JP2010054654A - Electro-optical device and projector provided with the electro-optical device - Google Patents

Electro-optical device and projector provided with the electro-optical device Download PDF

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昌史 坂口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro-optical device and a projector provided with the electro-optical device, capable of effectively reducing occurrence of chromatic aberration of magnification. <P>SOLUTION: The electro-optical device 1 includes: an optical modulation element 20 that modulates light from a light source; a signal separation part 102 that separates input image information into color information and brightness information; a driving means 106 or the like that drives the optical modulation element so as to emit a plurality of optical images with a plurality of prescribed periods respectively on the basis of the color information; a brightness modulation element 70 that performs brightness modulation on the basis of the brightness information with respect to the plurality of optical images; a relay optical system 40 that relays the plurality of optical images between the optical modulation element and the brightness modulation element; polarizing optical systems 30, 60 that include grid polarizer WG1, etc.; a liquid crystal element 50 in which vertically aligned liquid crystal composed of vertically aligned liquid crystal molecules is held between a pair of substrates, and which inclines the liquid crystal molecules and can refract the plurality of optical images respectively; and a control means 108 that controls the liquid crystal element so as to change the inclination angle of the liquid crystal molecules in the prescribed period. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶素子を有する電気光学装置、及び該電気光学装置を備えるプロジェクタの技術分野に関する。   The present invention relates to an electro-optical device having a liquid crystal element and a technical field of a projector including the electro-optical device.

近年、LCD(Liquid Crystal Display)、EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)、プロジェクタ等の表示装置における画質改善は目覚ましく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は1〜10[nit]程度の範囲であり、また階調数は8ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が10−2〜10[nit]程度あり、また輝度弁別能力は0.2[nit]でこれを階調数に換算すると12ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、視聴者は表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。 In recent years, display devices such as LCD (Liquid Crystal Display), EL (Electro-Luminescence) displays, plasma displays, CRTs (Cathode Ray Tubes), and projectors have been remarkably improved. Devices with comparable performance are being realized. However, regarding the luminance dynamic range, the reproduction range is about 1 to 10 2 [nit], and the number of gradations is generally 8 bits. On the other hand, human vision has a range of luminance dynamic range that can be perceived at a time of about 10 −2 to 10 4 [nit], and the luminance discrimination capability is 0.2 [nit]. It is said to be equivalent to 12 bits. When viewing the display image of the current display device via such visual characteristics, the narrowness of the luminance dynamic range is conspicuous, and in addition, the gradation of the shadow part and highlight part is insufficient, You will feel unsatisfactory with the reality and power of the displayed image.

また、映画やゲーム等で使用されるCG(Computer Graphics)では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ(以下、HDR(High Dynamic Range)表示データという)に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。ところが、それを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているため、CGコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
さらに、次期OS(Operating System)においては、16ビット色空間の採用が予定されており、現在の8ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、16ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ、高階調の電子ディスプレイ装置の実現への要求が高まると予想される。
表示装置の中でも、液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置(プロジェクタ)は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的な表示装置である。この分野では上記の問題を解決するために、以下に述べる提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
In CG (Computer Graphics) used in movies, games, etc., the display data (hereinafter referred to as HDR (High Dynamic Range) display data) has a luminance dynamic range and gradation characteristics close to human vision. The movement to pursue reality is becoming mainstream. However, since the performance of the display device that displays it is insufficient, there is a problem that the expressive power inherent in the CG content cannot be fully exhibited.
Furthermore, in the next OS (Operating System), adoption of a 16-bit color space is planned, and the dynamic range and the number of gradations are dramatically increased as compared with the current 8-bit color space. Therefore, it is expected that there will be an increasing demand for realizing a high dynamic range and high gradation electronic display device that can make use of the 16-bit color space.
Among display devices, a projection-type image display device (projector) such as a liquid crystal projector is capable of displaying on a large screen and is an effective display device for reproducing the reality and power of a display image. In this field, in order to solve the above problems, the following proposal has been made (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載の投射型画像表示装置は、第1光変調素子により第1の方向に反射された光が第2光変調素子を介して光合成手段に入射され、第1光変調素子により第2の方向に反射された光が光合成手段に直接入射されることにより、光の利用効率を向上させ、輝度の拡大及び階調性能の改善の両方を実現している。
特開2005−284058号公報
In the projection type image display device described in Patent Document 1, the light reflected in the first direction by the first light modulation element is incident on the light combining means via the second light modulation element, and the first light modulation element causes the first light modulation element to The light reflected in the direction 2 is directly incident on the light combining means, thereby improving the light utilization efficiency and realizing both the expansion of the luminance and the improvement of the gradation performance.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-284058

しかしながら、上記の特許文献1に記載の投射型画像表示装置は、分離した2つの光の経路を合成する光学系を内蔵することで装置構成が複雑化してしまう。そこで、従来の投射型画像表示装置における装置構成を複雑化させること無く、輝度の拡大及び階調性能を改善することのできる技術の提供が望まれている。   However, the projection-type image display device described in Patent Document 1 described above complicates the device configuration by incorporating an optical system that synthesizes two separated light paths. Therefore, it is desired to provide a technique capable of expanding the luminance and improving the gradation performance without complicating the device configuration of the conventional projection type image display device.

加えて、例えばPBS(PolarizedBeamSplitter)等の偏光光学系として、ワイヤーグリッド型の偏光分離素子を用いた場合、例えば、短冊形状のアルミ部を有する平行平板によって構成されるワイヤーグリッド型の偏光分離素子を光が透過する際にR光、G光及びB光が分光してしまうことにより、R光学像、G光学像及びB光学像を投射する倍率にばらつきが生じてしまい、所謂、倍率色収差が発生してしまうという技術的な問題点がある。   In addition, for example, when a wire grid type polarization separation element is used as a polarization optical system such as PBS (Polarized Beam Splitter), for example, a wire grid type polarization separation element constituted by parallel flat plates having strip-shaped aluminum portions is used. When the light is transmitted, the R light, the G light, and the B light are dispersed, resulting in variations in the magnification for projecting the R optical image, the G optical image, and the B optical image, and so-called lateral chromatic aberration is generated. There is a technical problem.

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、倍率色収差の発生を効果的に低減可能である電気光学装置、該電気光学装置を備えるプロジェクタを提供することを課題とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an electro-optical device that can effectively reduce the occurrence of chromatic aberration of magnification and a projector including the electro-optical device.

(電気光学装置)
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、光源からの光を変調する光変調素子と、入力画像情報を色情報と輝度情報とに分離する信号分離部と、前記色情報に基づいて、複数の色変調光にそれぞれ対応した複数の光学像を、複数の所定周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動する駆動手段と、前記複数の光学像に対して、前記輝度情報に基づく輝度変調を行う輝度変調素子と、前記光変調素子と前記輝度変調素子との間で、前記複数の光学像を中継するリレー光学系と、グリッド偏光子を含むと共に前記複数の光学像の偏光状態を変化する偏光光学系と、配向膜をそれぞれ有する一対の基板の間に、前記配向膜によって垂直に配向された液晶分子からなる垂直配向型液晶が挟持されており、前記液晶分子を傾斜させることで、前記複数の光学像をそれぞれ屈折可能な液晶素子と、前記液晶分子の傾斜角度を前記複数の所定周期の中の1つで変化させるように前記液晶素子を制御する制御手段とを備える。
(Electro-optical device)
In order to solve the above problems, an electro-optical device of the present invention is based on a light modulation element that modulates light from a light source, a signal separation unit that separates input image information into color information and luminance information, and the color information. Driving means for driving the light modulation element so as to emit a plurality of optical images respectively corresponding to the plurality of color-modulated lights at a plurality of predetermined periods, and the luminance information for the plurality of optical images. A luminance modulation element that performs luminance modulation based on the above, a relay optical system that relays the plurality of optical images between the light modulation element and the luminance modulation element, a grid polarizer, and the plurality of optical images A vertically aligned liquid crystal composed of liquid crystal molecules vertically aligned by the alignment film is sandwiched between a polarizing optical system that changes the polarization state and a pair of substrates each having an alignment film, and the liquid crystal molecules are tilted. Make And a liquid crystal element capable of refracting each of the plurality of optical images, and a control means for controlling the liquid crystal element so as to change an inclination angle of the liquid crystal molecules at one of the plurality of predetermined periods. .

本発明の電気光学装置によれば、光変調素子によって、光源からの光が変調される。信号分離部によって、入力画像情報が色情報と輝度情報とに分離される。駆動手段によって、色情報に基づいて、複数の色変調光にそれぞれ対応した複数の光学像が、複数の所定周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子が駆動される。輝度変調素子によって、複数の光学像に対して、輝度情報に基づく輝度変調が行われる。リレー光学系によって、光変調素子と輝度変調素子との間で、複数の光学像が中継される。偏光光学系は、グリッド偏光子を含むと共に複数の光学像の偏光状態を変化させる。グリッド偏光子としては、典型的には、ワイヤーグリッドを挙げることができる。これにより、輝度情報に、ブランキング期間を挿入すること可能であり、映像中のオブジェクトが動く際に、オブジェクトの縁部の階調が低下してぼんやりと表示されることを防止又は抑制することが可能である。   According to the electro-optical device of the present invention, the light from the light source is modulated by the light modulation element. The input image information is separated into color information and luminance information by the signal separation unit. Based on the color information, the light modulating element is driven by the driving means so that a plurality of optical images respectively corresponding to the plurality of color modulated lights are emitted at a plurality of predetermined periods. The luminance modulation element performs luminance modulation based on luminance information on the plurality of optical images. A plurality of optical images are relayed between the light modulation element and the luminance modulation element by the relay optical system. The polarization optical system includes a grid polarizer and changes the polarization state of a plurality of optical images. A typical example of the grid polarizer is a wire grid. As a result, it is possible to insert a blanking period in the luminance information, and when the object in the video moves, the gradation of the edge of the object is lowered and is prevented or suppressed from being blurredly displayed. Is possible.

液晶素子は、配向膜をそれぞれ有する一対の基板の間に、配向膜によって垂直に配向された液晶分子からなる垂直配向型液晶を挟持しており、この液晶分子を傾斜させることで、複数の光学像をそれぞれ屈折可能である。制御手段は、液晶分子の傾斜角度を所定周期で変化させるように液晶素子を制御する。   In a liquid crystal element, a vertical alignment type liquid crystal composed of liquid crystal molecules vertically aligned by an alignment film is sandwiched between a pair of substrates each having an alignment film. Each image can be refracted. The control means controls the liquid crystal element so as to change the tilt angle of the liquid crystal molecules at a predetermined period.

