JP2013097025A - Liquid crystal device and electronic apparatus - Google Patents

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明秀 春山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal device in which one phase difference compensation element is provided outside a liquid crystal panel without occupying a large space even though the phase difference compensation element performs viewing angle compensation, and provide an electronic apparatus including the liquid crystal device.SOLUTION: In a liquid crystal panel 11 of a liquid crystal device 3, a liquid crystal layer 33 provided between a counter substrate 31 and an element substrate 32 has negative dielectric anisotropy and a liquid crystal molecule 33B is tilted from a normal direction with respect to a substrate surface. Outside the liquid crystal panel 11 is provided a first phase difference compensation element 12 having negative uniaxial refractive index anisotropy and having the optical axis along a thickness direction. Inside the liquid crystal panel 11 is provided integrally a second phase difference compensation element 50 having a structural birefringence layer with a slow axis orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer 33 on one of the counter substrate 31 and the element substrate 32.

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus.

近年、正面から観察したときのコントラストに優れているとともに、簡単な視角補償で広い視角が得られるとして、VA(Vertical Alignment)モードの液晶パネルを用いた液晶装置が注目されている。特に、投射型表示装置では、視角が広いということは投射光学系に入射する角度範囲においてコントラストが高くなるということであるから、投射映像のコントラストを高くする効果がある。   In recent years, a liquid crystal device using a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal panel has attracted attention because it has excellent contrast when viewed from the front and a wide viewing angle can be obtained by simple viewing angle compensation. In particular, in a projection display device, a wide viewing angle means that the contrast becomes high in the angle range incident on the projection optical system, so that there is an effect of increasing the contrast of the projected image.

また、VAモードの液晶装置において視角補償を行うにあたって、液晶テレビ等では、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子(いわゆるCプレート)により視角補償されている。具体的には、図9に示すように、VAモードの液晶装置では、液晶分子33Bの面内の屈折率が膜厚方向の屈折率よりも小さいのに対して(nx=ny<nz)、Cプレートは、その逆に面内の屈折率が膜厚方向の屈折率よりも大きい(nx′=ny′>nz′)。従って、複屈折量と厚みとの積(リターデーション)が双方で等しければ、斜めから観察したときに互いの複屈折が相殺されるので、広い角度範囲で高いコントラストが得られることになる。   Further, when performing viewing angle compensation in a VA mode liquid crystal device, a liquid crystal television or the like uses a phase difference compensation element (so-called C plate) having a negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction of the optical axis. The viewing angle is compensated. Specifically, as shown in FIG. 9, in the VA mode liquid crystal device, the in-plane refractive index of the liquid crystal molecules 33B is smaller than the refractive index in the film thickness direction (nx = ny <nz), In contrast, the in-plane refractive index of the C plate is larger than the refractive index in the film thickness direction (nx ′ = ny ′> nz ′). Therefore, if the product (retardation) of the amount of birefringence and the thickness are equal to each other, the birefringences cancel each other when observed from an oblique direction, so that high contrast can be obtained in a wide angle range.

一方、投射型表示装置において、ライトバルブに使用されるVAモードの液晶装置は、非常に高精細であるために、液晶テレビで採用されているような配向制御手段(突起や電極開口)を微小な画素内に設けることができない。このため、図10(a)に示すように、液晶分子33Bが基板の法線方向から数度傾くように配向制御しており、かかるVAモードの液晶装置において視角補償を行わない場合、図10(b)に視角特性を示すように、最大コントラストが図の中央(液晶パネルに対する法線方向)から外れてしまう。また、液晶分子33Bにプレチルトを付したVAモードの液晶装置では、図10(c)に示すように、液晶パネルに平行にCプレートを配置しても、視角特性は図10(d)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネルに対する法線方向)から外れてしまう。   On the other hand, the VA mode liquid crystal device used for the light valve in the projection display device has a very high definition. Therefore, the orientation control means (protrusions and electrode openings) used in the liquid crystal television are very small. Cannot be provided in a pixel. For this reason, as shown in FIG. 10A, the orientation of the liquid crystal molecules 33B is controlled so that the liquid crystal molecules 33B are inclined by several degrees from the normal direction of the substrate. When viewing angle compensation is not performed in such a VA mode liquid crystal device, FIG. As shown in FIG. 6B, the maximum contrast deviates from the center of the figure (normal direction with respect to the liquid crystal panel). Further, in the VA mode liquid crystal device in which the liquid crystal molecules 33B are pretilted, as shown in FIG. 10 (c), the viewing angle characteristic is shown in FIG. 10 (d) even when the C plate is arranged in parallel with the liquid crystal panel. As a result, the maximum contrast deviates from the center of the figure (normal direction to the liquid crystal panel).

そこで、図11(a)に示すように、Cプレートと、二軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子(いわゆるOプレート)とを用いた視角補償が提案されている(特許文献1参照)。Oプレートは、nx″>ny″>nz″の関係にある二軸性を有しており、その軸が膜面から傾斜してVAモードの液晶パネルの位相差を視角も含めて補償するようになっている。かかる構成によれば、視角特性を図11(b)に示すように、液晶パネルに対する法線方向でのコントラストを高めることができる。   Therefore, as shown in FIG. 11A, viewing angle compensation using a C plate and a phase difference compensation element (so-called O plate) having biaxial refractive index anisotropy has been proposed (Patent Document). 1). The O plate has biaxiality in a relationship of nx ″> ny ″> nz ″, and the axis is inclined from the film surface so that the phase difference of the VA mode liquid crystal panel including the viewing angle is compensated. According to this configuration, the viewing angle characteristic can be enhanced in the normal direction with respect to the liquid crystal panel as shown in FIG.

また、図11(c)に示すように、Cプレートを液晶パネルに対して傾いた姿勢で配置して視角補償を行うことが提案されている(特許文献2参照)。かかる構成によれば、視角特性を図11(d)に示すように、斜めに配置したCプレートで正面位相差を補償することができるため、高コントラストかつ広視角な特性が得られる。なお、図10(b)、(d)および図11(b)、(d)に示す視角特性において、各領域に付した数値は、コントラストを対数で示した値である。   Further, as shown in FIG. 11C, it has been proposed to perform viewing angle compensation by arranging the C plate in a posture inclined with respect to the liquid crystal panel (see Patent Document 2). According to such a configuration, as shown in FIG. 11D, the front phase difference can be compensated by the obliquely arranged C plate as shown in FIG. 11D, so that a high contrast and wide viewing angle characteristic can be obtained. In addition, in the viewing angle characteristics shown in FIGS. 10B and 10D and FIGS. 11B and 11D, the numerical value given to each region is a value indicating the logarithm of contrast.

さらに、液晶パネルを構成する一対の基板のいずれか一方に構造複屈折層を一体に設け、かかる構造複屈折層によって、液晶層の位相差を補償することが提案されている(特許文献3参照)。   Further, it has been proposed that a structural birefringent layer is integrally provided on one of a pair of substrates constituting a liquid crystal panel, and the phase difference of the liquid crystal layer is compensated by the structural birefringent layer (see Patent Document 3). ).

特開2008−164754号公報JP 2008-164754 A 特開2009−37025号公報JP 2009-37025 A 特許第4289597号公報Japanese Patent No. 4289597

しかしながら、図11(a)に示す構成では、高価な位相差補償素子(CプレートおよびOプレート)を2つ用いる必要があるため、コストが嵩むという問題点がある。また、図11(c)に示す構成では、Cプレートを適正に傾けることができるほどのスペースがない場合、採用できないという問題点がある。また、特許文献3に記載の構成のように、液晶パネルを構成する一対の基板に一体に設けた構造複屈折層を位相差補償素子として利用する構成では、構造複屈折層を形成する際のプロセス面の制約等から所望の位相差補償素子を形成することが困難であるため、構造複屈折層からなる位相差補償素子だけで十分な位相差補償を行うことは困難であるという問題点がある。   However, the configuration shown in FIG. 11A has a problem that the cost increases because two expensive phase difference compensation elements (C plate and O plate) need to be used. Further, in the configuration shown in FIG. 11C, there is a problem that it cannot be adopted when there is not enough space for the C plate to be properly tilted. Further, as in the configuration described in Patent Document 3, in the configuration in which the structural birefringent layer integrally provided on the pair of substrates constituting the liquid crystal panel is used as the phase difference compensation element, the structure birefringent layer is formed. Since it is difficult to form a desired phase difference compensation element due to process limitations and the like, it is difficult to perform sufficient phase difference compensation only with a phase difference compensation element made of a structural birefringence layer. is there.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、位相差補償素子によって視角補償を行う場合でも、液晶パネル外に1つの位相差補償素子を、大きなスペースを占めずに設ければよい液晶装置および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid crystal device in which one phase difference compensation element is provided outside a liquid crystal panel without occupying a large space even when viewing angle compensation is performed using a phase difference compensation element. And providing an electronic apparatus including the liquid crystal device.

