JP2007121505A - Reflection type liquid crystal display - Google Patents

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泰行 夏堀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection type liquid crystal display capable of maintaining uniformity of a displayed image and maintaining high display quality even when intense readout light is made incident. <P>SOLUTION: In the reflection type liquid crystal display having a liquid crystal display cell 2 wherein a semiconductor substrate 4 having a plurality of reflection type pixel electrodes 4A formed in a matrix shape on the surface thereof and a transparent substrate 6 having a transparent common electrode 6A formed on the surface thereof are disposed so that the pixel electrodes and the common electrode are opposed to each other at a prescribed interval of a gap and a liquid crystal 8 is encapsulated in the gap and a transparent dust preventing substrate 36 provided on the transparent substrate side of the liquid crystal display cell, a heat conductive cell housing 22 is provided so as to enclose at least surrounding of the liquid crystal display cell and the cell housing supports a peripheral part of the dust preventing substrate so that a slow axis is radially generated in the dust preventing substrate during operation. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクタ、プロジェクションTV等の基幹部品として用いられる反射型液晶表示装置に係り、特に使用時の温度上昇による輝度ムラなどの発生を防止して表示品質を高く維持することが可能な反射型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display device used as a basic part of a projector, a projection TV or the like, and in particular, a reflection capable of maintaining high display quality by preventing occurrence of luminance unevenness due to temperature rise during use. The present invention relates to a liquid crystal display device.

一般に、プロジェクタやプロジェクションTV等の基幹部品として、液晶表示装置が広く用いられている。近年、特に、マトリクス状に配置された反射型の画素電極とそれに電圧を供給するためのCMOSトランジスタ駆動回路とをシリコン基板上に形成し、このシリコン基板と、共通電極の形成された透明ガラス基板とを対向して貼り合わせ、その間に液晶を封止してなるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)素子と呼ばれる液晶表示セルを用いた反射型液晶表示装置が、その表示画像の品質の高さで注目されている。   In general, liquid crystal display devices are widely used as basic components for projectors and projection TVs. In recent years, in particular, a reflective pixel electrode arranged in a matrix and a CMOS transistor driving circuit for supplying voltage to the pixel electrode are formed on a silicon substrate, and the silicon substrate and a transparent glass substrate on which a common electrode is formed. A reflective liquid crystal display device using a liquid crystal display cell called an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) element in which the liquid crystal is sealed between them is attracting attention because of the high quality of the display image. Has been.

このような反射型液晶表示装置は、上記した液晶表示セルを、金属製又は樹脂製のパッケージにフレキシブルプリント基板(FPC)と共に収納して構成される。そして、上記した反射型液晶表示装置は、プロジェクタ内やプロジェクションTV内に設置されて、液晶表示セルに表示された画像が拡大投影されるが、この時、光源からの強い光によって液晶表示セルの温度が上昇し、表示品質の低下が起きる。   Such a reflective liquid crystal display device is configured by housing the liquid crystal display cell described above together with a flexible printed circuit board (FPC) in a metal or resin package. The reflective liquid crystal display device described above is installed in a projector or a projection TV, and an image displayed on the liquid crystal display cell is enlarged and projected. At this time, strong light from the light source causes the liquid crystal display cell. The temperature rises and the display quality deteriorates.

すなわち、反射型液晶表示装置が、プロジェクタ等に組み込まれて、光源より読み出し光が照射されると、その光の一部を吸収して温度が上昇する。上記液晶表示セルの温度上昇が大きくなると、透明基板に大きな熱応力が発生して複屈折を生じ、表示品質が低下する。この熱応力の発生は、透明基板に温度分布が生じた場合に引き起こされる。具体的には、光源からの読み出し光は画像表示部分に照射され、この光の一部を吸収するシリコン基板の温度を上昇させる。そして、シリコン基板と貼り合わされた透明基板の温度も上昇するが、この温度上昇は画像表示エリアのある中央部分が大きく、周辺部分は小さい。その結果、上記したように、温度分布が生じて透明基板に熱応力による複屈折が生じる。この複屈折は、液晶の複屈折を利用した読み出し光の制御を妨げ、正しい表示輝度レベルからのズレを生じさせ、表示品質を低下させる。   That is, when a reflective liquid crystal display device is incorporated in a projector or the like and irradiated with readout light from a light source, a part of the light is absorbed and the temperature rises. When the temperature rise of the liquid crystal display cell is increased, a large thermal stress is generated on the transparent substrate to cause birefringence, and display quality is deteriorated. The generation of the thermal stress is caused when a temperature distribution is generated on the transparent substrate. Specifically, the readout light from the light source is applied to the image display portion, and the temperature of the silicon substrate that absorbs a part of this light is raised. The temperature of the transparent substrate bonded to the silicon substrate also rises. This temperature rise is large in the central portion where the image display area is present and small in the peripheral portion. As a result, as described above, a temperature distribution occurs and birefringence due to thermal stress occurs in the transparent substrate. This birefringence hinders the control of the readout light using the birefringence of the liquid crystal, causes a deviation from the correct display luminance level, and degrades the display quality.