これにより、垂直配向型の液晶素子における液晶分子の傾斜角を、これら複数の光学像のそれぞれに対して変化させることができる。これにより、グリッド偏光子を含む偏光光学系を光が透過する際に複数の光学像がそれぞれ分光した場合、垂直配向型の液晶素子において、複数の光学像のそれぞれの屈折率を変化させることができるので、倍率色収差の発生を効果的に防止することができる。以上の結果、高コントラストの実現、ダイナミックレンジの向上、多階調化、及び色再現範囲の拡大を実現可能である。   Thereby, the inclination angle of the liquid crystal molecules in the vertical alignment type liquid crystal element can be changed with respect to each of the plurality of optical images. Thus, when light is transmitted through a polarizing optical system including a grid polarizer, when each of the plurality of optical images is dispersed, the refractive index of each of the plurality of optical images can be changed in a vertically aligned liquid crystal element. Therefore, the occurrence of lateral chromatic aberration can be effectively prevented. As a result, it is possible to realize high contrast, improve the dynamic range, increase the number of gradations, and expand the color reproduction range.

仮に、上述した液晶素子を用いることなく、例えばワイヤーグリッド等のグリッド偏光子を含む偏光光学系を用いた場合、例えば、短冊形状のアルミ部を有する平行平板によって構成されるグリッド偏光子を光が透過する際に、例えばR光、G光及びB光等を含む白色光が色毎に分光してしまうことにより、例えばR光学像、G光学像及びB光学像等の複数の光学像を投射する倍率にばらつきが生じてしまい、所謂、倍率色収差が発生してしまうという技術的な問題点がある。   For example, when a polarizing optical system including a grid polarizer such as a wire grid is used without using the liquid crystal element described above, for example, light is transmitted through a grid polarizer configured by parallel flat plates having strip-shaped aluminum portions. When transmitting, white light including, for example, R light, G light, and B light is dispersed for each color, thereby projecting a plurality of optical images such as an R optical image, a G optical image, and a B optical image, for example. There is a technical problem that variation occurs in the magnification and so-called chromatic aberration of magnification occurs.

本発明の電気光学装置の一の態様では、前記駆動手段は、時分割された複数の光学像を、前記複数の所定周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動し、前記輝度変調素子は、前記時分割された複数の光学像に対して、前記輝度変調を行い、前記制御手段は、前記時分割された複数の光学像にそれぞれ対応して前記液晶分子の傾斜角度を変化させるように前記液晶素子を制御する。
この態様によれば、垂直配向型の液晶素子における液晶分子の傾斜角を、これら時分割された複数の光学像に対して、高精度に変化させることができるので、倍率色収差の発生をより効果的に防止することができる。
In one aspect of the electro-optical device of the present invention, the driving unit drives the light modulation element so as to emit a plurality of time-divided optical images at the plurality of predetermined periods, and the luminance modulation element. Performs the luminance modulation on the plurality of time-divided optical images, and the control means changes the tilt angle of the liquid crystal molecules corresponding to each of the plurality of time-divided optical images. The liquid crystal element is controlled.
According to this aspect, the tilt angle of the liquid crystal molecules in the vertical alignment type liquid crystal element can be changed with high accuracy with respect to the plurality of time-divided optical images. Can be prevented.

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記液晶素子は、複数の第1画素が配列されてなる第1画素領域を有すると共に、前記第1画素毎に印加される電圧を変化させることで、前記液晶分子の傾斜角度を変化させる。
この態様によれば、垂直配向型の液晶素子における液晶分子の傾斜角を、複数の光学像に対して、複数の第1画素毎に変化させることができるので、光学像の部分毎に倍率色収差の発生をより効果的に防止することができる。
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the liquid crystal element has a first pixel region in which a plurality of first pixels are arranged, and changes a voltage applied to the first pixels. The tilt angle of the liquid crystal molecules is changed.
According to this aspect, the tilt angle of the liquid crystal molecules in the vertical alignment type liquid crystal element can be changed for each of the plurality of first pixels with respect to the plurality of optical images. Can be more effectively prevented.

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記光変調素子及び前記輝度変調素子は、反射型の液晶ライトバルブからそれぞれ構成される。
この態様によれば、2種類の液晶ライトバルブによって、色情報と輝度情報との両方を別々に制御する2変調方式を簡便に実現できる。加えて、光学系の光学設計の簡便化、並びに、光学系の寸法の省空間化を実現できると共に、3板式の光学系と比較して製造コストを低減可能である。
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, each of the light modulation element and the luminance modulation element includes a reflective liquid crystal light valve.
According to this aspect, it is possible to easily realize a two-modulation method that separately controls both color information and luminance information by using two types of liquid crystal light valves. In addition, simplification of the optical design of the optical system and space saving of the dimensions of the optical system can be realized, and the manufacturing cost can be reduced as compared with a three-plate optical system.

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記駆動手段は、前記複数の光学像として、R色変調光に対応したR光学像、G色変調光に対応したG光学像、及びB色変調光に対応したB光学像を、R周期、G周期及びB周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動し、前記輝度変調素子は、前記R光学像、前記G光学像及び前記B光学像に対して、前記輝度変調を行い、前記制御手段は、前記R周期、前記G周期及び前記B周期にそれぞれ対応して前記液晶分子の傾斜角度を変化させるように前記液晶素子を制御する。
この態様によれば、垂直配向型の液晶素子における液晶分子の傾斜角を、R光学像、G光学像及びB光学像に対して、高精度なタイミング(即ち、R周期、G周期及びB周期)に変化させることができるので、倍率色収差の発生をより効果的に防止することができる。
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the driving unit includes, as the plurality of optical images, an R optical image corresponding to R color modulated light, a G optical image corresponding to G color modulated light, and a B color modulation. The light modulation element is driven so that a B optical image corresponding to light is emitted in an R period, a G period, and a B period, and the luminance modulation element is used for the R optical image, the G optical image, and the B optical element. The luminance modulation is performed on the image, and the control unit controls the liquid crystal element so as to change the tilt angle of the liquid crystal molecules corresponding to the R period, the G period, and the B period, respectively.
According to this aspect, the tilt angle of the liquid crystal molecules in the vertical alignment type liquid crystal element is set to a highly accurate timing (that is, the R period, the G period, and the B period with respect to the R optical image, the G optical image, and the B optical image). ), The occurrence of lateral chromatic aberration can be more effectively prevented.

上述した光変調素子及び輝度変調素子に係る態様では、前記光変調素子は、前記R光学像、前記G光学像及び前記B光学像にそれぞれ対応した3つのサブ画素を含む複数の第2画素が配列されてなる第2画素領域を有すると共に、前記輝度変調素子は、前記第2画素にそれぞれ対応した第2変調領域を有するようにしてよい。
このように構成すれば、光変調素子の画素構造に対して、輝度変調素子の画素構造が単純化されるため、輝度変調素子における製造コストを低減することができる。
In the aspect related to the light modulation element and the luminance modulation element described above, the light modulation element includes a plurality of second pixels including three sub-pixels corresponding to the R optical image, the G optical image, and the B optical image, respectively. The luminance modulation element may have a second modulation area corresponding to each of the second pixels.
With this configuration, the pixel structure of the luminance modulation element is simplified with respect to the pixel structure of the light modulation element, so that the manufacturing cost of the luminance modulation element can be reduced.

更に、上述した光変調素子及び輝度変調素子に係る態様では、前記輝度変調素子は、前記第2変調領域として、前記サブ画素にそれぞれ対応した変調領域を有するようにしてよい。
このように構成すれば、輝度変調素子は、光変調素子と同様の画素構成を有するため、光変調素子における製造工程を大きく変更することなく輝度変調素子を製造できる。よって、輝度変調素子用として特別な構造の光学素子を用いる必要が無くなるので、製造コストの上昇を抑制することができる。
Further, in the aspect related to the light modulation element and the luminance modulation element described above, the luminance modulation element may have a modulation area corresponding to each of the sub-pixels as the second modulation area.
If comprised in this way, since a brightness | luminance modulation element has the pixel structure similar to a light modulation element, a brightness | luminance modulation element can be manufactured, without changing the manufacturing process in a light modulation element largely. Therefore, it is not necessary to use an optical element having a special structure for the luminance modulation element, so that an increase in manufacturing cost can be suppressed.

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記リレー光学系は、倍率調整機構及び焦点調整機構のうち少なくとも一方を含む。
この態様によれば、リレー光学系に含まれる倍率調整機構及び焦点調整機構の少なくとも一方の作用により、電気光学装置の光学系内の光路や光軸上の各構成要素の位置関係に多少のズレが生じたとしても、光学像を拡大或いは縮小することで、光変調素子で合成された光学像を、輝度変調素子上に結像することができる。
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the relay optical system includes at least one of a magnification adjustment mechanism and a focus adjustment mechanism.
According to this aspect, due to the action of at least one of the magnification adjustment mechanism and the focus adjustment mechanism included in the relay optical system, the optical path in the optical system of the electro-optical device and the positional relationship of each component on the optical axis are slightly shifted. Even if this occurs, an optical image synthesized by the light modulation element can be formed on the luminance modulation element by enlarging or reducing the optical image.

上述したリレー光学系に係る態様では、前記焦点調整機構は、前記複数の光学像を前記輝度変調素子の光入射面上で結像させるようにしてよい。
このように構成すれば、焦点調整機構により光変調素子により変調された光学像が輝度変調素子に結像された状態で入射されるので、モアレの発生を低減することができる。
In the aspect related to the relay optical system described above, the focus adjustment mechanism may form the plurality of optical images on the light incident surface of the luminance modulation element.
With this configuration, since the optical image modulated by the light modulation element by the focus adjustment mechanism is incident on the luminance modulation element, incidence of moire can be reduced.

