１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１,１２０２,１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調素子としての液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【００８６】
偏光照明装置１１００は、ハロゲンランプ等の白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【００８７】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【００８８】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【００８９】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、画像情報に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００９０】
液晶ライトバルブ１２１０は、上記第２実施形態の液晶装置１５０が適用されたものであって、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子と、一対の偏光素子間に配置された液晶パネル１２１１と１軸性複屈折体としての無機位相差板１２１２とを有する。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。すなわち、液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１は、基板面に対して負の誘電異方性を有する液晶分子がプレチルトを与えられた状態で略垂直配向している。プレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、液晶層に面して斜方蒸着により形成された無機配向膜を有しており、無機配向膜の膜厚はおよそ２４０ｎｍである。光学補償層を兼ねる無機配向膜によって、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が光学的に視角補償されている。
【００９１】
無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２は、それぞれ３５０ｎｍの位相差を有するものであり、液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の射出側の表面に傾斜して配置されている。液晶層の正面位相差は、液晶層を透過する色光の波長に依存するため、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２の傾斜角度θｄは、緑色光（Ｇ）の波長（５５０ｎｍ）を基準に設定されており、本実施形態では緑色光（Ｇ）ではおよそ２°、緑色光（Ｇ）よりも波長が長い赤色光（Ｒ）ではおよそ２．１°、緑色光（Ｇ）よりも波長が短い青色光（Ｂ）では１．７°に設定されている。
【００９２】
また、クロスダイクロイックプリズム１２０６に対して、液晶ライトバルブ１２２０にて変調された緑色光（Ｇ）は直進し、液晶ライトバルブ１２１０にて変調された赤色光（Ｒ）と、液晶ライトバルブ１２３０にて変調された青色光（Ｂ）とは誘電体多層膜によって画像の左右が反転して反射される。それゆえに、合成後の光において液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０ごとの視角特性に起因する着色が生じないように光学的な条件が色光に対応して設定されている。具体的には、緑色光（Ｇ）の液晶パネル１２２１における液晶分子のプレチルトの方向に対して、他の赤色光（Ｒ）の液晶パネル１２１１と青色光（Ｂ）の液晶パネル１２３１における液晶分子のプレチルトの方向が反転するように斜方蒸着の平面的な蒸着方向を１８０°反転させて無機配向膜を形成している。
したがって、緑色光（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブ１２２０の無機位相差板１２２２の液晶パネル１２２１に対する傾斜角度θｄを２°とすると、見かけ上、赤色光（Ｒ）が透過する無機位相差板１２１２の傾斜角度θｄは−２．１°、青色光（Ｂ）が透過する無機位相差板１２３２の傾斜角度θｄは−１．７°となっている。
【００９３】
このような液晶プロジェクター１０００によれば、色光ごとに設けられた液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が透過する色光の波長に対応して光学的に視角補償されているため、従来のものよりも広い視野角に亘って高いコントラストの画像表示が得られる。
【００９４】
なお、本実施形態では無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２をそれぞれ液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の射出側において傾斜させて配置したが、これに限定されるものではない。液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の入射側において傾斜させて配置しても同様な効果が得られ、入射光が不規則な角度で入射する迷光の影響を低減することもできる。
また、液晶プロジェクター１０００の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に適用される液晶装置は、上記第２実施形態の液晶装置１５０に限定されず、上記第１実施形態の液晶装置１００を適用してもよい。これによれば、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２を傾斜させないので、より小型な液晶プロジェクター１０００を実現できる。
【００９５】
（第４実施形態）
本発明が適用される液晶装置は、第１実施形態や第２実施形態のような透過型に限定されない。本実施形態では、本発明を適用した反射型の液晶装置の例について図１５〜図１７を参照して説明する。
図１５は第４実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図１６は液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ、図１７（ａ）は第４実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、同図（ｂ）は比較例の反射型液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して詳細の説明を省略する。
【００９６】
＜液晶装置＞
図１５に示すように、本実施形態の液晶装置２００は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた液晶パネル２１０を有する。液晶パネル２１０は反射型であって、素子基板１０には光反射性を有する画素電極１５Ｒが設けられている。
他の電気的な構成については、基本的に透過型の液晶パネル１１０と同じである。素子基板１０に設けられた画素電極１５Ｒを覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。
画素電極１５Ｒは、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの高反射率の導電材料によって形成されている。該導電材料が液晶層５０に与えるイオン成分の影響を考慮して、液晶層５０に面する画素電極１５Ｒの表面を絶縁膜で覆った後に配向膜１８を形成してもよい。
【００９７】
基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂは４５°である。また、図示省略したが基板面に対する平面的な蒸着方向の角度θａは走査線３ａの延在方向に対して４５°である。そして、斜方蒸着によってＳｉＯ2の結晶が成長するカラム角度θｃは、基板面に対して７０°である。
【００９８】
素子基板１０と対向基板２０とはおよそ１．８μｍの間隔をおいて対向配置され、その間に負の誘電異方性を有する液晶（複屈折率Δｎが０．１２）が充填されて液晶層５０を構成している。
【００９９】
液晶分子ＬＣは、配向膜１８，２９の配向膜面に対してプレチルトが与えられて初期配向しており、プレチルト角θｐはおよそ８５°である。プレチルトの方位角方向は配向膜１８，２９の斜方蒸着における平面的な蒸着方向と同じであり、走査線３ａに対して４５°傾斜している。
【０１００】
反射型の液晶パネル２１０の光の入射側および射出側には、１軸性複屈折体としての無機位相差板２０２と、反射型偏光素子としてのワイヤーグリッド偏光板２０３とが設けられている。無機位相差板２０２は対向基板２０と平行して設けられている。ワイヤーグリッド偏光板２０３は、本実施形態の液晶装置２００が適用される後述する液晶プロジェクター１５００のシステム光軸Ｌに対して４５°の角度で交差するように設けられている（図２１参照）。なお、反射型偏光素子は偏光ビームスプリッターでもよい。
【０１０１】
図１６に示すように、本実施形態の液晶装置２００における液晶層５０の正面位相差は、液晶層５０の厚みと液晶の複屈折率とに基づき、液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐが８５°に設定されていることから、およそ１．５ｎｍである。
【０１０２】
したがって、液晶層５０の正面位相差を光学的に視角補償すべく、本実施形態では、配向膜１８，２９のそれぞれの膜厚をおよそ１７０ｎｍとした。膜厚が１７０ｎｍのときの配向膜１８，２９の正面位相差はそれぞれおよそ０．７５ｎｍとなる（図７参照）。すなわち、液晶層５０の正面位相差の１／２の値となる。第１実施形態で述べたように、基板面の法線方向から見ると、液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角方向は、配向膜１８，２９のカラムの成長方向が基板面に投影された方位角方向に対して平行であり、配向膜１８，２９の遅相軸の方向と直交しているため、両者の位相差は相殺される。つまり、配向膜１８，２９は、液晶層５０の正面位相差を光学的に補償する光学補償層を兼ねている。
【０１０３】
無機位相差板２０２の位相差は、（ｎｘ’−ｎｚ’）×厚みで与えられ、この場合、２２０ｎｍとした。これにより、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を補償した。
【０１０４】
図１７（ａ）に示すように、液晶装置２００は、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置していると共に、正面に対して上下左右にほぼ均等に広がっている。この液晶装置をプロジェクターで投影したときのコントラスト比（Ｃ，Ｒ）はおよそ１４９００となった。
これに対して、配向膜１８，２９の膜厚をおよそ２０ｎｍとして光学補償層を兼ねない構造とした比較例では、図１７（ｂ）に示すように、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置しておらず、その投影コントラスト比（Ｃ．Ｒ）はおよそ２３００であった。
【０１０５】
反射型の液晶装置２００は、プレチルトが与えられて略垂直配向した液晶分子ＬＣに対して入射光と反射光とが係ることからそもそも視角特性上の自己補償構造を有している。したがって、上記第１実施形態の透過型の液晶装置１００に比べて上記比較例でも高いコントラスト比が得られる視角範囲が広いが、本発明を適用することで広視野角に亘ってさらに高いコントラスト比が得られる。すなわち、反射型の液晶装置２００に適用することが透過型の液晶装置１００に適用するよりも効果的である。
【０１０６】
（第５実施形態）
次に、本実施形態の反射型の液晶装置の他の適用例について、図１８〜図２０を参照して説明する。図１８は第５実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図１９は１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ、図２０は第５実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。
第５実施形態の液晶装置は、第４実施形態に対して無機配向膜の膜厚と１軸性複屈折体の配置を見直したものである。したがって、第４実施形態と同じ構成については同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【０１０７】