そこで、特許文献1では、防塵ガラス付きの液晶表示セルを用いる液晶表示装置において、温度変化による表示品質、特に液晶表示セルの位置ずれに対する対策が、素子構成部材の線膨張係数を合わせることで採られている。
また特許文献2では、投射型の液晶表示装置において、表示品質を低下させる複屈折の発生を防ぐため、第2の透明基板について、線膨張係数、或いは光弾性定数を一定値以下にする点が開示されている。
Therefore, in Patent Document 1, in a liquid crystal display device using a liquid crystal display cell with a dust-proof glass, display quality due to a temperature change, in particular, measures against displacement of the liquid crystal display cell are taken by matching the linear expansion coefficient of the element constituent members. It has been.
Further, in Patent Document 2, in the projection type liquid crystal display device, in order to prevent the occurrence of birefringence that deteriorates the display quality, the linear expansion coefficient or the photoelastic constant is set to a certain value or less for the second transparent substrate. It is disclosed.

特開2001−195006号公報JP 2001-195006 A 特開2001−290120号公報JP 2001-290120 A

上述した従来の液晶表示装置は、前述したような温度上昇による表示品質の低下を考慮したものであったが、表示画像の高密度化、高輝度化が求められ、高出力の光源が使用されるに至っては、良好な画像品質を保持するのが困難となっている。
特に特許文献1の液晶表示装置においては、温度上昇により発生する透明基板及び防塵ガラスの複屈折に起因する表示品質の低下については十分な対策が施されていない。
また、特許文献2の液晶表示装置においては、ここで規定される線膨張係数や光弾性定数を満たす透明基板は少なく、且つ価格も高価である。更には、この特許文献2の液晶表示装置においても、液晶表示セルに使われる透明基板の温度上昇により発生する複屈折に起因する表示品質の低下については十分な対策が施されていない。
The above-described conventional liquid crystal display device has been designed in consideration of the deterioration in display quality due to the temperature rise as described above. However, the display image is required to have higher density and higher brightness, and a high-output light source is used. As a result, it is difficult to maintain good image quality.
In particular, in the liquid crystal display device of Patent Document 1, sufficient measures are not taken for the deterioration in display quality caused by the birefringence of the transparent substrate and the dust-proof glass caused by the temperature rise.
In addition, in the liquid crystal display device of Patent Document 2, there are few transparent substrates that satisfy the linear expansion coefficient and the photoelastic constant defined here, and the cost is high. Furthermore, in the liquid crystal display device of Patent Document 2, sufficient measures have not been taken to reduce the display quality due to birefringence caused by the temperature rise of the transparent substrate used in the liquid crystal display cell.

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、強い読み出し光が入射しても、表示画像の均一性を維持し、高品位の表示品質を維持することが可能な反射型液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device capable of maintaining the uniformity of a display image and maintaining high-quality display quality even when strong readout light is incident.

請求項1に係る発明は、反射型の画素電極が表面にマトリクス状に複数形成された半導体基板と、透明な共通電極が表面に形成された透明基板とを、前記画素電極と前記共通電極とが所定の間隙を有して対向するように配置し、前記間隙に液晶を封入してなる液晶表示セルと、該液晶表示セルの前記透明基板側に設けられた透明な防塵基板と、を有する反射型液晶表示装置において、前記液晶表示セルの少なくとも周囲を囲むようにして熱伝導性のセルハウジングを設け、動作時に前記防塵基板に放射状に遅相軸が生ずるように前記セルハウジングが、前記防塵基板の周辺部を支持する構成としたことを特徴とする反射型液晶表示装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate having a plurality of reflective pixel electrodes formed in a matrix on the surface, and a transparent substrate having a transparent common electrode formed on the surface, the pixel electrode and the common electrode, Is disposed so as to face each other with a predetermined gap, and includes a liquid crystal display cell in which liquid crystal is sealed in the gap, and a transparent dustproof substrate provided on the transparent substrate side of the liquid crystal display cell. In the reflection type liquid crystal display device, a thermally conductive cell housing is provided so as to surround at least the periphery of the liquid crystal display cell, and the cell housing is configured so that a radial slow axis is generated in the dustproof substrate during operation. A reflection type liquid crystal display device characterized in that it is configured to support a peripheral portion.

この場合、請求項2に規定するように、前記防塵基板の周辺部側に、可視光を吸収するための可視光吸収膜を形成するようにしてもよい。
また請求項3に規定するように、前記防塵基板と前記透明基板とを透明な接着剤により貼り合わせるように構成してもよい。
In this case, as defined in claim 2, a visible light absorbing film for absorbing visible light may be formed on the periphery of the dust-proof substrate.
Further, as defined in claim 3, the dust-proof substrate and the transparent substrate may be bonded together with a transparent adhesive.