(プロジェクタ)
本発明のプロジェクタは上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、各種の態様を含む)と、前記光を出射する光源と、前記複数の光学像を投射する投射光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
本発明のプロジェクタによれば、上述した本発明の電気光学装置と概ね同様にして、本発明のプロジェクタにおいて、倍率色収差の発生を効果的に防止することができる。
なお、本発明のプロジェクタにおいても、上述した本発明の電気光学装置についての各種態様と同様の態様を適宜採ることが可能である。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する、発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
(projector)
In order to solve the above-described problems, a projector according to the present invention includes the above-described electro-optical device according to the present invention (including various aspects), a light source that emits the light, and projection optics that projects the plurality of optical images. And a projector.
According to the projector of the present invention, it is possible to effectively prevent the occurrence of lateral chromatic aberration in the projector of the present invention in substantially the same manner as the electro-optical device of the present invention described above.
Note that the projector of the present invention can appropriately adopt the same aspects as the various aspects of the electro-optical device of the present invention described above.
The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.

(第1実施形態)
(電気光学装置の光学系の基本構成)
次に、本実施形態に係る電気光学装置の光学系における基本構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに、図1は、本実施形態に係る電気光学装置の光学系における基本構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
(Basic configuration of optical system of electro-optical device)
Next, a basic configuration of the optical system of the electro-optical device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the optical system of the electro-optical device according to this embodiment.

図1に示されるように、例えばプロジェクタ等の電気光学装置1の光学系は、装置本体1A、投射レンズ4及びスクリーンSを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the optical system of the electro-optical device 1 such as a projector includes a device main body 1 </ b> A, a projection lens 4, and a screen S.

装置本体1Aは、光源部10と、色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20、ワイヤーグリッドWG1を有する偏光分離素子30、ダイクロイックプリズム35、リレーレンズ40、垂直配向型液晶パネル50、ワイヤーグリッドWG2を有する偏光分離素子60、並びに、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70を備えて構成されている。
このうち、液晶ライトバルブ20は、図1に示すように、光源11が発する赤色光(以下、「R光」と称す)、緑色光(以下、「G光」と称す)、及び青色光(以下、「B光」と称す)それぞれに対応する、R光用ライトバルブ20R、G光用ライトバルブ20G及びB光用ライトバルブ20Bを含む。また、偏光分離素子30は、前記R光、G光及びB光のそれぞれに対応する、偏光分離素子30R、偏光分離素子30G及び偏光分離素子30Bを含む。
The apparatus main body 1A includes a light source unit 10, a reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation, a polarization separation element 30 having a wire grid WG1, a dichroic prism 35, a relay lens 40, a vertical alignment liquid crystal panel 50, and a wire grid WG2. And a reflection-type liquid crystal light valve 70 for luminance modulation.
Among these, as shown in FIG. 1, the liquid crystal light valve 20 has red light (hereinafter referred to as “R light”), green light (hereinafter referred to as “G light”), and blue light (hereinafter referred to as “R light”) emitted from the light source 11. Hereinafter, the light valve 20R for R light, the light valve 20G for G light, and the light valve 20B for B light are included. The polarization separation element 30 includes a polarization separation element 30R, a polarization separation element 30G, and a polarization separation element 30B corresponding to the R light, G light, and B light, respectively.

光源部10は、光源11と、第1、第2フライアレイレンズ13a、13bと、偏光変換素子14とを備えている。また、光源11は、R光、G光及びB光を含む白色光を射出するものである。光源11は、光を射出する高圧水銀ランプ11aと、高圧水銀ランプ11aから射出された光を反射させるリフレクタ(反射部)11bとを備えている。高圧水銀ランプ11aは、赤色光、緑色光、青色光を含む白色光を射出するランプである。 The light source unit 10 includes a light source 11, first and second fly array lenses 13 a and 13 b, and a polarization conversion element 14. The light source 11 emits white light including R light, G light, and B light. The light source 11 includes a high-pressure mercury lamp 11a that emits light, and a reflector (reflecting portion) 11b that reflects the light emitted from the high-pressure mercury lamp 11a. The high-pressure mercury lamp 11a is a lamp that emits white light including red light, green light, and blue light.

第1及び第2フライアレイレンズ13a及び13bは、高圧水銀ランプ11aから射出された光の照度分布を均一化するレンズである。偏光変換素子14は、均一化された不定偏光状態の光を後述する色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20及び輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70に入射可能な特定の偏光方向の光に変換する素子である。また、偏光変換素子14は、例えば、PBSアレイと、1/2波長板とで構成されており、ランダム偏光を特定の直線偏光に変換するものである。
なお、光源11から発せられた前記白色光は、第1・色分離素子9Aにおいて、R光と、G光及びB光を含む光に分離され、第2・色分離素子9Bにおいて、G光とB光とに分離される。
The first and second fly array lenses 13a and 13b are lenses that make the illuminance distribution of the light emitted from the high-pressure mercury lamp 11a uniform. The polarization conversion element 14 is a light having a specific polarization direction that can be incident on a uniform liquid crystal light valve 20 for color modulation and a reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation, which will be described later. It is an element that converts to. In addition, the polarization conversion element 14 is composed of, for example, a PBS array and a half-wave plate, and converts random polarization into specific linear polarization.
The white light emitted from the light source 11 is separated into R light and light including G light and B light in the first / color separation element 9A, and G light is separated in the second / color separation element 9B. Separated into B light.

色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20は、表面上に反射画素電極をマトリクス状に形成したシリコン基板と透明電極を形成した透明基板とをスペーサを介して対向配置し、その間に液晶が封入されている。シリコン基板には、反射画素電極を駆動するための駆動回路も形成されている。これら2つの基板の表面には液晶を所定の方向に配向するための配向膜が形成されている。外部からの色データ(即ち、色情報)に基づいて反射型の液晶ライトバルブ20を駆動すると、液晶分子の配列が変調信号に応じて変化し、それに伴って入射光束の偏光状態が変化する。
偏光分離素子30を透過した光は、反射型の液晶ライトバルブ20で偏光状態に変調を受けて反射され、偏光分離素子30に入射した光束のうち、例えばS偏光成分及びP偏光成分のうちS偏光成分(即ち、色変調を受けた光成分)は全反射されてリレーレンズ40、垂直配向型液晶パネル50、偏光分離素子60を経て、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70上に結像される。
The reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation has a silicon substrate on which reflection pixel electrodes are formed in a matrix and a transparent substrate on which transparent electrodes are formed facing each other via a spacer, and liquid crystal is enclosed between them. Has been. A drive circuit for driving the reflective pixel electrode is also formed on the silicon substrate. An alignment film for aligning liquid crystals in a predetermined direction is formed on the surfaces of these two substrates. When the reflective liquid crystal light valve 20 is driven based on external color data (that is, color information), the arrangement of the liquid crystal molecules changes according to the modulation signal, and the polarization state of the incident light beam changes accordingly.
The light transmitted through the polarization separation element 30 is modulated and reflected in the polarization state by the reflective liquid crystal light valve 20, and among the light beams incident on the polarization separation element 30, for example, S of the S polarization component and P polarization component. The polarized component (that is, the light component that has undergone color modulation) is totally reflected and forms an image on the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation through the relay lens 40, the vertical alignment type liquid crystal panel 50, and the polarization separation element 60. Is done.

偏光分離素子30は、ワイヤーグリッドWG1を有すると共に、例えば、偏光ビームスプリッタ(PolarizedBeamSplitter:以下、適宜、「PBS」と称す)アレイと1/2波長板等とから構成されており、光源から出射された不定偏光状態の光束を後段の光学系で利用できるように振動方向が一方向に揃った偏光に変換する。
ワイヤーグリッドWG1は、本発明に係るグリッド偏光子の一具体例を構成する。図2は、本実施形態に係る偏光分離素子に設けられたグリッド偏光子の一具体例であるワイヤーグリッドを模式的に示した平面図(図2(a))、及びH1−H1’に沿った断面図(図2(b))である。なお、図2中のX軸、Y軸及びZ軸は共通である。図2(a)及び図2(b)に示されるように、本実施形態に係る偏光分離素子30は、ワイヤーグリッド301及び導電線301aを備えて構成されている。本実施形態に係るワイヤーグリッド301は、ガラス等の透明基板に、アルミニウム、銀、Cr等の金属からなり一定周期で平行に配置された直線格子状の導電線301aから構成されてよい。その導電線301aの配置周期は0.3μm以下、導電線301aの格子のデューティ比が0.1〜0.3、導電線301aの格子の溝深さが0.05から0.4μmに設定されてよい。
The polarization separation element 30 includes a wire grid WG1 and includes, for example, a polarization beam splitter (Polarized Beam Splitter: hereinafter referred to as “PBS”) array, a half-wave plate, and the like, and is emitted from a light source. The light beam in the indefinite polarization state is converted into polarized light whose vibration direction is aligned in one direction so that it can be used in the subsequent optical system.
The wire grid WG1 constitutes a specific example of the grid polarizer according to the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing a wire grid which is a specific example of a grid polarizer provided in the polarization separation element according to the present embodiment (FIG. 2A), and along H1-H1 ′. FIG. 2 is a cross-sectional view (FIG. 2B). Note that the X, Y, and Z axes in FIG. 2 are common. As shown in FIGS. 2A and 2B, the polarization separation element 30 according to this embodiment includes a wire grid 301 and a conductive wire 301a. The wire grid 301 according to the present embodiment may be composed of linear grid-like conductive wires 301a made of a metal such as aluminum, silver, or Cr on a transparent substrate such as glass and arranged in parallel at a constant period. The arrangement period of the conductive wire 301a is set to 0.3 μm or less, the duty ratio of the lattice of the conductive wire 301a is set to 0.1 to 0.3, and the groove depth of the lattice of the conductive wire 301a is set to 0.05 to 0.4 μm. It's okay.

このようなワイヤーグリッド301は、ランダム偏光(即ち、自然偏光)の光を入射させると、ワイヤーグリッド301の導電線301aに沿った方向に平行に振動する電界ベクトルを保持する偏光成分を反射し、導電線301aに沿った方向に直交に振動する偏光成分を透過させる。光がワイヤーグリッド301を透過することで、その導電線301aに沿った方向に直交する偏光方向を有する直線偏光を得ることができる。   Such a wire grid 301 reflects a polarization component that holds an electric field vector that oscillates in parallel to the direction along the conductive line 301a of the wire grid 301 when light of random polarization (that is, natural polarization) is incident. The polarized light component that vibrates orthogonally to the direction along the conductive line 301a is transmitted. When light passes through the wire grid 301, linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the direction along the conductive line 301a can be obtained.

