JP4363429B2 - 偏光板及び液晶装置、並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、垂直配向モード（Vertical Aligned）で駆動される液晶を用いた液晶装置に用いられる偏光板、及びそのような偏光板を備えた液晶装置、並びに液晶プロジェクタ或いは直視型ディスプレイ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の液晶装置では、例えば、光の偏光を規定するＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等からなる偏光膜と、当該偏光膜の両面の夫々に配置されたＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等からなる保護層とを備える偏光素子と、これらを支持する支持基板とを含んで構成された偏光板が液晶パネルの両面の夫々に配置される。液晶パネルの光入射側に配置された偏光板は、当該偏光板に入射した入射光のうち偏光膜の透過軸に平行な振幅成分を有する直線偏光を透過させ、且つ当該直線偏光を液晶パネルに出射する。液晶パネルの光出射側に配置された偏光板は、液晶パネルから出射された出射光のうち所定の振幅方向を有する直線偏光を選択的に液晶装置の表示領域に出射する。

このような液晶装置では、偏光板の製造時、或いはアライメント精度が十分でないことに起因して、偏光膜の透過軸及び保護層の光学軸が互いにずれる軸ずれが生じる場合が多い。このような軸ずれによれば、液晶装置のコントラストが低下してしまうため、通常、ＴＡＣ層等の保護層を薄く形成し、当該保護層のリタデーション値を低くすることによって、保護層の光学軸が液晶装置のコントラスト低下に及ぼす影響を抑制している（例えば、特許文献１参照。）。

特許３３２７４１０号公報

しかしながら、ＴＡＣ等の有機材料からなる保護層を備えた偏光板においては、熱や機械的応力等の外的要因により保護層自体が歪み、当該歪みに起因して保護層内で互いに異なる方向に沿った複数の光学軸を発生させてしまう。このような複数の光学軸は、保護層の各領域で当該保護層の複屈折率を変化させてしまい、当該偏光板を備えた液晶装置のコントラストを低下させてしまう問題点がある。

より具体的には、例えば、互いに透過軸が直交するように偏光板を配置したクロスニコル配置の状態で液晶装置の透過率を測定した場合、偏光膜の透過軸と、保護層の遅相軸、若しくは進相軸等の光学軸との角度を合致させて配置したときの理論的な透過率は０%になるが、偏光膜の透過軸及び保護層の光学軸が僅かでもずれると透過率は上昇する。即ち、保護層であるＴＡＣが歪む事により様々な角度の光学軸がＴＡＣに発生してしまい、クロスニコル状態での透過率が高くなってしまうことになる。このような偏光板を液晶装置と組合せた場合、液晶装置における黒表示の状態で透過率が高くなり、コントラストが低下してしまう。そして、このようなコントラストの低下は、保護層の歪みに起因するため、ＴＡＣ等の保護層の膜厚が薄くなるほど顕著になる。また、このようなコントラストの低下はノーマリーブラックモードで画像が表示される垂直配向型の表示方式（ＶＡモード）でより顕著である。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば偏光膜による光の偏光に極力影響を与えない保護層を備えた偏光板、及び、このような偏光板を備えることによって高いコントラストで高品位の画像を表示可能な液晶装置、並びにこのような液晶装置を備えた液晶プロジェクタ等の電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る偏光板は上記課題を解決するために、偏光膜と、前記偏光膜の一方の面側に配置された第１保護層と、前記偏光膜の他方の面側に配置された第２保護層とを備え、且つ液晶装置に用いられる偏光板であって、前記第１保護層及び前記第２保護層の少なくとも一方は、所定の光学軸を有したサファイア又は水晶からなる支持基板で構成されており、該支持基板は前記所定の光学軸が前記偏光膜の透過軸に沿うように前記偏光膜の表面に接着されていると共に、前記偏光膜の表面のうち表示領域に対応する部分を囲むように枠状に形成されたシール材によって前記偏光膜の表面に接着されている。