上記課題を解決するために、本発明は、第1基板、該第1基板に対向配置された第2基板、および負の誘電率異方性をもって前記第1基板と前記第2基板との間に設けられ、液晶分子が前記第1基板の基板面および前記第2基板の基板面に対する法線方向から斜めに傾いた液晶層を備えた液晶パネルと、前記液晶パネルに対向配置され、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第1位相差補償素子と、前記第1基板および前記第2基板のうちの少なくとも一方の基板に一体に設けられ、前記液晶パネルの平面視において前記液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えた構造複屈折層からなる第2位相差補償素子と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first substrate and the second substrate having negative dielectric anisotropy. A liquid crystal panel provided with a liquid crystal layer having a liquid crystal layer inclined obliquely from a normal direction to the substrate surface of the first substrate and the substrate surface of the second substrate, and disposed opposite to the liquid crystal panel, and having an optical axis Is provided integrally with at least one of the first substrate and the second substrate, the first retardation compensation element having negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction, And a second retardation compensation element comprising a structural birefringent layer having a slow axis perpendicular to the slow axis of the liquid crystal layer in a plan view of the liquid crystal panel.

本発明では、液晶パネル外には液晶パネルに対向するように第1位相差補償素子が配置されているとともに、第1基板および第2基板のうちの少なくとも一方の基板には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子が一体に設けられ、かかる第2位相差補償素子は、液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層の正面位相差を第2位相差補償素子で補償することができる。従って、第2位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差とが等しければ、第1位相差補償素子については液晶パネルに平行に配置すればよい。また、第2位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差とが相違している場合には、第1位相差補償素子を液晶パネルに対して傾けて配置することになるが、このような場合でも、第1位相差補償素子の液晶パネルに対する傾きは小さくてよい。それ故、液晶パネル外に1つの位相差補償素子(第1位相差補償素子)を設けて適正な位相差補償を行った場合でも、第1位相差補償素子が大きなスペースを占めることがない。   In the present invention, the first retardation compensation element is disposed outside the liquid crystal panel so as to face the liquid crystal panel, and at least one of the first substrate and the second substrate has a structural birefringence layer. The second phase difference compensation element is integrally provided, and the second phase difference compensation element has a slow axis orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer. For this reason, the front phase difference of the liquid crystal layer can be compensated by the second phase difference compensation element. Therefore, if the front phase difference of the second phase difference compensation element is equal to the front phase difference of the liquid crystal layer, the first phase difference compensation element may be arranged in parallel to the liquid crystal panel. Further, when the front phase difference of the second phase difference compensation element and the front phase difference of the liquid crystal layer are different, the first phase difference compensation element is inclined with respect to the liquid crystal panel. Even in such a case, the inclination of the first phase difference compensation element with respect to the liquid crystal panel may be small. Therefore, even when one phase difference compensation element (first phase difference compensation element) is provided outside the liquid crystal panel and appropriate phase difference compensation is performed, the first phase difference compensation element does not occupy a large space.

本発明において、前記第2位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが等しく、前記第1位相差補償素子は、前記液晶パネルに平行に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、第1位相差補償素子が占めるスペースを最小限に抑えることができる。   In the present invention, it is preferable that the front phase difference of the second phase difference compensation element and the front phase difference of the liquid crystal layer are equal, and the first phase difference compensation element is arranged in parallel to the liquid crystal panel. According to such a configuration, the space occupied by the first phase difference compensation element can be minimized.

本発明において、前記第2位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが相違し、前記第1位相差補償素子は、前記液晶パネルに対して斜めに配置されている構成を採用することができる。   In the present invention, the front phase difference of the second phase difference compensation element and the front phase difference of the liquid crystal layer are different, and the first phase difference compensation element is disposed obliquely with respect to the liquid crystal panel. Can be adopted.

この場合、前記第2位相差補償素子の正面位相差は、前記液晶層の正面位相差より小さく、前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に傾いていることが好ましい。第2位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差との大小関係によっては、第1位相差補償素子を傾ける際の中心軸の方位が90°異なることになるが、第2位相差補償素子の正面位相差を液晶層の正面位相差より小さくしておけば、第1位相差補償素子を傾ける際の中心軸の方位が一義的に定まる。このため、液晶装置の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。   In this case, the front phase difference of the second phase compensation element is smaller than the front phase difference of the liquid crystal layer, and the first phase difference compensation element has the optical axis and the major axis of the liquid crystal molecules parallel to each other. It is preferable to incline in the direction or the orthogonal direction. Depending on the magnitude relationship between the front phase difference of the second phase difference compensation element and the front phase difference of the liquid crystal layer, the orientation of the central axis when the first phase difference compensation element is tilted differs by 90 °. If the front phase difference of the phase difference compensation element is made smaller than the front phase difference of the liquid crystal layer, the orientation of the central axis when the first phase difference compensation element is tilted is uniquely determined. For this reason, there is an advantage that work efficiency at the time of assembling the liquid crystal device can be improved.

本発明において、前記液晶パネルは反射型液晶パネルであり、前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に傾いている構成を採用することができる。反射型液晶パネルの場合、元々視角が広いので、第1位相差補償素子が、光学軸が液晶分子の長軸と平行となる方向あるいは直交する方向のいずれに傾いている場合でも、十分な視角を得ることができる。   In the present invention, the liquid crystal panel is a reflective liquid crystal panel, and the first retardation compensation element is inclined in a direction in which the optical axis and the major axis of the liquid crystal molecules are parallel or orthogonal to each other. Can be adopted. In the case of a reflective liquid crystal panel, the viewing angle is originally wide, so that the first phase difference compensation element has a sufficient viewing angle regardless of whether the optical axis is tilted in a direction parallel to or orthogonal to the major axis of the liquid crystal molecules. Can be obtained.

本発明において、前記液晶パネルは透過型液晶パネルであり、前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向に傾いている構成を採用することができる。かかる構成によれば、広い視角を得ることができる。   In the present invention, the liquid crystal panel may be a transmissive liquid crystal panel, and the first retardation compensation element may employ a configuration in which the optical axis and the major axis of the liquid crystal molecules are inclined in a parallel direction. it can. According to such a configuration, a wide viewing angle can be obtained.

本発明に係る液晶装置は、直視型の表示装置や投射型表示装置等の電子機器に用いることができ、電子機器が投射型表示装置の場合、投射型表示装置は、前記液晶装置に供給する光を出射する光源と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有している。   The liquid crystal device according to the present invention can be used in an electronic device such as a direct-view display device or a projection display device. When the electronic device is a projection display device, the projection display device supplies the liquid crystal device. A light source that emits light; and a projection optical system that projects light modulated by the liquid crystal device.

本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projection type display apparatus as an electronic device using the reflective liquid crystal device to which the present invention is applied. 本発明の実施の形態1に係る液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明を適用した液晶装置に構成された構造複屈折層からなる第2位相差補償素子の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd phase difference compensation element which consists of a structure birefringence layer comprised by the liquid crystal device to which this invention is applied. 本発明の実施の形態1に係る液晶装置等の視角特性を示すグラフである。4 is a graph showing viewing angle characteristics of the liquid crystal device and the like according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明を適用した透過型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projection type display apparatus as an electronic device using the transmissive | pervious liquid crystal device to which this invention is applied. 本発明の実施の形態3に係る液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal device which concerns on Embodiment 4 of this invention. VAモードの液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal device of VA mode. 液晶分子にプレチルトを付したVAモードの液晶装置の説明図である。It is explanatory drawing of the VA mode liquid crystal device which attached the liquid crystal molecule to the pretilt. 液晶分子にプレチルトを付したVAモードの液晶装置に対する視角補償の説明図である。It is explanatory drawing of viewing angle compensation with respect to the liquid crystal device of VA mode which attached the pretilt to the liquid crystal molecule.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に参照する図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings to be referred to below, in order to make each component easy to see, the dimensional scale may be changed depending on the component.

[実施の形態1:反射型の液晶装置への適用例1]
(投射型表示装置の構成)
図1は、本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。
[Embodiment 1: Application Example 1 to Reflective Liquid Crystal Device]
(Configuration of projection display device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device as an electronic apparatus using a reflective liquid crystal device to which the present invention is applied.