本発明に係る反射型液晶表示装置によれば、液晶表示セルの少なくとも周囲を囲むようにしてセルハウジングを設け、該セルハウジングに、動作時に防塵基板に放射状に遅相軸が生ずるような状態で、防塵基板の周辺部を支持させるように構成したので、透明基板の温度分布によって発生する応力による複屈折を、これに対向して設けられる透明な防塵基板で発生させる複屈折で光学的に打ち消すことができるので、強い読み出し光が入射しても、表示画像の均一性を維持し、高品位の表示品質を維持することができる。   According to the reflective liquid crystal display device of the present invention, the cell housing is provided so as to surround at least the periphery of the liquid crystal display cell, and the cell housing has a dustproof state in which a slow axis is radially generated on the dustproof substrate during operation. Since it is configured to support the peripheral part of the substrate, the birefringence due to the stress generated by the temperature distribution of the transparent substrate can be optically canceled by the birefringence generated by the transparent dustproof substrate provided opposite to this. Therefore, even when strong readout light is incident, the uniformity of the display image can be maintained and high-quality display quality can be maintained.

以下に、本発明に係る反射型液晶表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る反射型液晶表示装置に用いる液晶表示セルを示す概略断面図、図2は本発明に係る反射型液晶表示装置の第1実施例を示す断面図、図3は防塵基板に生ずる遅相軸の状態を示す模式図である。
まず、図1を参照して反射型液晶表示装置に用いる液晶表示セルについて説明する。この液晶表示セル2は、例えばシリコン基板よりなる半導体基板4と、これに対向して配置される透明な例えばガラス基板よりなる透明基板6と、上記半導体基板4と透明基板6との間に封入された液晶8とにより主に構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a reflective liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a liquid crystal display cell used in a reflective liquid crystal display device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a first embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. It is a schematic diagram which shows the state of the slow axis which arises.
First, a liquid crystal display cell used in a reflective liquid crystal display device will be described with reference to FIG. The liquid crystal display cell 2 is encapsulated between a semiconductor substrate 4 made of, for example, a silicon substrate, a transparent substrate 6 made of, for example, a transparent glass substrate disposed opposite thereto, and the semiconductor substrate 4 and the transparent substrate 6. The liquid crystal 8 is mainly composed.

具体的には、上記半導体基板4の液晶8側の表面には、例えばアルミニウム合金よりなる反射型の複数の画素電極4Aがマトリクス状に配置されており、各画素電極4Aに対応して上記画素電極4Aを駆動するためのスイッチングトランジスタを含む駆動回路4Bが形成されている。この駆動回路4Bにより対応する画素電極4Aに信号電圧が印加される。   Specifically, a plurality of reflective pixel electrodes 4A made of, for example, an aluminum alloy are arranged in a matrix on the surface of the semiconductor substrate 4 on the liquid crystal 8 side, and the pixel corresponding to each pixel electrode 4A. A drive circuit 4B including a switching transistor for driving the electrode 4A is formed. A signal voltage is applied to the corresponding pixel electrode 4A by the drive circuit 4B.

また上記透明基板6の液晶8側の表面には、例えばITOよりなる透明な共通電極6Aが形成されており、その反対側の面には反射防止膜6Bが形成されている。そして、上記画素電極4Aと共通電極6Aとが対向するように半導体基板4と透明基板6とが所定の間隙を介して対向配置され、その間隙に液晶8を封入するように接合される。上記両基板4、6の周辺部は、スペーサの機能を兼ねるシール接着剤10により液密に接合される。このシール接着剤10の厚さは例えば5μm程度である。そして、読み出し光L1は、上記透明基板6側から入射されることになる。   A transparent common electrode 6A made of, for example, ITO is formed on the surface of the transparent substrate 6 on the liquid crystal 8 side, and an antireflection film 6B is formed on the opposite surface. The semiconductor substrate 4 and the transparent substrate 6 are disposed to face each other with a predetermined gap so that the pixel electrode 4A and the common electrode 6A face each other, and the liquid crystal 8 is sealed in the gap. The peripheral portions of both the substrates 4 and 6 are liquid-tightly joined by a sealing adhesive 10 that also functions as a spacer. The thickness of the seal adhesive 10 is, for example, about 5 μm. The readout light L1 is incident from the transparent substrate 6 side.

