JP2003186015A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に垂直配向モードを持つ液晶分子を利用した反射
型液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a reflective liquid crystal display device using liquid crystal molecules having a vertical alignment mode.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、業務用あるいは家庭用に大型で高
精細な画像を表示する投射型液晶表示装置が注目されて
いる。投射型の場合は、画像を拡大投影するため、直視
型の液晶表示装置に較べ、より高精細で、高コントラス
トな画像性能が求められる。2. Description of the Related Art In recent years, a projection type liquid crystal display device for displaying a large-scale and high-definition image for business or home has been receiving attention. In the case of the projection type, since an image is enlarged and projected, higher definition and higher contrast image performance is required as compared with a direct view type liquid crystal display device.
【0003】液晶表示方式には、大きく分けて反射型と
透過型があるが、反射型液晶表示方式の場合は、反射電
極の下に配線や回路を作ることが出来るため、高密度に
画素を集積することができ、透過型液晶素子の様に、開
口部を考慮する必要が無く、より明るく高解像度の画像
を投影することが可能であるため、投射型液晶表示装置
に広く用いられている。The liquid crystal display system is roughly classified into a reflective type and a transmissive type. In the reflective liquid crystal display system, since wirings and circuits can be formed under the reflective electrodes, pixels can be densely arranged. Widely used in projection type liquid crystal display devices because they can be integrated and can project a brighter and higher resolution image without the need to consider an opening like a transmission type liquid crystal element. .
【0004】また、最近の投射型液晶表示装置では、液
晶層として高いコントラストが得られる垂直配向型(ホ
メオトロピック配向モード)液晶分子が採用されてい
る。この垂直配向型液晶分子は、負の誘電異方性を示
し、初期状態では基板面にほぼ垂直な方向に配列してお
り、電圧の印加により基板面にほぼ平行に配列する。Further, in recent projection type liquid crystal display devices, vertical alignment type (homeotropic alignment mode) liquid crystal molecules capable of obtaining high contrast are adopted as a liquid crystal layer. The vertical alignment type liquid crystal molecules exhibit negative dielectric anisotropy, and are aligned in a direction substantially perpendicular to the substrate surface in the initial state, and are aligned substantially parallel to the substrate surface by applying a voltage.
【0005】図11(a)、図11(b)は、従来の偏
光ビームスプリッタ200を用いた投射型液晶表示装置
の光の入出力関係を示す概略構成図である。図11
(a)は黒表示の状態、図11(b)は白表示の状態を
示す。反射型液晶素子1100は、透明電極が内側表面
に形成された透明基板110と内表面に反射電極を備え
る反射基板130とを有し、基板間に液晶層120を挟
持している。液晶層120は、使用する液晶分子の配向
モードに従い、基板間の電圧に依存した配向を示す。11 (a) and 11 (b) are schematic configuration diagrams showing the input / output relationship of light in a projection type liquid crystal display device using a conventional polarization beam splitter 200. As shown in FIG. Figure 11
11A shows a black display state, and FIG. 11B shows a white display state. The reflective liquid crystal element 1100 includes a transparent substrate 110 having a transparent electrode formed on the inner surface and a reflective substrate 130 having a reflective electrode on the inner surface, and a liquid crystal layer 120 is sandwiched between the substrates. The liquid crystal layer 120 exhibits alignment depending on the voltage between the substrates according to the alignment mode of the liquid crystal molecules used.
【0006】例えば、入射光である直線偏光(s偏光)
は、ビームスプリッタ(PBS)200を介して、液晶
表示装置1100に入射した後、液晶層120で、液晶
分子の配向モードに応じた偏光を受ける。例えば、液晶
層120が複屈折作用を呈する場合は、入射した直線偏
光は楕円偏光となり、このうちp偏光光についてはPB
S200を透過し、投射レンズ700を介して投射光と
して出力される。For example, linearly polarized light (s-polarized light) which is incident light
Enters the liquid crystal display device 1100 via the beam splitter (PBS) 200, and is then polarized by the liquid crystal layer 120 according to the alignment mode of the liquid crystal molecules. For example, when the liquid crystal layer 120 exhibits a birefringence effect, the incident linearly polarized light becomes elliptically polarized light, of which the PB polarized light is PB.
The light passes through S200 and is output as projection light via the projection lens 700.
【0007】図12に、液晶分子の配向状態の一例を示
す。液晶分子の配向は、チルト角θpと面方位角θxと
で規定することができる。ここで、チルト角θpとは液
晶分子の長軸と基板面に垂直な軸とがなす角をπ/2か
ら引いた角度であり、面方位角θxとは、入射光の偏光
軸方向をx軸とするときに、液晶基板面内においてx軸
と液晶分子の長軸とがなす角をいうものとする。FIG. 12 shows an example of the alignment state of liquid crystal molecules. The orientation of the liquid crystal molecules can be defined by the tilt angle θp and the plane azimuth angle θx. Here, the tilt angle θp is an angle obtained by subtracting the angle formed by the long axis of the liquid crystal molecule and the axis perpendicular to the substrate surface from π / 2, and the plane azimuth angle θx is the polarization axis direction of the incident light x. When referred to as an axis, it means an angle formed by the x-axis and the long axis of liquid crystal molecules in the plane of the liquid crystal substrate.
【0008】一般に、液晶分子には、基板表面のラビン
グ処理等により、45度の面方位角θxが付与されてい
る。In general, liquid crystal molecules are given a plane azimuth angle θx of 45 degrees by rubbing the surface of the substrate.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置では、高
解像度化の要請から画素密度が年々小さくなっている
が、特に投射型液晶表示装置では、画像を拡大投影する
ため、液晶素子に求められる微細化の要請が高い。In the liquid crystal display device, the pixel density is decreasing year by year due to the demand for higher resolution. Particularly, in the projection type liquid crystal display device, it is required for the liquid crystal element in order to enlarge and project the image. The demand for miniaturization is high.
【0010】しかしながら、液晶分子は各画素に対応す
る共通電極(透明電極)と画素電極との間の印加電圧に
応じて、配向を変化させるものであるため、個々の画素
サイズが小さくなると、隣接画素との距離も狭くなり、
隣接画素にかかる印加電圧の影響を受け易くなる。特
に、対象となる画素が白表示をすべき画素であり、これ
に隣接する画素が黒表示をすべき画素である場合には、
隣接する各画素にかかる印加電圧が異なるため、隣接画
素間で電位差による電位勾配(横電界)が発生する。However, since the liquid crystal molecules change their orientation according to the applied voltage between the common electrode (transparent electrode) corresponding to each pixel and the pixel electrode, when the individual pixel size becomes small, they are adjacent to each other. The distance to the pixel becomes narrower,
It becomes easy to be influenced by the applied voltage applied to the adjacent pixel. In particular, when the target pixel is a pixel that should display white and the adjacent pixel is a pixel that should display black,
Since the applied voltage applied to each adjacent pixel is different, a potential gradient (horizontal electric field) due to the potential difference is generated between the adjacent pixels.
【0011】液晶分子の面方位角は、通常、入射光の偏
光軸に対し45度の角度に設定されているが、横電界が
生じると、画素の周縁部において、その面内方位角のず
れが発生する。The plane azimuth angle of the liquid crystal molecules is usually set at an angle of 45 degrees with respect to the polarization axis of the incident light. However, when a lateral electric field is generated, the in-plane azimuth angle shifts at the peripheral portion of the pixel. Occurs.
【0012】その結果、例えば、1画素ごとに黒表示と
白表示を交互に表示させるストライプ表示を行うような
場合には、本来白表示であるべき画素周縁部に、配向が
異なる部分が生じ、これが画像上では、ディスクリネー
ションラインと呼ばれるライン状の表示欠陥として現れ
てしまう。As a result, for example, in the case of performing the stripe display in which the black display and the white display are alternately displayed for each pixel, a portion having a different orientation is generated in the peripheral portion of the pixel which should be the white display. This appears as a line-shaped display defect called a disclination line on the image.