図1に示す投射型表示装置1は、3枚の反射型液晶ライトバルブ(反射型の液晶パネル)を備えたプロジェクターであり、赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)からなる3色の色光を出射する照明装置2と、各色光による画像を形成する3組の液晶装置3R、3G、3Bと、3色の色光を合成する色合成素子4(色合成光学系)と、合成された光をスクリーン等の被投射面(図示せず)に投射する投射光学系5とを備えている。照明装置2は、光源6と、インテグレーター光学系7と、色分離光学系8とを備えている。液晶装置3R、3G、3Bは、偏光子9と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10と、反射型の液晶パネル11R、11G、11B(ライトバルブ)と、第1位相差補償素子12と、検光子13とを備えている。   A projection type display device 1 shown in FIG. 1 is a projector including three reflective liquid crystal light valves (reflective liquid crystal panels), and includes red light (R light), green light (G light), and blue light ( Illumination device 2 that emits light of three colors composed of B light), three sets of liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B that form an image of each color light, and a color composition element 4 that synthesizes the three colors of light (color composition) An optical system) and a projection optical system 5 that projects the combined light onto a projection surface (not shown) such as a screen. The illumination device 2 includes a light source 6, an integrator optical system 7, and a color separation optical system 8. The liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B include a polarizer 9, a wire grid polarization beam splitter 10, a reflective liquid crystal panel 11R, 11G, and 11B (light valve), a first phase difference compensation element 12, and an analyzer 13. And.

かかる投射型表示装置1において、光源6から出射された白色光は、インテグレーター光学系7に入射する。インテグレーター光学系7に入射した白色光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が所定の直線偏光に揃えられて出射される。インテグレーター光学系7から出射された白色光は、色分離光学系8によりR、G、Bの各色光に分離され、色光毎に異なる組の液晶装置3R、3G、3Bに入射する。各液晶装置3R、3G、3Bに入射した色光は、表示すべき画像の画像信号に基づいて変調された変調光となる。3組の液晶装置3R、3G、3Bから出射された3色の変調光は、色合成素子4(色合成光学系)により合成されて多色光となり、投射光学系5に入射する。投射光学系5に入射した多色光は、スクリーン等の被投射面に投射される。このようにして、被投射面にフルカラーの画像が表示される。   In the projection display device 1, the white light emitted from the light source 6 enters the integrator optical system 7. The white light incident on the integrator optical system 7 is emitted with uniform illuminance and with the polarization state aligned with a predetermined linearly polarized light. The white light emitted from the integrator optical system 7 is separated into R, G, and B color lights by the color separation optical system 8 and enters different sets of liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B for each color light. The color light incident on each of the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B becomes modulated light that is modulated based on an image signal of an image to be displayed. The three colors of modulated light emitted from the three sets of liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are combined by the color combining element 4 (color combining optical system) to become multicolor light and enter the projection optical system 5. The polychromatic light incident on the projection optical system 5 is projected onto a projection surface such as a screen. In this way, a full color image is displayed on the projection surface.

このように構成した投射型表示装置1において、光源6は、光源ランプ15と放物面リフレクター16とを有している。光源ランプ15から放射された光は、放物面リフレクター16によって一方向に反射されて略平行な光束となり、光源光としてインテグレーター光学系7に入射する。光源ランプ15は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。放物面リフレクター16に代えて、楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成してもよい。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから出射された光を平行化する平行化レンズを用いてもよい。   In the projection display device 1 configured as described above, the light source 6 includes a light source lamp 15 and a paraboloid reflector 16. The light emitted from the light source lamp 15 is reflected in one direction by the parabolic reflector 16 to become a substantially parallel light beam, and enters the integrator optical system 7 as light source light. The light source lamp 15 is composed of, for example, a metal halide lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like. Instead of the parabolic reflector 16, the reflector may be constituted by an elliptical reflector, a spherical reflector, or the like. A collimating lens that collimates the light emitted from the reflector may be used according to the shape of the reflector.

インテグレーター光学系7は、第1レンズアレイ17と、第2レンズアレイ18と、偏光変換素子19と、重畳レンズ20とを有している。第1レンズアレイ17は、光源6の光軸L1に略直交する面に配列された複数のマイクロレンズ21を有している。第2レンズアレイ18は、第1レンズアレイ17と同様、複数のマイクロレンズ22を有している。各マイクロレンズ21、22はマトリクス状に配列されており、光軸L1に直交する平面における平面形状が、液晶パネル11R、11G、11Bの被照明領域と相似形状(略矩形)になっている。被照明領域とは、液晶パネル11R、11G、11Bにおいて複数の画素がマトリクス状に配列されて表示に実質的に寄与する領域のことである。   The integrator optical system 7 includes a first lens array 17, a second lens array 18, a polarization conversion element 19, and a superimposing lens 20. The first lens array 17 has a plurality of microlenses 21 arranged on a surface substantially orthogonal to the optical axis L1 of the light source 6. Similar to the first lens array 17, the second lens array 18 has a plurality of microlenses 22. The microlenses 21 and 22 are arranged in a matrix, and the planar shape in a plane perpendicular to the optical axis L1 is similar to the illuminated area of the liquid crystal panels 11R, 11G, and 11B (substantially rectangular). The illuminated area is an area where a plurality of pixels are arranged in a matrix in the liquid crystal panels 11R, 11G, and 11B and contribute substantially to display.

偏光変換素子19は、複数の偏光変換ユニット23を有している。各偏光変換ユニット23は、その詳細な構造を省略するが、偏光分離膜、1/2位相板、および反射ミラーを有している。第1レンズアレイ17の各マイクロレンズ21は、第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22と1対1で対応している。第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22は、偏光変換素子19の各偏光変換ユニット23と1対1で対応している。   The polarization conversion element 19 has a plurality of polarization conversion units 23. Each polarization conversion unit 23 has a detailed structure, but includes a polarization separation film, a half-phase plate, and a reflection mirror. Each microlens 21 of the first lens array 17 has a one-to-one correspondence with each microlens 22 of the second lens array 18. Each micro lens 22 of the second lens array 18 has a one-to-one correspondence with each polarization conversion unit 23 of the polarization conversion element 19.

インテグレーター光学系7に入射した光源光は、第1レンズアレイ17の複数のマイクロレンズ21に空間的に分かれて入射し、マイクロレンズ21に入射した光束毎に集光される。各マイクロレンズ21により集光された光源光は、マイクロレンズ21と対応する第2レンズアレイ18のマイクロレンズ22に結像する。すなわち、第2レンズアレイ18の複数のマイクロレンズ22の各々に二次光源像が形成される。マイクロレンズ22に形成された二次光源像からの光は、このマイクロレンズ22に対応する偏光変換ユニット23に入射する。   The light source light incident on the integrator optical system 7 is spatially divided and incident on the plurality of microlenses 21 of the first lens array 17 and is collected for each light beam incident on the microlens 21. The light source light collected by each microlens 21 forms an image on the microlens 22 of the second lens array 18 corresponding to the microlens 21. That is, a secondary light source image is formed on each of the plurality of microlenses 22 of the second lens array 18. The light from the secondary light source image formed on the microlens 22 enters the polarization conversion unit 23 corresponding to the microlens 22.

偏光変換ユニット23に入射した光は、偏光分離膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離された一方の偏光(例えばS偏光)は、反射ミラーで反射した後に1/2位相板を通ることで偏光状態が変換され、他方の偏光(例えばP偏光)に揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット23を通った光の偏光状態が、後述する偏光子9を透過する偏光状態に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット23から出射された光は、重畳レンズ20によって液晶パネル11R、11G、11Bの被照明領域上に重畳される。第1レンズアレイ17により空間的に分割された各光束が被照明領域の略全域を照明することにより照度分布が平均化され、被照明領域上の照度が均一化される。   The light incident on the polarization conversion unit 23 is separated into P-polarized light and S-polarized light with respect to the polarization separation film. One of the separated polarized light (for example, S-polarized light) is reflected by a reflection mirror and then passed through a half-phase plate, so that the polarization state is converted and aligned with the other polarized light (for example, P-polarized light). Here, the polarization state of the light that has passed through the polarization conversion unit 23 is aligned with the polarization state that passes through the polarizer 9 described later. Light emitted from the plurality of polarization conversion units 23 is superimposed on the illuminated areas of the liquid crystal panels 11R, 11G, and 11B by the superimposing lens 20. The luminous fluxes spatially divided by the first lens array 17 illuminate substantially the entire illuminated area, whereby the illuminance distribution is averaged and the illuminance on the illuminated area is made uniform.