図１８に示すように、本実施形態の液晶装置２５０は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた反射型の液晶パネル２１０を有する。素子基板１０に設けられた光反射性を有する画素電極１５Ｒを覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。膜厚は、第４実施形態の１７０ｎｍに比べておよそ１割程度薄く設定され、１５０ｎｍとなっている。膜厚が１５０ｎｍのときの配向膜１８，２９の正面位相差はそれぞれおよそ０．７ｎｍとなる（図７参照）。すなわち、液晶層５０の厚み１．８μｍ、複屈折率Δｎ＝０．１２、液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐ（およそ８５°）に基づく、液晶層５０の正面位相差である１．５ｎｍに対して０．１ｎｍ不足している。
【０１０８】
反射型の液晶パネル２１０の光の入射側および射出側には、無機位相差板２０２と、ワイヤーグリッド偏光板２０３とが設けられている。
本実施形態では、１軸性複屈折体である無機位相差板２０２を液晶パネル２１０に対して傾斜させて配置することにより、光学的な視角補償において不足する正面位相差を補った。
【０１０９】
具体的には、図１９に示すように、無機位相差板２０２の傾斜角度θｄをおよそ２°とすることにより、正面位相差を０．１ｎｍとすることができる。
【０１１０】
配向膜１８，２９のそれぞれの膜厚は、光学的な視角補償における最適値を示す膜厚の値（１７０ｎｍ）よりも小さい値の膜厚（１５０ｎｍ）に設定され、斜方蒸着による膜厚ばらつきの影響を受け難くした。具体的には、斜方蒸着時の膜厚が１７０ｎｍを越えないようにした。
【０１１１】
このような液晶装置２５０によれば、図２０に示すように、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置していると共に、正面に対して上下左右にほぼ均等に広がっている。投影コントラスト比（Ｃ，Ｒ）はおよそ１４８００となった。すなわち、第４実施形態と同等な作用・効果を奏し、配向膜１８，２９の膜厚ばらつきの影響を小さくして安定的な視角補償を実現している。
【０１１２】
なお、本実施形態の液晶装置２５０において、無機位相差板２０２の傾斜角度θｄを−２°としても、図２０に示したものとほぼ同等の等コントラスト曲線で、投影コントラスト比（Ｃ，Ｒ）１４３００が得られている。これも反射型の自己補償構造に由来するものと考えられる。
【０１１３】
（第６実施形態）
＜電子機器＞
次に、本実施形態の電子機器としての他の投射型表示装置の例について説明する。図２１は第６実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の反射型液晶プロジェクターの構成を示す図である。なお、第３実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【０１１４】
図２１に示すように、本実施形態の他の投射型表示装置である液晶プロジェクター１５００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、３つのダイクロイックミラー１１１１，１１１２，１１１５と、２つの反射ミラー１１１３，１１１４と、３つの光変調素子としての反射型の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０と、クロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【０１１５】
偏光照明装置１１００から射出された偏光光束は、互いに直交して配置されたダイクロイックミラー１１１１とダイクロイックミラー１１１２とに入射する。光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１１は、入射した偏光光束のうち赤色光（Ｒ）を反射する。もう一方の光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１２は、入射した偏光光束のうち緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを反射する。
反射した赤色光（Ｒ）は反射ミラー１１１３により再び反射され、液晶ライトバルブ１２５０に入射する。一方、反射した緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とは反射ミラー１１１４により再び反射して光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１５に入射する。ダイクロイックミラー１１１５は緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する。反射した緑色光（Ｇ）は液晶ライトバルブ１２６０に入射する。透過した青色光（Ｂ）は液晶ライトバルブ１２７０に入射する。
【０１１６】
液晶ライトバルブ１２５０は、反射型の液晶パネル１２５１と、１軸性複屈折体としての無機位相差板１２５２と、反射型偏光素子としてのワイヤーグリッド偏光板１２５３とを備えている。
液晶ライトバルブ１２５０は、ワイヤーグリッド偏光板１２５３によって反射した赤色光（Ｒ）がクロスダイクロイックプリズム１２０６の入射面に垂直に入射するように配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光板１２５３の偏光度を補う補助偏光板１２５４が液晶ライトバルブ１２５０における赤色光（Ｒ）の入射側に配置され、もう１つの補助偏光板１２５５が赤色光（Ｒ）の射出側においてクロスダイクロイックプリズム１２０６の入射面に沿って配置されている。なお、反射型偏光素子として偏光ビームスプリッターを用いた場合には、一対の補助偏光板１２５４，１２５５を省略することも可能である。
このような反射型の液晶ライトバルブ１２５０の構成と各構成の配置は、他の反射型の液晶ライトバルブ１２６０，１２７０においても同じである。
【０１１７】
液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０に入射した各色光は、画像情報に基づいて変調され、再びワイヤーグリッド偏光板１２５３，１２６３，１２７３を経由してクロスダイクロイックプリズム１２０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム１２０６では、各色光が合成され、合成された光は投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１１８】
本実施形態では、液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０として上記第５実施形態の液晶装置２５０が適用されている。すなわち、液晶パネル１２５１，１２６１，１２７１は、基板面に対して負の誘電異方性を有する液晶分子がプレチルトを与えられた状態で略垂直配向している。プレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、液晶層に面して斜方蒸着により形成された無機配向膜を有しており、無機配向膜の膜厚はおよそ１５０ｎｍである。光学補償層を兼ねる無機配向膜により、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が光学的に視角補償されている。
【０１１９】
無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２は、それぞれ２２０ｎｍの位相差を有するものであり、液晶パネル１２５１，１２６１，１２７１の色光の入射側および射出側の表面に傾斜して配置されている。液晶層の正面位相差は、液晶層を透過する色光の波長に依存するため、無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２の傾斜角度θｄは、緑色光（Ｇ）の波長（５５０ｎｍ）を基準に設定されており、本実施形態では緑色光（Ｇ）ではおよそ２°、緑色光（Ｇ）よりも波長が長い赤色光（Ｒ）ではおよそ２．１°、緑色光（Ｇ）よりも波長が短い青色光（Ｂ）では１．７°に設定されている。
【０１２０】
また、クロスダイクロイックプリズム１２０６に対して、液晶ライトバルブ１２６０にて変調された緑色光（Ｇ）は直進し、液晶ライトバルブ１２５０にて変調された赤色光（Ｒ）と、液晶ライトバルブ１２７０にて変調された青色光（Ｂ）とは誘電体多層膜によって画像の左右が反転して反射される。それゆえに、合成後の光において液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０ごとの視角特性に起因する着色が生じないように光学的な条件が色光に対応して設定されている。具体的には、緑色光（Ｇ）の液晶パネル１２６１における液晶分子のプレチルトの方向に対して、他の赤色光（Ｒ）の液晶パネル１２５１と青色光（Ｂ）の液晶パネル１２７１における液晶分子のプレチルトの方向が反転するように斜方蒸着の平面的な蒸着方向を１８０°反転させて無機配向膜を形成している。
したがって、緑色光（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブ１２６０の無機位相差板１２６２の液晶パネル１２６１に対する傾斜角度θｄを２°とすると、見かけ上、赤色光（Ｒ）が透過する無機位相差板１２５２の傾斜角度θｄは−２．１°、青色光（Ｂ）が透過する無機位相差板１２７２の傾斜角度θｄは−１．７°となっている。
【０１２１】
このような液晶プロジェクター１５００によれば、色光ごとに設けられた反射型の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０は、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が透過する色光の波長に対応して光学的に視角補償されているため、従来のものよりも広い視野角に亘って高いコントラストの画像表示が得られる。先に説明した第３実施形態の透過型の液晶プロジェクター１０００と比べても高いコントラストの画像表示が実現される。
【０１２２】
なお、液晶プロジェクター１５００の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０に適用される液晶装置は、上記第５実施形態の液晶装置２５０に限定されず、上記第４実施形態の液晶装置２００を適用してもよい。
【０１２３】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１２４】
（変形例１）上記第１実施形態および第２実施形態ならびに第４実施形態および第５実施形態において、配向膜１８，２９を形成する方法は、斜方蒸着に限定されない。例えば、斜方スパッタにより形成しても負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣに対してプレチルトを与えることができる。より具体的な斜方スパッタによる無機配向膜の形成方法の一例が、特開２００４−１７０７４４号公報に開示されている。
【０１２５】
（変形例２）上記第３実施形態において、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２は、色光ごとに傾斜角度θｄを異ならせることに限定されない。視感度がもっとも高い緑色光（Ｇ）を基準として無機位相差板１２２２の傾斜角度θｄを設定し、他の無機位相差板１２１２，１２３２も同じ傾斜角度θｄとしてもよい。これによれば、傾斜角度θｄの調整が比較的に容易となる。上記第６実施形態においても同様に無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２の傾斜角度θｄを一定としてもよい。
【０１２６】
（変形例３）１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが積層された無機位相差板に限定されない。例えば、ポリカーボネートやポリビニルアルコールなどの樹脂材料を用いて構成されたものでもよい。これによれば、無機位相差板に比べて安価な１軸性複屈折体としての有機位相差板を提供できる。
【０１２７】