【0013】特に、液晶分子が垂直配向モードにある場
合は、液晶分子がほぼ基板表面に垂直に存在するため、
配向膜による液晶分子に対する配向規制力が小さくな
り、横電界の影響を受けやすい。このため、特に、ディ
スクリネーションラインが発生しやすい。In particular, when the liquid crystal molecules are in the vertical alignment mode, the liquid crystal molecules are almost perpendicular to the substrate surface.
The alignment regulating force of the alignment film with respect to the liquid crystal molecules becomes small, and it is easily affected by the lateral electric field. Therefore, a disclination line is likely to occur.
【0014】カラー画像は、R、G、B各色用の3枚の
液晶素子(液晶パネル)を合成して作製するが、ディス
クリネーションラインが発生する場合は、コントラスト
が低下するだけでなく、白色や補色を表示する際に、デ
ィスクリネーションラインの位置ずれ部が着色して見え
ることにより、画像品質を落とすことになる。A color image is produced by synthesizing three liquid crystal elements (liquid crystal panels) for each of R, G, and B colors. When a disclination line occurs, not only the contrast is lowered, but also the contrast is lowered. When a white color or a complementary color is displayed, the misaligned portion of the disclination line looks colored, which deteriorates the image quality.
【0015】そこで、本発明の目的は、これらの従来の
課題を解決するため、反射型液晶表示装置において、画
像上へのディスクリネーションラインの発生を抑制しう
る液晶表示装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing the occurrence of disclination lines on an image in a reflection type liquid crystal display device in order to solve these conventional problems. is there.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
特徴は、透明電極を備えた透明基板と、駆動回路および
反射電極を備えた基板とを、電極面が対向するように配
置し、該二枚の基板間に垂直配向モードを持つ液晶分子
を含む液晶層を挟持した反射型液晶素子を有し、この反
射型液晶素子への入射光光路上に、直線偏光を得る第1
手段と、上記第1手段で得られた直線偏光を円偏光また
は楕円偏光にかえる第2手段とを設け、上記反射型液晶
素子からの反射光光路上に、円偏光または楕円偏光を略
直線偏光にかえる第3手段と、上記第1手段によって得
られる直線偏光の光軸と90度異なる偏光軸を持つ直線
偏光を取り出す第4手段とを設けたことである。A feature of the liquid crystal display device of the present invention is that a transparent substrate having a transparent electrode and a substrate having a drive circuit and a reflective electrode are arranged so that their electrode surfaces face each other. A reflection type liquid crystal element in which a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having a vertical alignment mode is sandwiched between the two substrates, and linearly polarized light is obtained on an incident light optical path to the reflection type liquid crystal element.
Means and second means for changing the linearly polarized light obtained by the first means into circularly polarized light or elliptically polarized light, and the circularly polarized light or the elliptically polarized light is substantially linearly polarized light on the optical path of the reflected light from the reflective liquid crystal element. The third means is provided, and the fourth means for extracting the linearly polarized light having a polarization axis different from the optical axis of the linearly polarized light obtained by the first means by 90 degrees is provided.
【0017】上記本発明の特徴によれば、反射型液晶素
子に円偏光もしくは楕円偏光を入射させることで、反射
型液晶素子からの出射光の強度に対する、液晶分子の面
方位の影響を減じることができる。従って、画素サイズ
の微細化により、隣接素子からの横電界の影響により、
画素周縁部の液晶分子の面方位が変化しても、出力強度
に与える影響を抑制することができるので、従来のよう
な横電界の影響による、画像上へのディスクリネーショ
ンラインの発生を抑制できる。According to the above feature of the present invention, the influence of the plane orientation of the liquid crystal molecules on the intensity of light emitted from the reflective liquid crystal element is reduced by making circularly polarized light or elliptically polarized light incident on the reflective liquid crystal element. You can Therefore, due to the miniaturization of the pixel size, due to the influence of the lateral electric field from the adjacent element,
Even if the plane orientation of the liquid crystal molecules at the peripheral edge of the pixel changes, the influence on the output intensity can be suppressed, so the occurrence of disclination lines on the image due to the influence of the lateral electric field as in the past can be suppressed. it can.
【0018】なお、本発明の液晶表示装置は、上記特徴
において、第2手段として第1位相差板を使用し、第3
手段として第2位相差板を使用する場合に、上記第1位
相差板の位相差と上記第2位相差板の位相差が、上記反
射型液晶素子で生じる位相差分異なり、入射光の中心波
長をλとする場合に、第1位相差板と第2位相差板のリ
ターデーションの和から、反射型液晶素子で生じるリタ
ーデーションを減じた値が、0.8λ/2〜1.2λ/2
の範囲になるように調整してもよい。The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that, in the above characteristics, the first retardation plate is used as the second means and the third means is used.
When the second retardation plate is used as the means, the phase difference between the first retardation plate and the second retardation plate is different from the phase difference generated in the reflective liquid crystal element, and the center wavelength of the incident light is different. Is the sum of the retardations of the first retardation plate and the second retardation plate, the value obtained by subtracting the retardation generated in the reflective liquid crystal element is 0.8λ / 2 to 1.2λ / 2.
You may adjust so that it may become the range of.
【0019】この場合は、初期状態の液晶分子に付与さ
れたチルト角の影響により反射型液晶素子そのもので生
じる位相差を考慮して、入射光路上の第1位相差板と出
射光路上の第2位相差板の位相差を決定するため、より
確実に反射型液晶素子からの反射光を直線偏光に戻すこ
とができる。従って、ディスクリネーションラインの発
生を低減できるのみならず、高いコントラストを有する
画像を得ることができる。In this case, the first retardation plate on the incident optical path and the first retardation plate on the outgoing optical path are considered in consideration of the phase difference generated in the reflective liquid crystal element itself due to the influence of the tilt angle given to the liquid crystal molecules in the initial state. Since the phase difference of the two phase difference plates is determined, the reflected light from the reflective liquid crystal element can be more reliably returned to the linearly polarized light. Therefore, not only the occurrence of disclination lines can be reduced, but also an image having high contrast can be obtained.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、図1
(a)〜図3を参照して、第1の実施の形態に係る投射
型液晶表示装置について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (First Embodiment) FIG.
The projection type liquid crystal display device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
【0021】図1(a)、図1(b)に示すように、本
発明の第1の実施の形態に係る投射型液晶表示装置は、
反射型液晶素子100への入射光光路上に入射光から直
線偏光を取り出す第1偏光板60aと直線偏光を円偏光
または楕円偏光にかえるλ/4またはこれに近い位相差
を持つ第1位相差板50aを備えている。また、反射型
液晶素子100からの反射光光路上には円偏光もしくは
楕円偏光である反射光を直線偏光にかえる、λ/4また
はこれに近い位相差を持つ第2位相差板50bと、第2
偏光板(検光子)60bとを備えている。なお、ここ
で、図1(a)は、黒表示、図1(b)は、白表示の場
合を示す。As shown in FIGS. 1A and 1B, the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention is
A first polarizing plate 60a for extracting linearly polarized light from the incident light on the optical path of the incident light to the reflective liquid crystal element 100 and a first phase difference having a phase difference of λ / 4, which changes the linearly polarized light into circularly polarized light or elliptically polarized light, or a phase difference close thereto. The board 50a is provided. Further, on the optical path of the reflected light from the reflective liquid crystal element 100, the second retardation plate 50b having a phase difference of λ / 4 or close to it, which changes the circularly polarized light or the elliptically polarized reflected light into linearly polarized light, Two
And a polarizing plate (analyzer) 60b. Here, FIG. 1A shows a case of black display, and FIG. 1B shows a case of white display.