ダイクロイックプリズム35は、偏光分離素子30(=30R,30G,30B)を透過し、液晶ライトバルブ20(=20R,20G,20B)で色変調を受けたR光、G光及びB光をリレーレンズ40へ向けて進行させる。   The dichroic prism 35 relays the R light, G light, and B light that are transmitted through the polarization separating element 30 (= 30R, 30G, 30B) and subjected to color modulation by the liquid crystal light valve 20 (= 20R, 20G, 20B). Proceed toward 40.

リレーレンズ40は、開口絞りに対して略対称に配置された前段レンズ群、後段レンズ群からなる等倍結像レンズである。リレーレンズ40は、前段レンズ群、後段レンズ群は、複数の凸レンズ及び凹レンズを含んで構成されているが、レンズの形状、大きさ、配置間隔及び枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更される。このような構成に基づいて、リレーレンズ40は、上記の色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20で合成された光学像(光)を、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70に中継する。
特に、リレーレンズ40は、倍率調整機構及び焦点調整機構を含んでいる。なお、リレーレンズ40は、倍率調整機構及び焦点調整機構のいずれか一方を含む構成であってもよい。この倍率調整機構及び焦点調整機構は、例えば上記の凸レンズ及び凹レンズの形状や曲率を適宜設定することで種々に構成される。この構成により、電気光学装置1の光学系内の光路や光軸上の各構成要素の位置関係に多少のズレが生じたとしても、倍率調整機構により光学像を拡大或いは縮小することで、色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20で合成された光学像(光)を、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70上に結像することができる。
The relay lens 40 is an equal-magnification imaging lens including a front lens group and a rear lens group that are arranged substantially symmetrically with respect to the aperture stop. The relay lens 40 includes a front lens group and a rear lens group including a plurality of convex lenses and concave lenses. The shape, size, arrangement interval and number of lenses, telecentricity, magnification, and other lens characteristics are as follows. It is appropriately changed according to required characteristics. Based on such a configuration, the relay lens 40 relays the optical image (light) synthesized by the reflection liquid crystal light valve 20 for color modulation to the reflection liquid crystal light valve 70 for luminance modulation. .
In particular, the relay lens 40 includes a magnification adjustment mechanism and a focus adjustment mechanism. Note that the relay lens 40 may include one of a magnification adjustment mechanism and a focus adjustment mechanism. The magnification adjustment mechanism and the focus adjustment mechanism are variously configured by appropriately setting the shape and curvature of the convex lens and the concave lens, for example. With this configuration, even if there is a slight shift in the positional relationship between the components on the optical path and the optical axis in the optical system of the electro-optical device 1, the optical image is enlarged or reduced by the magnification adjustment mechanism. An optical image (light) synthesized by the reflective liquid crystal light valve 20 for modulation can be formed on the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation.

垂直配向型の液晶パネル50は、当該液晶パネル50に封入された液晶層の液晶分子のチルト角を変化させることで、光が当該液晶パネル50を透過する際の屈折率を変化させ、倍率色収差の発生を効果的に防止する。なお、この垂直配向型の液晶パネル50の詳細については、後述される。   The vertical alignment type liquid crystal panel 50 changes the refractive index when light passes through the liquid crystal panel 50 by changing the tilt angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer sealed in the liquid crystal panel 50, and the lateral chromatic aberration. Effectively prevent the occurrence of The details of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 will be described later.

偏光分離素子60は、上述の偏光分離素子30と概ね同様の構成であって、ワイヤーグリッドWG2を有すると共に、例えば、偏光ビームスプリッタ(PBS)アレイと1/2波長板等とから構成されており、光源から出射された不定偏光状態の光束を後段の光学系で利用できるように振動方向が一方向に揃った偏光に変換する。   The polarization separation element 60 has substantially the same configuration as the polarization separation element 30 described above, includes a wire grid WG2, and includes, for example, a polarization beam splitter (PBS) array and a half-wave plate. The light beam in the indefinite polarization state emitted from the light source is converted into polarized light whose vibration direction is aligned in one direction so that it can be used in the subsequent optical system.

輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70は、上述した色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20と概ね同様の構成であって、表面上に反射画素電極をマトリクス状に形成したシリコン基板と透明電極を形成した透明基板とをスペーサを介して対向配置し、その間に液晶が封入されている。シリコン基板には、反射画素電極を駆動するための駆動回路も形成されている。これら2つの基板の表面には液晶を所定の方向に配向するための配向膜が形成されている。外部からの輝度データ(即ち、輝度情報)に基づいて反射型の液晶ライトバルブ70を駆動すると、液晶分子の配列が変調信号に応じて変化し、それに伴って入射光束の偏光状態が変化する。光は、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70で偏光状態に変調を受けて反射され、偏光分離素子60に入射した光束のうち、例えばS偏光成分(輝度変調を受けた光成分)は全反射されて投射レンズ4を経てスクリーンS上に拡大投射される。   The reflection-type liquid crystal light valve 70 for luminance modulation has substantially the same configuration as the reflection-type liquid crystal light valve 20 for color modulation described above, and is transparent to a silicon substrate having reflective pixel electrodes formed in a matrix on the surface. A transparent substrate on which an electrode is formed is disposed oppositely through a spacer, and liquid crystal is sealed therebetween. A drive circuit for driving the reflective pixel electrode is also formed on the silicon substrate. An alignment film for aligning liquid crystals in a predetermined direction is formed on the surfaces of these two substrates. When the reflective liquid crystal light valve 70 is driven based on external luminance data (that is, luminance information), the arrangement of the liquid crystal molecules changes according to the modulation signal, and the polarization state of the incident light beam changes accordingly. The light is modulated and reflected by the reflection-type liquid crystal light valve 70 for luminance modulation, and is reflected by the polarization state. For example, all the S-polarized light components (light components subjected to luminance modulation) are incident on the polarization separation element 60. The light is reflected and projected on the screen S through the projection lens 4.

特に、例えばプロジェクタ等の電気光学装置1は、色情報(又は色データ)と輝度情報(又は輝度データ)との両方を別々に独立して制御して変調し、色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20から射出された光学像を、リレーレンズ40を介して輝度変調用の液晶ライトバルブ70に中継し、重畳して輝度変調を行うことにより画像を生成することができる。これにより、色情報の色変調の影響による輝度情報を変調する際の変調範囲の狭くなることを抑制可能であると共に、輝度情報の輝度変調の影響による色情報を変調する際の変調範囲の狭くなることを抑制可能である。この結果、プロジェクタ等の電気光学装置1から投射される画像を高輝度ダイナミックレンジであって且つ高階調数を備えた画質に変換することができる。   In particular, the electro-optical device 1 such as a projector modulates and modulates both color information (or color data) and luminance information (or luminance data) separately and independently to provide a reflective liquid crystal for color modulation. An optical image emitted from the light valve 20 is relayed to the liquid crystal light valve 70 for luminance modulation via the relay lens 40, and an image can be generated by superimposing the luminance modulation. As a result, it is possible to suppress the narrowing of the modulation range when the luminance information is modulated due to the influence of the color modulation of the color information, and the modulation range when the color information is modulated due to the influence of the luminance modulation of the luminance information. It can be suppressed. As a result, an image projected from the electro-optical device 1 such as a projector can be converted into an image quality having a high luminance dynamic range and a high number of gradations.

(電気光学装置の制御装置の基本構成)
次に、本実施形態に係る電気光学装置の制御装置における基本構成について、図3を参照して説明する。ここに、図3は、本実施形態に係る電気光学装置の制御装置における基本構成を示すブロック図である。
(Basic configuration of control device for electro-optical device)
Next, a basic configuration of the control device of the electro-optical device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the basic configuration of the control device for the electro-optical device according to this embodiment.

図3において、本実施形態に係る電気光学装置の制御装置100は、インターフェイス101、YC分離回路102、Y処理回路103、C処理回路104、駆動制御回路105、106及び107、制御回路108、ROM109、制御対象としての輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70、制御対象としての色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20、並びに、制御対象としての垂直配向型液晶パネル50を備えて構成されている。なお、色変調用の反射型の液晶ライトバルブ(所謂、C変調素子)20によって、本発明に係る光変調素子の一例が構成されている。輝度変調用の反射型の液晶ライトバルブ(所謂、Y変調素子)70によって、本発明に係る輝度変調素子の一例が構成されている。垂直配向型液晶パネル50によって、本発明に係る液晶素子の一例が構成されている。制御回路108によって、本発明に係る制御手段の一例が構成されている。駆動制御回路106によって、本発明に係る駆動手段の一例が構成されている。なお、駆動制御回路105、106及び107は一つの回路にまとめられていてもよい。   3, the control device 100 of the electro-optical device according to the present embodiment includes an interface 101, a YC separation circuit 102, a Y processing circuit 103, a C processing circuit 104, drive control circuits 105, 106 and 107, a control circuit 108, and a ROM 109. And a reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation as a control target, a reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation as a control target, and a vertical alignment liquid crystal panel 50 as a control target. Yes. An example of a light modulation element according to the present invention is constituted by a reflective liquid crystal light valve (so-called C modulation element) 20 for color modulation. An example of a luminance modulation element according to the present invention is constituted by a reflection-type liquid crystal light valve (so-called Y modulation element) 70 for luminance modulation. The vertical alignment type liquid crystal panel 50 constitutes an example of a liquid crystal element according to the present invention. The control circuit 108 constitutes an example of control means according to the present invention. The drive control circuit 106 constitutes an example of drive means according to the present invention. The drive control circuits 105, 106, and 107 may be combined into one circuit.