本発明に係る偏光板は、例えば液晶装置が備える液晶パネルの光入射側及び光出射側の少なくとも一方に配置される偏光板であり、当該液晶パネルに入射する入射光或いは液晶パネルによって変調された変調光の振幅方向を規定する。第１保護層は、光学軸として第１光学軸を有しており、第１光学軸が偏光膜の透過軸に沿うように、偏光膜の両面の一方の面側に配置されている。ここで、偏光膜及び第１保護層は、例えば、リタデーション値が実質的に無視できる接着剤等の接着手段を介して相互に接着されている。

本発明に係る偏光板が、例えば、液晶パネルの光出射側において、第１保護層が当該液晶パネルに臨むように配置された場合、液晶パネルから出射された変調光は、第１保護層において偏光されることなく第１偏光膜に入射し、偏光膜の透過軸に沿った振幅成分のみが偏光膜を介して出射される。したがって、液晶パネルによって変調された変調光は、第１保護層において殆ど偏光されることなく第１偏光膜に入射し、偏光膜の透過軸に沿った振幅成分のみを有する光が第１偏光膜を介して出射される。他方、変調光が偏光膜の透過軸に直交する振幅成分を有している場合には、当該変調光は第１偏光膜を透過しない。

また、本発明に係る偏光板は、例えば、液晶パネルの光入射側において、第１保護層が当該液晶パネルに臨むように配置された場合、偏光膜によって偏光された光が第１保護層によって偏光されることなく液晶パネルに入射する。したがって、液晶層による偏光が直線偏光を基に設計通りに行われる。このような偏光板によれば、例えばＶＡモードの液晶層による光の変調が行う前段階の光、或いは液晶層によって光が変調された変調光の位相が第１保護層によって乱されることがないため、液晶装置のコントラストを高めることが可能である。また、本発明に係る偏光板によれば、別途支持基板を備えずとも、熱膨張及び収縮等の外的応力が偏光膜に加わることを低減でき、偏光板の変形を防止できる。加えて、本発明に係る偏光板によれば、ＴＡＣからなる保護層を用いないため、ＴＡＣに起因して偏光膜が黄変することを防止でき、偏光膜の膜質が経時的に変化することを防止することが可能である。

本発明に係る偏光板の一の態様では、所定の第２光学軸を有する第２保護層を更に備え、前記第２保護層は、前記第２光学軸が前記透過軸に沿うように前記偏光膜の他方の面側に配置されていてもよい。

この態様によれば、偏光膜に入射する光、或いは偏光膜によって偏光された光の位相が乱されることがなく、偏光膜の透過軸に沿った振幅を有する光のみを当該偏光板を介して出射できる。

本発明に係る偏光膜の他の態様では、前記第１保護層及び前記第２保護層の少なくとも一方が、前記偏光膜を支持する支持基板を兼ねていてもよい。

この態様によれば、別途支持基板を備えずとも、熱膨張及び収縮等の外的応力が偏光膜に加わることを低減でき、偏光板の変形を防止できる。

本発明に係る偏光膜の他の態様では、前記第１保護層及び前記第２保護層は、前記偏光膜を挟持しており、且つ枠状のシール材を介して相互に接着されていてもよい。

この態様では、偏光膜の表示領域に対応する部分が、シール材に直接接触しないので、偏光膜に外的応力が加わらず、偏光膜の変形を防止することができる。

本発明に係る偏光膜の他の態様では、前記第１保護膜及び前記第２保護層の少なくとも一方は、サファイア又は水晶からなっていてもよい。

この態様によれば、ＴＡＣからなる保護層を用いないため、ＴＡＣに起因して偏光膜が黄変することを防止でき、偏光膜の膜質が経時的に変化することを防止することが可能である。

本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、液晶層と、前記液晶層の光入射側に配置された入射側偏光板と、前記液晶層の光出射側に配置された出射側偏光板とを備え、前記出射側偏光板は、第１偏光膜と、所定の第１光学軸を有する第１保護層とを有し、前記第１保護層は、前記第１光学軸が前記第１偏光膜の透過軸に沿うように、前記第１偏光膜に対して前記液晶層の側に配置されている。