【0022】反射型液晶素子100は、対向配置された
透明基板10と反射基板30とを有し、その間に液晶層
20が挟持された構成を持つ。なお、図示しないが、透
明基板10の対向表面には、共通電極である透明電極が
形成されており、反射基板30の対向表面には、画素ご
とに形成されたMOSトランジスタまたは、TFT等の
駆動回路と、反射電極とがマトリクス状に形成されてい
る。画素サイズとしては、例えば10μm×10μm角
程度微細な画素が形成されている。The reflective liquid crystal element 100 has a transparent substrate 10 and a reflective substrate 30 which are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 20 is sandwiched between them. Although not shown, a transparent electrode that is a common electrode is formed on the facing surface of the transparent substrate 10, and a MOS transistor or a TFT or the like formed for each pixel is driven on the facing surface of the reflecting substrate 30. The circuits and the reflective electrodes are formed in a matrix. As the pixel size, for example, fine pixels of about 10 μm × 10 μm square are formed.
【0023】液晶層20を構成する液晶分子としては、
垂直配向型の負の誘電異方性を有するネマチック液晶が
使用する。As the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 20,
Vertically aligned nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used.
【0024】液晶層20に接する透明基板10および反
射基板30の表面には液晶分子に配向を付与するため、
例えばラビング処理されたポリイミド膜からなる配向膜
(図示せず)が形成されており、初期状態の液晶分子に
例えば約80〜85度のチルト角および偏光板の偏光軸
に対し約45度の面方位角を付与している。On the surfaces of the transparent substrate 10 and the reflective substrate 30 in contact with the liquid crystal layer 20, liquid crystal molecules are oriented,
For example, an alignment film (not shown) made of a rubbing-treated polyimide film is formed, and a liquid crystal molecule in an initial state has a tilt angle of, for example, about 80 to 85 degrees and a surface of about 45 degrees with respect to the polarization axis of the polarizing plate. Azimuth is given.
【0025】図2は、図1(a)、図1(b)に示した
第1の実施の形態に係る投射型液晶表示装置における入
射光と出射光の関係を示す装置斜視図である。なお、こ
こでは各画素電極に電界をかけない状態(初期状態)で
黒を表示するノーマリブラック(NB)モードを示して
いる。FIG. 2 is a device perspective view showing the relationship between incident light and emitted light in the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). Here, a normally black (NB) mode in which black is displayed in a state where no electric field is applied to each pixel electrode (initial state) is shown.
【0026】図示しない光源から出力された入射光は、
まず第1偏光板60aにより、x軸方向に偏光軸を有す
る直線偏光のみが取り出され、さらに,λ/4もしくは
これに近い位相差を持つ第1位相差板50aを通過する
過程で左回りの円偏光もしくは楕円偏光にされ、この状
態で反射型液晶素子100に入射される。Incident light output from a light source (not shown) is
First, only linearly polarized light having a polarization axis in the x-axis direction is extracted by the first polarizing plate 60a, and further, in the process of passing through the first retardation plate 50a having a phase difference of λ / 4 or close thereto, a counterclockwise direction is obtained. Circularly polarized light or elliptically polarized light is incident on the reflective liquid crystal element 100 in this state.
【0027】反射型液晶素子100に入射した光は、液
晶層を通過し反射電極により反射され、さらに液晶層を
通過して出射される。出射光は、第1位相差板50aと
光軸がほぼ90度異なる第2位相差板50bによって、
直線偏光に戻される。この直線偏光が第2偏光板(検光
子)60bを通過する場合は、図示しない投射レンズを
経て図示せぬスクリーン上に拡大投影される。The light incident on the reflective liquid crystal element 100 passes through the liquid crystal layer, is reflected by the reflective electrode, and further passes through the liquid crystal layer to be emitted. The emitted light is output by the second retardation plate 50b whose optical axis differs from that of the first retardation plate 50a by approximately 90 degrees
It is returned to linearly polarized light. When this linearly polarized light passes through the second polarizing plate (analyzer) 60b, it is enlarged and projected on a screen (not shown) through a projection lens (not shown).
【0028】なお、ノーマリブラックモードにおいて
は、第2偏光板60bは、偏光軸が第1偏光板60aの
偏光軸と90度異なるよう配置される。従って、反射型
液晶素子100の液晶分子が初期状態で基板面にほぼ垂
直な配向(垂直配向モード)を示す場合は、第2位相差
板50bによって戻された直線偏光は、第2偏光板60
bを通過できず、黒表示となる。In the normally black mode, the second polarizing plate 60b is arranged so that its polarization axis differs from that of the first polarizing plate 60a by 90 degrees. Therefore, when the liquid crystal molecules of the reflective liquid crystal element 100 show an alignment (vertical alignment mode) substantially perpendicular to the substrate surface in the initial state, the linearly polarized light returned by the second retardation plate 50b is the second polarizing plate 60.
b cannot be passed, and black display occurs.
【0029】図3(a)は、第1の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置により得られたスクリーン上の画像例
を示すものである。横方向に一画素おきに明暗の縦線を
表示したときの拡大投影像例を示す。なお、同図中下部
には、各画素の光出力値を示す。図3(b)は、第1の
実施の形態に係る投射型液晶表示装置から第1位相差板
50aおよび第2位相差板50bを取り除いた投射型液
晶表示装置、即ち直線偏光を入射する従来の投射型液晶
表示装置により得られるスクリーン上の画像例を示すも
のである。FIG. 3A shows an example of an image on the screen obtained by the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment. An example of an enlarged projected image when bright and dark vertical lines are displayed every other pixel in the horizontal direction is shown. The lower part of the figure shows the light output value of each pixel. FIG. 3B is a projection-type liquid crystal display device in which the first retardation plate 50a and the second retardation plate 50b are removed from the projection-type liquid crystal display device according to the first embodiment, that is, a conventional type in which linearly polarized light is incident. 3 shows an example of an image on a screen obtained by the projection type liquid crystal display device of FIG.
【0030】両者を比較してわかるように、第1の実施
の形態に係る投射型液晶表示装置によれば、図3(b)
に示すような、白表示画像中でのディスクリネーション
ラインの発生が抑制されるので、表示品質を大幅に改善
できる。As can be seen by comparing the two, according to the projection type liquid crystal display device of the first embodiment, FIG.
Since the occurrence of disclination lines in the white display image as shown in (4) is suppressed, the display quality can be significantly improved.
【0031】第1の実施の形態に係る投射型液晶表示装
置によりディスクリネーションラインの消失は以下のよ
うに説明される。The disappearance of the disclination line in the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment is explained as follows.
【0032】従来の投射型液晶表示装置では、反射型液
晶素子100への入射光強度をIi n、出射光強度をI
outとすると、次式で表される。[0032] In the conventional projection type liquid crystal display device, the incident light intensity of the reflection type liquid crystal element 100 I i n, the output light intensity I
If out , it is expressed by the following equation.
【0033】
Iout = Iin・sin2(2θx)×sin2(δ/2)・・(1)
ここで、θxは液晶分子の面方位角、δは液晶層の位相
差(=2π△nd/λ)である。なお、ここで△ndと
は、リターデーションと呼ばれる値である。従って、液
晶分子の面方位角θxを45度に設定した場合は、sin
2(2θx)が1になるので、出射光強度Ioutは面
方位角θxの影響を受けない。しかし、液晶分子の面方
位角θxが隣接素子の影響による横電界により45度か
らずれると、面方位角θxにより出射光強度Ioutが
変動し、部分的に出射光強度Iou tが低くなり、これ
がディスクリネーションラインの発生要因となる。I out = I in · sin 2 (2θ x ) × sin 2 (δ / 2) ··· (1) where θ x is the plane azimuth angle of the liquid crystal molecules, and δ is the phase difference (= 2πΔnd / λ). Here, Δnd is a value called retardation. Therefore, if the plane azimuth θ x of the liquid crystal molecules is set to 45 degrees, sin
Since 2 (2θ x ) becomes 1, the emitted light intensity I out is not affected by the plane azimuth angle θ x . However, when the plane orientation angle theta x of the liquid crystal molecules deviates from 45 ° by a lateral electric field due to the influence of adjacent elements, fluctuates exit light intensity I out by plane orientation angle theta x, partially emission intensity I ou t is It becomes low, and this becomes a cause of the disclination line.