（変形例４）上記液晶装置１００および液晶装置１５０が適用される電子機器は、第３実施形態の液晶プロジェクター１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。なお、上記液晶装置２００および液晶装置２５０の場合も同様である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…一対の基板のうちの素子基板、１５Ｒ…光反射性を有する画素電極、１８，２９…無機配向膜としての配向膜、２０…一対の基板のうちの一方の基板としての対向基板、２３…共通電極、４２…１軸性複屈折体としての無機位相差板、５０…液晶層、１００，１５０，２００，２５０…液晶装置、２０２…無機位相差板、１０００，１５００…投射型表示装置としての液晶プロジェクター、１１０１…光源としてのランプユニット、１１０４，１１０５，１１１１，１１１２，１１１５…光分離素子としてのダイクロイックミラー、１２０６…光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム、１２１０，１２２０，１２３０，１２５０，１２６０，１２７０…光変調素子としての液晶ライトバルブ、１２１２，１２２２，１２３２，１２５２，１２６２，１２７２…無機位相差板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、これを備えた電子機器および投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液晶装置として、液晶層に電圧が印加されていない状態のときに液晶分子が基板面に対して略垂直に配向するＶＡＮ（Vertical Alignment Nematic）液晶が用いられ、無機材料を斜方蒸着することによってつくられ、素子表面に対して傾斜する光学軸を有し、無機材料の蒸着方向を素子表面に正射影した方向と進相軸の方向とが一致し、液晶分子が基板面に対して傾斜していることによって生ずる位相差を補償する２軸性複屈折体を備えた反射型液晶表示素子が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記特許文献１では、液晶層を透過した偏光が２軸性複屈折体を透過することによって生ずる位相差を補償する１軸性複屈折体を、２軸性複屈折体に重ねて配置することも開示されている。
このような２軸性複屈折体および１軸性複屈折体を設けることで反射型液晶表示素子における正面方向ならびに斜め方向におけるコントラストを改善できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の反射型液晶表示素子では、液晶層を垂直に透過する光と斜めに透過する光の両方の位相差を補償するには、２軸性複屈折体と１軸性複屈折体の両方が必要である。すなわち、部品点数が増え、構造的にも小型化が難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子が基板面に対して略垂直に初期配向しており、前記一対の基板の前記液晶層側の基板面には無機配向膜が形成され、前記無機配向膜の表面において、前記基板面で所定の方位角方向のプレチルトが前記液晶分子に付与されている液晶装置であって、前記無機配向膜は、前記所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、前記無機配向膜は光学補償層として前記液晶層の位相差を光学的に補償していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、一対の基板ごとに設けられた無機配向膜が液晶分子のプレチルトに起因する位相差を光学的に補償する光学補償層となっているので、新たに光学補償層を設ける必要がなく、高いコントラストが得られる小型な液晶装置を提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の液晶装置において、前記無機配向膜は、無機材料を前記基板面に対して斜方蒸着または斜方スパッタして得られたものであることを特徴とする。
この構成によれば、斜方蒸着または斜方スパッタによって得られた無機配向膜が採用されているので、光学補償層に必要な位相差を成膜時の膜厚を調整することにより確保できる。したがって、決められた位相差を有する光学補償層を備えた部材を予め調達する場合に比べて、液晶装置の製造の過程で、液晶層の位相差の設定に合わせて無機配向膜を成膜することにより、柔軟に光学補償層を設けることができる。
また、斜方蒸着や斜方スパッタによって得られる無機配向膜は、２軸性複屈折体として機能するので、基板面に対して垂直な方向に液晶層を透過する光に対する光学的な補償が効果的になされ、特に液晶装置の正面方向におけるコントラストが改善される。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層とは反対側に１軸性複屈折体がさらに設けられていることが望ましい。
この構成によれば、１軸性複屈折体を設けることにより、液晶層を斜めに透過する光に対しての光学的な補償がさらになされ、広い視野角に亘って高いコントラストが得られる液晶装置を提供できる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の液晶装置において、前記１軸性複屈折体は、前記１軸性複屈折体の表面に対して略垂直な方向の光学軸を有し、前記光学軸が前記液晶分子の前記プレチルトの方向に対して略平行または略平行な状態に近づくように、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、液晶層を斜めに透過する光に対してより適正な光学的補償がなされる。すなわち、より広い視野角に亘って高いコントラストが得られる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の液晶装置において、前記無機配向膜は、前記一対の基板ごとに前記無機配向膜の光学的な位相差が前記液晶層の位相差を補償する最適値の１／２の値よりも小さい値となるように膜厚が設定され、前記１軸性複屈折体は、前記最適値に対して不足する分の位相差を有することが好ましい。
基板面における無機配向膜の膜厚は、成膜時の条件などにより一定の膜厚とすることが難しいことがある。例えば、基板面における面内ばらつきで膜厚が部分的に所定の値よりも厚くなると、１軸性複屈折体を設けたとしても適性な光学補償ができないおそれがある。
この構成によれば、無機配向膜の膜厚が成膜時にばらついたとしても、元々の膜厚の設定が最適値の１／２の値よりも小さく設定されているので、膜厚ばらつきの影響を小さくできる。また、一方の基板に対する１軸性複屈折体の傾斜角度を調整すれば、光学的な補償が適正な状態となるように調整が可能である。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の液晶装置において、前記１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された無機位相差板であることが好ましい。
この構成によれば、１軸性複屈折体として例えば樹脂材料からなる有機位相差板を採用する場合に比べて、高温高湿などの耐久性能が優れた液晶装置を提供することができる。
【００１４】
［適用例７］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち前記一方の基板の前記液晶層側に光透過性を有する共通電極が設けられ、前記一対の基板のうち他方の基板の前記液晶層側に光反射性を有する画素電極が設けられているとしてもよい。
この構成によれば、光反射性を有する画素電極を備えた所謂反射型の液晶装置は、もともと視角特性が液晶分子のプレチルトに依存し難い自己補償性を有しており、透過型の液晶装置に比べて、光学補償層を兼ねる無機配向膜や１軸複屈折体を設ける効果がより効果的に反映される。すなわち、すぐれた視角特性を有する反射型の液晶装置を提供することができる。
【００１５】
［適用例８］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、視角特性において高いコントラストが得られる液晶装置を備えているので、少なくとも正面方向から見たときに見栄えのよい電子機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例９］本適用例の投射型表示装置は、光源と、前記光源から射出された光を赤色光、緑色光、青色光に分離する光分離素子と、分離された色光ごとに設けられ、前記色光を画像情報に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記色光を合成する光合成素子とを備え、前記光変調素子が上記適用例の液晶装置からなり、前記光変調素子の前記色光の入射側または射出側において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、液晶層における液晶分子のプレチルトに起因する位相差を光学的に補償する無機配向膜と、液晶装置の一対の基板のうち一方の基板に対して傾斜して配置された１軸性複屈折体とを有することにより、広い視野角に亘って高いコントラストが得られる投射型表示装置を提供することができる。
【００１８】
［適用例１０］上記適用例の投射型表示装置において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して前記色光ごとに異なる角度で傾斜して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、赤、緑、青の色光ごとの波長依存性を考慮して適正な光学補償が実現された投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ'線で切った断面図。
【図２】第１実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図３】第１実施形態の液晶装置の画素の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線で切った要部断面図。
【図４】第１実施形態の液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図。
【図５】斜方蒸着の蒸着角度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフ。
【図６】第１実施形態における液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ。
【図７】無機配向膜の膜厚と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図８】（ａ）および（ｂ）は第１実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図。
【図９】液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線であり、（ａ）は比較例１の等コントラスト曲線、（ｂ）は比較例２の等コントラスト曲線、（ｃ）は第１実施形態の等コントラスト曲線。
【図１０】第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図。
【図１１】第２実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図。
【図１２】第２実施形態における１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）は第２実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、（ｂ）は無機位相差板の傾斜角度を−２．０°としたときの等コントラスト曲線。
【図１４】第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の透過型液晶プロジェクターの構成を示す図。
【図１５】第４実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図１６】第４実施形態における液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ。
【図１７】（ａ）は第４実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、（ｂ）は比較例の反射型液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線。
【図１８】第５実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図１９】第５実施形態における１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ。
【図２０】第５実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線。
【図２１】第６実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の反射型液晶プロジェクターの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。
【００２２】
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について図１〜図４を参照して説明する。図１は液晶装置の構成を示す概略図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ'線で切った断面図である。