本発明に係る液晶装置によれば、第１偏光膜は、例えばＰＶＡ等の有機膜であり、フィルム状に成形されている。第１偏光膜は、当該第１偏光膜を介して入射する光を直線偏光のまま出射する。

第１保護層は、第１光学軸を有しており、第１光学軸が第１偏光膜の透過軸に沿うように、第１偏光膜から見て液晶層の側に配置されている。ここで、第１偏光膜及び第１保護層は、例えば、リタデーション値が実質的に無視できる接着剤等の接着手段によって相互に接着されている。

本発明に係る液晶装置は、液晶層から見て光出射側に配置され、且つ第１偏光膜から見て液晶層の側に第１保護層が位置するように配置されているので、液晶層によって変調された変調光が第１偏光膜から直線偏光として出射される。このような偏光板によれば、例えばＶＡモードの液晶層によって変調された変調光のうち第１偏光膜の透過軸に沿った振幅成分のみを有する光のみが液晶装置の表示領域から出射される。逆に言えば、変調光のうち第１偏光膜の透過軸に直交する振幅成分を有する光は、第１偏光膜によって吸収されるため光漏れが生じることなく、液晶装置の表示領域に、低い階調の沈んだ黒表示が行われる。したがって、本発明に係る液晶装置によれば、黒表示がより低い階調で表示されるため、液晶装置のコントラストが相対的に高められることになる。

本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記出射側偏光板は、前記第１偏光膜に対して前記液晶層の側とは反対側に配置された第２保護層を更に備え、前記第２保護層は、所定の第２光学軸を有し、且つ当該第２光学軸が前記第１偏光膜の透過軸に沿うように配置されていてもよい。

この態様によれば、第１偏光膜に入射する光の位相が乱されることがなく、第１偏光膜の透過軸に沿った振幅を有する光のみを当該出射側偏光板を介して出射できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１保護層、及び前記第２保護層の少なく
とも一方が、前記第１偏光膜を支持する支持基板を兼ねていてもよい。

この態様によれば、別途支持基板を備えずとも、熱膨張及び収縮等の外的応力が第１偏光膜に加わることを低減でき、出射側偏光板の変形を防止できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１保護層、及び前記第２保護層の少なくとも一方が、サファイア又は水晶からなっていてもよい。

この態様によれば、ＴＡＣからなる第１保護層及び第２保護層を用いなくてもよいため、ＴＡＣに起因して第１偏光膜が黄変することを防止でき、第１偏光膜の膜質が経時的に変化することを防止することが可能である。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記入射側偏光板は、第２偏光膜と、所定の第３光学軸を有する第３保護層とを有し、前記第３保護層は、前記第３光学軸が前記第２偏光膜の透過軸に沿うように、前記第２偏光膜に対して前記液晶層の側に配置されていてもよい。

この態様によれば、第２偏光膜によって偏光された光の位相が第３保護層によって乱されることがなく、第２偏光膜の透過軸に沿った振幅を有する光のみを当該液晶層に出射できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記入射側偏光板は、前記第２偏光膜に対して前記液晶層の側とは反対側に配置された第４保護層を更に備え、前記第４保護層は、所定の第４光学軸を有し、且つ当該第４光学軸が前記第２偏光膜の透過軸に沿うように配置されていてもよい。

この態様によれば、第２偏光膜に入射する光の位相が乱されることがなく、第２偏光膜の透過軸に沿った振幅を有する光のみを当該出射側偏光板を介して出射できる。

この態様では、前記第３保護層及び前記第４保護層の少なくとも一方が、前記第２偏光膜を支持する支持基板を兼ねていてもよい。

この態様によれば、別途支持基板を備えずとも、熱膨張及び収縮等の外的応力が第２偏光膜に加わることを低減でき、入射側偏光板の変形を防止できる。

この態様では、前記第３保護層及び前記第４保護層の少なくとも一つが、サファイア又は水晶からなっていてもよい。

この態様によれば、ＴＡＣからなる第３及び第４保護層を用いなくてもよいため、ＴＡＣに起因して第２偏光膜が黄変することを防止でき、第２偏光膜の膜質が経時的に変化することを防止することが可能である。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶分子を有しており、前記入射側偏光板及び前記出射側偏光板は、互いの透過軸が相互に直交するように配置されていてもよい。