【0034】これに対し、第1の実施の形態に係る投射
型液晶表示装置のように、反射型液晶素子100への入
射光をλ/4位相差板により円偏光または楕円偏光に変
えて入射させる場合は、当業者に公知なジョーンズベク
トルの計算より出力光の強度Ioutは、液晶分子の面
方位角θxによらない次式(2)で表される。On the other hand, like the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment, the incident light on the reflection type liquid crystal element 100 is changed into circularly polarized light or elliptically polarized light by the λ / 4 retardation plate and is incident. In that case, the intensity I out of the output light is expressed by the following equation (2) that does not depend on the plane azimuth angle θx of the liquid crystal molecule by the calculation of the Jones vector known to those skilled in the art.
【0035】
Iout = Iin・sin2(δ/2)・・・(2)
従って、円偏光または楕円偏光を入射光として利用する
場合は、入射光の波長が決まると、出射光の強度は、液
晶分子の面方位角θxによらず、液晶層のリターデーシ
ョン△ndのみで決まるので、隣接素子による横電界に
より液晶分子の面方位角θxが変化しても、出力強度は
その影響をほとんど受けないので、ディスクリネーショ
ンラインの発生を低減できる。I out = I in · sin 2 (δ / 2) (2) Therefore, when circularly polarized light or elliptically polarized light is used as the incident light, the intensity of the emitted light is determined when the wavelength of the incident light is determined. Is determined only by the retardation Δnd of the liquid crystal layer, not by the plane azimuth angle θ x of the liquid crystal molecules, so that even if the plane azimuth angle θ x of the liquid crystal molecules changes due to the lateral electric field from the adjacent element, the output intensity will have an effect. Since it receives almost no noise, it is possible to reduce the occurrence of disclination lines.
【0036】従って、画像の明るさも落ちず、かつ画素
をより精細化しても高いMTF(Modulation Transfer
Function)を維持できるので、高精細化が求められる
投射型液晶表示装置に適した液晶表示装置を提供でき
る。Therefore, the brightness of the image does not decrease, and the MTF (Modulation Transfer) is high even if the pixel is made finer.
Function) can be maintained, so that it is possible to provide a liquid crystal display device suitable for a projection type liquid crystal display device that requires high definition.
【0037】(第2の実施の形態)上述する第1の実施
の形態では、例えば、第1位相差板と第2位相差板の位
相差をそれぞれλ/4とした場合、ディスクリネーショ
ンラインの発生を抑制することができるものの、画像の
コントラストが十分得られない場合がある。(Second Embodiment) In the above-described first embodiment, for example, when the phase difference between the first retardation plate and the second retardation plate is λ / 4, the disclination line is Although it is possible to suppress the occurrence of the above, the image contrast may not be sufficiently obtained in some cases.
【0038】これに対し、第2の実施の形態に係る投射
型液晶表示装置は、上述した第1の実施の形態における
液晶表示装置の構成において、第1位相差板と第2位相
差板のリターデーション(=△nd)をさらに最適化
し、より高いコントラストを持つ映像を提供するもので
ある。On the other hand, the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment is different from the liquid crystal display device according to the first embodiment described above in that the first phase difference plate and the second phase difference plate are included. The retardation (= Δnd) is further optimized to provide an image with higher contrast.
【0039】図4に、第2の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。基本的な各部品の配置は第1
の実施の形態に係る投射型液晶表示装置とほぼ共通す
る。即ち、反射型液晶素子100への入射光光路上に第
1偏光板61aと第1位相差板51aが配置され、反射
型液晶素子100からの反射光光路上に第2位相差板5
1bと第2偏光板61bとが配置されている。FIG. 4 shows the configuration of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment. The basic layout of each part is 1st
This is almost the same as the projection type liquid crystal display device according to the embodiment. That is, the first polarizing plate 61a and the first retardation plate 51a are arranged on the incident light optical path to the reflective liquid crystal element 100, and the second retardation plate 5 is disposed on the reflected light optical path from the reflective liquid crystal element 100.
1b and the 2nd polarizing plate 61b are arrange | positioned.
【0040】反射型液晶素子100としては同じ構成の
ものを使用する。なお、ここで、液晶層の液晶分子は垂
直配向型を使用し、その面方位角は第1偏光板61aの
偏光軸(x軸)に対し45度の角度を有するものとす
る。また、この投射型液晶表示装置は、ノーマリブラッ
クモードであり、第1偏光板61aと第2偏光板61b
の偏光軸は交差するように配置されている。The reflective liquid crystal element 100 having the same structure is used. Here, it is assumed that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are of vertical alignment type, and the plane azimuth angle thereof is 45 degrees with respect to the polarization axis (x axis) of the first polarizing plate 61a. In addition, this projection type liquid crystal display device is in the normally black mode, and includes the first polarizing plate 61a and the second polarizing plate 61b.
The polarization axes of are arranged so as to intersect.
【0041】第1位相差板51aを通過した入射光は左
回りの円または楕円偏光となり、反射型液晶素子100
で反射された光は、右回りの円または楕円偏光となる。The incident light passing through the first retardation plate 51a becomes counterclockwise circular or elliptically polarized light, and the reflection type liquid crystal element 100
The light reflected by is circularly polarized light in the clockwise direction or elliptically polarized light.
【0042】第2の実施の形態に係る液晶表示装置で
は、第1位相差板51aより、第2位相差板51bの位
相差が大きく、具体的には、第2位相差板51bの位相
差を、反射型液晶素子100で発生する位相差分だけ大
きくしている点に特徴がある。In the liquid crystal display device according to the second embodiment, the phase difference of the second phase difference plate 51b is larger than that of the first phase difference plate 51a, and more specifically, the phase difference of the second phase difference plate 51b. Is increased by the phase difference generated in the reflective liquid crystal element 100.
【0043】通常、初期状態の垂直配向型液晶分子は、
基板面に対して完全に垂直ではなく、画素に電界がかけ
られた場合に倒れる方向を規定するため、配向膜により
チルト角(θp)、および面方位角(θx)が付与され
ている。このため、初期状態でも反射型液晶素子から反
射される光には、チルト角の影響により位相差が発生す
る。従って、ノーマリブラックモードの場合に、初期状
態、即ち電界がかかってない状態での液晶分子の配向に
よって生じる光の位相差を考慮して、第1位相差板と第
2位相差板の位相差を決定することが、より良好な黒表
示が可能にし、画像のコントラストを改善できることに
なる。Usually, the vertical alignment type liquid crystal molecules in the initial state are
The tilt angle (θp) and the plane azimuth angle (θx) are given by the alignment film in order to define the direction in which the pixel is tilted when an electric field is applied, rather than being completely perpendicular to the substrate surface. Therefore, even in the initial state, a phase difference occurs in the light reflected from the reflective liquid crystal element due to the influence of the tilt angle. Therefore, in the case of the normally black mode, the phase difference between the first retardation plate and the second retardation plate is taken into consideration in consideration of the retardation of light generated by the alignment of the liquid crystal molecules in the initial state, that is, the state where no electric field is applied. Determining the phase difference will allow better black display and improve the image contrast.
【0044】具体的には、例えば、初期状態の垂直配向
型液晶分子に、偏光板の偏光軸(x軸方向)に対し45
度の面方位角(θx)と、80度のチルト角(θp)が
付与されている場合において、第1位相差板51aのリ
ターデーションをλ/4とするとき、第2位相差板51
bのリターデーションを、第1位相差板51aよりも、
液晶のチルト角が付与されている為に発生するリターデ
ーション、即ちこの場合約0.1×λ/4程大きくす
る。入射光の中心波長λを550nmとすると、第1位
相差板51aのリターデーションは、λ/4であるから
137.5nmとなり、第2位相差板51bのリターデ
ーションは、0.1×λ/4である15度を加算した約
150nm程度とする。Specifically, for example, in the vertical alignment type liquid crystal molecules in the initial state, 45 with respect to the polarization axis (x-axis direction) of the polarizing plate.