【００２３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、一対の基板としての素子基板１０および対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。
素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、シール材５２を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。
【００２４】
同図（ａ）に示すように、素子基板１０の１辺部に沿ってデータ線駆動回路１０１が設けられ、これに電気的に接続された複数の端子部１０２が配列している。該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部には、該２辺部に沿って走査線駆動回路１０４が設けられている。対向基板２０を挟んで該１辺部と対向する他の１辺部には、２つの走査線駆動回路１０４を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。
【００２５】
額縁状に配置されたシール材５２の内側には、同じく額縁状に見切り部５３が設けられている。見切り部５３は、遮光性を有する金属材料あるいは樹脂材料からなり、見切り部５３の内側が複数の画素を有する表示領域１０ａとなっている。
【００２６】
同図（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素ごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。
【００２７】
対向基板２０の液晶層５０側の表面には、見切り部５３と、これを覆うように成膜された共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２９とが形成されている。
【００２８】
これらの配向膜１８および配向膜２９は、無機材料からなる無機配向膜であって、無機材料としてのＳｉＯ2（酸化シリコン）を斜方蒸着して得られたものである。このような配向膜１８，２９により挟まれた液晶層５０における液晶分子の配向状態については後述する。
【００２９】
対向基板２０に設けられた共通電極２３は、同図（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。
【００３０】
図２は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも表示領域１０ａにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線３ａと複数のデータ線６ａとを有する。また、走査線３ａに対して一定の間隔を置いて平行するように配置された容量線３ｂを有する。
【００３１】
走査線３ａとデータ線６ａならびに容量線３ｂにより格子状に区画された領域に、画素電極１５と、画素電極１５をスイッチング制御するスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素を構成している。すなわち、画素は、マトリクス状に配置されている。
【００３２】
走査線３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。
データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素に供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０４（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素に供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０４は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００３３】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００３４】
図３は液晶装置の画素の構造を示す概略図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線で切った要部断面図である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、液晶装置１００の画素は、互いに交差（直交）する走査線３ａとデータ線６ａとにより区画された画素領域に略四角形の画素電極１５を有している。画素電極１５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなり光透過性を有している。
【００３６】
ＴＦＴ３０は、走査線３ａとデータ線６ａとの交差点近傍における走査線３ａ上に設けられている。該走査線３ａ上に沿って半導体層３０ａが設けられ、半導体層３０ａのソース側と重なるように、データ線６ａと一体的に形成されたソース電極３０ｓが設けられている。また、半導体層３０ａのドレイン側と重なるようにドレイン電極３０ｄが設けられている。
【００３７】
ドレイン電極３０ｄは画素領域内に延出され、延出された部分がコンタクトホール１５ａを介して画素電極１５と電気的に接続されている。
【００３８】
容量線３ｂは、走査線３ａと平行して設けられており、画素領域内において、容量線３ｂと平面的に重なる領域にドレイン電極３０ｄの延出部３０ｅが設けられている。
【００３９】
より具体的には、図３（ｂ）に示すように、まず素子基板１０上にアルミニウムなどの低抵抗配線材料を成膜してパターニングすることにより、走査線３ａとこれに平行する容量線３ｂとを形成する。走査線３ａと容量線３ｂとを覆って例えばシリコンの酸化物からなるゲート絶縁膜１１を形成する。ゲート絶縁膜１１上において走査線３ａと重なる位置に半導体層３０ａを島状に形成する。半導体層３０ａを覆うように低抵抗配線材料を成膜してパターニングすることにより、データ線６ａ、ソース電極３０ｓ、ドレイン電極３０ｄを形成する。また、ドレイン電極３０ｄに繋がる延出部３０ｅを容量線３ｂと重なる位置に形成する。
ゲート絶縁膜１１を介して対向配置された容量線３ｂと延出部３０ｅとによって保持容量１６が構成されている。
これらのＴＦＴ３０および保持容量１６を覆うように例えばシリコンの酸化物や窒化物からなる層間絶縁膜１２を形成し、層間絶縁膜１２のドレイン電極３０ｄと平面的に重なる位置にコンタクトホール１５ａを形成しておく。層間絶縁膜１２を覆うように透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、コンタクトホール１５ａを介してドレイン電極３０ｄと電気的に接続された画素電極１５を形成する。
【００４０】
続いて、画素電極１５を覆うように配向膜１８を形成する。配向膜１８は、前述したように無機材料としてのＳｉＯ2（酸化シリコン）を斜方蒸着して形成する。斜方蒸着の平面的な蒸着方向は、図３（ａ）において矢印で示した方向であり、走査線３ａの延在方向に対してθａの角度を有し、画素領域の右上から左下に向かっている。この場合、蒸着方向の角度θａはおよそ４５°である。また、紙面に垂直な方向つまり画素電極１５の表面に対して垂直な方向における蒸着方向の角度もおよそ４５°となっている（図４参照）。
【００４１】
このような斜方蒸着によれば、図３（ｂ）に示すように、無機材料としてのＳｉＯ2の結晶が基板面に対して斜め方向に成長した柱状体（カラム）１８ｃが形成される。配向膜１８は、このような柱状体（カラム）１８ｃが基板面に林立した集合体からなる。
図３（ａ）および（ｂ）では、素子基板１０側の構成について説明したが、対向基板２０における配向膜２９についても同様に斜方蒸着を用いて共通電極２３を覆うように形成され、その平面的な蒸着方向は、素子基板１０における角度θａの蒸着方向に対して１８０°逆向きとなっている。
【００４２】
図４は液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図である。詳しくは、図３（ａ）における斜方蒸着の蒸着方向に沿って切ったときの断面図である。
【００４３】
図４に示すように、液晶層５０に面した基板面に対する配向膜１８，２９における蒸着方向の角度θｂはおよそ４５°である。また、基板面に対するカラムの成長方向の角度θｃはおよそ７０°となっている。以降、角度θｃをカラム角度θcと呼ぶ。
【００４４】
このような配向膜１８，２９の表面において略垂直配向する液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、基板面の法線方向から見た液晶分子ＬＣのプレチルトの方向すなわち方位角方向は、配向膜１８，２９における斜方蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。
【００４５】
本実施形態の液晶装置１００は、カラムの集合体である各配向膜１８，２９の膜厚を特定の値に設定することで、配向膜１８，２９の表面における液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する位相差を光学的に補償した。また、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０を含む液晶パネル１１０を透過する光の射出側に１軸性複屈折体としての無機位相差板４２を配置して、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を光学的に補償した。
【００４６】
なお、液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ配置された偏光素子４１，４３を有し、無機位相差板４２は光の射出側に配置された偏光素子４３と液晶パネル１１０との間に配置されている。また、偏光素子４１，４３は、互いの吸収軸または透過軸が直交するように液晶パネル１１０に対して配置されている。より具体的には、一方の吸収軸または透過軸が走査線３ａと平行し、他方の吸収軸または透過軸がデータ線６ａとに平行するように配置されている（図３（ａ）参照）。
すなわち、偏光素子４１，４３の透過軸または吸収軸に対して液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角方向が４５°で交差しており、画素電極１５と共通電極２３との間に駆動電圧を印加して液晶層５０を駆動すると、液晶分子ＬＣがプレチルトの方位角方向に倒れることにより、高い透過率が得られる光学的な配置となっている。
【００４７】
次に配向膜１８，２９の成膜条件と液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐならびに液晶層５０の正面位相差について、図５〜図６を参照して説明する。図５は斜方蒸着の蒸着角度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフ、図６は液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフである。
【００４８】
真空蒸着装置を用いて実際に無機材料を基板面に対して斜方蒸着して配向膜１８，２９を形成する場合、基板の大きさや基板と蒸着源との相対的な位置関係などによって、蒸着方向における蒸着角度θｂが変動するおそれがある。また、蒸着角度θｂが変動すると液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐも変動し、これに連動して液晶層５０における位相差の値が変動するおそれがある。液晶層５０の位相差を光学的に補償しようとするとき、これらのパラメーターの変動ができる限り小さい状態が望ましいことは言うまでもない。
本実施形態では、素子基板１０と対向基板２０とをおよそ２．５μｍの間隔をおいて貼り合わせ、その間に負の誘電異方性を有すると共に複屈折率Δｎがおよそ０．１４の液晶を挟む構成を一例として、以降の説明を行う。
配向膜１８，２９の成膜条件としては、真空チャンバー内に配置された基板の温度をおよそ１００℃とし、ＳｉＯ2の蒸着開始時の真空度をおよそ５．０×１０-3Ｐａとして斜方蒸着を行っている。
【００４９】
図５に示すように、基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂを３０°から６０°の範囲で５°刻みに振って得られた配向膜１８，２９により液晶層５０を挟んだときの液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐは、およそ８５°〜８９°の間で変化している。その変化は極小点を有する２次関数的であって、蒸着角度θｂがおよそ３７．５°〜４５°の間で斜方蒸着を行うと、プレチルト角θｐが８５°±１°以内となって安定しているのが分かる。言い換えれば、およそ８５°のプレチルト角θｐを安定的に得るには、蒸着角度θｂが３７．５°〜４５°の間となるように、基板と蒸着源との相対的な位置関係などを調整することが好ましい。