色分離光学系8は、波長選択面を有する第1ダイクロイックミラー25、第2ダイクロイックミラー26、第3ダイクロイックミラー27、および第1反射ミラー28、第2反射ミラー29を有している。第1ダイクロイックミラー25は、赤色光LRを反射させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを透過させる分光特性を有している。第2ダイクロイックミラー26は、赤色光LRを透過させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを反射させる分光特性を有している。第3ダイクロイックミラー27は、緑色光LGを反射させるとともに、青色光LBを透過させる分光特性を有している。第1ダイクロイックミラー25と第2ダイクロイックミラー26とは、各々の波長選択面が互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系7の光軸L2と略45°の角度をなすように配置されている。   The color separation optical system 8 includes a first dichroic mirror 25, a second dichroic mirror 26, a third dichroic mirror 27, a first reflection mirror 28, and a second reflection mirror 29 having a wavelength selection surface. The first dichroic mirror 25 has a spectral characteristic that reflects the red light LR and transmits the green light LG and the blue light LB. The second dichroic mirror 26 has a spectral characteristic that transmits the red light LR and reflects the green light LG and the blue light LB. The third dichroic mirror 27 has a spectral characteristic that reflects the green light LG and transmits the blue light LB. The first dichroic mirror 25 and the second dichroic mirror 26 are configured such that each wavelength selection surface is substantially orthogonal to each other, and each wavelength selection surface forms an angle of about 45 ° with the optical axis L2 of the integrator optical system 7. Are arranged as follows.

色分離光学系8に入射した光源光に含まれる赤色光LR、緑色光LG、青色光LBは、以下のようにして分離され、分離された色光毎に対応する液晶装置3R、3G、3Bに入射する。すなわち、赤色光LRは、第2ダイクロイックミラー26を透過するとともに第1ダイクロイックミラー25で反射した後、第1反射ミラー28で反射し、赤色光用の液晶装置3Rに入射する。緑色光LGは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27で反射して、緑色光用の液晶装置3Gに入射する。青色光LBは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27を透過して、青色光用の液晶装置3Bに入射する。各液晶装置3R、3G、3Bで変調された各色光は色合成素子4に入射する。   The red light LR, the green light LG, and the blue light LB included in the light source light incident on the color separation optical system 8 are separated as follows, and are applied to the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B corresponding to the separated color lights. Incident. That is, the red light LR is transmitted through the second dichroic mirror 26, reflected by the first dichroic mirror 25, then reflected by the first reflecting mirror 28, and enters the liquid crystal device 3R for red light. The green light LG is transmitted through the first dichroic mirror 25, reflected by the second dichroic mirror 26, reflected by the second reflecting mirror 29, reflected by the third dichroic mirror 27, and then the liquid crystal device 3G for green light. Is incident on. The blue light LB is transmitted through the first dichroic mirror 25, reflected by the second dichroic mirror 26, then reflected by the second reflecting mirror 29, transmitted through the third dichroic mirror 27, and the liquid crystal device 3B for blue light. Is incident on. Each color light modulated by each liquid crystal device 3R, 3G, 3B is incident on the color composition element 4.

色合成素子4は、ダイクロイックプリズムにより構成されている。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光LRが反射して緑色光LGが透過するミラー面と、青色光LBが反射して緑色光LGが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光LGは、ミラー面をそのまま直進して出射される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光LR、青色光LBは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光LGの出射方向と同じ方向に出射される。このようにして3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系5によってスクリーン等に拡大投写される。投射光学系5は、第1レンズ群44および第2レンズ群45を有している。   The color synthesizing element 4 is constituted by a dichroic prism. The dichroic prism has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other. The surface to be bonded in the triangular prism becomes the inner surface of the dichroic prism. On the inner surface of the dichroic prism, a mirror surface that reflects red light LR and transmits green light LG and a mirror surface that reflects blue light LB and transmits green light LG are formed orthogonal to each other. The green light LG that has entered the dichroic prism travels straight through the mirror surface and is emitted. The red light LR and the blue light LB incident on the dichroic prism are selectively reflected or transmitted by the mirror surface and emitted in the same direction as the emission direction of the green light LG. In this way, the three color lights (images) are superimposed and synthesized, and the synthesized color lights are enlarged and projected onto the screen or the like by the projection optical system 5. The projection optical system 5 has a first lens group 44 and a second lens group 45.

(液晶装置3の構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置3の説明図であり、図2(a)、(b)は、液晶装置3を構成する各部材の位置関係を示す説明図、および液晶分子のチルト方向に沿って液晶装置3を切断した様子を模式的に示す説明図である。従って、図2(b)は、図2(a)の一点鎖線で示す位置で液晶装置3を切断した断面図に相当する。なお、図2(a)では、偏光子9、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10、および検光子13等の図示を省略してあり、図2(b)では、ゲート線321やソース線322等の図示を省略してある。
(Configuration of the liquid crystal device 3)
FIG. 2 is an explanatory diagram of the liquid crystal device 3 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing the positional relationship of each member constituting the liquid crystal device 3, and FIG. It is explanatory drawing which shows typically a mode that the liquid crystal device 3 was cut | disconnected along the tilt direction of a liquid crystal molecule. Accordingly, FIG. 2B corresponds to a cross-sectional view of the liquid crystal device 3 cut at a position indicated by a one-dot chain line in FIG. 2A, illustration of the polarizer 9, the wire grid polarization beam splitter 10, the analyzer 13, and the like is omitted, and in FIG. 2B, illustration of the gate line 321 and the source line 322, etc. Is omitted.

図1および図2において、液晶装置3R、3G、3Bはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。また、ユニット化された3つの液晶装置3R、3G、3Bは、例えば、色合成素子4の3つの光入射面に接合されている。ここで、液晶装置3R、3G、3Bの構成は略同一であるため、以下、液晶装置3Gおよび液晶パネル11Gの構成について説明し、他の液晶装置3R、3Bおよび液晶パネル11R、11Bの構成についての説明は省略する。その際、液晶装置3R、3G、3Bおよび液晶パネル11R、11G、11Bについては、対応する色を示すR、G、Bを付さずに、液晶装置3および液晶パネル11として説明する。   1 and 2, the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are all unitized, and have the same configuration. The unitized three liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are bonded to, for example, three light incident surfaces of the color synthesis element 4. Here, since the configurations of the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are substantially the same, the configurations of the liquid crystal device 3G and the liquid crystal panel 11G will be described below, and the configurations of the other liquid crystal devices 3R and 3B and the liquid crystal panels 11R and 11B are described. Description of is omitted. At that time, the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B and the liquid crystal panels 11R, 11G, and 11B will be described as the liquid crystal device 3 and the liquid crystal panel 11 without adding R, G, and B indicating the corresponding colors.

図2に示すように、液晶装置3は、偏光子9(入射側偏光板)と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10と、液晶パネル11と、第1位相差補償素子12と、検光子13(出射側偏光板)とを備えている。かかる液晶装置3において、光源光から分離された光Liは偏光子9に入射する。偏光子9は所定の方向に振動する直線偏光を透過するものであり、例えば、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の偏光分離面10cに対するP偏光を透過するように透過軸が設定されている。以下、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の偏光分離面10cに対するP偏光を単にP偏光と称し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の偏光分離面10cに対するS偏光を単にS偏光と称する。上述したように、インテグレーター光学系7を通った光源光は、偏光状態がP偏光に揃えられているため、光Liの略全てが偏光子9を透過してワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10に入射する。   As shown in FIG. 2, the liquid crystal device 3 includes a polarizer 9 (incident side polarizing plate), a wire grid polarization beam splitter 10, a liquid crystal panel 11, a first phase difference compensation element 12, and an analyzer 13 (exit). Side polarizing plate). In the liquid crystal device 3, the light Li separated from the light source light enters the polarizer 9. The polarizer 9 transmits linearly polarized light that vibrates in a predetermined direction. For example, the transmission axis is set so as to transmit P-polarized light with respect to the polarization separation surface 10 c of the wire grid polarization beam splitter 10. Hereinafter, the P polarization with respect to the polarization separation surface 10c of the wire grid polarization beam splitter 10 is simply referred to as P polarization, and the S polarization with respect to the polarization separation surface 10c of the wire grid polarization beam splitter 10 is simply referred to as S polarization. As described above, since the light source light that has passed through the integrator optical system 7 has the polarization state aligned with P-polarized light, almost all of the light Li passes through the polarizer 9 and enters the wire grid polarization beam splitter 10. .

ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10は、例えば、ガラス基板10aとその上に形成された複数の金属線等からなるワイヤーグリッド10bとにより構成されている。複数のワイヤーグリッド10bは、全てが一方向に延在しており、互いに略平行に離間してガラス基板10a上に形成されている。複数のワイヤーグリッド10bが形成されたガラス基板10aの主面が偏光分離面10cとなり、複数のワイヤーグリッド10bの延在方向が反射軸方向であり、複数のワイヤーグリッド10bの配列方向が透過軸方向である。   The wire grid polarization beam splitter 10 includes, for example, a glass substrate 10a and a wire grid 10b made of a plurality of metal wires and the like formed thereon. The plurality of wire grids 10b all extend in one direction, and are formed on the glass substrate 10a so as to be separated from each other substantially in parallel. The main surface of the glass substrate 10a on which the plurality of wire grids 10b are formed becomes the polarization separation surface 10c, the extending direction of the plurality of wire grids 10b is the reflection axis direction, and the arrangement direction of the plurality of wire grids 10b is the transmission axis direction. It is.

偏光分離面10cは、偏光分離面10cに入射する光Liの中心軸に対して略45°の角度をなしている。偏光分離面10cに入射した光Liのうち、偏光方向が反射軸方向と一致するS偏光は偏光分離面10cで反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するP偏光は偏光分離面を透過する。インテグレーター光学系7の偏光変換素子19および偏光子9の作用によって光Liは、概ねP偏光になっているため、光Liの略全てがワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の偏光分離面10cを透過して液晶パネル11に入射する。なお、偏光子9および検光子13も、耐熱性等を考慮してワイヤーグリッド型偏光板で構成されていることが望ましい。   The polarization separation surface 10c forms an angle of about 45 ° with respect to the central axis of the light Li incident on the polarization separation surface 10c. Of the light Li incident on the polarization separation surface 10c, S-polarized light whose polarization direction matches the reflection axis direction is reflected by the polarization separation surface 10c, and P-polarized light whose polarization direction matches the transmission axis direction passes through the polarization separation surface. . Since the light Li is substantially P-polarized by the action of the polarization conversion element 19 and the polarizer 9 of the integrator optical system 7, almost all of the light Li is transmitted through the polarization separation surface 10 c of the wire grid polarization beam splitter 10. Incident on the liquid crystal panel 11. In addition, it is desirable that the polarizer 9 and the analyzer 13 are also composed of wire grid type polarizing plates in consideration of heat resistance and the like.

(液晶パネル11の構成)
図2において、液晶パネル11は反射型の液晶パネルであり、液晶モードは、垂直配向(Vertical Alien)モードである。液晶パネル11は、対向基板31(第1基板)と、対向基板31に対向配置された素子基板32(第2基板)と、これら2枚の基板間に挟持された液晶層33とを有している。液晶層33は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。
(Configuration of the liquid crystal panel 11)
In FIG. 2, the liquid crystal panel 11 is a reflective liquid crystal panel, and the liquid crystal mode is a vertical alignment mode. The liquid crystal panel 11 includes a counter substrate 31 (first substrate), an element substrate 32 (second substrate) disposed to face the counter substrate 31, and a liquid crystal layer 33 sandwiched between the two substrates. ing. The liquid crystal layer 33 is made of a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy.

素子基板32を構成する基板本体320上には、複数のゲート線321と複数のソース線322とが直交するように配置され、ゲート線321とソース線322との交差に対応する複数の位置の各々に画素スイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)323および画素電極36を備えた画素が設けられている。なお、図2(b)においては、ゲート線321、ソース線322、TFT323等、画素電極36よりも下層側の構成要素の図示は省略してある。画素電極36は、例えばアルミニウム、銀、これらの合金等の光反射率の高い金属から構成され、反射電極(反射層)として機能する。一方、対向基板31を構成する基板本体310上には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下、ITOと略記する)等の透明導電材料からなる共通電極39が設けられている。   On the substrate body 320 constituting the element substrate 32, a plurality of gate lines 321 and a plurality of source lines 322 are arranged to be orthogonal to each other, and a plurality of positions corresponding to the intersections of the gate lines 321 and the source lines 322 are arranged. Each pixel is provided with a TFT (Thin Film Transistor) 323 as a pixel switching element and a pixel electrode 36. In FIG. 2B, components such as the gate line 321, the source line 322, the TFT 323, and the like below the pixel electrode 36 are not shown. The pixel electrode 36 is made of, for example, a metal having a high light reflectance such as aluminum, silver, or an alloy thereof, and functions as a reflective electrode (reflective layer). On the other hand, a common electrode 39 made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is provided on the substrate body 310 constituting the counter substrate 31.

素子基板32の画素電極36上には配向膜37が形成されている。同様に、対向基板31の共通電極39上には配向膜38が形成されている。これらの配向膜37、38は、シリコン酸化物(SiO2)を真空蒸着することにより形成されている。例えば真空蒸着時の真空度は5×10-3Pa、基板温度は100℃とする。配向膜37、38に異方性を付与するため、基板面から45度傾いた方向から蒸着を行う。このようにすると、蒸着方位と等しい方位において基板面から70度傾いた方向にシリコン酸化物のカラム(柱状構造体)が成長する。素子基板32上の配向膜37と対向基板31上の配向膜38とは、各々の配向方向が反平行となるように配置されている。以上の配向膜37、38により、液晶層33の液晶分子33Bは、素子基板32の基板面および対向基板31の基板面に対する法線方向から斜めに傾いて所定のプレチルト角をなすように配向する。 An alignment film 37 is formed on the pixel electrode 36 of the element substrate 32. Similarly, an alignment film 38 is formed on the common electrode 39 of the counter substrate 31. These alignment films 37 and 38 are formed by vacuum deposition of silicon oxide (SiO 2 ). For example, the degree of vacuum during vacuum deposition is 5 × 10 −3 Pa and the substrate temperature is 100 ° C. In order to impart anisotropy to the alignment films 37 and 38, vapor deposition is performed from a direction inclined by 45 degrees from the substrate surface. In this way, a silicon oxide column (columnar structure) grows in a direction inclined by 70 degrees from the substrate surface in the same direction as the deposition direction. The alignment film 37 on the element substrate 32 and the alignment film 38 on the counter substrate 31 are arranged so that their alignment directions are antiparallel. With the alignment films 37 and 38, the liquid crystal molecules 33B of the liquid crystal layer 33 are aligned so as to be inclined obliquely from the normal direction to the substrate surface of the element substrate 32 and the substrate surface of the counter substrate 31 to form a predetermined pretilt angle. .

本形態の液晶装置3において、対向基板31および素子基板32は、例えば2.0μmのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶(△n=0.12)が注入されて液晶セルが形成されている。液晶分子33Bは、配向膜37、38間において、これら配向膜37、38のカラムの傾き方向(チルト方向)と同じ方向で基板面と85°の角度(プレチルト角θp)を成すように配向している。このようにプレチルト角θpが付与されることにより、液晶分子33Bは光学的な異方性を有し、液晶分子33Bからなる液晶層33は遅相軸を有するものとなる。本形態において、液晶層33の正面位相差は3.2nmである。   In the liquid crystal device 3 of the present embodiment, the counter substrate 31 and the element substrate 32 are bonded to each other while being held in a gap of, for example, 2.0 μm, and a liquid crystal having negative dielectric anisotropy (Δn = 0.12) is interposed therebetween. A liquid crystal cell is formed by being injected. The liquid crystal molecules 33B are aligned between the alignment films 37 and 38 so as to form an angle of 85 ° (pretilt angle θp) with the substrate surface in the same direction as the column tilt direction (tilt direction) of the alignment films 37 and 38. ing. By providing the pretilt angle θp in this way, the liquid crystal molecules 33B have optical anisotropy, and the liquid crystal layer 33 made of the liquid crystal molecules 33B has a slow axis. In this embodiment, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is 3.2 nm.