When the retardation of the first retardation plate 51a is λ / 4, the second retardation plate 51a has a surface azimuth angle (θx) of 80 degrees and a tilt angle (θp) of 80 degrees.
The retardation of b is more than that of the first retardation plate 51a.
The retardation generated because the tilt angle of the liquid crystal is given, that is, in this case, it is increased by about 0.1 × λ / 4. When the central wavelength λ of the incident light is 550 nm, the retardation of the first retardation plate 51a is 13/4 nm because it is λ / 4, and the retardation of the second retardation plate 51b is 0.1 × λ / It is set to about 150 nm by adding 15 degrees which is 4.
【0045】なお、第1位相差板51aのリターデーシ
ョンは、λ/4に限られず、λ/4以外の値をとっても
よい。The retardation of the first retardation plate 51a is not limited to λ / 4 and may take a value other than λ / 4.
【0046】表1は、第1位相差板51aのリターデー
ションとして種々の値を採用した場合に、適した第2位
相差板51bの各リターデーションと投射型液晶表示装
置のスクリーン上で得られる画像のコントラストおよび
ディスクリネーションライン消滅効果についてシミュレ
ーションを行った結果について示す。Table 1 is obtained on each screen of the projection type liquid crystal display device and each retardation of the suitable second retardation plate 51b when various values are adopted as the retardation of the first retardation plate 51a. The results of simulations of image contrast and disclination line disappearance effect are shown.
【0047】[0047]
【表1】
表1からわかるように、第1の実施の形態の投射型液晶
表示装置のように、第1位相差板51aと第2位相差板
51bのリターデーションをともにλ/4にすると、デ
ィスクリネーションラインの消滅効果は高いもののコン
トラスト比が十分でない。これに対し、第1位相差板の
リターデーションより第2位相差板のリターデーション
を0.1λ/2程度大きくすると、コントラストが改善
できる。ただし、第1、第2の位相差板51a、51b
のリターデーションがλ/4より外れると、ディスクリ
ネーションライン消滅効果は少なくなる。したがって、
第1位相差板と第2位相差板の両者のリターデーション
の和から両者の差を減じた値が、0.8λ/2〜1.2
λ/2の範囲、より好ましくはλ/2となるようにすれ
ば、コントラストも取れかつ最もディスクリネーション
ライン消滅効果が高い投射型液晶表示装置が得られる。[Table 1] As can be seen from Table 1, when both the retardations of the first retardation plate 51a and the second retardation plate 51b are set to λ / 4 as in the projection type liquid crystal display device of the first embodiment, the disclination is Although the line extinction effect is high, the contrast ratio is not sufficient. On the other hand, if the retardation of the second retardation plate is made larger than the retardation of the first retardation plate by about 0.1λ / 2, the contrast can be improved. However, the first and second retardation plates 51a and 51b
If the retardation of is out of λ / 4, the effect of eliminating the disclination line is reduced. Therefore,
The value obtained by subtracting the difference between the first retardation plate and the second retardation plate from the sum of the retardations is 0.8λ / 2 to 1.2.
By setting the range of λ / 2, more preferably λ / 2, it is possible to obtain a projection type liquid crystal display device which has a high contrast and has the highest effect of eliminating disclination lines.
【0048】なお、第1位相差板51aと第2位相差板
51bの位相差が、反射型液晶表示素子で発生する位相
差分になるようにすることは、第1位相差板51aと第
2位相差板51bの位相差を、黒表示の際の出射光の出
力が最も小さくなるように調整することと等価である。In order to make the phase difference between the first retardation plate 51a and the second retardation plate 51b equal to the phase difference generated in the reflective liquid crystal display element, the first retardation plate 51a and the second retardation plate 51b can be adjusted. This is equivalent to adjusting the phase difference of the phase difference plate 51b so that the output of the emitted light during black display is minimized.
【0049】(第3の実施の形態)第3の実施の形態に
係る投射型液晶表示装置は、第2の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置の変形例である。(Third Embodiment) The projection type liquid crystal display device according to the third embodiment is a modification of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment.
【0050】第2の実施の形態に係る反射型液晶表示装
置と同様に、反射型液晶素子によって生じる位相差を考
慮して第1位相差板と第2位相差板のリターデーション
を最適化した構成を有するものである。Similar to the reflective liquid crystal display device according to the second embodiment, the retardations of the first retardation plate and the second retardation plate are optimized in consideration of the retardation caused by the reflective liquid crystal element. It has a structure.
【0051】図5に、第3の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。基本的な各部品の配置は第2
の実施の形態に係る投射型液晶表示装置とほぼ共通す
る。即ち、反射型液晶素子100への入射光光路上に第
1偏光板62aと第1位相差板52aを備え、反射型液
晶素子100からの反射光光路上に第2位相差板52b
と第2偏光板62bとを備えており、反射型液晶素子1
00としては同じ構成のものを使用する。FIG. 5 shows the configuration of a projection type liquid crystal display device according to the third embodiment. The arrangement of basic parts is the second
This is almost the same as the projection type liquid crystal display device according to the embodiment. That is, the first polarizing plate 62a and the first retardation plate 52a are provided on the incident light optical path to the reflective liquid crystal element 100, and the second retardation plate 52b is provided on the reflected light optical path from the reflective liquid crystal element 100.
And a second polarizing plate 62b, and the reflective liquid crystal element 1 is provided.
The same configuration is used as 00.
【0052】ただし、第3の実施の形態の反射型液晶素
子100では、液晶分子に、第1位相差板52aの光軸
と90度交差する方向に、面方位角を付与している点が
異なる。この場合は、反射型液晶素子100で生じる位
相差が、第2の実施の形態の場合と逆方向になるので、
第2位相差板52bでの位相差を、第1位相差板51a
の位相差よりも、反射型液晶素子で生じる位相差分小さ
くすることが望ましい。However, in the reflective liquid crystal element 100 of the third embodiment, the point that the plane azimuth angle is given to the liquid crystal molecules in the direction intersecting the optical axis of the first retardation plate 52a by 90 degrees. different. In this case, the phase difference generated in the reflective liquid crystal element 100 is in the opposite direction to that in the second embodiment,
The phase difference at the second retardation plate 52b is calculated by the first retardation plate 51a.
It is desirable to make the phase difference generated in the reflective liquid crystal element smaller than the phase difference of.
【0053】例えば、液晶分子に付与された面方位が−
45度、チルト角が80度の場合には、入射光の中心波
長が550nmであれば、λ/4は137.5nmとな
るが、第2位相差板52bでの必要なリターデーション
は、λ/4から反射型液晶素子で生じるリターデーショ
ン0.1×λ/4を引いた約123nmが目安となる。For example, the plane orientation given to the liquid crystal molecules is −
When the central wavelength of incident light is 550 nm, λ / 4 is 137.5 nm when the tilt wavelength is 45 ° and the tilt angle is 80 °, but the necessary retardation in the second retardation plate 52b is λ. Approximately 123 nm, which is obtained by subtracting retardation 0.1 × λ / 4 generated in the reflective liquid crystal element from / 4, is a standard.
【0054】(第4の実施の形態)第4の実施の形態に
係る投射型液晶表示装置も、第2の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置の変形例である。(Fourth Embodiment) The projection type liquid crystal display device according to the fourth embodiment is also a modification of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment.
【0055】第2、第3の実施の形態に係る投射型液晶
表示装置と同様に、反射型液晶素子によって生じる位相
差を考慮して第1位相差板と第2位相差板のリターデー
ションを最適化した構成を有するものである。Similar to the projection type liquid crystal display device according to the second and third embodiments, the retardation of the first retardation plate and the second retardation plate is set in consideration of the phase difference caused by the reflection type liquid crystal element. It has an optimized configuration.