【００５０】
一方で液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐと液晶層５０の正面位相差との関係は、図６に示すように、ほぼ直線的に変化しており、プレチルト角θｐが大きくなるほど正面位相差の値（ｎｍ）は小さくなる。また、液晶の複屈折率Δｎと液晶層５０の厚みに依存することは言うまでもない。
画素電極１５と共通電極２３との間に所定の駆動電圧を印加して液晶層５０を駆動すると、液晶分子ＬＣは画素電極１５と共通電極２３との間に生ずる電界方向に対して直交する方向（すなわち基板面に対して平行な方向）に倒れこむ。プレチルト角θｐが９０°に近づくと、液晶分子ＬＣの倒れこむ方向が一様でなくなり、リバースチルトドメインなどが発生して光学特性が不安定になる。特に隣接する画素電極１５との間隔が狭いときには、画素電極１５間に発生する電界によってリバースチルトドメインが発生しやすくなる。そこで、安定した光学特性を得るために、プレチルト角θｐをおよそ８５°としている。プレチルト角θｐが８５°のときの正面位相差はおよそ２．４ｎｍである。なお、プレチルト角度θｐは８５°に限定されるものではなく、液晶層５０における配向の安定性と光学特性とを考慮して設定される。
【００５１】
図７は無機配向膜の膜厚と正面位相差との関係を示すグラフである。なお、図７は、斜方蒸着における蒸着角度θｂを４５°として無機配向膜を成膜したときの正面位相差の値を示している。
図７に示すように、無機配向膜の膜厚が上昇するにつれて、ほぼ直線的に正面位相差の値が増加することが分かる。別な見方をすれば、膜厚が２０ｎｍ程度ではほとんど正面位相差を生じない。一方で、膜厚が少なくとも２０ｎｍ以上あれば液晶分子ＬＣにほぼ安定したプレチルトを付与できることが分かっている。
【００５２】
次に、液晶装置１００における光学的な視角補償原理について、図８を参照して説明する。図８（ａ）および（ｂ）は液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、液晶装置１００を透過する光に対して位相差が生ずる各構成を屈折率楕円体として示した。座標軸であるＸ軸およびＹ軸は、基板面に対して平行な軸であって、Ｚ軸は基板面に対して垂直な軸である。さらに詳しくは、Ｘ軸方向は走査線３ａの延在方向であり、Ｙ軸はデータ線６ａの延在方向である。
【００５４】
液晶層５０の液晶分子ＬＣは、前述したように基板面（配向膜面）に対してプレチルトが与えられプレチルトの方向を示す長軸がＺ軸と交差するように傾斜している。該長軸に対して直交する方向で液晶分子ＬＣを切ったときの面内における屈折率ｎｘ，ｎｙと長軸方向（プレチルトの方向）の屈折率ｎｚとの関係は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚとなっている。すなわち、液晶層５０における面内の屈折率ｎｘ，ｎｙは厚み方向の屈折率ｎｚよりも小さい。
【００５５】
斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９は、カラムの成長方向の屈折率ｎｘ”がおよそ１．４５であり、該成長方向に対して直交する面内の屈折率ｎｙ”がおよそ１．４１、同じく屈折率ｎｚ”が１．４０である。すなわち、これらの関係は、ｎｘ”＞ｎｙ”＞ｎｚ”となっており、２軸性複屈折体となっている。
【００５６】
１軸性複屈折体としての無機位相差板４２は、例えば透明なガラスなどの基板上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されたものである。高屈折率層を構成する材料としては、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などが挙げられる。低屈折率層を構成する材料としては、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2などが挙げられる。
【００５７】
無機位相差板４２を透過する光が各層で反射して干渉することを防ぐために、各屈折率層の厚みは薄い方が望ましく、膜厚と屈折率との積が可視光の波長λよりも十分に小さくなるように形成する。例えば、λ／１００〜λ／５が望ましい。
【００５８】
このような無機位相差板４２は、板面に対して垂直な方向に光学軸を有している。光学軸における屈折率ｎｚ’と、板面に対して平行な面内における屈折率ｎｘ’，ｎｙ’との関係は、ｎｘ’＝ｎｙ’＞ｎｚ’となっている。すなわち、面内の屈折率ｎｘ’，ｎｙ’は厚み方向の屈折率ｎｚ’よりも大きい。
【００５９】
無機位相差板４２は、板面に対して垂直に入射する光すなわち光学軸に平行な光に対して等方的（面内の屈折率ｎｘ’＝屈折率ｎｙ’）であるため、光学軸に対して平行に入射する光の位相差を補償することはできない。一方、板面に対して斜めに透過する光に対しては、等方的でなく複屈折を生じさせ、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を補償することができる。本実施形態の無機位相差板４２の位相差は、（ｎｘ’−ｎｚ’）×複屈折体の層厚で与えられ、およそ３５０ｎｍとなっている。すなわち、複屈折率Δｎ（０．１４）と層厚（２．５μｍ）との積で与えられる液晶層５０の位相差と同じ値となるように設定されている。
【００６０】
前述したように液晶分子ＬＣは基板面（配向膜面）に対して８５°のプレチルト角θｐが与えられている。そのときの正面位相差は、およそ２．４ｎｍである（図６参照）。これに対して、本実施形態の配向膜１８，２９は、それぞれ厚みがおよそ２７０ｎｍとなるように成膜されている。カラム角度θｃは前述したように７０°となっている（図４参照）。反射率ｎｘ”を示す軸は、このカラムと平行である。したがって、基板面の法線方向から見ると屈折率ｎｙ”を示す軸が遅相軸となって、配向膜１８，２９はそれぞれ−１．２ｎｍの位相差を示す。合算すると−２．４ｎｍとなる。
図８（ｂ）に示すように基板面の法線方向から見ると、液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）が基板面に投影された方位角方向は、配向膜１８，２９のカラムの成長方向が基板面に投影された方位角方向に対して平行であり、配向膜１８，２９の遅相軸の方向と直交しているため、両者の位相差は相殺される。つまり、液晶層５０の正面位相差が光学的に補償される。言い換えれば、配向膜１８，２９は、液晶層５０の正面位相差を光学的に補償する光学補償層を兼ねている。
なお、透過型の液晶装置１００において、無機位相差板４２は光の射出側である対向基板２０と偏光素子４３との間において配置されることに限定されず、光の入射側すなわち素子基板１０と偏光素子４１との間に配置しても同様な効果が得られる（図４参照）。
【００６１】
図９は液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線であり、同図（ａ）は比較例１の等コントラスト曲線、同図（ｂ）は比較例２の等コントラスト曲線、同図（ｃ）は本実施形態の等コントラスト曲線である。等コントラスト曲線は、拡散光を発するバックライトの上に液晶装置を配置し、全白と全黒を順に表示して、その輝度を視角方向を変化させながら測定した。図の中心が液晶装置の法線方向であり、法線から左右方向に±２０°と上下方向に±２０°傾いた視角方向の特性を示している。
【００６２】
＜比較例１＞
比較例１では、液晶層５０において液晶分子ＬＣが８５°のプレチルト角θｐを有するように、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９の膜厚を複屈折を生じない程度の例えば２０ｎｍ程度とした。これによれば、図９（ａ）に示すように、液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）を視角補償できないので、最大コントラストが得られる方位角が基板面の法線方向すなわち正面（０°，０°）からＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれおよそ５°ずれた方向となっている。ちなみにこの液晶装置をプロジェクターで投影したときのコントラスト比（Contrast Ratio；Ｃ，Ｒ）はおよそ１１００であった。
【００６３】
＜比較例２＞
比較例２では、液晶層５０において液晶分子ＬＣが８５°のプレチルト角θｐを有するように、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９の膜厚を複屈折を生じない程度の例えば２０ｎｍ程度とし、且つ３５０ｎｍの位相差を有する無機位相差板４２を備えた構成とした。これによれば、図９（ｂ）に示すように、無機位相差板４２を備えたことにより、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差が補償されることにより、等コントラスト曲線の形状が変化しているが、最大コントラストが得られる方位角は依然として正面の位置からずれている。すなわち、液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する位相差を十分には補償できていない。投影コントラスト比はおよそ１４００であった。
【００６４】
これに対して本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）の視角補償がなされ、最大コントラストが得られる方位角が正面に位置している。投影コントラスト比はおよそ２２００であり、比較例１，２に比べて改善された。すなわち、広い視角特性と高い正面コントラスト比を有する液晶装置１００が実現された。
【００６５】
なお、本実施形態から無機位相差板４２を除いたとしても、斜方蒸着によって得られた配向膜１８，２９により液晶分子ＬＣのプレチルトによる位相差（２．４ｎｍ）が補償されるので、正面コントラスト比がおよそ１３００となり、比較例１に比べれば改善されることが分かっている。
【００６６】
このような液晶装置１００によれば、液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を光学的に視角補償する光学補償板を新たに設けなくても配向膜１８，２９がそれを兼ねている。すなわち、部品点数を増やすことなく、視角補償を実現して広い視角特性と高い正面コントラスト比を有する小型な液晶装置１００を提供できる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態の液晶装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図、図１１は第２実施形態の液晶装置の光学的な視角補償原理を説明する図、図１２は１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフである。
第２実施形態の液晶装置は、第１実施形態に対して無機配向膜の膜厚と、１軸性複屈折体の液晶パネル１１０に対する配置の仕方を見直したものである。したがって、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【００６８】
図１０に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた液晶パネル１１０を有する。素子基板１０に設けられた画素電極１５を覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。
【００６９】
基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂは４５°である。また、図示省略したが基板面に対する平面的な蒸着方向の角度θａは走査線３ａの延在方向に対して４５°である。そして、斜方蒸着によってＳｉＯ2の結晶が成長するカラム角度θｃは、基板面に対して７０°である。
【００７０】
素子基板１０と対向基板２０とはおよそ２．５μｍの間隔をおいて対向配置され、その間に負の誘電異方性を有する液晶（複屈折率Δｎが０．１４）が充填されて液晶層５０を構成している。
【００７１】
液晶分子ＬＣは、配向膜１８，２９の配向膜面に対してプレチルトが与えられて初期配向しており、プレチルト角θｐはおよそ８５°である。
【００７２】
液晶分子ＬＣのプレチルトに起因する液晶層５０の位相差（２．４ｎｍ）を光学的に補償する最適な配向膜１８，２９の膜厚は、第１実施形態で説明したようにおよそ２７０ｎｍである。しかしながら、実際の斜方蒸着の工程では、膜厚を一定の値として均一に成膜することは難しい。例えば、基板と蒸着源との距離をできるだけ大きくしてゆっくり成膜する方法が考えられるが、それでは生産性が低下するという課題がある。