液晶層33の遅相軸は、液晶分子33Bを対向基板31および素子基板32の法線方向から見て、対向基板31上あるいは素子基板32上に投影された楕円形状の液晶分子33Bの長軸の長さ方向に一致する。また、液晶分子33Bは、付与されたプレチルト角により、長軸の一端側に対し他端側が傾いている。本形態では、素子基板32側から対向基板31側に向かうに連れて素子基板32の法線から傾いており、素子基板32からみて傾いている方向がチルト方向(配向軸の方向)である。   The slow axis of the liquid crystal layer 33 is the long axis of the elliptical liquid crystal molecules 33B projected onto the counter substrate 31 or the element substrate 32 when the liquid crystal molecules 33B are viewed from the normal direction of the counter substrate 31 and the element substrate 32. Matches the length direction of. Further, the liquid crystal molecules 33B are inclined at the other end side with respect to one end side of the long axis by the applied pretilt angle. In this embodiment, the inclination is from the normal line of the element substrate 32 toward the counter substrate 31 side from the element substrate 32 side, and the direction inclined as viewed from the element substrate 32 is the tilt direction (direction of the alignment axis).

(第1位相差補償素子12の構成)
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10と液晶パネル11との間の光路上には第1位相差補償素子12が配置されている。すなわち、液晶パネル11の対向基板31の素子基板32とは反対側にワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10が配置され、対向基板31とワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10との間に第1位相差補償素子12が配置されている。かかる液晶装置3において、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10を透過した光Liは、第1位相差補償素子12、液晶パネル11の対向基板31を順次透過し、液晶層33に入射した後に素子基板32上で反射して折り返される。その際、光Liは、液晶層33を透過する間に変調されて変調光Loとなり、対向基板31および第1位相差補償素子12を再度透過する。また、第1位相差補償素子12を再度透過した変調光Loのうち、S偏光は偏光分離面10cで検光子13に向けて反射される。
(Configuration of first phase difference compensation element 12)
A first phase difference compensation element 12 is disposed on the optical path between the wire grid polarization beam splitter 10 and the liquid crystal panel 11. That is, the wire grid polarization beam splitter 10 is disposed on the opposite side of the counter substrate 31 of the liquid crystal panel 11 from the element substrate 32, and the first phase difference compensation element 12 is disposed between the counter substrate 31 and the wire grid polarization beam splitter 10. Has been placed. In the liquid crystal device 3, the light Li transmitted through the wire grid polarization beam splitter 10 sequentially transmits through the first phase difference compensation element 12 and the counter substrate 31 of the liquid crystal panel 11, enters the liquid crystal layer 33, and then on the element substrate 32. Reflected and folded. At that time, the light Li is modulated while being transmitted through the liquid crystal layer 33 to become modulated light Lo, and is transmitted again through the counter substrate 31 and the first phase difference compensation element 12. Of the modulated light Lo transmitted again through the first phase difference compensation element 12, S-polarized light is reflected toward the analyzer 13 by the polarization separation surface 10c.

ここで、液晶装置3はノーマリブラックとなるように構成されており、検光子13と偏光子9とは、互いの透過軸を液晶パネル11に光学的に投影したときに直交するように配置されている。このため、第1位相差補償素子12を再度透過した変調光Loのうち、S偏光は偏光分離面10cで反射された後、検光子13を透過することになる。   Here, the liquid crystal device 3 is configured to be normally black, and the analyzer 13 and the polarizer 9 are arranged so as to be orthogonal to each other when their transmission axes are optically projected onto the liquid crystal panel 11. Has been. For this reason, among the modulated light Lo transmitted again through the first phase difference compensation element 12, the S-polarized light is reflected by the polarization separation surface 10c and then transmitted through the analyzer 13.

第1位相差補償素子12は、図9〜図11を参照して説明したように、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有するCプレートである。第1位相差補償素子12は、スパッタ法等によって基板上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された多層膜からなり、光学軸が厚さ方向に沿う一軸性の負の屈折率異方性を有する複屈折率体である。第1位相差補償素子12は、表面に対して垂直な光学軸を有し、液晶パネル11から出射された斜め方向の光の位相差を補償する。高屈折率層は相対的に高屈折率の誘電体であるTiOやZrO等からなり、低屈折率層は低屈折率の誘電体であるSiOやMgF等からなる。このような構成の第1位相差補償素子12は、これを透過する光が各層間で反射して干渉するのを防ぐため、各屈折率層の厚さは薄いことが好ましい。 As described with reference to FIGS. 9 to 11, the first phase difference compensation element 12 is a C plate having a negative uniaxial refractive index anisotropy along an optical axis along the thickness direction. The first retardation compensation element 12 is formed of a multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are alternately stacked on a substrate by sputtering or the like, and the optical axis is a uniaxial negative along the thickness direction. It is a birefringent body having refractive index anisotropy. The first phase difference compensation element 12 has an optical axis perpendicular to the surface, and compensates for a phase difference of light in an oblique direction emitted from the liquid crystal panel 11. The high refractive index layer is made of TiO 2 or ZrO 2 which is a relatively high refractive index dielectric, and the low refractive index layer is made of SiO 2 or MgF 2 which is a low refractive index dielectric. In the first phase difference compensating element 12 having such a configuration, it is preferable that the thickness of each refractive index layer is thin in order to prevent the light passing therethrough from being reflected and interfered between the respective layers.

かかる第1位相差補償素子12は、図9〜図11に屈折率楕円体で示すように、各方向の屈折率の関係は、nx′=ny′>nz′であり、光学軸に平行に入射する光に対しては等方的であることから、位相差を補償することができない。一方、第1位相差補償素子12は、液晶パネル11から出射された光のうち、斜め成分の光、つまりVAモードの液晶の斜め成分については、その位相差を光学補償する。なお、第1位相差補償素子12は、nx=nyを完全に満たす必要はなく、僅かに位相差を有していても良く、具体的には正面位相差値が0nmから3nm程度であってもよい。   In the first phase difference compensating element 12, as shown by a refractive index ellipsoid in FIGS. 9 to 11, the relationship between the refractive indexes in each direction is nx ′ = ny ′> nz ′, and is parallel to the optical axis. Since it is isotropic with respect to incident light, the phase difference cannot be compensated. On the other hand, the first phase difference compensator 12 optically compensates for the phase difference of the light emitted from the liquid crystal panel 11 with respect to the oblique component light, that is, the oblique component of the VA mode liquid crystal. The first phase difference compensation element 12 does not need to completely satisfy nx = ny, and may have a slight phase difference. Specifically, the front phase difference value is about 0 nm to 3 nm. Also good.

この種の第1位相差補償素子12としては、厚み方向の位相差Rthが100nm以上300nm以下であるのが好ましく、本形態において、第1位相差補償素子12の厚み方向の位相差Rthは190nmである。   The first phase difference compensation element 12 of this type preferably has a thickness direction retardation Rth of not less than 100 nm and not more than 300 nm. In this embodiment, the thickness direction retardation Rth of the first retardation compensation element 12 is 190 nm. It is.

ここで、厚み方向の位相差Rthは、以下の式
Rth={(nx′+ny′)/2−nz′}×d
によって定義される。ここで、nx′、ny′は、面方向の主屈折率を示し、nz′は、厚さ方向の主屈折率を示している。また、dは第1位相差補償素子12の厚さを示している。
Here, the retardation Rth in the thickness direction is expressed by the following equation: Rth = {(nx ′ + ny ′) / 2−nz ′} × d
Defined by Here, nx ′ and ny ′ represent the main refractive index in the plane direction, and nz ′ represents the main refractive index in the thickness direction. Further, d indicates the thickness of the first phase difference compensation element 12.

(第2位相差補償素子:構造複屈折層の構成)
図3は、本発明を適用した液晶装置3に構成された構造複屈折層からなる第2位相差補償素子の説明図であり、図3(a)、(b)は、第2位相差補償素子(構造複屈折層)の構成を示す説明図、および第2位相差補償素子の遅相軸の方位等の説明図である。
(Second phase difference compensation element: structure of structural birefringent layer)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second phase difference compensation element composed of a structural birefringence layer configured in the liquid crystal device 3 to which the present invention is applied. FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating the second phase difference compensation. It is explanatory drawing which shows the structure of an element (structural birefringence layer), and explanatory drawing, such as the azimuth | direction of the slow axis of a 2nd phase difference compensation element.

図2(b)に示すように、本形態の液晶装置3において、対向基板31(第1基板)および素子基板32(第2基板)のうちの少なくとも一方の基板には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に形成されている。本形態において、第2位相差補償素子50は、対向基板31の内面側(素子基板32と対向する面側)に面内方向に光学軸を有するAプレートとして構成されている。より具体的には、対向基板31の基板本体310と共通電極39との層間に第2位相差補償素子50が形成されている。   As shown in FIG. 2B, in the liquid crystal device 3 of this embodiment, at least one of the counter substrate 31 (first substrate) and the element substrate 32 (second substrate) is formed of a structural birefringent layer. The second phase difference compensation element 50 is integrally formed. In the present embodiment, the second phase difference compensating element 50 is configured as an A plate having an optical axis in the in-plane direction on the inner surface side of the counter substrate 31 (the surface side facing the element substrate 32). More specifically, the second phase difference compensation element 50 is formed between the substrate body 310 of the counter substrate 31 and the common electrode 39.