【0056】図6に、第4の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。基本的な各部品の配置は第2
の実施の形態に係る投射型液晶表示装置とほぼ共通す
る。即ち、反射型液晶素子100への入射光光路上に第
1偏光板63aと第1位相差板53aを備え、反射型液
晶素子100からの反射光光路上に第2位相差板53b
と、第1偏光板63aの偏光軸に対し交差する偏光軸を
有する第2偏光板63bを備えており、反射型液晶素子
100としては同じ構成のものを使用している。FIG. 6 shows the structure of a projection type liquid crystal display device according to the fourth embodiment. The arrangement of basic parts is the second
This is almost the same as the projection type liquid crystal display device according to the embodiment. That is, the first polarizing plate 63a and the first retardation plate 53a are provided on the incident light optical path to the reflective liquid crystal element 100, and the second retardation plate 53b is provided on the reflected light optical path from the reflective liquid crystal element 100.
And a second polarizing plate 63b having a polarization axis crossing the polarization axis of the first polarizing plate 63a, and the reflective liquid crystal element 100 having the same configuration is used.
【0057】第4の実施の形態の反射型液晶素子100
における液晶分子には、第2の実施の形態と同様な配向
が付与されているが、第1位相差板53aの光軸が液晶
分子の面方位と90度交差する方向に配置されている点
で異なる。従って、第1位相差板53aを通過した光
は、右回りの円または楕円偏光となり反射型液晶素子1
00に入射するとともに、液晶素子100で反射された
光は、左回りの円または楕円偏光となる。The reflective liquid crystal element 100 of the fourth embodiment.
The liquid crystal molecules in (1) are given the same orientation as in the second embodiment, but the optical axis of the first retardation plate 53a is arranged in a direction intersecting the plane orientation of the liquid crystal molecules by 90 degrees. Different. Therefore, the light that has passed through the first retardation plate 53a becomes clockwise circular or elliptically polarized light, and the reflective liquid crystal element 1
Light incident on the liquid crystal element 100 and reflected by the liquid crystal element 100 becomes counterclockwise circular or elliptically polarized light.
【0058】この場合は、第2位相差板53bでの位相
差を、第1位相差板53aの位相差よりも、反射型液晶
素子で生じる位相差分小さくする。即ち、液晶分子に面
方位が+45度、チルト角が80度の配向が付与されて
いる場合には、入射光の中心波長が550nmであれ
ば、λ/4は137.5nmとなるが、第2位相差板5
2bでの必要なリターデーションは、λ/4から反射型
液晶素子で生じるリターデーション0.1×λ/4を引
いた約123nmが目安となる。In this case, the phase difference in the second retardation plate 53b is made smaller than that in the first retardation plate 53a. That is, when the liquid crystal molecules are provided with an orientation of +45 degrees and a tilt angle of 80 degrees, λ / 4 is 137.5 nm when the center wavelength of incident light is 550 nm. 2 Phase difference plate 5
The required retardation in 2b is about 123 nm, which is obtained by subtracting the retardation 0.1 × λ / 4 generated in the reflective liquid crystal element from λ / 4.
【0059】(第5の実施の形態)第5の実施の形態に
係る投射型液晶表示装置も、第2の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置の変形例である。(Fifth Embodiment) The projection type liquid crystal display device according to the fifth embodiment is also a modification of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment.
【0060】第2〜第4の実施の形態に係る反射型液晶
表示装置と同様に、反射型液晶素子によって生じる位相
差を考慮して第1位相差板と第2位相差板のリターデー
ションを最適化した構成を有するものである。Similar to the reflective liquid crystal display devices according to the second to fourth embodiments, the retardation of the first retardation plate and the second retardation plate is set in consideration of the retardation caused by the reflective liquid crystal element. It has an optimized configuration.
【0061】図7に、第5の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。基本的な各部品の配置は第2
の実施の形態に係る投射型液晶表示装置とほぼ共通す
る。即ち、反射型液晶素子100への入射光光路上に第
1偏光板64aと第1位相差板54aを備え、反射型液
晶素子100からの反射光光路上に第2位相差板54b
と、第1偏光板64aの偏光軸に対し交差する偏光軸を
有する第2偏光板64bを備えており、反射型液晶素子
100としては同じ構成のものを使用している。FIG. 7 shows the configuration of a projection type liquid crystal display device according to the fifth embodiment. The arrangement of basic parts is the second
This is almost the same as the projection type liquid crystal display device according to the embodiment. That is, the first polarizing plate 64a and the first retardation plate 54a are provided on the incident light optical path to the reflective liquid crystal element 100, and the second retardation plate 54b is provided on the reflected light optical path from the reflective liquid crystal element 100.
And a second polarizing plate 64b having a polarization axis intersecting with the polarizing axis of the first polarizing plate 64a, and the reflective liquid crystal element 100 having the same configuration is used.
【0062】第5の実施の形態の反射型液晶素子100
における液晶分子には、第3の実施の形態と同様な配向
が付与されており、第1位相差板54aの光軸が液晶分
子の面方位とほぼ平行する方向に配置されている点で異
なる。第1位相差板54aを通過した光は、右回りの円
または楕円偏光となり反射型液晶素子100に入射する
とともに、液晶素子100で反射された光は、左回りの
円または楕円偏光となる。The reflective liquid crystal device 100 of the fifth embodiment.
The liquid crystal molecules in are given the same orientation as in the third embodiment, and are different in that the optical axis of the first retardation plate 54a is arranged in a direction substantially parallel to the plane orientation of the liquid crystal molecules. . The light passing through the first retardation plate 54a becomes clockwise circular or elliptically polarized light and enters the reflective liquid crystal element 100, and the light reflected by the liquid crystal element 100 becomes counterclockwise circular or elliptically polarized light.
【0063】この場合は、第2位相差板54bでの位相
差を、第1位相差板53aの位相差よりも、反射型液晶
素子100で生じる位相差分大きくする。即ち、液晶分
子に面方位が+45度、チルト角が80度の配向が付与
されている場合には、入射光の中心波長が550nmで
あれば、λ/4は137.5nmとなるが、第2位相差
板52bでの必要なリターデーションは、λ/4から反
射型液晶素子で生じるリターデーション0.1×λ/4
を足した150nmが目安となる。In this case, the phase difference in the second retardation plate 54b is made larger than that in the first retardation plate 53a. That is, when the liquid crystal molecules are provided with an orientation of +45 degrees and a tilt angle of 80 degrees, λ / 4 is 137.5 nm when the center wavelength of incident light is 550 nm. The required retardation in the two phase difference plate 52b is from λ / 4 to the retardation of 0.1 × λ / 4 generated in the reflective liquid crystal element.
150 nm, which is calculated by adding
【0064】(第6の実施の形態)第6の実施の形態に
係る投射型液晶表示装置も、第2の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置の変形例である。(Sixth Embodiment) The projection type liquid crystal display device according to the sixth embodiment is also a modification of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment.
【0065】第2〜第5の実施の形態に係る反射型液晶
表示装置と同様に、反射型液晶素子によって生じる位相
差を考慮して第1位相差板と第2位相差板のリターデー
ションを最適化した構成を有するものである。Similar to the reflective liquid crystal display devices according to the second to fifth embodiments, the retardation of the first retardation plate and the second retardation plate is set in consideration of the retardation caused by the reflective liquid crystal element. It has an optimized configuration.
【0066】図8に、第5の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。基本的な第1偏光板65a、
第1位相差板55a、反射型液晶素子100、第2位相
差板55bおよび第2偏光板65bの配置は第2の実施
の形態に係る投射型液晶表示装置とほぼ共通するが、第
1偏光板65aと第2偏光板65bの配置を互いに偏光
軸が直交する関係を維持したまま回転させている。この
ように、2枚の偏光板は、偏光軸が直交(クロスニコ
ル)する関係を有していれば、位相差板および反射型液
晶素子の液晶分子の方位と関係なく自由な角度を取って
も良い。FIG. 8 shows the structure of a projection type liquid crystal display device according to the fifth embodiment. A basic first polarizing plate 65a,
The arrangement of the first retardation plate 55a, the reflective liquid crystal element 100, the second retardation plate 55b, and the second polarizing plate 65b is almost the same as that of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment. The arrangement of the plate 65a and the second polarizing plate 65b is rotated while maintaining the relationship in which the polarization axes are orthogonal to each other. Thus, if the two polarizing plates have a relationship in which the polarization axes are orthogonal (crossed Nicols), the two polarizing plates take a free angle regardless of the orientation of the liquid crystal molecules of the retardation plate and the reflective liquid crystal element. Is also good.