例えばHDR(HighDynamicRange)映像信号等の入力映像データは、インターフェース101を経由して、YC分離回路102に入力される。YC分離回路102では、例えば入力された入力映像データに含まれる画素値(例えばX0)に基づいて、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70を駆動制御するための制御値(即ち、輝度データ)と、色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20を駆動制御するための制御値(即ち、色データ)を算出する処理を行う。YC分離回路102で算出された輝度変調用の液晶ライトバルブ70の制御値は、駆動制御回路105内の輝度用のフレームメモリに格納される。加えて、色変調用の液晶ライトバルブ20の制御値は、駆動制御回路106内の色用のフレームメモリに格納される。なお、輝度データによって、本発明に係る輝度情報の一例が構成されている。また、色データによって、本発明に係る色情報の一例が構成されている。   For example, input video data such as an HDR (High Dynamic Range) video signal is input to the YC separation circuit 102 via the interface 101. In the YC separation circuit 102, for example, a control value (that is, luminance data) for driving and controlling the reflection-type liquid crystal light valve 70 for luminance modulation based on a pixel value (for example, X0) included in the inputted input video data. And a process of calculating a control value (that is, color data) for driving and controlling the reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation. The control value of the liquid crystal light valve 70 for luminance modulation calculated by the YC separation circuit 102 is stored in a luminance frame memory in the drive control circuit 105. In addition, the control value of the color modulation liquid crystal light valve 20 is stored in a color frame memory in the drive control circuit 106. Note that the luminance data constitutes an example of luminance information according to the present invention. Further, the color data constitutes an example of color information according to the present invention.

駆動制御回路105によって、フレームメモリに格納された制御値に基づいて、輝度変調用の液晶ライトバルブ70に駆動信号が供給される。加えて、駆動制御回路106によって、フレームメモリに格納された制御値に基づいて、色変調用の液晶ライトバルブ20に駆動信号が供給される。このように、輝度変調用の液晶ライトバルブ70及び色変調用の液晶ライトバルブ20を駆動することで、輝度ダイナミックレンジの広い画像を含む映像を表示することができる。   The drive control circuit 105 supplies a drive signal to the liquid crystal light valve 70 for luminance modulation based on the control value stored in the frame memory. In addition, the drive control circuit 106 supplies a drive signal to the liquid crystal light valve 20 for color modulation based on the control value stored in the frame memory. Thus, by driving the liquid crystal light valve 70 for luminance modulation and the liquid crystal light valve 20 for color modulation, an image including an image having a wide luminance dynamic range can be displayed.

制御回路108は、所謂、フレーム切換信号やフィールド切換信号を出力可能に構成され、R光学像を射出するためのR用の周期Tr、G光学像を射出するためのG用の周期Tg及びB光学像を射出するためのB用の周期Tbに対応して、垂直配向型の液晶パネル50の各画素に印加される電圧を変化させる各種の制御信号を出力する。なお、この制御回路108の詳細な動作原理については後述される。   The control circuit 108 is configured to be able to output a so-called frame switching signal and field switching signal, and has an R cycle Tr for emitting an R optical image, and a G cycle Tg and B for emitting a G optical image. Various control signals for changing the voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 are output corresponding to the B period Tb for emitting an optical image. The detailed operation principle of the control circuit 108 will be described later.

ROM109には、垂直配向型液晶パネル50の各画素に印加される印加電圧の基準値を補正する値である補正値Dr、Dg及びDbがそれぞれ格納され、制御回路108と入出力可能に構成されている。なお、これらの補正値Dr、Dg及びDbについては後述される。   The ROM 109 stores correction values Dr, Dg, and Db, which are values for correcting the reference value of the applied voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel 50, and is configured to be able to input and output to the control circuit 108. ing. These correction values Dr, Dg, and Db will be described later.

(透過型の垂直配向型液晶パネル)
次に、垂直配向型の液晶パネル50について説明する。ここに、図4は、本実施形態に係る液晶パネルの全体構成図(図4(a))及び、当該図4(a)のH−H’線に沿う断面構成図(図4(b))である。図5は、本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す説明図である。
液晶パネル50は、図4に示すように、互いに対向して配置された対向基板51とTFTアレイ基板52とを備え、シール材33を介して両者を貼り合わせた構成である。対向基板51、TFTアレイ基板52、及びシール材33に囲まれた領域内に、液晶層53が封入されている。液晶層53は、負の誘電率異方性を有する液晶からなり、本実施形態の液晶パネル50では、図5に示すように、液晶分子53eが配向膜52a、51bの間で所定の傾き(プレチルト角)を有して垂直配向した構成である。
(Transmission type vertical alignment type liquid crystal panel)
Next, the vertical alignment type liquid crystal panel 50 will be described. 4 is an overall configuration diagram of the liquid crystal panel according to the present embodiment (FIG. 4A) and a sectional configuration diagram taken along the line HH ′ of FIG. 4A (FIG. 4B). ). FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the liquid crystal panel according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the liquid crystal panel 50 includes a counter substrate 51 and a TFT array substrate 52 that are disposed to face each other, and has a configuration in which both are bonded via a seal material 33. A liquid crystal layer 53 is sealed in a region surrounded by the counter substrate 51, the TFT array substrate 52, and the sealing material 33. The liquid crystal layer 53 is made of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy, and in the liquid crystal panel 50 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the liquid crystal molecules 53e have a predetermined inclination (between the alignment films 52a and 51b ( The structure is vertically aligned with a pretilt angle.

液晶パネル50は、TFTアレイ基板52、対向基板51及びシール材33で区画された領域に封止された液晶層53を有している。液晶パネル50のうちシール材33の形成領域の内側には、周辺見切りとなる遮光膜35が形成されている。シール材33の外周側の角部には、TFTアレイ基板52と対向基板51との電気的導通をとるための基板間導通材57が配設されている。   The liquid crystal panel 50 includes a liquid crystal layer 53 sealed in a region partitioned by the TFT array substrate 52, the counter substrate 51, and the sealing material 33. In the liquid crystal panel 50, a light shielding film 35 is formed inside the region where the sealing material 33 is formed so as to be part of the periphery. An inter-substrate conducting material 57 for providing electrical continuity between the TFT array substrate 52 and the counter substrate 51 is disposed at a corner on the outer peripheral side of the sealing material 33.

TFTアレイ基板52のうち平面視でシール材33の形成領域の外側となる領域に、データ線駆動回路71及び外部回路実装端子75と、2個の走査線駆動回路73とが形成されている。さらに、TFTアレイ基板52の上記領域には、上記画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路73の間を接続するための複数の配線74も形成されている。データ線駆動回路71及び走査線駆動回路73をTFTアレイ基板52上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板52の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続してもよい。   In the TFT array substrate 52, a data line driving circuit 71, an external circuit mounting terminal 75, and two scanning line driving circuits 73 are formed in a region outside the region where the sealing material 33 is formed in plan view. Further, a plurality of wirings 74 for connecting the scanning line driving circuits 73 provided on both sides of the image display region are also formed in the region of the TFT array substrate 52. Instead of forming the data line driving circuit 71 and the scanning line driving circuit 73 on the TFT array substrate 52, for example, they are formed on the TAB (Tape Automated Bonding) substrate on which the driving LSI is mounted and the peripheral portion of the TFT array substrate 52. The terminal group may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film.

対向基板51は、図4(b)に示すように、平面的に配列された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ基板(集光基板)である。対向基板51は、基板92と、樹脂層93と、カバーガラス94とを主体として構成されている。   The counter substrate 51 is a microlens substrate (light collecting substrate) having a plurality of microlenses arranged in a plane, as shown in FIG. The counter substrate 51 is mainly composed of a substrate 92, a resin layer 93, and a cover glass 94.

基板92及びカバーガラス94は、ガラス等からなる透明基板であり、石英やホウ珪酸ガラス、ソーダライムガラス(青板ガラス)、クラウンガラス(白板ガラス)等からなる基板を用いることもできる。基板92の液晶層53側(図示下面側)には、複数の凹部(マイクロレンズ)95が形成されている。マイクロレンズ95は、液晶層53と反対側から基板92に入射する光を集光して液晶層53側に射出する。   The substrate 92 and the cover glass 94 are transparent substrates made of glass or the like, and substrates made of quartz, borosilicate glass, soda lime glass (blue plate glass), crown glass (white plate glass), or the like can also be used. A plurality of concave portions (microlenses) 95 are formed on the liquid crystal layer 53 side (the lower surface side in the drawing) of the substrate 92. The microlens 95 collects light incident on the substrate 92 from the side opposite to the liquid crystal layer 53 and emits the light toward the liquid crystal layer 53 side.

樹脂層93は、基板92のマイクロレンズ95上に充填された樹脂材料からなる層であり、光を透過可能な樹脂材料、例えばアクリル系樹脂等を用いて形成される。樹脂層93は、基板92の一面側を覆い、マイクロレンズ95の凹状の内部を充填するように設けられている。樹脂層93の上面は平坦面とされ、かかる平坦面にカバーガラス94が貼り付けられている。   The resin layer 93 is a layer made of a resin material filled on the microlens 95 of the substrate 92, and is formed using a resin material that can transmit light, such as an acrylic resin. The resin layer 93 is provided so as to cover one side of the substrate 92 and fill the concave interior of the microlens 95. The upper surface of the resin layer 93 is a flat surface, and a cover glass 94 is attached to the flat surface.

マイクロレンズ基板の液晶層53側の面には、遮光膜35と、共通電極97と、配向膜51bとが形成されている。遮光膜35は平面視略格子状を成してカバーガラス94上に形成されている。マイクロレンズ51aは、遮光膜35の間に位置して、液晶パネル50の画素領域(画素電極42の形成領域)に平面視で重なる領域にそれぞれ配置されている。配向膜51bは液晶層53を構成する液晶分子を基板面に対して略垂直に配向させる垂直配向膜であり、例えば、斜方蒸着により柱状構造を有して形成されたシリコン酸化物膜や、配向処理を施されたポリイミド膜等からなるものである。   A light shielding film 35, a common electrode 97, and an alignment film 51b are formed on the surface of the microlens substrate on the liquid crystal layer 53 side. The light shielding film 35 is formed on the cover glass 94 in a substantially lattice shape in plan view. The microlenses 51 a are located between the light shielding films 35 and are respectively disposed in regions overlapping the pixel region of the liquid crystal panel 50 (region where the pixel electrode 42 is formed) in plan view. The alignment film 51b is a vertical alignment film that aligns liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 53 substantially perpendicularly to the substrate surface. For example, a silicon oxide film formed with a columnar structure by oblique deposition, It consists of a polyimide film or the like that has been subjected to orientation treatment.

TFTアレイ基板52は、ガラスや石英等からなる透明の基板41と、基板41の液晶層53側面に形成された画素電極42と、画素電極を駆動するTFT44と、配向膜52aとを主体として構成されている。   The TFT array substrate 52 is mainly composed of a transparent substrate 41 made of glass, quartz, or the like, a pixel electrode 42 formed on the side surface of the liquid crystal layer 53 of the substrate 41, a TFT 44 for driving the pixel electrode, and an alignment film 52a. Has been.