この態様によれば、垂直配向（ＶＡ）モードで液晶分子が駆動され、且つ入射側偏光膜
の透過軸及び出射側偏光膜の透過軸が相互に直交するように、即ち入射側偏光板及び出射側偏光板がクロスニコル配置されているため、ノーマリーブラックモードで画像が表示される。特に、この態様によれば、コントラストに対するリタデーション値の影響が大きい誘電率異方性が負の液晶を備える液晶装置であっても、高いコントラストで画像を表示できる。

本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を具備してなる。

本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が可能な、投射型表示装置、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。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る偏光板、液晶装置及び電子機器の各実施形態を説明する。

＜１：偏光板＞
先ず、図１乃至図３を参照しながら、本発明に係る偏光板の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る偏光板の一部を破断して示した図式的破断図である。図２は、各保護層の光学軸及び偏光膜の透過軸の向きを示した図式的斜視図である。図３は、本実施形態に係る偏光板の一変形例を示した図式的平面図である。本実施形態に係る偏光板２００は、例えば液晶プロジェクタのライトバルブ等の液晶装置に応用される偏光板である。また、例えば、ＶＡモードで駆動され、初期配向状態が垂直配向を呈するとともに誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層から見て当該液晶層から出射光が出射される光出射側及び液晶層に入射光が入射する光入射側の少なくとも一方の側に配置される偏光板である。

図１及び図２において、液晶装置に配置する前の偏光板２００は、第１コート層２０２、本発明の「第１保護層」の一例である第１支持基板２０３、偏光膜２０４、本発明の「第２保護層」の一例である第２支持基板２０５、第２コート層２０６及び保護フィルム２０７を備えて構成されている。

第１コート層２０２および第２コート層２０６は、その表面に反射防止膜を設け、透過率を向上させると共に、反射光による迷光、再帰反射等を防止する。また、最表面には、ハードコートなどの保護膜を設け、表面の保護を兼ねている。

保護フィルム２０７は、偏光板２００を液晶装置に配置する際に、当該液晶装置が備えるＴＦＴアレイ基板或いは対向基板に偏光板２００を固定するが、製造工程内などにおける一時的な保護のために、第２支持基板２０５の表面を保護する部材である。尚、偏光板２００は、保護フィルム２０７が剥がされた状態で固定される。

偏光膜２０４は、例えばＰＶＡ等の有機膜であり、フィルム状に成形されている。偏光膜２０４は、偏光膜２０４に入射する光を直線偏光として出射する。

第１支持基板２０３及び第２支持基板２０５は、偏光膜２０４が温度や湿度等による環境の変化によって劣化することを防止する。そして、第１支持基板２０３は、例えば、サファイア、或いは水晶等の一軸結晶からなる透明基板、又は延伸された透明フィルム等の光学材料から構成されており、光学軸として第１光学軸１５３のみを有している。第１支持基板２０３は、第１光学軸１５３が偏光膜２０４の透過軸１５４に沿うように、偏光膜２０４の一方の面に接着されている。ここで、偏光膜２０４及び第１支持基板２０３は、例えば、リタデーション値が実質的に無視できる接着剤や粘着材等の不図示の接着手段によって相互に接着されている。

偏光板２００が、液晶層から見て、液晶層によって変調された変調光が出射される光出射側に配置されている場合には、偏光膜２０４から見て液晶層側に第１支持基板２０３が位置する。

この場合、第１支持基板２０３に入射した変調光は、第１光学軸１５３が偏光膜２０４の透過軸１５４に沿っていることから、第１支持基板２０３において変調されることなくそのまま第１支持基板２０３を透過する。そのため、偏光膜２０４において意図しない光の吸収がないため、より具体的には透過軸１５４以外の方向に沿った振幅成分を有する光が偏光膜２０４に吸収されないため、液晶装置の輝度を無駄に低下させることがない。加えて、光吸収によって偏光膜２０４の膜質が低下することを低減でき、偏光板２００の寿命を向上させることが可能である。