【0067】反射型液晶素子100の液晶分子の方位、
第1位相差板55a、および第2位相差板55bの配置
および各位相差は、第2の実施の形態と同様の条件を使
用できる。Orientation of liquid crystal molecules of the reflective liquid crystal element 100,
For the arrangement of the first retardation plate 55a and the second retardation plate 55b and each retardation, the same conditions as in the second embodiment can be used.
【0068】(第7の実施の形態)第7の実施の形態に
係る投射型液晶表示装置も、第2の実施の形態に係る投
射型液晶表示装置の変形例である。(Seventh Embodiment) The projection type liquid crystal display device according to the seventh embodiment is also a modification of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment.
【0069】図9に、第7の実施の形態に係る投射型液
晶表示装置の構成を示す。第2〜第5の実施の形態に係
る反射型液晶表示装置と同様に、反射型液晶素子によっ
て生じる位相差を考慮して第1位相差板と第2位相差板
のリターデーションを最適化した構成を有するものであ
るが、ここでは、第2位相差板のかわりに、透過型の液
晶セル80を使用している点に特徴がある。他の部品で
ある第1偏光板66a、第1位相差板56a、反射型液
晶素子100および第2偏光板66bの配置は第2の実
施の形態の場合と共通する。なお、これに限られず、第
3〜第6の形態と同様な構成としてもよい。FIG. 9 shows the structure of a projection type liquid crystal display device according to the seventh embodiment. Similar to the reflective liquid crystal display devices according to the second to fifth embodiments, the retardations of the first retardation plate and the second retardation plate are optimized in consideration of the retardation caused by the reflective liquid crystal element. Although it has a configuration, the feature here is that a transmissive liquid crystal cell 80 is used instead of the second retardation plate. The other components, that is, the first polarizing plate 66a, the first retardation plate 56a, the reflective liquid crystal element 100, and the second polarizing plate 66b are arranged in the same manner as in the second embodiment. The configuration is not limited to this, and may have the same configuration as the third to sixth embodiments.
【0070】透過型の液晶セル80は、それ自体を可変
型位相差板として使用することができる。従って、第1
または第2の位相差板のいずれかを透過型液晶セルで置
き換えれば、液晶層間にかける印加電圧により自由に位
相差を調整することができる。The transmissive liquid crystal cell 80 itself can be used as a variable retardation plate. Therefore, the first
Alternatively, if any of the second retardation plates is replaced with a transmissive liquid crystal cell, the retardation can be freely adjusted by the applied voltage applied between the liquid crystal layers.
【0071】例えば、図9に示す投射型液晶表示装置の
場合は、液晶セル80内の液晶分子の面方位を−45度
の方向に揃え、上下基板で逆向きの平行な方位、即ちア
ンチパラレルとなる様に揃えればよい。液晶セル80の
透明電極(図示せず)間に所定の電圧をかければ、電界
応じて液晶分子の配向が変化し、必要な位相差が得られ
る。For example, in the case of the projection type liquid crystal display device shown in FIG. 9, the plane orientations of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell 80 are aligned in the direction of −45 degrees, and the upper and lower substrates are arranged in opposite parallel orientations, that is, antiparallel. It should be arranged so that If a predetermined voltage is applied between the transparent electrodes (not shown) of the liquid crystal cell 80, the orientation of the liquid crystal molecules changes according to the electric field, and the required phase difference is obtained.
【0072】なお、液晶セル80の液晶分子配向を反射
型液晶素子100の画素に対応させて、画素ごとの液晶
分子の状態に合わせたリターデーション調整を行うこと
も可能になる。It is also possible to make the liquid crystal molecule orientation of the liquid crystal cell 80 correspond to the pixel of the reflection type liquid crystal element 100 and perform the retardation adjustment according to the state of the liquid crystal molecule for each pixel.
【0073】(チルト角と位相差板の位相差の関係)図
10は、第2〜第7の実施の形態に対応する液晶分子に
付与されるチルト角と、好ましい第1位相差板と第2位
相差板のリターデーションの差との関係をシミュレーシ
ョンより求めたグラフである。同グラフに示すように、
液晶分子が完全に垂直(90度)に配向されている場合
は、第1位相差板と第2位相差板とのリターデーション
の差は0、即ち、第1位相差板のリターデーションをλ
/4、第2位相差板のリターデーションをλ/4とし、光
軸を直交させるよう配置させればよいが、液晶分子にチ
ルト角が付与されている場合は、チルト角によって生じ
る反射型液晶基板でのリターデーションを考慮して、第
1位相差板と第2位相差板のリターデーションの差を決
定する。(Relationship between Tilt Angle and Phase Difference of Retardation Plate) FIG. 10 shows tilt angles given to liquid crystal molecules corresponding to the second to seventh embodiments, preferred first retardation plate and first retardation plate. It is a graph which calculated | required the relationship with the difference of the retardation of 2 phase plates by simulation. As shown in the graph,
When the liquid crystal molecules are perfectly vertically (90 degrees) aligned, the retardation difference between the first retardation plate and the second retardation plate is 0, that is, the retardation of the first retardation plate is λ.
/ 4, the retardation of the second retardation plate is λ / 4, and the optical axes may be arranged to be orthogonal to each other. However, when the liquid crystal molecules have a tilt angle, the reflection type liquid crystal generated by the tilt angle. The retardation difference between the first retardation plate and the second retardation plate is determined in consideration of the retardation of the substrate.
【0074】例えば、リターデーションの差は、液晶分
子のチルト角が85度の場合は約0.03・λ/4、液
晶分子のチルト角が80度の場合は約0.1・λ/4、
そして液晶分子のチルト角が75度の場合は約0.23
・λ/4となる。なお、第2位相差板のリターデーショ
ンは、液晶分子の面方位角を考慮し、第1の位相差板の
光軸と液晶分子の面方位が直交する配置の場合は、第2
位相差板のリターデーションを上記リターデーションの
差分小さくし、第1の位相差板の光軸と液晶分子の面方
位がほぼ平行する配置の場合は、第2位相差板のリター
デーションを上記位相差の差分大きくするとよい。For example, the difference in retardation is about 0.03 · λ / 4 when the tilt angle of the liquid crystal molecule is 85 degrees, and about 0.1 · λ / 4 when the tilt angle of the liquid crystal molecule is 80 degrees. ,
When the tilt angle of the liquid crystal molecules is 75 degrees, it is about 0.23.
・ It becomes λ / 4. It should be noted that the retardation of the second retardation plate takes into consideration the plane azimuth angle of the liquid crystal molecules, and in the case where the optical axis of the first retardation plate and the plane orientation of the liquid crystal molecules are orthogonal,
When the retardation of the retardation plate is made smaller by the difference of the retardation, and the optical axis of the first retardation plate and the plane orientation of the liquid crystal molecules are substantially parallel to each other, the retardation of the second retardation plate is set to the above value. It is better to increase the difference in phase difference.
【0075】以上、本発明の投射型液晶表示装置につい
て、実施の形態に沿って説明を行ったが、本発明の投射
型液晶表示装置は、上述する実施の形態の記載に限定さ
れるものではなく、種々の変形や改良が可能なことは当
業者には自明である。The projection type liquid crystal display device of the present invention has been described above according to the embodiment. However, the projection type liquid crystal display device of the present invention is not limited to the description of the above embodiment. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made.