かかる第2位相差補償素子50は、図3(a)に示すように、異なる屈折率n1、n2を有する媒質を一定の周期で交互に配置した構造を有している。このため、周期を有する方向と、周期をもたない方向で異なる有効屈折率nTE、nTMを有しており、TE偏光(TE波(Transverse Electric Wave):電界成分が入射面に対し横向き)とTM偏光(TM波(Transverse Magnetic Wave):磁界成分が入射面に対し横向き)との間で伝播速度に差が生じることによって位相差δが発現する。 As shown in FIG. 3A, the second phase difference compensating element 50 has a structure in which media having different refractive indexes n 1 and n 2 are alternately arranged at a constant period. Therefore, it has different effective refractive indexes n TE and n TM in a direction having a period and a direction having no period, and TE polarized light (TE wave (Transverse Electric Wave): the electric field component is transverse to the incident surface). ) And TM polarized light (TM wave (Transverse Magnetic Wave): the magnetic field component is transverse to the incident surface), the phase difference δ is expressed.

なお、有効屈折率nTE、nTM、および位相差δは、下式
TE={f・n1・exp2+(1−f)・n2・exp2}・exp(1/2)
TM={f・n1・exp(-2)+(1−f)・n2・exp(-2)}・exp(-1/2)
δ=(nTE−nTM)・H
上式において
P=周期
L=幅
f=充填度合(f=L/P)
H=高さ
で求められる。
The effective refractive indexes n TE , n TM , and phase difference δ are expressed as follows: n TE = {f · n 1 · exp 2 + (1−f) · n 2 · exp 2 } · exp (1/2)
n TM = {f · n 1 · exp (−2) + (1−f) · n 2 · exp (−2) } · exp (−1/2)
δ = (n TE −n TM ) · H
In the above formula, P = period L = width f = degree of filling (f = L / P)
H = determined by height.

ここで、第2位相差補償素子50の遅相軸は、図3(a)に示す構造複屈折層において周期をもたない方向であり、図3(b)に示すように、第2位相差補償素子50の遅相軸は、液晶層33の遅相軸に対して直交する方向である。図3(b)に示す構成例では、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10(WG−PBS)においてワイヤーグリッド10bの延在方向を液晶パネル11に対して光学的に投影したときの方向を基準としたとき、検光子13の透過軸の方位φ1は0°であり、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の透過軸の方位φ2、および偏光子9の透過軸の方位φ3は、反時計回りで90°であり、液晶層33の遅相軸の方位φ0は反時計回りで45°であり、第2位相差補償素子50の遅相軸の方位φ50は反時計回りで135°である。   Here, the slow axis of the second phase difference compensating element 50 is a direction having no period in the structural birefringent layer shown in FIG. 3A, and as shown in FIG. The slow axis of the phase difference compensation element 50 is a direction orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer 33. In the configuration example shown in FIG. 3B, when the extension direction of the wire grid 10 b is optically projected onto the liquid crystal panel 11 in the wire grid polarization beam splitter 10 (WG-PBS) as a reference. The azimuth φ1 of the transmission axis of the analyzer 13 is 0 °, the azimuth φ2 of the transmission axis of the wire grid polarization beam splitter 10 and the azimuth φ3 of the transmission axis of the polarizer 9 are 90 ° counterclockwise, The slow axis azimuth φ0 of the liquid crystal layer 33 is 45 ° counterclockwise, and the slow axis azimuth φ50 of the second phase difference compensation element 50 is 135 ° counterclockwise.

図3(a)に示す構造複屈折層(第2位相差補償素子50)は、例えば、対向基板31の製造工程において、屈折率n2を有する第1媒質層51を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、第1媒質層51に対して、対向基板31の基板面に垂直な複数の溝53を周期的に形成し、しかる後に、溝53を埋めるように、屈折率n1を有する第2媒質層52を形成することにより実現することができる。より具体的には、TiOやZrO等の高屈折率材料からなる第1媒質層51を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、第1媒質層51に複数の溝53を周期的に形成し、しかる後に、溝53を埋めるように、SiOやMgF等の低屈折率材料からなる第2媒質層52を形成することにより実現することができる。その際、微細なフォトリソグラフィ技術として、例えば、二光束干渉露光を用い、微細なエッチング技術として、例えば、異方性ドライエッチングを用いる。 The structural birefringent layer (second phase difference compensation element 50) shown in FIG. 3A is formed by, for example, photolithography after forming the first medium layer 51 having a refractive index n 2 in the manufacturing process of the counter substrate 31. Using the technique and the etching technique, a plurality of grooves 53 perpendicular to the substrate surface of the counter substrate 31 are periodically formed in the first medium layer 51, and then the refractive index is filled so as to fill the grooves 53. This can be realized by forming the second medium layer 52 having n 1 . More specifically, after forming the first medium layer 51 made of a high refractive index material such as TiO 2 or ZrO 2 , a plurality of grooves 53 are formed in the first medium layer 51 using a photolithography technique and an etching technique. Can be realized by forming the second medium layer 52 made of a low refractive index material such as SiO 2 or MgF 2 so as to fill the groove 53. At this time, for example, two-beam interference exposure is used as a fine photolithography technique, and anisotropic dry etching is used as a fine etching technique, for example.

(液晶装置3の視角特性)
図4は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置等の視角特性を示すグラフであり、図4(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置の視角特性を示すグラフ、および本発明の実施の形態1に対する比較例に係る液晶装置の視角特性を示すグラフである。なお、図4に示す視角特性において、各領域に付した数値は、コントラストを対数で示した値である。
(Viewing angle characteristics of the liquid crystal device 3)
FIG. 4 is a graph showing the viewing angle characteristics of the liquid crystal device or the like according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are the viewing angle characteristics of the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention. 2 is a graph showing a viewing angle characteristic of a liquid crystal device according to a comparative example with respect to the first embodiment of the present invention. In the viewing angle characteristics shown in FIG. 4, the numerical value given to each region is a value indicating the logarithm of contrast.

本形態の液晶装置3において、液晶パネル11では、対向基板31および素子基板32は、例えば2.0μmのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶(△n=0.12)が注入されているため、液晶層33の正面位相差は3.2nmである。これに対して、第2位相差補償素子50(構造複屈折層)の正面位相差は、液晶層33の正面位相差と同様、3.2nmであり、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが等しい。従って、本形態では、液晶パネル11の正面位相差を第2位相差補償素子50の正面位相差で相殺できるので、第1位相差補償素子12は、液晶パネル11に対して平行に配置されている。   In the liquid crystal device 3 of this embodiment, in the liquid crystal panel 11, the counter substrate 31 and the element substrate 32 are bonded to each other while being held in a gap of 2.0 μm, for example, and a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy (Δn = Since 0.12) is injected, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is 3.2 nm. On the other hand, the front phase difference of the second retardation compensation element 50 (structural birefringence layer) is 3.2 nm, similar to the front phase difference of the liquid crystal layer 33, and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is equal to the second phase difference. The front phase difference of the phase difference compensation element 50 is equal. Therefore, in this embodiment, since the front phase difference of the liquid crystal panel 11 can be canceled by the front phase difference of the second phase difference compensation element 50, the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11. Yes.