また、上記半導体基板4の側部には、フレキシブル配線板12が接続されており、上記駆動回路4B及び共通電極6Aに対して必要な電気信号をそれぞれ供給するようになっている。
上記液晶セル2の画像の表示動作は、半導体基板4上に形成した駆動回路4Bに接続する画素電極4Aと、透明基板6上に形成した共通電極6A間に、画像に対応した信号電圧を印加し、液晶8の偏光方向を変えることによって行う。すなわち、読み出し光Lは、透明基板6を通して液晶8に入射した後、画素電極4Aで反射して出射するが、この光の偏光方向を変えることによって画像表示が行われる。この液晶表示セル2においては、画素電極4Aが2次元のマトリクス状に配置されているので、この画素電極4Aを選択的に駆動することにより、上記のように2次元の画像表示を行うことができる。
A flexible wiring board 12 is connected to the side portion of the semiconductor substrate 4 to supply necessary electrical signals to the drive circuit 4B and the common electrode 6A.
In the image display operation of the liquid crystal cell 2, a signal voltage corresponding to the image is applied between the pixel electrode 4A connected to the drive circuit 4B formed on the semiconductor substrate 4 and the common electrode 6A formed on the transparent substrate 6. This is done by changing the polarization direction of the liquid crystal 8. That is, the readout light L is incident on the liquid crystal 8 through the transparent substrate 6, and then reflected and emitted from the pixel electrode 4A. Image display is performed by changing the polarization direction of the light. In the liquid crystal display cell 2, since the pixel electrodes 4A are arranged in a two-dimensional matrix, two-dimensional image display can be performed as described above by selectively driving the pixel electrodes 4A. it can.

<第1実施例>
次に、図2を参照して上記液晶表示セル2が組み込まれた第1実施例の液晶表示装置について説明する。図2においては、液晶表示セル2の構造を簡略化して示している。
図2に示すように、この第1実施例に係る液晶表示装置20Aは、上記液晶表示セル2の周囲を囲むようにして設けた例えばステンレスよりなる熱伝導性の良好な金属製のセルハウジング22を有している。具体的には、上記セルハウジング22の底部には板状のセルベース24が接続して取り付けられている。このセルベース24上に、周辺部にスペーサ26を介在させた状態で熱伝導性の良好な接着剤28により上記液晶表示セル2の半導体基板4側を固着して取り付けている。上記接着剤28としては、例えばシリコーンゲル剤を用いることができる。
<First embodiment>
Next, the liquid crystal display device of the first embodiment in which the liquid crystal display cell 2 is incorporated will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the structure of the liquid crystal display cell 2 is shown in a simplified manner.
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device 20A according to the first embodiment includes a metal cell housing 22 made of, for example, stainless steel, which is provided so as to surround the liquid crystal display cell 2 and has a good thermal conductivity. is doing. Specifically, a plate-like cell base 24 is connected and attached to the bottom of the cell housing 22. On the cell base 24, the semiconductor substrate 4 side of the liquid crystal display cell 2 is fixedly attached to the cell base 24 with an adhesive 28 having good thermal conductivity with a spacer 26 interposed in the periphery. As the adhesive 28, for example, a silicone gel can be used.

上記セルベース24の下面には、放熱シート30を介して例えばアルミニウムよりなるヒートシンク32が接合されており、このヒートシンク32には、放熱を促進させるための多数の放熱フィン32Aが設けられている。   A heat sink 32 made of, for example, aluminum is joined to the lower surface of the cell base 24 via a heat radiating sheet 30, and the heat sink 32 is provided with a number of heat radiating fins 32 </ b> A for promoting heat radiation.

一方、上記セルハウジング22の上方は開口されており、この開口部の内側には、取付段部34が形成されている。そして、この開口に、例えばガラス板よりなる透明な防塵基板36が、上記透明基板6に対向するように設けられる。具体的には、この防塵基板36は、その周辺部を上記取付段部34に支持させると共に、その間に柔らかい熱伝導性が良好な熱伝導性接着剤38を介在させて接着し、上記セルハウジング22に取り付けている。これにより、接着時には、上記防塵基板36に応力が発生しないようにしていると共に、上記セルハウジング22との熱接触面積を増大させて(熱抵抗を低減させて)、光照射時にセルハウジング22と接する防塵基板36の周辺部の温度が高くなるような温度分布を持たせ、遅相軸が放射状に生ずるようにしている。また上記防塵基板36の上下面には、反射防止膜36A、36Bがそれぞれ設けられている。   On the other hand, an upper portion of the cell housing 22 is opened, and an attachment step 34 is formed inside the opening. In this opening, a transparent dustproof substrate 36 made of, for example, a glass plate is provided so as to face the transparent substrate 6. Specifically, the dust-proof substrate 36 has its peripheral portion supported by the mounting step 34, and is adhered by interposing a thermal conductive adhesive 38 having a good soft thermal conductivity therebetween, and the cell housing. 22 is attached. This prevents stress from being generated in the dust-proof substrate 36 at the time of bonding, and increases the thermal contact area with the cell housing 22 (reducing thermal resistance). A temperature distribution is set so that the temperature of the peripheral portion of the dust-proof substrate 36 in contact with the temperature increases, and the slow axis is generated radially. Anti-reflection films 36A and 36B are provided on the upper and lower surfaces of the dust-proof substrate 36, respectively.