画素電極42は、例えばITO等の透明導電材料からなる平面視略矩形状の導電膜であり、図4(a)に示すように、基板41上に平面視マトリクス状に配列され、平面視でマイクロレンズ51aと重なる領域に形成されている。
TFT44は、図示を簡略化しているが、画素電極42の各々に対応して基板41上に形成されており、通常は平面視で対向基板51側の遮光膜35と重なる領域(非表示領域、遮光領域)に配置されている。
The pixel electrodes 42 are conductive films having a substantially rectangular shape in plan view made of a transparent conductive material such as ITO, for example, and are arranged in a matrix in plan view on the substrate 41 as shown in FIG. It is formed in a region overlapping with the microlens 51a.
Although the TFT 44 is simplified in illustration, the TFT 44 is formed on the substrate 41 corresponding to each of the pixel electrodes 42, and is usually a region overlapping with the light shielding film 35 on the counter substrate 51 side (non-display region, It is arranged in the light shielding area.

画素電極42を覆って形成された配向膜52aは、先の配向膜51bと同様に、斜方蒸着により形成されたシリコン酸化物膜等からなる垂直配向膜である。
配向膜52a、51bは、互いの配向方向(柱状構造物の配向方向)が平面視でほぼ平行になるように形成されており、液晶層53を構成する液晶分子53eを基板面に対して所定の傾きを有してほぼ垂直に配向させるとともに、液晶分子の53e傾き方向を基板面方向で一様なものとするべく機能する。
Similar to the previous alignment film 51b, the alignment film 52a formed so as to cover the pixel electrode 42 is a vertical alignment film made of a silicon oxide film or the like formed by oblique deposition.
The alignment films 52a and 51b are formed so that their alignment directions (alignment directions of the columnar structures) are substantially parallel in a plan view, and the liquid crystal molecules 53e constituting the liquid crystal layer 53 are predetermined with respect to the substrate surface. The liquid crystal molecules function so as to be uniform in the direction of the substrate surface.

なお、基板41の液晶層53側の表面のうち平面視でシール材33の形成領域の内側となる領域には、画素電極42やTFT44を接続するデータ線(図示略)や走査線(図示略)が形成されている。データ線及び走査線は、平面視で遮光膜35と重なる領域に形成されている。そして、遮光膜35やTFT44、データ線、走査線によって縁取られた領域が液晶パネル50の画素領域とされる。そして、複数の画素領域が平面視マトリクス状に配列されて画像表示領域を構成している。   A data line (not shown) and a scanning line (not shown) for connecting the pixel electrode 42 and the TFT 44 are formed in a region on the liquid crystal layer 53 side surface of the substrate 41 that is inside the region where the sealing material 33 is formed in plan view. ) Is formed. The data line and the scanning line are formed in a region overlapping the light shielding film 35 in plan view. A region bordered by the light shielding film 35, the TFT 44, the data line, and the scanning line is a pixel region of the liquid crystal panel 50. A plurality of pixel areas are arranged in a matrix in plan view to form an image display area.

特に、図5に示されるように、液晶パネル50において、液晶層53を挟持して対向する配向膜52a、51bは、例えば基板法線方向から50°程度ずれた斜め方向からシリコン酸化物を蒸着して形成されている。膜厚はいずれも40nm程度である。配向膜52aにおける配向方向と配向膜51bにおける配向方向とは互いに平行でよい。そして、配向膜52a、51bの配向規制力により、液晶分子53eは基板法線から2°〜8°程度傾いた状態で配向するとともに、液晶分子53eのダイレクタの方向(プレチルト方向P)が基板面方向で配向方向に沿った方向となるように配向している。   In particular, as shown in FIG. 5, in the liquid crystal panel 50, the alignment films 52a and 51b opposed to each other with the liquid crystal layer 53 interposed therebetween, for example, deposit silicon oxide from an oblique direction deviated by about 50 ° from the substrate normal direction. Is formed. The film thickness is about 40 nm in all cases. The alignment direction in the alignment film 52a and the alignment direction in the alignment film 51b may be parallel to each other. Then, due to the alignment regulating force of the alignment films 52a and 51b, the liquid crystal molecules 53e are aligned in a state inclined by about 2 ° to 8 ° from the substrate normal, and the director direction of the liquid crystal molecules 53e (pretilt direction P) is the substrate surface. The orientation is such that the direction is along the orientation direction.

上述した制御回路によって、R光学像を射出するためのR用の周期Tr、G光学像を射出するためのG用の周期Tg及びB光学像を射出するためのB用の周期Tbに対応して、垂直配向型の液晶パネル50の各画素に印加される電圧を変化させる。典型的には、後述されるように、周期Tr、Tg及びTbは、1フレーム周期Tや1フィールド周期を3つに時分割した周期でよい。これにより、垂直配向型の液晶パネル50の液晶層53における液晶分子53eのチルト角を、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対して変化させることができる。これにより、ワイヤーグリッド型の偏光分離素子30を光が透過する際にR光学像、G光学像及びB光学像が分光した場合、垂直配向型の液晶パネル50において、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれの屈折率を変化させることができるので、倍率色収差の発生を効果的に防止することができる。
詳細には、液晶パネル50に封入された液晶層53は、光学的に正の一軸性を示すもので、液晶分子53eのダイレクタ方向531の屈折率が他の方向の屈折率より大きくなっている。すなわち液晶層53は、上述した図5に平均的な屈折率楕円体530を示すように、ラグビーボール型の屈折率楕円体を有するものとなっている。これにより、液晶分子53eのチルト角をR光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対して変化させることで、屈折率楕円体530のチルト角をR光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対して変化させる。この結果、垂直配向型の液晶パネル50において、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれの屈折率を時分割的に変化させることができる。
The control circuit described above corresponds to the R cycle Tr for emitting the R optical image, the G cycle Tg for emitting the G optical image, and the B cycle Tb for emitting the B optical image. Thus, the voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 is changed. Typically, as will be described later, the periods Tr, Tg, and Tb may be periods obtained by time-dividing one frame period T or one field period into three. Thereby, the tilt angle of the liquid crystal molecules 53e in the liquid crystal layer 53 of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 can be changed with respect to each of the R optical image, the G optical image, and the B optical image. Accordingly, when the R optical image, the G optical image, and the B optical image are dispersed when light passes through the wire grid type polarization separation element 30, the R optical image, the G optical image is displayed in the vertical alignment type liquid crystal panel 50. Since the refractive index of each of the optical images B and B can be changed, the occurrence of lateral chromatic aberration can be effectively prevented.
Specifically, the liquid crystal layer 53 sealed in the liquid crystal panel 50 exhibits optically positive uniaxiality, and the refractive index in the director direction 531 of the liquid crystal molecules 53e is larger than the refractive index in other directions. . That is, the liquid crystal layer 53 has a rugby ball type refractive index ellipsoid, as shown in the above-described average refractive index ellipsoid 530 in FIG. Thereby, the tilt angle of the liquid crystal molecule 53e is changed with respect to each of the R optical image, the G optical image, and the B optical image, so that the tilt angle of the refractive index ellipsoid 530 is changed to the R optical image, the G optical image, and the B optical image. Change for each of the images. As a result, in the vertical alignment type liquid crystal panel 50, the refractive indexes of the R optical image, the G optical image, and the B optical image can be changed in a time division manner.

(動作原理)
次に、本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの動作原理について、図6及び図7を参照して説明する。ここに、図6は、本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの動作原理を示すフローチャートである。図7は、本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの各画素に印加される電圧及び当該電圧に対応した液晶分子のチルト角を示したテーブル(図7(a))及び液晶分子のチルト角の一例を図式的に示した液晶層の断面図(図7(b))である。
(Operating principle)
Next, the operation principle of the vertical alignment type liquid crystal panel according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing the operation principle of the vertical alignment type liquid crystal panel according to this embodiment. FIG. 7 is a table (FIG. 7A) showing the voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel according to the present embodiment and the tilt angle of the liquid crystal molecules corresponding to the voltage, and the tilt of the liquid crystal molecules. It is sectional drawing (FIG.7 (b)) of the liquid crystal layer which showed an example of the corner | angular diagram schematically.

図6において、本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの動作が開始されると、先ず、制御回路の制御下で、周期がR光学像を射出するためのR用の周期Trであるか否かが判定される(ステップS101)。ここで、周期がR用の周期Trであると判定される場合(ステップS101:Yes)、印加電圧の基準値を補正する値として、補正値Drが適用される(ステップS102)。これにより、図7(a)及び図7(b)に示されるように、周期Trでは、液晶分子53eは、印加電圧の基準値を補正値Drで補正した電圧に対応したチルト角Prで傾斜する。   In FIG. 6, when the operation of the vertical alignment type liquid crystal panel according to the present embodiment is started, first, under the control of the control circuit, whether the period is the R period Tr for emitting the R optical image. It is determined whether or not (step S101). Here, when it is determined that the period is the R period Tr (step S101: Yes), the correction value Dr is applied as a value for correcting the reference value of the applied voltage (step S102). Accordingly, as shown in FIGS. 7A and 7B, in the period Tr, the liquid crystal molecules 53e are tilted at the tilt angle Pr corresponding to the voltage obtained by correcting the reference value of the applied voltage with the correction value Dr. To do.

他方、ステップS101の判定の結果、周期がR用の周期Trであると判定される場合(ステップS101:No)、更に、制御回路の制御下で、周期がG光学像を射出するためのG用の周期Tgであるか否かが判定される(ステップS103)。ここで、周期がG用の周期Tgであると判定される場合(ステップS103:Yes)、印加電圧の基準値を補正する値として、補正値Dgが適用される(ステップS104)。これにより、図7(a)及び図7(b)に示されるように、周期Tgでは、液晶分子53eは、印加電圧の基準値を補正値Dgで補正した電圧に対応したチルト角Pgで傾斜する。   On the other hand, as a result of the determination in step S101, if it is determined that the cycle is the cycle Tr for R (step S101: No), G is further used to emit the G optical image under the control of the control circuit. It is determined whether or not it is the period Tg for use (step S103). Here, when it is determined that the period is the period Tg for G (step S103: Yes), the correction value Dg is applied as a value for correcting the reference value of the applied voltage (step S104). Thus, as shown in FIGS. 7A and 7B, in the period Tg, the liquid crystal molecules 53e are tilted at a tilt angle Pg corresponding to the voltage obtained by correcting the reference value of the applied voltage with the correction value Dg. To do.