【００７３】
また、膜厚ばらつきによって、配向膜１８，２９の膜厚が視角補償を可能とする最適値よりも厚くなってしまうと、１軸性複屈折体としての無機位相差板４２を装備したとしても適切な状態からずれてしまう。
【００７４】
そこで本実施形態では、配向膜１８，２９の膜厚を上記最適値より小さく設定し、無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して傾斜させて配置することにより、不足する正面位相差を補う構成としたものである。図１０に示すように液晶パネル１１０の対向基板２０の光の射出側の表面に対する無機位相差板４２の傾斜角度をθｄと呼ぶ。
なお、図１０は第１実施形態の図４に相当するものであり、液晶分子ＬＣのプレチルトの方向、すなわち、平面的な斜方蒸着の蒸着方向に沿って液晶装置１５０を切断した概略断面図である。
【００７５】
図１１に示すように、無機位相差板４２は屈折率ｎｚ’を示す光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行な状態に近づくように、液晶パネル１１０すなわち液晶層５０に対して傾斜して配置されている。
【００７６】
図１２に示すように、１軸性複屈折体としての無機位相差板４２の傾斜角度θｄを０°から９°まで変化させると、その正面位相差は０ｎｍから３．８ｎｍまで変化することが分かった。
【００７７】
本実施形態では、液晶パネル１１０における配向膜１８，２９のそれぞれの厚みをおよそ２４０ｎｍとした。このときの各配向膜１８，２９の正面位相差はおよそ１．１ｎｍである（図７参照）。前述したように液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐが８５°の場合の液晶層５０の正面位相差は２．４ｎｍであるため、光学的に視角補償するために不足分する正面位相差は、２．４−２×１．１＝０．２ｎｍとなる。したがって、無機位相差板４２の傾斜角度θｄをおよそ２．０°とした。
【００７８】
斜方蒸着による配向膜１８，２９の形成時の生産性と歩留まりとを考慮すれば、配向膜１８，２９の膜厚は正面位相差を生ずる範囲で２４０ｎｍよりもさらに薄い方がよい。液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を視角補償するにあたって不足する分は、無機位相差板４２の傾斜角度θｄを２．０°よりも大きくすればよい。一方で無機位相差板４２の傾斜角度θｄが大きくなると、液晶装置１５０が占める空間が大きくなるので、これを適用する装置の小型化を考慮して傾斜角度θｄを設定する必要がある。
なお、透過型の液晶装置１５０において、無機位相差板４２は光の射出側である対向基板２０と偏光素子４３との間において配置されることに限定されず、光の入射側すなわち素子基板１０と偏光素子４１との間で傾斜させて配置しても同様な効果が得られる（図１０参照）。
【００７９】
図１３（ａ）は第２実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。図１３（ａ）に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、最大コントラスト比を示す方位角が正面方向に位置していると共に、高いコントラスト比を得られる視角範囲が第１実施形態の液晶装置１００に比べて広がっていることが分かる（図９（ｃ）との比較）。
【００８０】
液晶パネル１１０に対して無機位相差板４２を傾斜させれば正面位相差が発生することを図１２に示したが、例えば、無機位相差板４２の傾斜角度θｄを−２．０°とする。すなわち、図１０において無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して平行な状態から反時計回りに傾斜させても、正面位相差が生ずる。しかしながら、そのときの液晶装置１５０の視角特性は、図１３（ｂ）に示すようになり、最大コントラスト比を示す方位角が正面に位置しているも、高いコントラスト比が得られる視角範囲が第１実施形態に比べて狭まっていることが分かる。言い換えれば、無機位相差板４２は、光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行な状態に近づくように傾斜させることが重要である。
【００８１】
また、光学的には無機位相差板４２の光学軸が液晶分子ＬＣのプレチルトの方向（長軸）に対して略平行となるように傾斜させることが理想的であるが、傾斜のさせ方が複雑になるので、本実施形態のように無機位相差板４２を液晶パネル１１０に対して一定方向に傾斜させることが相対的な配置を容易にする観点で望ましい。
【００８２】
このような液晶装置１５０によれば、斜方蒸着における配向膜１８，２９の膜厚を正面位相差が最適値（−１．２ｎｍ）となる２７０ｎｍよりもおよそ１割程度小さい２４０ｎｍに設定し、不足する正面位相差を無機位相差板４２を傾斜させて補った。したがって、斜方蒸着によって配向膜１８，２９の膜厚が多少ばらついても、膜厚が２７０ｎｍを超えないようにして、その影響を小さくし安定した視角補償を実現した。
【００８３】
また、図１２に示すように、無機位相差板４２の傾斜角度θｄをおよそ７°とすれば正面位相差をおよそ２．４ｎｍとすることができる。すなわち、液晶分子ＬＣのプレチルトによる液晶層５０の正面位相差を無機位相差板４２だけで光学的に補償可能である。しかしながら、無機位相差板４２の傾斜角度θｄが第２実施形態に比べて大きくなることで装置としての小型化が難しくなるという課題が生ずる。言い換えれば、第２実施形態はより小型な液晶装置１５０を提供できる。
【００８４】
（第３実施形態）
＜電子機器＞
次に本実施形態の電子機器として、投射型表示装置を例に説明する。図１４は第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の透過型液晶プロジェクターの構成を示す図である。
【００８５】
図１４に示すように、本実施形態の液晶プロジェクター１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１,１２０２,１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調素子としての液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【００８６】
偏光照明装置１１００は、ハロゲンランプ等の白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【００８７】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【００８８】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【００８９】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、画像情報に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００９０】
液晶ライトバルブ１２１０は、上記第２実施形態の液晶装置１５０が適用されたものであって、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子と、一対の偏光素子間に配置された液晶パネル１２１１と１軸性複屈折体としての無機位相差板１２１２とを有する。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。すなわち、液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１は、基板面に対して負の誘電異方性を有する液晶分子がプレチルトを与えられた状態で略垂直配向している。プレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、液晶層に面して斜方蒸着により形成された無機配向膜を有しており、無機配向膜の膜厚はおよそ２４０ｎｍである。光学補償層を兼ねる無機配向膜によって、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が光学的に視角補償されている。
【００９１】
無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２は、それぞれ３５０ｎｍの位相差を有するものであり、液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の射出側の表面に傾斜して配置されている。液晶層の正面位相差は、液晶層を透過する色光の波長に依存するため、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２の傾斜角度θｄは、緑色光（Ｇ）の波長（５５０ｎｍ）を基準に設定されており、本実施形態では緑色光（Ｇ）ではおよそ２°、緑色光（Ｇ）よりも波長が長い赤色光（Ｒ）ではおよそ２．１°、緑色光（Ｇ）よりも波長が短い青色光（Ｂ）では１．７°に設定されている。
【００９２】
また、クロスダイクロイックプリズム１２０６に対して、液晶ライトバルブ１２２０にて変調された緑色光（Ｇ）は直進し、液晶ライトバルブ１２１０にて変調された赤色光（Ｒ）と、液晶ライトバルブ１２３０にて変調された青色光（Ｂ）とは誘電体多層膜によって画像の左右が反転して反射される。それゆえに、合成後の光において液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０ごとの視角特性に起因する着色が生じないように光学的な条件が色光に対応して設定されている。具体的には、緑色光（Ｇ）の液晶パネル１２２１における液晶分子のプレチルトの方向に対して、他の赤色光（Ｒ）の液晶パネル１２１１と青色光（Ｂ）の液晶パネル１２３１における液晶分子のプレチルトの方向が反転するように斜方蒸着の平面的な蒸着方向を１８０°反転させて無機配向膜を形成している。
したがって、緑色光（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブ１２２０の無機位相差板１２２２の液晶パネル１２２１に対する傾斜角度θｄを２°とすると、見かけ上、赤色光（Ｒ）が透過する無機位相差板１２１２の傾斜角度θｄは−２．１°、青色光（Ｂ）が透過する無機位相差板１２３２の傾斜角度θｄは−１．７°となっている。
【００９３】
このような液晶プロジェクター１０００によれば、色光ごとに設けられた液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が透過する色光の波長に対応して光学的に視角補償されているため、従来のものよりも広い視野角に亘って高いコントラストの画像表示が得られる。
【００９４】
なお、本実施形態では無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２をそれぞれ液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の射出側において傾斜させて配置したが、これに限定されるものではない。液晶パネル１２１１，１２２１，１２３１の色光の入射側において傾斜させて配置しても同様な効果が得られ、入射光が不規則な角度で入射する迷光の影響を低減することもできる。
また、液晶プロジェクター１０００の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に適用される液晶装置は、上記第２実施形態の液晶装置１５０に限定されず、上記第１実施形態の液晶装置１００を適用してもよい。これによれば、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２を傾斜させないので、より小型な液晶プロジェクター１０００を実現できる。
【００９５】
（第４実施形態）
本発明が適用される液晶装置は、第１実施形態や第２実施形態のような透過型に限定されない。本実施形態では、本発明を適用した反射型の液晶装置の例について図１５〜図１７を参照して説明する。
図１５は第４実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図１６は液晶分子のプレチルト角と液晶層の正面位相差との関係を示すグラフ、図１７（ａ）は第４実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線、同図（ｂ）は比較例の反射型液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して詳細の説明を省略する。
【００９６】
＜液晶装置＞
図１５に示すように、本実施形態の液晶装置２００は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた液晶パネル２１０を有する。液晶パネル２１０は反射型であって、素子基板１０には光反射性を有する画素電極１５Ｒが設けられている。