上記防塵基板36の材料としては、好ましくは上記透明基板6と同じ材料、例えば同じガラス板を用いる。これにより、液晶表示セル2の動作時には、この液晶表示セル2の全体がジュール熱等による発熱体になっており、しかも、透明基板6は液晶8を介して発熱源であるシリコン基板よりなる半導体基板4に面で接しているので、発熱体の中心部分となる透明基板6の中心部分は、その周辺部よりも温度が高くなる。   As the material of the dustproof substrate 36, the same material as that of the transparent substrate 6, for example, the same glass plate is preferably used. As a result, when the liquid crystal display cell 2 is operated, the entire liquid crystal display cell 2 becomes a heating element due to Joule heat or the like, and the transparent substrate 6 is a semiconductor made of a silicon substrate which is a heat generation source via the liquid crystal 8. Since the substrate 4 is in contact with the surface, the temperature of the central portion of the transparent substrate 6 serving as the central portion of the heating element is higher than that of the peripheral portion.

一方、防塵基板36は、透明なので多くの光は透過され、しかし、防塵基板36の周辺部は、液晶表示セル2側からの熱で加熱状態になっているセルハウジング22の取付段部34に熱伝導性が良好な熱伝導性接着剤38を介して接合して支持されているので、セルハウジング22からの熱により加熱され、その結果、上記透明基板6の温度分布とは逆に、周辺部の温度が中央部よりも高くなるような温度分布となる。   On the other hand, since the dust-proof substrate 36 is transparent, a lot of light is transmitted. However, the periphery of the dust-proof substrate 36 is attached to the mounting step 34 of the cell housing 22 that is heated by heat from the liquid crystal display cell 2 side. Since it is supported by being bonded via the heat conductive adhesive 38 having good heat conductivity, it is heated by the heat from the cell housing 22, and as a result, contrary to the temperature distribution of the transparent substrate 6, The temperature distribution is such that the temperature of the part is higher than that of the central part.

また板状の上記セルベース24は、コバール(鉄、ニッケル、コバルトの合金であって、熱膨張率がガラスやシリコンに近い材料)より構成するのが好ましい。コバールの熱膨張率は49×10−7/℃である。またコバールの熱伝導度は17W/m℃である。ちなみに、シリコン基板よりなる半導体基板4の熱膨張率は32×10−7/℃である。また、ガラス基板よりなる透明基板6は、コーニング社製の#1737(商品名)を用いることができ、この熱膨張率は38×10−7/℃である。 The plate-like cell base 24 is preferably made of Kovar (an alloy of iron, nickel, and cobalt, which has a thermal expansion coefficient close to that of glass or silicon). The coefficient of thermal expansion of Kovar is 49 × 10 −7 / ° C. The thermal conductivity of Kovar is 17 W / m ° C. Incidentally, the coefficient of thermal expansion of the semiconductor substrate 4 made of a silicon substrate is 32 × 10 −7 / ° C. As the transparent substrate 6 made of a glass substrate, # 1737 (trade name) manufactured by Corning Inc. can be used, and the coefficient of thermal expansion is 38 × 10 −7 / ° C.

上述したように、防塵基板36には液晶表示セル2の透明基板6と同じガラス板を用い、この防塵基板36の両側には反射防止膜36A、36Bが形成されているが、可視光域の吸収はほとんどなく、読み出し光Lの照射時でも防塵基板単体の温度上昇はほとんど生じない。また上述のように、防塵基板36のセルハウジング22への接着は柔らかい熱伝導性接着剤38を用いたので、これにより、接着時の応力は発生せず、またセルハウジング22との熱接触面積が増し、液晶表示セル2の透明基板6とは逆に、光照射時にはセルハウジング22と接する周辺部の温度が高くなるような温度分布を持たせることができる。   As described above, the same glass plate as the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 is used for the dust-proof substrate 36, and anti-reflection films 36A and 36B are formed on both sides of the dust-proof substrate 36. There is almost no absorption, and even when the reading light L is irradiated, the temperature rise of the dust-proof substrate alone hardly occurs. Further, as described above, since the soft heat conductive adhesive 38 is used for bonding the dustproof substrate 36 to the cell housing 22, no stress is generated during bonding, and the thermal contact area with the cell housing 22. Contrary to the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2, the temperature distribution can be made such that the temperature of the peripheral portion in contact with the cell housing 22 is increased during light irradiation.