他方、偏光板２００が、液晶層の光入射側に配置され、偏光膜２０４から見て液晶層側に第１支持基板２０３が配置されている場合、偏光膜２０４によって偏光された光が第１支持基板２０３に入射する。ここで、第１光学軸１５３が偏光膜２０４の透過軸１５４に沿っていることから、偏光膜２０４によって偏光された光は、第１支持基板２０３において位相が乱れない。つまり、偏光膜２０４から出射された直線偏光がそのまま第１支持基板２０３を透過して液晶層に出射され、液晶層による光の変調が偏光膜２０４によって偏光された直線偏光に対して行われる。特に、偏光板２００が、ＶＡモードで駆動される液晶分子を備えた液晶層を有する液晶パネルに使用される場合、液晶分子の複屈折に基づく光変調が行われる前段階で光の位相が乱されることがない。従って、偏光膜と液晶層との間に位相差を発生させる媒質が存在しないため、位相差により黒表示時に黒の透過率が浮くことが無く、表示画像のコントラストを高めることが可能である。

言い換えれば、偏光板２００が備える支持基板のリタデーション値に応じた光の位相ずれを低減でき、光の位相ずれに起因するコントラストの低下を抑制できる。

第２支持基板２０５は、第１支持基板２０３と同様の光学材料から構成されており、第２光学軸１５５のみを有している。加えて、第２支持基板２０５は、第２光学軸１５５が偏光膜２０４の透過軸１５４に沿うように偏光膜２０４の他方の面に接着されている。したがって、偏光膜２０４による光の偏光に影響を及ぼすことがなく、且つ偏光膜２０４を保護できる。

偏光板２００は、第１支持基板２０３及び第２支持基板２０５としてＴＡＣを採用していないため、温度や湿度等による環境変化の影響から、ＴＡＣの化学変化による黄変の心配が無く、長期に渡り偏光板の透過率や色味が変化することを防止できる。

このような偏光板２００によれば、偏光板２００の劣化を防止することができると共に、当該偏光板２００を備えた液晶装置によって表示される画像の表示品位、より具体的にはコントラストを高めることが可能である。

（変形例）
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る偏光板の変形例を説明する。図３（ａ）は、本例に係る偏光板３００を第１支持基板２０３側から見た平面図であり、図３（ｂ）は、他の変形例において、偏光板３００を第２支持基板２０５側から見た平面図である。尚、以下では、偏光板２００と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図３（ａ）において、偏光板３００が備える第１支持基板２０３は、表示領域１０ａの外側の領域で第１支持基板２０３の縁を規定する各辺に沿って形成された枠状のシール部２１０Ａによって偏光膜２０４と相互に接着されている。ここで、表示領域とは、偏光板３００を液晶装置に組み込んだ際に、当該液晶装置の画素が配列されてなる画像表示領域と重なる領域を意味する。

偏光板３００によれば、偏光膜２０４の表示領域に対応する部分が、接着層であるシール材に直接接触しないので、偏光膜２０４の表示領域に外的応力が加わらないため、偏光膜２０４の変形を防止することができる。

図３（ｂ）において、偏光板３００が備える第２支持基板２０５は、第２支持基板２０５の縁を規定する各辺に沿って形成された枠状のシール部２１０Ｂによって第１支持基板２０３と相互に接着されている。シール部２１０Ｂによれば、シール部２１０Ａと同様に、偏光膜２０４に生じる変形を防止できる。このように、シール部は、第１支持基板２０３側に設けられてもよいし、第２支持基板２０５側に設けられてもよい。

＜２：液晶装置＞
次に、図４乃至図６を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置を説明する。図４は、本実施形態に係る液晶装置を、各構成要素と共に対向基板側から見た平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ´断面図である。本実施形態では、液晶装置の一例として、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挙げる。