他方、ステップS103の判定の結果、周期がG用の周期Tgであると判定されない場合(ステップS103:No)、周期はB用の周期Tbであると判定されるので、印加電圧の基準値を補正する値として、補正値Dbが適用される(ステップS105)。これにより、図7(a)及び図7(b)に示されるように、周期Tbでは、液晶分子53eは、印加電圧の基準値を補正値Dbで補正した電圧に対応したチルト角Pbで傾斜する。   On the other hand, if the cycle is not determined to be the G cycle Tg as a result of the determination in step S103 (step S103: No), the cycle is determined to be the B cycle Tb. The correction value Db is applied as the value to be corrected (step S105). As a result, as shown in FIGS. 7A and 7B, in the period Tb, the liquid crystal molecules 53e are tilted at the tilt angle Pb corresponding to the voltage obtained by correcting the reference value of the applied voltage with the correction value Db. To do.

(本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの作用と効果との検討)
次に、図8を参照して、本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの作用と効果とについて説明する。ここに、図8は、比較例において倍率色収差が発生する原理を概念的に示した模式図(図8(a))、及び本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの作用と倍率色収差の発生を防止する原理を概念的に示した模式図(図8(b))である。
図8(a)の比較例に示されるように、例えばPBS等の偏光光学系として、ワイヤーグリッド型の偏光分離素子30を用いた場合、例えば、短冊形状のアルミ部を有するワイヤーグリッドWG1によって構成されるワイヤーグリッド型の偏光分離素子30を光が透過する際にR光、G光及びB光のそれぞれの進行方向にばらつきが生じてしまうことにより、R光学像、G光学像及びB光学像を投射する倍率にばらつきが生じてしまい、所謂、倍率色収差が発生してしまうという技術的な問題点がある。
なお、倍率色収差等が発生するのは、図1に示す、リレーレンズ40の中心線CLからみて、図中左右の光学系が対称に配置されていないことにもよる。
(Examination of action and effect of vertical alignment type liquid crystal panel according to this embodiment)
Next, operations and effects of the vertical alignment type liquid crystal panel according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram (FIG. 8A) conceptually showing the principle of the occurrence of lateral chromatic aberration in the comparative example, and the action of the vertically aligned liquid crystal panel according to this embodiment and the lateral chromatic aberration. It is the schematic diagram (FIG.8 (b)) which showed the principle which prevents generation | occurrence | production conceptually.
As shown in the comparative example of FIG. 8A, when a wire grid type polarization separation element 30 is used as a polarization optical system such as PBS, for example, it is configured by, for example, a wire grid WG1 having a strip-shaped aluminum portion. When the light is transmitted through the wire grid type polarization separation element 30, variation occurs in the traveling directions of the R light, the G light, and the B light, thereby causing an R optical image, a G optical image, and a B optical image. There is a technical problem that the magnification at which the light is projected varies, and so-called lateral chromatic aberration occurs.
Note that the lateral chromatic aberration or the like is caused by the fact that the left and right optical systems in the figure are not arranged symmetrically as seen from the center line CL of the relay lens 40 shown in FIG.

これに対して本実施形態によれば、図8(b)に示されるように、例えば1フレーム中を時分割して入力されるR画像データ、G画像データ及びB画像データに基づいて、反射型の液晶ライトバルブ20から、R光学像、G光学像及びB光学像が、R用の周期Tr、G用の周期Tg及びB用の周期Tbごとにそれぞれ射出される。典型的には、周期Tr、Tg及びTbは、1フレーム周期Tや1フィールド周期を3つに時分割した周期でよい。   On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 8 (b), for example, reflection is performed based on R image data, G image data, and B image data input in a time-division manner within one frame. An R optical image, a G optical image, and a B optical image are emitted from the liquid crystal light valve 20 of the mold every R cycle Tr, G cycle Tg, and B cycle Tb. Typically, the periods Tr, Tg, and Tb may be periods obtained by time-dividing one frame period T or one field period into three.

このことに加えて、これらのR光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対して、垂直配向型の液晶パネル50の各画素に印加される電圧を変化させる。これにより、垂直配向型の液晶パネル50の液晶層53における液晶分子53eのチルト角を、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対して変化させることができる。これにより、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれの屈折率を変化させることができるので、前述した倍率色収差の発生を効果的に防止することができる。   In addition to this, the voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 is changed for each of the R optical image, the G optical image, and the B optical image. Thereby, the tilt angle of the liquid crystal molecules 53e in the liquid crystal layer 53 of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 can be changed with respect to each of the R optical image, the G optical image, and the B optical image. Thereby, since each refractive index of R optical image, G optical image, and B optical image can be changed, generation | occurrence | production of the magnification chromatic aberration mentioned above can be prevented effectively.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図9を参照して説明する。第2実施形態は、例えばプロジェクタ等の電気光学装置1の構成が異なっている。ここに、図9は、第2実施形態に係る色変調用の反射型の液晶ライトバルブと、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブとの光学的な関係を図式的に示した外観斜視図(図9(a)及び図9(b))である。なお、以下に説明する実施形態の図面において、上述した第1実施形態と共通の構成については同一符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化することにする。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the configuration of the electro-optical device 1 such as a projector is different. FIG. 9 is an external perspective view schematically showing an optical relationship between the reflective liquid crystal light valve for color modulation and the reflective liquid crystal light valve for luminance modulation according to the second embodiment. 9 (a) and 9 (b)). Note that, in the drawings of the embodiments described below, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment described above, and descriptions thereof will be omitted or simplified.

上記第1実施形態では、三つの液晶ライトバルブを備えた、所謂、三板方式のプロジェクタであったが、この第2実施形態では、通常は、1つの色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20を備えた1板方式の電気光学装置であることが想定される(本発明は、基本的に、どのような構成であっても、R光学像、G光学像及びB光学像のそれぞれに対応して、垂直配向型液晶パネル50の印加電圧をそれぞれ変化可能であればよい。)。   In the first embodiment, a so-called three-plate projector provided with three liquid crystal light valves is used. However, in the second embodiment, one reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation is usually used. (The present invention basically corresponds to each of the R optical image, the G optical image, and the B optical image, regardless of the configuration.) Thus, it is only necessary that the applied voltage of the vertical alignment type liquid crystal panel 50 can be changed.

第2実施形態に係る色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20により生成される光学像251は、図9(a)に示されるように複数の画素252を含む。また、各画素252は異なる色の変調光を含む複数のサブ画素253R,253G,253Bから構成される。これに対し、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70は輝度変調領域750を有し、この輝度変調領域750は複数の画素755を含んでいる。この画素755は上記の色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20に生成された光学像の各画素252に対応するもので、それぞれにおいて輝度変調が可能となっている。   The optical image 251 generated by the color modulation reflective liquid crystal light valve 20 according to the second embodiment includes a plurality of pixels 252 as shown in FIG. Each pixel 252 includes a plurality of sub-pixels 253R, 253G, and 253B including modulated light of different colors. On the other hand, the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation has a luminance modulation region 750, and the luminance modulation region 750 includes a plurality of pixels 755. The pixel 755 corresponds to each pixel 252 of the optical image generated in the reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation described above, and brightness modulation is possible in each of them.

ここで、光学像251における画素252と、輝度変調領域750における画素755とが対応するとは、ある画素252における変調光が所定の画素755に重ねられることを意味する。すなわち、光源部10の光について色変調と輝度変調とを重ねて行うことができる。このように輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70の輝度変調領域750の画素構造にてサブ画素を無くすことで画素構造を簡略化し、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70のコスト低減している。すなわち、電気光学装置1自体の低コスト化を実現できる。   Here, the correspondence between the pixel 252 in the optical image 251 and the pixel 755 in the luminance modulation area 750 means that the modulated light in a certain pixel 252 is superimposed on a predetermined pixel 755. That is, color modulation and luminance modulation can be performed on the light from the light source unit 10 in an overlapping manner. Thus, the pixel structure is simplified by eliminating the sub-pixels in the pixel structure of the luminance modulation region 750 of the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation, and the cost of the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation is reduced. Yes. That is, it is possible to reduce the cost of the electro-optical device 1 itself.

あるいは、図9(b)に示されるように輝度変調領域750における画素755が色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20の画素251と同一構成であってもよい。すなわち、輝度変調領域750における画素755は三つのサブ画素755R、755G、及び755Bを備えている。このように、電気光学装置1の色変調用の反射型の液晶ライトバルブ20における製造工程を大きく変更することなく輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70を製造できる。よって、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ70として特別な構造の液晶表示素子を用いる必要が無く、コスト上昇を防止できる。   Alternatively, as shown in FIG. 9B, the pixel 755 in the luminance modulation region 750 may have the same configuration as the pixel 251 of the reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation. That is, the pixel 755 in the luminance modulation region 750 includes three subpixels 755R, 755G, and 755B. Thus, the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation can be manufactured without greatly changing the manufacturing process of the reflective liquid crystal light valve 20 for color modulation of the electro-optical device 1. Therefore, it is not necessary to use a liquid crystal display element having a special structure as the reflective liquid crystal light valve 70 for luminance modulation, and an increase in cost can be prevented.

以上述べたように、第1実施形態の電気光学装置1について、高輝度ダイナミックレンジであって且つ高階調数を備えた画質に変換することができる。   As described above, the electro-optical device 1 according to the first embodiment can be converted into an image quality having a high luminance dynamic range and a high gradation number.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではプロジェクタとして反射型の液晶ライトバルブを備えたものについて説明したが、本発明は透過型の液晶ライトバルブを備えたプロジェクタについても適用可能である。また、DLP(DigitalLightProcessing、商標)方式のプロジェクタについても適用可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the projector provided with the reflective liquid crystal light valve has been described, but the present invention is also applicable to a projector provided with a transmissive liquid crystal light valve. The present invention can also be applied to a DLP (Digital Light Processing (trademark)) projector.