【0076】例えば、第1〜第7の実施の形態では、負
の誘電異方性を示す垂直配向型の液晶分子を使用し、画
素に電界がかかっていない初期状態が黒表示となるノー
マリブラックモードについて説明した。しかし、ディス
クリネーションラインの発生は、液晶分子が基板面に対
し垂直配向モードにある場合に生じやすいものであるた
め、垂直配向型液晶分子に限らず、誘電異方性が正の液
晶分子を用い、電界をかけた時に垂直配向モードを示
し、黒を表示するNW(ノーマリーホワイト)タイプの
液晶表示装置に対しても、本実施の形態に係る構成を適
用して、同様にディスクリネーションライン発生の抑制
効果を得ることができる。For example, in the first to seventh embodiments, vertically aligned liquid crystal molecules exhibiting a negative dielectric anisotropy are used, and a normally displayed black display is obtained in the initial state where no electric field is applied to the pixel. The black mode was explained. However, the occurrence of disclination lines is likely to occur when the liquid crystal molecules are in the vertical alignment mode with respect to the substrate surface, so that not only vertical alignment type liquid crystal molecules but also liquid crystal molecules with positive dielectric anisotropy are used. Also, the configuration according to the present embodiment is applied to an NW (Normally White) type liquid crystal display device that exhibits a vertical alignment mode when an electric field is applied and displays black, and the disclination is similarly performed. The effect of suppressing line generation can be obtained.
【0077】また、上述する第1〜第7の実施の形態で
は、入射光を反射型液晶素子の右もしくは左から入射す
るように、ほぼ同じ高さに偏光板や位相差板を配置した
図を示しているが、少なくとも入射光光路と出射光光路
が独立に得られる構造にすればよい。従って、下方側か
ら斜めに光を反射型液晶素子へ入力し、反射光が上側斜
めに出力するように、偏光板や位相差板を配置してもよ
い。Further, in the above-described first to seventh embodiments, a diagram in which a polarizing plate and a retardation plate are arranged at almost the same height so that the incident light is incident from the right or left of the reflective liquid crystal element. However, the structure may be such that at least the incident light optical path and the outgoing light optical path are independently obtained. Therefore, a polarizing plate or a retardation plate may be arranged so that light is obliquely input to the reflective liquid crystal element from the lower side and reflected light is obliquely output to the upper side.
【0078】また、上述の第1〜第7の実施の形態で
は、入射光から直線偏光を得る手段として偏光板を使用
しているが、ビームスプリッタあるいはワイヤグリッド
などを使用することも可能である。Further, in the above-mentioned first to seventh embodiments, the polarizing plate is used as the means for obtaining the linearly polarized light from the incident light, but it is also possible to use a beam splitter or a wire grid. .
【0079】[0079]
【発明の効果】以上に述べるように、本発明の液晶表示
装置によれば、画像上へのディスクリネーションライン
の発生を低減できるので、画像をより高解像度にした場
合にも、良好な画像特性を得ることができる。従って、
拡大投影のため高い画素密度を要求される液晶表示装置
への用途に適して液晶表示装置を提供できる。As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to reduce the occurrence of disclination lines on an image, so that a good image can be obtained even when the image has a higher resolution. The characteristics can be obtained. Therefore,
A liquid crystal display device can be provided that is suitable for use in a liquid crystal display device that requires a high pixel density for magnified projection.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 2 is a partial perspective view of the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置によって得られるスクリーン上の画像および出力
値を従来の投射型液晶表示装置によって得られるスクリ
ーン上の画像および出力値と比較した図である。FIG. 3 compares an image on the screen and an output value obtained by the projection type liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention with an image on the screen and an output value obtained by the conventional projection type liquid crystal display device. FIG.
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 4 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 5 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図6】本発明の第4の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 6 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図7】本発明の第5の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 7 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図8】本発明の第6の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 8 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a sixth embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図9】本発明の第7の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置の構成および入射光と出力光の関係を示す装置の
部分的斜視図である。FIG. 9 is a partial perspective view of a projection type liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention and showing the relationship between incident light and output light.
【図10】本発明の第2〜7の実施の形態に係る投射型
液晶表示装置における第1、第2の位相差板のリターデ
ーション差と液晶分子のチルト角との関係を示すグラフ
である。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the retardation difference of the first and second retardation plates and the tilt angle of liquid crystal molecules in the projection type liquid crystal display device according to the second to seventh embodiments of the present invention. .
【図11】従来の投射型液晶表示装置の概略構成図であ
る。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional projection type liquid crystal display device.
【図12】液晶分子の配向状態を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules.
10 透明基板 20 液晶層 30 反射基板 50a〜56a 第1位相差板 50b〜56b 第2位相差板 60a〜66a 第1偏光板 60b〜66b 第2偏光板 70 投射レンズ 100 反射型液晶素子 10 Transparent substrate 20 Liquid crystal layer 30 reflective substrate 50a to 56a First retardation plate 50b to 56b Second retardation plate 60a-66a 1st polarizing plate 60b to 66b Second polarizing plate 70 Projection lens 100 reflective liquid crystal element
フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA02 BA03 BA04 BA06 BA07 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FA26X GA01 GA02 GA06 GA11 KA02 LA30 MA07Continued front page F-term (reference) 2H049 BA02 BA03 BA04 BA06 BA07 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FA26X GA01 GA02 GA06 GA11 KA02 LA30 MA07
Claims (2)
および反射電極を備えた基板とを、電極面が対向するよ
うに配置し、該二枚の基板間に垂直配向モードを持つ液
晶分子を含む液晶層を挟持した反射型液晶素子と、 前記反射型液晶素子への入射光光路上に設けられ、前記
入射光から、直線偏光を得る第1手段と、前記第1手段
で得られた直線偏光を円偏光または楕円偏光にかえる第
2手段と、 前記反射型液晶素子からの反射光光路上に設けられた、
円偏光または楕円偏光を略直線偏光にかえる第3手段
と、前記第1手段によって得られる直線偏光の光軸と9
0度異なる偏光軸を持つ直線偏光を取り出す第4手段と
を有することを特徴とする液晶表示装置。1. A liquid crystal molecule having a transparent substrate and a drive circuit and a reflective electrode, the substrates being arranged so that their electrode surfaces face each other, and having a vertical alignment mode between the two substrates. A reflective liquid crystal element sandwiching a liquid crystal layer containing a liquid crystal layer, first means for providing linearly polarized light from the incident light provided on the optical path of the incident light to the reflective liquid crystal element, and the first means Second means for converting linearly polarized light into circularly polarized light or elliptically polarized light; and provided on the optical path of reflected light from the reflective liquid crystal element,
Third means for converting circularly polarized light or elliptically polarized light into substantially linearly polarized light, and the optical axis of the linearly polarized light obtained by the first means and 9
And a fourth means for extracting linearly polarized light having polarization axes different by 0 degrees.
反射型液晶素子で生じる位相差分だけ異なり、 入射光の中心波長をλとする場合に、 前記第1位相差板と前記第2位相差板のリターデーショ
ンの和から、前記反射型液晶素子で生じるリターデーシ
ョンを減じた値が、0.8λ/2〜1.2λ/2の範囲に
あることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。2. The second means is a first retardation plate, the third means is a second retardation plate, and the phase difference between the first retardation plate and the second retardation plate is , The phase difference generated in the reflective liquid crystal element is different, and when the central wavelength of incident light is λ, the reflective liquid crystal element is calculated from the sum of retardations of the first retardation plate and the second retardation plate. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the value obtained by subtracting the retardation generated in (1) is in the range of 0.8λ / 2 to 1.2λ / 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001388250A JP2003186015A (en) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006178174A (en) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Ricoh Co Ltd | Image display apparatus |
US11614651B2 (en) | 2020-07-23 | 2023-03-28 | Seiko Epson Corporation | Liquid crystal device and electronic apparatus |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388250A patent/JP2003186015A/en active Pending
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