液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０、液晶層５０、偏光板２００Ａ及び２００Ｂを備えている。尚、本実施形態では、図５に示すようにブロック部材２５０によって液晶パネル及び偏光板が一体とされており、不図示のＦＰＣ等の接続手段によって外部回路に電気的に接続されている場合を例に挙げるが、液晶パネル及び偏光板は、互いに空間を隔てて相対するように配置されていてもよい。このような場合、偏光板は、固定具等により回転調整可能に固定される。

ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板等からなり、対向基板２０は、例えば、石英基板、ガラス基板等からなる。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、複数の画素が配列されてなる、表示領域たる画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域５２ａに設けられたシール材５２により相互に貼り合わされており、シール材５２及び液晶封止部１５６により、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間にＶＡモードで駆動される液晶層５０が封止されている。特に、液晶供給口１６０では、液晶供給口１６０に供給された液晶が漏れないように液晶封止部１５６によって液晶供給口１６０が封止されている。

図４において、シール材５２が配置されたシール領域５２ａ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。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域５２ａ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。この一辺に沿ったシール領域５２ａよりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、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。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線が形成されている。

図５において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層にＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが設けられている。画素電極９ａ上には、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３上に、画素電極９ａと同様にＩＴＯ膜からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向して形成されている。対向電極２１上には配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、ＶＡモードで駆動される誘電率異方性が負の液晶を含んで構成されており、一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。尚、本実施形態では、入射光は、対向基板２０側からＴＦＴアレイ基板１０側に向かって液晶装置１に入射する。つまり、図中上側から下側に向けて液晶装置１に入射する。

また、ここでは図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

次に、図６を参照しながら、偏光板２００Ａ及び２００Ｂの夫々が備える保護層の光学軸、並びに偏光膜の透過軸の相対的な方向の関係を説明する。図６は、偏光板２００Ａ及び２００Ｂの夫々が備える光学軸、並びに偏光膜の透過軸の相対的な方向の関係を示した液晶装置の概念図である。尚、偏光板２００Ａ及び２００Ｂは、上述した偏光板２００と同様の構成である。尚、以下では、偏光板２００Ａ及び２００Ｂの夫々が、本発明に係る液晶装置の「入射側偏光板」及び「出射側偏光板」の夫々一例である。また、支持基板２０３Ａ及び２０５Ａの夫々が、本発明に係る液晶装置の「第３保護層」及び「第４保護層」の夫々一例であり、支持基板２０３Ｂ及び２０５Ｂの夫々が、本発明に係る液晶装置の「第１保護層」及び「第２保護層」の夫々一例である。

図６において、液晶装置１は、偏光板２００Ａ及び２００Ｂ、並びに液晶層５０を備えている。偏光板２００Ａは、偏光膜２０４Ａ、支持基板２０３Ａ及び支持基板２０５Ａを備えている。偏光板２００Ｂは、偏光膜２０４Ｂ、支持基板２０３Ｂ及び支持基板２０５Ｂを備えている。偏光板２００Ａ及び２００Ｂは、偏光膜２０４Ａの透過軸１５４Ａと、偏光膜２０４Ｂの透過軸１５４Ｂが互いに直交するようにクロスニコル配置されている。尚、本発明に係る液晶装置は、駆動方式の違いにより、図６で示されている軸方向とは９０度逆の軸方向の場合も含んでいることに留意されたい。
液晶層５０は、ＶＡモードで駆動される、即ち垂直配向型の液晶分子を有している。液晶装置１は、非駆動状態で画像表示領域１０ａに黒が表示されるノーマリーブラックモードで画像を表示する。

支持基板２０３Ｂは、第１光学軸１５３Ｂのみを有し、第３光学軸１５３Ｂが偏光膜２０４Ｂの透過軸１５４Ｂに沿うように、偏光膜２０４Ｂにおける液晶層５０に臨む一方の面側に配置されている。