換言すれば、上述したように液晶表示セル2の透明基板6は、その特性上、透明基板6の中心部側(中央部側)がその周辺部よりも高温になる温度分布となるが、上記防塵基板36は逆の温度分布、すなわち中央部よも周辺部が高温となる温度分布となり、これにより、透明基板6の温度分布によって発生する応力による複屈折を、これに対向して設けられる透明な防塵基板36で発生させる複屈折で光学的に打ち消すことができるので、強い読み出し光が入射しても、表示画像の均一性を維持し、高品位の表示品質を維持することができる。   In other words, as described above, the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 has a temperature distribution in which the central portion side (central portion side) of the transparent substrate 6 is hotter than the peripheral portion due to its characteristics. The dustproof substrate 36 has a reverse temperature distribution, that is, a temperature distribution in which the peripheral portion is hotter than the central portion, and thereby, birefringence due to stress generated by the temperature distribution of the transparent substrate 6 is provided opposite to the transparent substrate 6. Since it can be optically canceled by the birefringence generated by the dust-proof substrate 36, even when strong readout light is incident, the uniformity of the display image can be maintained and the high-quality display quality can be maintained.

上述したように構成された反射型液晶表示装置20Aは、プロジェクタ(図示しない)等の色分解合成光学系(図示しない)に組み込まれる。この色分解合成光学系は、光源(図示しない)から出射される読み出し光Lを、反射型液晶表示装置20Aの液晶表示セル2に導き、この液晶表示セル2から出射される、画像信号で変調された読み出し光を、スクリーン(図示しない)に投影して画像が表示される。
上述のように作製した液晶表示装置20Aを用いてプロジェクタを構成し、実際に動作させて表示画像の品質を評価した。
The reflective liquid crystal display device 20A configured as described above is incorporated in a color separation / synthesis optical system (not shown) such as a projector (not shown). This color separation / synthesis optical system guides the readout light L emitted from a light source (not shown) to the liquid crystal display cell 2 of the reflective liquid crystal display device 20A and modulates it with an image signal emitted from the liquid crystal display cell 2. The readout light is projected onto a screen (not shown) to display an image.
A projector was constructed using the liquid crystal display device 20A produced as described above, and was actually operated to evaluate the quality of the display image.

第1実施例の反射型液晶表示装置20Aにおける液晶表示セル2のサイズは対角1.3インチ(アスペクト比4:3)である。用いた光学系は、スクリーン上で8000lm(ルーメン)の明るさを有するものであり、反射型液晶表示装置20Aへの入射光量は15Wである。
表示品質として、投影画像の均一性を評価した。スクリーン上の四隅及び中央の5点の照度を測定し、画像の均一性を”(最大照度−最小照度)/中央照度”として評価した。その結果を、表1に示す。
The size of the liquid crystal display cell 2 in the reflective liquid crystal display device 20A of the first embodiment is 1.3 inches diagonal (aspect ratio 4: 3). The optical system used has a brightness of 8000 lm (lumen) on the screen, and the amount of light incident on the reflective liquid crystal display device 20A is 15W.
The uniformity of the projected image was evaluated as the display quality. The illuminance at the four corners and the center of the screen was measured, and the image uniformity was evaluated as “(maximum illuminance−minimum illuminance) / central illuminance”. The results are shown in Table 1.

Figure 2007121505
Figure 2007121505

上記表1に示すように、熱伝導性の高い熱伝導性接着剤38で防塵基板36をセルハウジング22に取り付けた場合には、最も画像の均一性が優れていた。この結果は、防塵基板36の取り付け方及びそれによる温度分布で発生する複屈折によるものである。
防塵基板36が無い場合に画像の均一性が悪いのは、強い光照射時に液晶表示セル2の透明基板6の中心部の温度が高くなるような温度分布が生じ、それによる複屈折が原因である。この液晶表示セル2の透明基板6が温度分布によって発生する応力は引っ張り応力であり、屈折率の大きい方向(遅相軸)が円形状に分布する。この時の状態は、図3(A)に示されている。尚、図3中における矢印は屈折率の大きい方向を示している。
As shown in Table 1, when the dust-proof substrate 36 was attached to the cell housing 22 with the heat conductive adhesive 38 having high heat conductivity, the uniformity of the image was most excellent. This result is due to the birefringence generated by the attachment of the dustproof substrate 36 and the temperature distribution caused thereby.
In the absence of the dust-proof substrate 36, the uniformity of the image is poor because of the temperature distribution that causes the temperature of the central portion of the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 to be high during strong light irradiation, resulting in birefringence. is there. The stress generated by the temperature distribution in the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 is a tensile stress, and the direction in which the refractive index is large (slow axis) is distributed in a circular shape. The state at this time is shown in FIG. In addition, the arrow in FIG. 3 has shown the direction where a refractive index is large.