他の電気的な構成については、基本的に透過型の液晶パネル１１０と同じである。素子基板１０に設けられた画素電極１５Ｒを覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。
画素電極１５Ｒは、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの高反射率の導電材料によって形成されている。該導電材料が液晶層５０に与えるイオン成分の影響を考慮して、液晶層５０に面する画素電極１５Ｒの表面を絶縁膜で覆った後に配向膜１８を形成してもよい。
【００９７】
基板面に対する斜方蒸着の蒸着角度θｂは４５°である。また、図示省略したが基板面に対する平面的な蒸着方向の角度θａは走査線３ａの延在方向に対して４５°である。そして、斜方蒸着によってＳｉＯ2の結晶が成長するカラム角度θｃは、基板面に対して７０°である。
【００９８】
素子基板１０と対向基板２０とはおよそ１．８μｍの間隔をおいて対向配置され、その間に負の誘電異方性を有する液晶（複屈折率Δｎが０．１２）が充填されて液晶層５０を構成している。
【００９９】
液晶分子ＬＣは、配向膜１８，２９の配向膜面に対してプレチルトが与えられて初期配向しており、プレチルト角θｐはおよそ８５°である。プレチルトの方位角方向は配向膜１８，２９の斜方蒸着における平面的な蒸着方向と同じであり、走査線３ａに対して４５°傾斜している。
【０１００】
反射型の液晶パネル２１０の光の入射側および射出側には、１軸性複屈折体としての無機位相差板２０２と、反射型偏光素子としてのワイヤーグリッド偏光板２０３とが設けられている。無機位相差板２０２は対向基板２０と平行して設けられている。ワイヤーグリッド偏光板２０３は、本実施形態の液晶装置２００が適用される後述する液晶プロジェクター１５００のシステム光軸Ｌに対して４５°の角度で交差するように設けられている（図２１参照）。なお、反射型偏光素子は偏光ビームスプリッターでもよい。
【０１０１】
図１６に示すように、本実施形態の液晶装置２００における液晶層５０の正面位相差は、液晶層５０の厚みと液晶の複屈折率とに基づき、液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐが８５°に設定されていることから、およそ１．５ｎｍである。
【０１０２】
したがって、液晶層５０の正面位相差を光学的に視角補償すべく、本実施形態では、配向膜１８，２９のそれぞれの膜厚をおよそ１７０ｎｍとした。膜厚が１７０ｎｍのときの配向膜１８，２９の正面位相差はそれぞれおよそ０．７５ｎｍとなる（図７参照）。すなわち、液晶層５０の正面位相差の１／２の値となる。第１実施形態で述べたように、基板面の法線方向から見ると、液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角方向は、配向膜１８，２９のカラムの成長方向が基板面に投影された方位角方向に対して平行であり、配向膜１８，２９の遅相軸の方向と直交しているため、両者の位相差は相殺される。つまり、配向膜１８，２９は、液晶層５０の正面位相差を光学的に補償する光学補償層を兼ねている。
【０１０３】
無機位相差板２０２の位相差は、（ｎｘ’−ｎｚ’）×厚みで与えられ、この場合、２２０ｎｍとした。これにより、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差を補償した。
【０１０４】
図１７（ａ）に示すように、液晶装置２００は、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置していると共に、正面に対して上下左右にほぼ均等に広がっている。この液晶装置をプロジェクターで投影したときのコントラスト比（Ｃ，Ｒ）はおよそ１４９００となった。
これに対して、配向膜１８，２９の膜厚をおよそ２０ｎｍとして光学補償層を兼ねない構造とした比較例では、図１７（ｂ）に示すように、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置しておらず、その投影コントラスト比（Ｃ．Ｒ）はおよそ２３００であった。
【０１０５】
反射型の液晶装置２００は、プレチルトが与えられて略垂直配向した液晶分子ＬＣに対して入射光と反射光とが係ることからそもそも視角特性上の自己補償構造を有している。したがって、上記第１実施形態の透過型の液晶装置１００に比べて上記比較例でも高いコントラスト比が得られる視角範囲が広いが、本発明を適用することで広視野角に亘ってさらに高いコントラスト比が得られる。すなわち、反射型の液晶装置２００に適用することが透過型の液晶装置１００に適用するよりも効果的である。
【０１０６】
（第５実施形態）
次に、本実施形態の反射型の液晶装置の他の適用例について、図１８〜図２０を参照して説明する。図１８は第５実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図１９は１軸性複屈折体の傾斜角度と正面位相差との関係を示すグラフ、図２０は第５実施形態の液晶装置の視角特性を示す等コントラスト曲線である。
第５実施形態の液晶装置は、第４実施形態に対して無機配向膜の膜厚と１軸性複屈折体の配置を見直したものである。したがって、第４実施形態と同じ構成については同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【０１０７】
図１８に示すように、本実施形態の液晶装置２５０は、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えた反射型の液晶パネル２１０を有する。素子基板１０に設けられた光反射性を有する画素電極１５Ｒを覆う配向膜１８および対向基板２０に設けられた共通電極２３を覆う配向膜２９は、無機材料としてのＳｉＯ2を斜方蒸着して得られた無機配向膜である。膜厚は、第４実施形態の１７０ｎｍに比べておよそ１割程度薄く設定され、１５０ｎｍとなっている。膜厚が１５０ｎｍのときの配向膜１８，２９の正面位相差はそれぞれおよそ０．７ｎｍとなる（図７参照）。すなわち、液晶層５０の厚み１．８μｍ、複屈折率Δｎ＝０．１２、液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐ（およそ８５°）に基づく、液晶層５０の正面位相差である１．５ｎｍに対して０．１ｎｍ不足している。
【０１０８】
反射型の液晶パネル２１０の光の入射側および射出側には、無機位相差板２０２と、ワイヤーグリッド偏光板２０３とが設けられている。
本実施形態では、１軸性複屈折体である無機位相差板２０２を液晶パネル２１０に対して傾斜させて配置することにより、光学的な視角補償において不足する正面位相差を補った。
【０１０９】
具体的には、図１９に示すように、無機位相差板２０２の傾斜角度θｄをおよそ２°とすることにより、正面位相差を０．１ｎｍとすることができる。
【０１１０】
配向膜１８，２９のそれぞれの膜厚は、光学的な視角補償における最適値を示す膜厚の値（１７０ｎｍ）よりも小さい値の膜厚（１５０ｎｍ）に設定され、斜方蒸着による膜厚ばらつきの影響を受け難くした。具体的には、斜方蒸着時の膜厚が１７０ｎｍを越えないようにした。
【０１１１】
このような液晶装置２５０によれば、図２０に示すように、最大コントラスト比が得られる領域が正面に位置していると共に、正面に対して上下左右にほぼ均等に広がっている。投影コントラスト比（Ｃ，Ｒ）はおよそ１４８００となった。すなわち、第４実施形態と同等な作用・効果を奏し、配向膜１８，２９の膜厚ばらつきの影響を小さくして安定的な視角補償を実現している。
【０１１２】
なお、本実施形態の液晶装置２５０において、無機位相差板２０２の傾斜角度θｄを−２°としても、図２０に示したものとほぼ同等の等コントラスト曲線で、投影コントラスト比（Ｃ，Ｒ）１４３００が得られている。これも反射型の自己補償構造に由来するものと考えられる。
【０１１３】
（第６実施形態）
＜電子機器＞
次に、本実施形態の電子機器としての他の投射型表示装置の例について説明する。図２１は第６実施形態の電子機器としての投射型表示装置の一例である３板式の反射型液晶プロジェクターの構成を示す図である。なお、第３実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【０１１４】
図２１に示すように、本実施形態の他の投射型表示装置である液晶プロジェクター１５００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、３つのダイクロイックミラー１１１１，１１１２，１１１５と、２つの反射ミラー１１１３，１１１４と、３つの光変調素子としての反射型の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０と、クロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【０１１５】
偏光照明装置１１００から射出された偏光光束は、互いに直交して配置されたダイクロイックミラー１１１１とダイクロイックミラー１１１２とに入射する。光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１１は、入射した偏光光束のうち赤色光（Ｒ）を反射する。もう一方の光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１２は、入射した偏光光束のうち緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを反射する。
反射した赤色光（Ｒ）は反射ミラー１１１３により再び反射され、液晶ライトバルブ１２５０に入射する。一方、反射した緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とは反射ミラー１１１４により再び反射して光分離素子としてのダイクロイックミラー１１１５に入射する。ダイクロイックミラー１１１５は緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する。反射した緑色光（Ｇ）は液晶ライトバルブ１２６０に入射する。透過した青色光（Ｂ）は液晶ライトバルブ１２７０に入射する。
【０１１６】
液晶ライトバルブ１２５０は、反射型の液晶パネル１２５１と、１軸性複屈折体としての無機位相差板１２５２と、反射型偏光素子としてのワイヤーグリッド偏光板１２５３とを備えている。
液晶ライトバルブ１２５０は、ワイヤーグリッド偏光板１２５３によって反射した赤色光（Ｒ）がクロスダイクロイックプリズム１２０６の入射面に垂直に入射するように配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光板１２５３の偏光度を補う補助偏光板１２５４が液晶ライトバルブ１２５０における赤色光（Ｒ）の入射側に配置され、もう１つの補助偏光板１２５５が赤色光（Ｒ）の射出側においてクロスダイクロイックプリズム１２０６の入射面に沿って配置されている。なお、反射型偏光素子として偏光ビームスプリッターを用いた場合には、一対の補助偏光板１２５４，１２５５を省略することも可能である。
このような反射型の液晶ライトバルブ１２５０の構成と各構成の配置は、他の反射型の液晶ライトバルブ１２６０，１２７０においても同じである。
【０１１７】
液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０に入射した各色光は、画像情報に基づいて変調され、再びワイヤーグリッド偏光板１２５３，１２６３，１２７３を経由してクロスダイクロイックプリズム１２０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム１２０６では、各色光が合成され、合成された光は投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１１８】
本実施形態では、液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０として上記第５実施形態の液晶装置２５０が適用されている。すなわち、液晶パネル１２５１，１２６１，１２７１は、基板面に対して負の誘電異方性を有する液晶分子がプレチルトを与えられた状態で略垂直配向している。プレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、液晶層に面して斜方蒸着により形成された無機配向膜を有しており、無機配向膜の膜厚はおよそ１５０ｎｍである。光学補償層を兼ねる無機配向膜により、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が光学的に視角補償されている。
【０１１９】