液晶装置１の動作時において、液晶層５０から支持基板２０３Ｂに出射された変調光は、支持基板２０３Ｂにおいて位相が乱されることなく透過する。したがって、直線偏光を維持したまま検光される。そのため、クロスニコル状態における透過率を低くすることができ、低輝度の黒を得ることができる。また、表示の明るさの低下を防止することができる。さらに、液晶装置１によれば、楕円偏光が発生しないため、その動作時において偏光膜２０４Ｂに余分に吸収される光の熱エネルギーに応じて偏光膜２０４Ｂの温度が上昇することを低減でき、偏光膜２０４Ｂの熱による歪みや劣化が生じることを防止できる。

加えて、支持基板２０３Ｂ及び支持基板２０５Ｂに、サファイアや水晶を用いることにより、ＴＡＣ等からなる支持基板が黄変することを防止でき、偏光板の透過率や色味が経時的に変化することを低減することが可能である。

支持基板２０５Ｂは、第４光学軸１５５Ａのみを有し、且つ第４光学軸１５５Ａが偏光膜２０４Ａの透過軸１５４に沿うように、偏光膜２０４Ａにおける液晶層５０とは反対側に配置されている。よって、偏光膜２０４Ｂを透過した光の輝度が低下することなく、当該光がそのまま出射される。

支持基板２０３Ａは、第１光学軸１５３Ａのみを有し、且つ、第１光学軸が偏光膜２０４Ａの透過軸１５４Ａに沿うように、偏光膜２０４Ａにおける液晶層５０側に配置されている。

支持基板２０３Ａによれば、偏光膜２０４Ａから出射された直線偏光がそのまま支持基板２０３Ａを透過して液晶層５０に出射される。したがって、液晶層５０によって変調された変調光の偏光が直線偏光を基に設計通りに行われる。偏光板２００Ａによれば、例えばＶＡモードの複屈折率に基づいて光の変調が行われる前段階で光の位相が乱されることがなく、液晶装置１によって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。言い換えれば、偏光膜２０４Ａ及び液晶層５０間に介在するＴＡＣ等のリタデーション値に応じた光の位相ずれを低減でき、光の位相ずれに起因するコントラストの低下を抑制できる。

支持基板２０５Ａは、第２光学軸１５５Ａのみを有し、且つ第２光学軸１５５Ａが偏光膜２０４Ａの透過軸１５４Ａに沿うように、偏光膜２０４Ａにおける液晶層５０とは反対側に配置されている。これによれば、液晶プロジェクタに見られる偏光変換素子から出射された偏光を、効率よく透過することができ、偏光膜の偏光度を高めることができる。また、支持基板２０３Ａ及び２０５Ａによれば、偏光膜２０４Ａを保護でき、支持基板２０３Ａ及び２０５Ａの少なくとも一方がサファイア或いは水晶から形成されているため、偏光膜２０４Ａへ熱による応力が加わることを防止できる。

本実施形態に係る液晶装置１によれば、上述したように偏光膜２０４Ａ及び２０４Ｂと、液晶層５０との間に、複数の光学軸を備えたＴＡＣ等の光学層が配置されていないため、液晶装置１によって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。加えて、光吸収による偏光膜の膜質劣化を低減できるため、液晶装置の寿命を向上させることが可能である。

尚、液晶装置１が備える偏光板２００Ａ及び２００Ｂの夫々では、上述した偏光板３００と同様に、各支持基板が、偏光膜の縁を規定する各辺に沿って設けられたシール部によって相互に接着されていてもよいことは言うまでもない。また、液晶層が、ＶＡモード以外の駆動モードで駆動される液晶分子を備えている場合であっても、ＶＡモードと同様の効果が得られることは言うまでもない。

＜３：電子機器＞
次に、図７を参照しながら、上述した液晶装置を電子機器の一例であるプロジェクタに適用した場合を説明する。上述した液晶装置は、プロジェクタのライトバルブとして用いられている。図７は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図７に示すように、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および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および１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等の構成を有しており、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およびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。

ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび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。

なお、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび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。このようなプロジェクタ１１００によれば、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇを備えているため、高品位の画像を表示できる。