一方、防塵基板36は周辺部の温度が高くなるような温度分布となるため、それによる応力は圧縮応力となり、遅相軸は放射状に分布する。この時の状態は、図3(B)に示されている。その結果、複屈折によって生じる位相差が液晶表示セル2の透明基板6と防塵基板36とで逆方向に発生し、この位相差が光学的に打ち消し合うことによって、画像均一性を改善することができる。すなわち、入射偏光は水平または垂直方向に配置されるので、その入射偏光と平行もしくは直交する部分では位相差ゼロで暗くなり、入射偏光と角度が45度となる部分で最大の位相差が生じ、明るくなる。上記図3(A)と図3(B)とでは位相差が逆になっているので、足し合わせるとキャンセルされる。
従って、液晶表示セル2の透明基板6と防塵基板36の各複屈折が光学的に常に打ち消し合うので、読み出し光Lの強度が上がって高輝度化されたプロジェクタ等でも、画像の均一性を高く維持することができる。
On the other hand, since the dust-proof substrate 36 has a temperature distribution that increases the temperature of the peripheral portion, the resulting stress becomes a compressive stress, and the slow axis is distributed radially. The state at this time is shown in FIG. As a result, a phase difference caused by birefringence is generated in the opposite direction between the transparent substrate 6 and the dust-proof substrate 36 of the liquid crystal display cell 2, and this phase difference optically cancels out, thereby improving image uniformity. it can. That is, since the incident polarized light is arranged in the horizontal or vertical direction, the portion that is parallel or orthogonal to the incident polarized light becomes dark with a phase difference of zero, and the maximum phase difference occurs at a portion where the angle is 45 degrees with the incident polarized light, It becomes brighter. Since the phase difference is reversed between FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), the addition is canceled.
Accordingly, the birefringence of the transparent substrate 6 and the dust-proof substrate 36 of the liquid crystal display cell 2 always cancel each other optically, so that the uniformity of the image is increased even in a projector or the like in which the intensity of the readout light L is increased and the brightness is increased. Can be maintained.

次に、本発明の第2実施例について説明する。
図4は本発明に係る反射型液晶表示装置の第2実施例を示す断面図である。尚、図4において、図2に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してある。
この第2実施例の反射型液晶表示装置20Bでは、防塵基板36の周辺部側に、反射防止膜36Bに加えて可視光を吸収する可視光吸収膜40を形成している。他の構成は、第1実施例と同一である。ここでは上記可視光吸収膜40を防塵基板36の下側(液晶表示セル2側)の外周側に沿って所定の幅で形成している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG.
In the reflective liquid crystal display device 20B of the second embodiment, a visible light absorbing film 40 that absorbs visible light is formed on the peripheral side of the dust-proof substrate 36 in addition to the antireflective film 36B. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Here, the visible light absorbing film 40 is formed with a predetermined width along the outer peripheral side of the lower side (liquid crystal display cell 2 side) of the dustproof substrate 36.

上記可視光吸収膜40は、金属Crを真空成膜プロセスで形成した後、エッチングによりパターン加工することにより形成できる。この可視光吸収膜40を形成する部分は、シリコン基板の画素エリア26.4×19.8mm部分から左右上下0.5mmづつ外周の27.4×20.8mmより外周部とするのがよい。
ここで上記反射型液晶表示装置20Bを用いて第1実施例と同様のプロジェクタを構成し、同じく投影画像の均一性を評価した。その結果を表2に示す。
The visible light absorbing film 40 can be formed by forming a metal Cr by a vacuum film forming process and then patterning it by etching. A portion where the visible light absorbing film 40 is formed is preferably an outer peripheral portion from 27.4 × 20.8 mm on the outer periphery of 0.5 mm from the pixel area 26.4 × 19.8 mm of the silicon substrate.
Here, a projector similar to that of the first embodiment was configured using the reflective liquid crystal display device 20B, and the uniformity of the projected image was similarly evaluated. The results are shown in Table 2.

Figure 2007121505
Figure 2007121505

上記表2に示すように、可視光吸収膜40であるCr膜によって防塵基板36の周辺部での熱吸収が増加し、温度分布による防塵基板36の複屈折は増加しているが、第1実施例と同じく液晶表示セル2の透明基板6の複屈折と打ち消し合い、画像均一性をより改善することができた。
また、Cr膜が画像表示枠として機能するため、画素エリアの周辺部の遮光の役目も果たす。従って、可視光吸収膜40を形成する部分は、光学系からの読み出し光Lの入射角度によって決まり、それに応じて最適な吸収率となるCr膜厚を決める。
As shown in Table 2 above, the Cr film as the visible light absorbing film 40 increases the heat absorption at the periphery of the dust-proof substrate 36, and the birefringence of the dust-proof substrate 36 due to the temperature distribution increases. Similarly to the example, the birefringence of the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 cancels out, and the image uniformity can be further improved.
In addition, since the Cr film functions as an image display frame, it also serves to shield the periphery of the pixel area. Therefore, the portion where the visible light absorption film 40 is formed is determined by the incident angle of the readout light L from the optical system, and the Cr film thickness that provides the optimum absorption rate is determined accordingly.