また、上記の実施形態においては、光源10として、高圧水銀ランプ11aとリフレクタ11bとを備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光源10として、液晶装置に用いられるバックライトや、有機EL素子等の従来から照明装置として用いられるものであれば種々のものに置き換え可能である。   Moreover, in said embodiment, although what provided the high pressure mercury lamp 11a and the reflector 11b as the light source 10 was illustrated, this invention is not limited to this. For example, the light source 10 can be replaced with various types of light sources 10 as long as they are conventionally used as illumination devices such as backlights used in liquid crystal devices and organic EL elements.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、該電気光学装置を備えたプロジェクタもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an electro-optical device with such a change, A projector including the electro-optical device is also included in the technical scope of the present invention.

本実施形態に係る電気光学装置の光学系における基本構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a basic configuration of an optical system of an electro-optical device according to an embodiment. 本実施形態に係る偏光分離素子に設けられたグリッド偏光子の一具体例であるワイヤーグリッドを模式的に示した平面図(図2(a))、及びH1−H1’に沿った断面図(図2(b))である。The top view (Drawing 2 (a)) which showed typically the wire grid which is one specific example of the grid polarizer provided in the polarization splitting device concerning this embodiment, and sectional view along H1-H1 '( FIG. 2 (b)). 本実施形態に係る電気光学装置の制御装置における基本構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a basic configuration of a control device of the electro-optical device according to the present embodiment. 本実施形態に係る液晶パネルの全体構成図(図4(a))及び、当該図4(a)のH−H’線に沿う断面構成図(図4(b))である。FIG. 4 is an overall configuration diagram (FIG. 4A) of the liquid crystal panel according to the present embodiment and a sectional configuration diagram (FIG. 4B) along the line H-H ′ in FIG. 4A. 本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the liquid crystal panel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの動作原理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement principle of the vertical alignment type liquid crystal panel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの各画素に印加される電圧及び当該電圧に対応した液晶分子のチルト角を示したテーブル(図7(a))及び液晶分子のチルト角の一例を図式的に示した液晶層の断面図(図7(b))である。A table (FIG. 7A) showing the voltage applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal panel according to the present embodiment and the tilt angle of the liquid crystal molecules corresponding to the voltage, and an example of the tilt angle of the liquid crystal molecules It is sectional drawing (FIG.7 (b)) of the liquid crystal layer shown schematically. 比較例において倍率色収差が発生する原理を概念的に示した模式図(図8(a))、及び本実施形態に係る垂直配向型の液晶パネルの作用と倍率色収差の発生を防止する原理を概念的に示した模式図(図8(b))である。A schematic diagram conceptually showing the principle of occurrence of lateral chromatic aberration in the comparative example (FIG. 8A), and the principle of preventing the action of the vertical alignment type liquid crystal panel according to this embodiment and the occurrence of lateral chromatic aberration. FIG. 9 is a schematic diagram (FIG. 8B) schematically shown. 第2実施形態に係る色変調用の反射型の液晶ライトバルブと、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブとの光学的な関係を図式的に示した外観斜視図(図9(a)及び図9(b))である。FIG. 9A and FIG. 9B are perspective views schematically showing the optical relationship between a reflective liquid crystal light valve for color modulation and a reflective liquid crystal light valve for luminance modulation according to the second embodiment. 9 (b)).

符号の説明Explanation of symbols

1…電気光学装置、1A…装置本体、4…投射レンズ、10…光源部、20…色変調用の反射型の液晶ライトバルブ、30…偏光分離素子、40…リレーレンズ、50…垂直配向型液晶パネル、60…偏光分離素子、70…輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ、100…電気光学装置の制御装置、101…インターフェイス、102…YC分離回路、103…Y処理回路、104…C処理回路、105、106及び107…駆動制御回路、108…制御回路、109…ROM、S…スクリーン、WG1、WG2…ワイヤーグリッド。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electro-optical apparatus, 1A ... Apparatus main body, 4 ... Projection lens, 10 ... Light source part, 20 ... Reflection type liquid crystal light valve for color modulation, 30 ... Polarization separation element, 40 ... Relay lens, 50 ... Vertical alignment type Liquid crystal panel, 60 ... Polarization separation element, 70 ... Reflective liquid crystal light valve for luminance modulation, 100 ... Control device of electro-optical device, 101 ... Interface, 102 ... YC separation circuit, 103 ... Y processing circuit, 104 ... C processing Circuits 105, 106 and 107 ... drive control circuit 108 ... control circuit 109 ... ROM, S ... screen, WG1, WG2 ... wire grid.

Claims (10)

光源からの光を変調する光変調素子と、
入力画像情報を色情報と輝度情報とに分離する信号分離部と、
前記色情報に基づいて、複数の色変調光にそれぞれ対応した複数の光学像を、複数の所定周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動する駆動手段と、
前記複数の光学像に対して、前記輝度情報に基づく輝度変調を行う輝度変調素子と、
前記光変調素子と前記輝度変調素子との間で、前記複数の光学像を中継するリレー光学系と、
グリッド偏光子を含むと共に前記複数の光学像の偏光状態を変化させる偏光光学系と、
配向膜をそれぞれ有する一対の基板の間に、前記配向膜によって垂直に配向された液晶分子からなる垂直配向型液晶が挟持されており、前記液晶分子を傾斜させることで、前記複数の光学像をそれぞれ屈折可能な液晶素子と、
前記液晶分子の傾斜角度を前記複数の所定周期の中の1つで変化させるように前記液晶素子を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする電気光学装置。
A light modulation element for modulating light from the light source;
A signal separation unit for separating input image information into color information and luminance information;
Driving means for driving the light modulation element so as to emit a plurality of optical images respectively corresponding to a plurality of color modulated lights at a plurality of predetermined periods based on the color information;
A luminance modulation element for performing luminance modulation on the plurality of optical images based on the luminance information;
A relay optical system that relays the plurality of optical images between the light modulation element and the luminance modulation element;
A polarization optical system including a grid polarizer and changing a polarization state of the plurality of optical images;
A vertical alignment type liquid crystal composed of liquid crystal molecules vertically aligned by the alignment film is sandwiched between a pair of substrates each having an alignment film, and the plurality of optical images can be obtained by tilting the liquid crystal molecules. A liquid crystal element that can be refracted,
An electro-optical device comprising: control means for controlling the liquid crystal element so as to change the tilt angle of the liquid crystal molecules at one of the plurality of predetermined periods.
前記駆動手段は、時分割された複数の光学像を、前記複数の所定周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動し、
前記輝度変調素子は、前記時分割された複数の光学像に対して、前記輝度変調を行い、
前記制御手段は、前記時分割された複数の光学像にそれぞれ対応して前記液晶分子の傾斜角度を変化させるように前記液晶素子を制御することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
The drive means drives the light modulation element to emit a plurality of time-divided optical images at the plurality of predetermined periods,
The luminance modulation element performs the luminance modulation on the plurality of time-divided optical images,
2. The electro-optical device according to claim 1, wherein the control unit controls the liquid crystal element so as to change an inclination angle of the liquid crystal molecule corresponding to each of the plurality of time-divided optical images. .
前記液晶素子は、複数の第1画素が配列されてなる第1画素領域を有すると共に、前記第1画素毎に印加される電圧を変化させることで、前記液晶分子の傾斜角度を変化させることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。   The liquid crystal element has a first pixel region in which a plurality of first pixels are arranged, and changes a tilt angle of the liquid crystal molecules by changing a voltage applied to each first pixel. The electro-optical device according to claim 1 or 2, characterized in that 前記光変調素子及び前記輝度変調素子は、反射型の液晶ライトバルブからそれぞれ構成されることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の電気光学装置。   4. The electro-optical device according to claim 1, wherein each of the light modulation element and the luminance modulation element includes a reflective liquid crystal light valve. 5. 前記駆動手段は、前記複数の光学像として、R色変調光に対応したR光学像、G色変調光に対応したG光学像、及びB色変調光に対応したB光学像を、R周期、G周期及びB周期でそれぞれ射出するように前記光変調素子を駆動し、
前記輝度変調素子は、前記R光学像、前記G光学像及び前記B光学像に対して、前記輝度変調を行い、
前記制御手段は、前記R周期、前記G周期及び前記B周期にそれぞれ対応して前記液晶分子の傾斜角度を変化させるように前記液晶素子を制御することを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の電気光学装置。
The driving means includes, as the plurality of optical images, an R optical image corresponding to R color modulated light, a G optical image corresponding to G color modulated light, and a B optical image corresponding to B color modulated light, an R period, Driving the light modulation element to emit in the G period and the B period,
The luminance modulation element performs the luminance modulation on the R optical image, the G optical image, and the B optical image,
5. The control device according to claim 1, wherein the control unit controls the liquid crystal element so as to change an inclination angle of the liquid crystal molecules corresponding to the R cycle, the G cycle, and the B cycle. The electro-optical device according to any one of the above.
前記光変調素子は、前記R光学像、前記G光学像及び前記B光学像にそれぞれ対応した3つのサブ画素を含む複数の第2画素が配列されてなる第2画素領域を有すると共に、
前記輝度変調素子は、前記第2画素にそれぞれ対応した第2変調領域を有することを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
The light modulation element has a second pixel region in which a plurality of second pixels including three sub-pixels corresponding to the R optical image, the G optical image, and the B optical image are arranged, and
The electro-optical device according to claim 5, wherein the luminance modulation element has a second modulation region corresponding to each of the second pixels.
前記輝度変調素子は、前記第2変調領域として、前記サブ画素にそれぞれ対応した変調領域を有することを特徴とする請求項6に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 6, wherein the luminance modulation element has a modulation area corresponding to each of the sub-pixels as the second modulation area. 前記リレー光学系は、倍率調整機構及び焦点調整機構のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1から7のうちのいずれか一項に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 1, wherein the relay optical system includes at least one of a magnification adjustment mechanism and a focus adjustment mechanism. 前記焦点調整機構は、前記複数の光学像を前記輝度変調素子の光入射面上で結像させることを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 8, wherein the focus adjustment mechanism forms the plurality of optical images on a light incident surface of the luminance modulation element. 請求項1から9のうちいずれか一項に記載の電気光学装置と、
前記光を出射する光源と、
前記複数の光学像を投射する投射光学系と
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
The electro-optical device according to any one of claims 1 to 9,
A light source that emits the light;
A projector comprising: a projection optical system that projects the plurality of optical images.
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