次に、上述した液晶装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図８は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置を応用した液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。このようなパーソナルコンピュータ１２００によれば、液晶表示ユニット１２０６に高品位の画像を表示可能である。

さらに、上述した液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図９は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図９において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、上述した液晶装置を応用した反射型の液晶装置１３０５を備える。液晶装置１３０５にあっては、必要に応じてその前面及び後面の少なくとも一方にフロントライトが設けられ、外光がない状況でも高品位の画像表示が可能である。

尚、本発明に係る液晶装置は、先に説明した電子機器の他にも、テレビジョン受像機や、ビューファインダ型あるいは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などに適用可能である。

また、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偏光板及び液晶装置、並びに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。

なお、上記実施例において、各支持基板を保護層として利用し、他の支持基板に接着する構成としても良い。このような偏光板であっても、液晶パネルに対して、光学軸を有する保護層が偏光板の液晶パネル側に配置されるように偏光板を設けることにより、上記各実施例と同様の効果を奏する。

＜４：ライトバルブ＞
次に、図１０を参照しながら、上述した液晶装置を電子機器の一例であるプロジェクタのライトバルブに適用した場合を説明する。図１０では、ライトバルブ１０１０がブロック部材３１００によりブロック化されている。このライトバルブ１０１０は、プロジェクタにおける投射光学系のライトバルブに当たる部分を分離したような構成をしている。このようなライトバルブ１０１０は、複板式プロジェクタに適宜用いる他、単板式プロジェクタに適用することができる。液晶パネル２０００に接続されたフレキシブルプリント配線板は、ブロック部材３１００の液晶パネル２０００に対応する位置に形成されたスリット５０００から外に引き出されている。

なお、図１０の例では、光学部品として液晶パネル２０００と偏光板１０００及び３０００とが空間を隔てて相対する例を示したが、液晶パネルと偏光板とが一対である構成としてもよい。その場合も、液晶パネルと偏光板とは空間を隔てて相対するように配置される。なお、本発明の液晶装置としては、ライトバルブとして偏光板を含む液晶装置の他に、ライトバルブである液晶パネルと、それに対して空間を隔てて相対するように配置される偏光板とを備えた投射光学システムとしての液晶装置であっても良い。

本実施形態に係る偏光板の一部を破断して示した図式的破断図である。 各支持基板の光学軸及び偏光膜の透過軸の向きを示した図式的斜視図である。 本実施形態に係る偏光板の一変形例を示した図式的平面図である。 本実施形態に係る液晶装置を各構成要素と共に対向基板側から見た平面図である。 図４のＶ−Ｖ´断面図である。 偏光板２００Ａ及び２００Ｂの夫々が備える光学軸、並びに偏光膜２０４の透過軸の相対的な方向の関係を示した液晶装置の概念図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を表す断面図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態である直視型表示装置を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯型端末を示す斜視図である。 本発明に係る液晶装置の一実施形態に係るライトバルブの構成を表す斜視図である。

符号の説明

１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００・・・偏光板

Claims (3)

1. 偏光膜と、前記偏光膜の一方の面側に配置された第１保護層と、前記偏光膜の他方の面側に配置された第２保護層とを備え、且つ液晶装置に用いられる偏光板であって、
   前記第１保護層及び前記第２保護層の少なくとも一方は、所定の光学軸を有したサファイア又は水晶からなる支持基板で構成されており、該支持基板は前記所定の光学軸が前記偏光膜の透過軸に沿うように前記偏光膜の前記一方の面又は前記他方の面に接着されていると共に、前記偏光膜の面のうち表示領域に対応する部分を囲むように枠状に形成されたシール材によって前記偏光膜の前記一方の面又は前記他方の面に接着されていることを特徴とする偏光板。
2. 請求項１に記載の偏光板を、液晶層の光入射側に配置された入射側偏光板及び前記液晶層の光出射側に配置された出射側偏光板の少なくともいずれか一方として備えたことを特徴とする液晶装置。
3. 前記偏光板の前記支持基板は、前記偏光膜に対して前記液晶層側とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。

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