<第3実施例>
次に本発明の第3実施例について説明する。
図5は本発明に係る反射型液晶表示装置の第3実施例を示す断面図である。尚、図5中において、図2及び図4に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してある。
この第3実施例の反射型液晶表示装置20Cでは、防塵基板36と液晶表示セル2の透明基板6との間に光学的に透明な接着剤42が介在されて両部材が貼り合わされている。この場合、上記接着剤40で貼り合わされる防塵基板36のセル側の反射防止膜36B(図2参照)と液晶表示セル2の透明基板6の上面の反射型防止膜6B(図1参照)は省略することができる。他の構成は第2実施例と同一である。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 5, the same components as those shown in FIGS. 2 and 4 are denoted by the same reference numerals.
In the reflective liquid crystal display device 20C of the third embodiment, both members are bonded together with an optically transparent adhesive 42 interposed between the dustproof substrate 36 and the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2. In this case, the antireflection film 36B (see FIG. 2) on the cell side of the dustproof substrate 36 bonded with the adhesive 40 and the antireflection film 6B (see FIG. 1) on the upper surface of the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2 are Can be omitted. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

この液晶表示装置20Cを用いて第1実施例と同様のプロジェクタを構成し、同じく投影画像の画像均一性を評価した。この場合の画像均一性は21%と良好であった。防塵基板36と液晶表示セル2の透明基板6とが貼り合わされることで、熱のやり取りが行われるが、第1及び第2実施例と同様に、複屈折を相殺することができる。   A projector similar to that of the first example was constructed using the liquid crystal display device 20C, and the image uniformity of the projected image was also evaluated. The image uniformity in this case was as good as 21%. Heat exchange is performed by bonding the dust-proof substrate 36 and the transparent substrate 6 of the liquid crystal display cell 2, but birefringence can be canceled as in the first and second embodiments.

本発明に係る反射型液晶表示装置に用いる液晶表示セルを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the liquid crystal display cell used for the reflection type liquid crystal display device which concerns on this invention. 本発明に係る反射型液晶表示装置の第1実施例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a reflective liquid crystal display device according to the present invention. 防塵基板に生ずる遅相軸の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the slow axis which arises in a dustproof board | substrate. 本発明に係る反射型液晶表示装置の第2実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the reflection type liquid crystal display device based on this invention. 本発明に係る反射型液晶表示装置の第3実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Example of the reflection type liquid crystal display device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…液晶表示セル、4…半導体基板、4A…画素電極、6…透明基板、6A…共通電極、8…液晶、20A,20B,20C…液晶表示装置、22…セルハウジング、24…セルベース、36…防塵基板、38…熱伝導性接着剤、40…可視光吸収膜、42…透明な接着剤、L…読み出し光。

2 ... Liquid crystal display cell, 4 ... Semiconductor substrate, 4A ... Pixel electrode, 6 ... Transparent substrate, 6A ... Common electrode, 8 ... Liquid crystal, 20A, 20B, 20C ... Liquid crystal display device, 22 ... Cell housing, 24 ... Cell base, 36 ... Dust-proof substrate, 38 ... Thermally conductive adhesive, 40 ... Visible light absorbing film, 42 ... Transparent adhesive, L ... Reading light.

Claims (3)

反射型の画素電極が表面にマトリクス状に複数形成された半導体基板と、透明な共通電極が表面に形成された透明基板とを、前記画素電極と前記共通電極とが所定の間隙を有して対向するように配置し、前記間隙に液晶を封入してなる液晶表示セルと、
該液晶表示セルの前記透明基板側に設けられた透明な防塵基板と、を有する反射型液晶表示装置において、
前記液晶表示セルの少なくとも周囲を囲むようにして熱伝導性のセルハウジングを設け、動作時に前記防塵基板に放射状に遅相軸が生ずるように前記セルハウジングが、前記防塵基板の周辺部を支持する構成としたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
A semiconductor substrate having a plurality of reflective pixel electrodes formed in a matrix on the surface, and a transparent substrate having a transparent common electrode formed on the surface, the pixel electrode and the common electrode having a predetermined gap. A liquid crystal display cell that is disposed so as to face each other and encloses liquid crystal in the gap;
In a reflective liquid crystal display device having a transparent dustproof substrate provided on the transparent substrate side of the liquid crystal display cell,
A structure in which a thermally conductive cell housing is provided so as to surround at least the periphery of the liquid crystal display cell, and the cell housing supports a peripheral portion of the dustproof substrate so that a slow axis is radially generated in the dustproof substrate during operation. A reflection-type liquid crystal display device.
前記防塵基板の周辺部側に、可視光を吸収するための可視光吸収膜を形成したことを特徴とする請求項1記載の反射型液晶表示装置。   2. The reflection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein a visible light absorption film for absorbing visible light is formed on the peripheral side of the dustproof substrate. 前記防塵基板と前記透明基板とを透明な接着剤により貼り合わせたことを特徴とする請求項1または2記載の反射型液晶表示装置。

3. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the dustproof substrate and the transparent substrate are bonded together with a transparent adhesive.

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