無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２は、それぞれ２２０ｎｍの位相差を有するものであり、液晶パネル１２５１，１２６１，１２７１の色光の入射側および射出側の表面に傾斜して配置されている。液晶層の正面位相差は、液晶層を透過する色光の波長に依存するため、無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２の傾斜角度θｄは、緑色光（Ｇ）の波長（５５０ｎｍ）を基準に設定されており、本実施形態では緑色光（Ｇ）ではおよそ２°、緑色光（Ｇ）よりも波長が長い赤色光（Ｒ）ではおよそ２．１°、緑色光（Ｇ）よりも波長が短い青色光（Ｂ）では１．７°に設定されている。
【０１２０】
また、クロスダイクロイックプリズム１２０６に対して、液晶ライトバルブ１２６０にて変調された緑色光（Ｇ）は直進し、液晶ライトバルブ１２５０にて変調された赤色光（Ｒ）と、液晶ライトバルブ１２７０にて変調された青色光（Ｂ）とは誘電体多層膜によって画像の左右が反転して反射される。それゆえに、合成後の光において液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０ごとの視角特性に起因する着色が生じないように光学的な条件が色光に対応して設定されている。具体的には、緑色光（Ｇ）の液晶パネル１２６１における液晶分子のプレチルトの方向に対して、他の赤色光（Ｒ）の液晶パネル１２５１と青色光（Ｂ）の液晶パネル１２７１における液晶分子のプレチルトの方向が反転するように斜方蒸着の平面的な蒸着方向を１８０°反転させて無機配向膜を形成している。
したがって、緑色光（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブ１２６０の無機位相差板１２６２の液晶パネル１２６１に対する傾斜角度θｄを２°とすると、見かけ上、赤色光（Ｒ）が透過する無機位相差板１２５２の傾斜角度θｄは−２．１°、青色光（Ｂ）が透過する無機位相差板１２７２の傾斜角度θｄは−１．７°となっている。
【０１２１】
このような液晶プロジェクター１５００によれば、色光ごとに設けられた反射型の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０は、液晶分子のプレチルトによる液晶層の正面位相差が透過する色光の波長に対応して光学的に視角補償されているため、従来のものよりも広い視野角に亘って高いコントラストの画像表示が得られる。先に説明した第３実施形態の透過型の液晶プロジェクター１０００と比べても高いコントラストの画像表示が実現される。
【０１２２】
なお、液晶プロジェクター１５００の液晶ライトバルブ１２５０，１２６０，１２７０に適用される液晶装置は、上記第５実施形態の液晶装置２５０に限定されず、上記第４実施形態の液晶装置２００を適用してもよい。
【０１２３】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１２４】
（変形例１）上記第１実施形態および第２実施形態ならびに第４実施形態および第５実施形態において、配向膜１８，２９を形成する方法は、斜方蒸着に限定されない。例えば、斜方スパッタにより形成しても負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣに対してプレチルトを与えることができる。より具体的な斜方スパッタによる無機配向膜の形成方法の一例が、特開２００４−１７０７４４号公報に開示されている。
【０１２５】
（変形例２）上記第３実施形態において、無機位相差板１２１２，１２２２，１２３２は、色光ごとに傾斜角度θｄを異ならせることに限定されない。視感度がもっとも高い緑色光（Ｇ）を基準として無機位相差板１２２２の傾斜角度θｄを設定し、他の無機位相差板１２１２，１２３２も同じ傾斜角度θｄとしてもよい。これによれば、傾斜角度θｄの調整が比較的に容易となる。上記第６実施形態においても同様に無機位相差板１２５２，１２６２，１２７２の傾斜角度θｄを一定としてもよい。
【０１２６】
（変形例３）１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが積層された無機位相差板に限定されない。例えば、ポリカーボネートやポリビニルアルコールなどの樹脂材料を用いて構成されたものでもよい。これによれば、無機位相差板に比べて安価な１軸性複屈折体としての有機位相差板を提供できる。
【０１２７】
（変形例４）上記液晶装置１００および液晶装置１５０が適用される電子機器は、第３実施形態の液晶プロジェクター１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。なお、上記液晶装置２００および液晶装置２５０の場合も同様である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…一対の基板のうちの素子基板、１５Ｒ…光反射性を有する画素電極、１８，２９…無機配向膜としての配向膜、２０…一対の基板のうちの一方の基板としての対向基板、２３…共通電極、４２…１軸性複屈折体としての無機位相差板、５０…液晶層、１００，１５０，２００，２５０…液晶装置、２０２…無機位相差板、１０００，１５００…投射型表示装置としての液晶プロジェクター、１１０１…光源としてのランプユニット、１１０４，１１０５，１１１１，１１１２，１１１５…光分離素子としてのダイクロイックミラー、１２０６…光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム、１２１０，１２２０，１２３０，１２５０，１２６０，１２７０…光変調素子としての液晶ライトバルブ、１２１２，１２２２，１２３２，１２５２，１２６２，１２７２…無機位相差板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子が基板面に対して略垂直に初期配向しており、前記一対の基板の前記液晶層側の基板面には無機配向膜が形成され、前記無機配向膜の表面において、前記基板面で所定の方位角方向のプレチルトが前記液晶分子に付与されている液晶装置であって、
前記無機配向膜は、前記所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、前記無機配向膜は光学補償層として前記液晶層の位相差を光学的に補償していることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記無機配向膜は、無機材料を前記基板面に対して斜方蒸着または斜方スパッタして得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層とは反対側に１軸性複屈折体がさらに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記１軸性複屈折体は、前記１軸性複屈折体の表面に対して略垂直な方向の光学軸を有し、
前記光学軸が前記液晶分子の前記プレチルトの方向に対して略平行または略平行な状態に近づくように、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記無機配向膜は、前記一対の基板ごとに前記無機配向膜の光学的な位相差が前記液晶層の位相差を補償する最適値の１／２の値よりも小さい値となるように膜厚が設定され、
前記１軸性複屈折体は、前記最適値に対して不足する分の位相差を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された無機位相差板であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記一対の基板のうち前記一方の基板の前記液晶層側に光透過性を有する共通電極が設けられ、
前記一対の基板のうち他方の基板の前記液晶層側に光反射性を有する画素電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
光源と、
前記光源から射出された光を赤色光、緑色光、青色光に分離する光分離素子と、
分離された色光ごとに設けられ、前記色光を画像情報に基づいて変調する光変調素子と、
変調された前記色光を合成する光合成素子とを備え、
前記光変調素子が請求項３乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置からなり、
前記光変調素子の前記色光の入射側または射出側において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して前記色光ごとに異なる角度で傾斜して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の投射型表示装置。
【請求項１】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子が基板面に対して略垂直に初期配向しており、前記一対の基板の前記液晶層側の基板面には無機配向膜が形成され、前記無機配向膜の表面において、前記基板面で所定の方位角方向のプレチルトが前記液晶分子に付与されている液晶装置であって、
前記無機配向膜は、前記所定の方位角方向に対して略直交した遅相軸を有しており、前記無機配向膜は光学補償層として前記液晶層の位相差を光学的に補償していることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記無機配向膜は、無機材料を前記基板面に対して斜方蒸着または斜方スパッタして得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層とは反対側に１軸性複屈折体がさらに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記１軸性複屈折体は、前記１軸性複屈折体の表面に対して略垂直な方向の光学軸を有し、
前記光学軸が前記液晶分子の前記プレチルトの方向に対して略平行または略平行な状態に近づくように、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記無機配向膜は、前記一対の基板ごとに前記無機配向膜の光学的な位相差が前記液晶層の位相差を補償する最適値の１／２の値よりも小さい値となるように膜厚が設定され、
前記１軸性複屈折体は、前記最適値に対して不足する分の位相差を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記１軸性複屈折体は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された無機位相差板であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記一対の基板のうち前記一方の基板の前記液晶層側に光透過性を有する共通電極が設けられ、
前記一対の基板のうち他方の基板の前記液晶層側に光反射性を有する画素電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
光源と、
前記光源から射出された光を赤色光、緑色光、青色光に分離する光分離素子と、
分離された色光ごとに設けられ、前記色光を画像情報に基づいて変調する光変調素子と、
変調された前記色光を合成する光合成素子とを備え、
前記光変調素子が請求項３乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置からなり、
前記光変調素子の前記色光の入射側または射出側において、前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して傾斜して配置されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
前記１軸性複屈折体は、前記一方の基板に対して前記色光ごとに異なる角度で傾斜して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の投射型表示装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−７６０３０（Ｐ２０１１−７６０３０Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０２６１（Ｐ２００９−２３０２６１）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【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２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【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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