かかる構成の液晶装置3における視角特性は、図4(a)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネル11に対する法線方向)に位置している。また、液晶装置3を投射型表示装置1に用いた際のコントラストは15000であった。これに対して、図4(b)には、液晶パネル11に第2位相差補償素子50を設けずに、液晶パネル11に対して平行に第1位相差補償素子12を配置した場合の視角特性を示してあり、かかる比較例に係る液晶装置3を投射型表示装置1に用いた際のコントラストは3200であった。このように、本形態によれば、液晶装置3の視角特性およびコントラストが大幅に改善されていることがわかる。   The viewing angle characteristics of the liquid crystal device 3 having such a configuration are as shown in FIG. 4A, and the maximum contrast is located in the center of the figure (in the normal direction to the liquid crystal panel 11). Further, the contrast when the liquid crystal device 3 was used for the projection display device 1 was 15000. On the other hand, FIG. 4B shows the viewing angle when the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11 without providing the second phase difference compensation element 50 in the liquid crystal panel 11. The contrast was 3200 when the liquid crystal device 3 according to the comparative example was used for the projection display device 1. Thus, according to this embodiment, it can be seen that the viewing angle characteristics and contrast of the liquid crystal device 3 are greatly improved.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の液晶装置3および投射型表示装置1において、液晶パネル11外には液晶パネル11に対向するように第1位相差補償素子12が配置されているとともに、対向基板31および素子基板32のうち、対向基板31には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に設けられ、かかる第2位相差補償素子50は、液晶層33の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層33の正面位相差を第2位相差補償素子50で補償することができる。また、本形態において、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とが等しいので、第1位相差補償素子12については液晶パネル11に平行に配置すればよい。それ故、液晶パネル外に1つの位相差補償素子(第1位相差補償素子)を設けて適正な視角補償を行った場合でも、第1位相差補償素子12が大きなスペースを占めることがない。また、第1位相差補償素子12を液晶パネル11に平行に配置するのであれば、手間のかかる傾き調整を必要としないので、液晶装置3および投射型表示装置1を組み立てる際の効率を向上することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the liquid crystal device 3 and the projection display device 1 according to the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is disposed outside the liquid crystal panel 11 so as to face the liquid crystal panel 11, and the counter substrate. 31 and the element substrate 32, the counter substrate 31 is integrally provided with a second phase difference compensation element 50 made of a structural birefringence layer, and the second phase difference compensation element 50 is a slow axis of the liquid crystal layer 33. A slow axis perpendicular to the axis is provided. Therefore, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 can be compensated by the second phase difference compensation element 50. In this embodiment, since the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are equal, the first phase difference compensation element 12 may be arranged in parallel to the liquid crystal panel 11. Therefore, even when one phase difference compensation element (first phase difference compensation element) is provided outside the liquid crystal panel and appropriate viewing angle compensation is performed, the first phase difference compensation element 12 does not occupy a large space. Further, if the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11, no troublesome tilt adjustment is required, so that the efficiency in assembling the liquid crystal device 3 and the projection display device 1 is improved. be able to.

[実施の形態2:反射型の液晶装置への適用例2]
図5は、本発明の実施の形態2に係る液晶装置3の説明図であり、図5(a)、(b)は、液晶分子33Bのチルト方向に沿って液晶装置3を切断した様子を模式的に示す説明図、および液晶装置3の視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 2: Application Example 2 to Reflective Liquid Crystal Device]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the liquid crystal device 3 according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B show a state in which the liquid crystal device 3 is cut along the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B. 3 is an explanatory diagram schematically showing a graph and viewing angle characteristics of the liquid crystal device 3. FIG. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

実施の形態1では、液晶層33の正面位相差および第2位相差補償素子50の正面位相差はいずれも、3.2nmであり、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが等しかったが、本形態では、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが相違している。このため、本形態では、図5(a)に実線で示すように、第1位相差補償素子12は、液晶パネル11に対して斜めに傾いて配置されている。   In Embodiment 1, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 are both 3.2 nm, and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the second phase difference compensation element 50 are both. However, in this embodiment, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 are different. For this reason, in the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is disposed obliquely with respect to the liquid crystal panel 11 as indicated by a solid line in FIG.

より具体的には、本形態の液晶装置3では、液晶層33の正面位相差が3.2nmであるのに対して、第2位相差補償素子50の正面位相差は、液晶層33の正面位相差より小さく、2.4nmである。このため、第1位相差補償素子12は、光学軸が液晶分子33Bと平行となる方向に向かって傾いている。本形態において、第1位相差補償素子12は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子33Bのチルト方向に対して直交する軸線回りに1.5°斜めに傾いている。   More specifically, in the liquid crystal device 3 of the present embodiment, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is 3.2 nm, whereas the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 is the front of the liquid crystal layer 33. It is smaller than the phase difference and is 2.4 nm. For this reason, the first phase difference compensating element 12 is inclined toward the direction in which the optical axis is parallel to the liquid crystal molecules 33B. In the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is inclined at an angle of 1.5 ° around an axis perpendicular to the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B, as viewed from the parallel posture indicated by the dotted line.

このような構成の液晶装置3の視角特性は、図5(b)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネル11に対する法線方向)に位置している。また、本形態の液晶装置3を投射型表示装置1に用いた際のコントラストは15000であった。   The viewing angle characteristic of the liquid crystal device 3 having such a configuration is as shown in FIG. 5B, and the maximum contrast is located in the center of the figure (normal direction with respect to the liquid crystal panel 11). Further, the contrast when the liquid crystal device 3 of the present embodiment was used for the projection display device 1 was 15000.

なお、本形態において、第1位相差補償素子12は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子33Bのチルト方向に対して直交する軸線回りに、光学軸が液晶分子33Bと平行となる方向に向けて1.5°斜めに傾いていたが、図5(a)に一点鎖線で示すように、光学軸が液晶分子33Bと直交する方向に向けて1.5°斜めに傾いている構成を採用してもよい。かかる構成を採用した場合でも、反射型の液晶装置3であれば元々視角が広いので、視角の低下等が問題とならない。   In the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 has a direction in which the optical axis is parallel to the liquid crystal molecules 33B around an axis orthogonal to the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B, as viewed from the parallel posture indicated by the dotted line. The optical axis is inclined at an angle of 1.5 ° toward the direction perpendicular to the liquid crystal molecules 33B, as shown by a one-dot chain line in FIG. 5A. May be adopted. Even when such a configuration is adopted, the reflection type liquid crystal device 3 originally has a wide viewing angle, so there is no problem of a reduction in viewing angle or the like.

このように本形態の液晶装置3および投射型表示装置1においても、実施の形態1と同様、液晶パネル11外には液晶パネル11に対向するように第1位相差補償素子12が配置されているとともに、対向基板31および素子基板32のうち、対向基板31には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に設けられ、かかる第2位相差補償素子50は、液晶層33の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層33の正面位相差を第2位相差補償素子50で補償することができる。   As described above, also in the liquid crystal device 3 and the projection display device 1 of the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is arranged outside the liquid crystal panel 11 so as to face the liquid crystal panel 11 as in the first embodiment. In addition, of the counter substrate 31 and the element substrate 32, the counter substrate 31 is integrally provided with a second phase difference compensation element 50 made of a structural birefringence layer, and the second phase difference compensation element 50 includes a liquid crystal layer. It has a slow axis orthogonal to 33 slow axes. Therefore, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 can be compensated by the second phase difference compensation element 50.

また、本形態において、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とが相違するため、第1位相差補償素子12については液晶パネル11を斜めに傾けているが、このような場合でも、第1位相差補償素子12の液晶パネル11に対する傾きは小さくてよい。すなわち、第2位相差補償素子50を設けない場合、Cプレートを液晶パネル11に対して5°傾ける必要があるが、本形態によれば、第1位相差補償素子12を液晶パネル11に対して1.5°傾ければよい。それ故、第1位相差補償素子12が占めるスペースが狭くてよい。   In this embodiment, since the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are different, the liquid crystal panel 11 is inclined obliquely with respect to the first phase difference compensation element 12. Even in such a case, the inclination of the first phase difference compensating element 12 with respect to the liquid crystal panel 11 may be small. That is, when the second phase difference compensation element 50 is not provided, the C plate needs to be inclined by 5 ° with respect to the liquid crystal panel 11. However, according to the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is disposed with respect to the liquid crystal panel 11. And tilt by 1.5 °. Therefore, the space occupied by the first phase difference compensation element 12 may be narrow.

また、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とを同一にしようとすると、第2位相差補償素子50の正面位相差が液晶層33の正面位相差より大きい場合と小さい場合とが発生するおそれがあり、この場合、第1位相差補償素子12を傾ける方向が90°異なることになる。しかるに本形態では、第2位相差補償素子50の正面位相差の狙い値を液晶層33の正面位相差より小さく設定してあるので、第1位相差補償素子12を傾ける方向が一義的に定まる。それ故、液晶装置3の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。   Further, when the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are made identical, the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 is larger than the front phase difference of the liquid crystal layer 33. In some cases, the direction in which the first phase difference compensation element 12 is tilted differs by 90 °. However, in this embodiment, since the target value of the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 is set smaller than the front phase difference of the liquid crystal layer 33, the direction in which the first phase difference compensation element 12 is tilted is uniquely determined. . Therefore, there is an advantage that the working efficiency at the time of assembling the liquid crystal device 3 can be improved.

[実施の形態3:透過型の液晶装置への適用例1]
図6は、本発明を適用した透過型の液晶装置3を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。なお、図6に示す投射型表示装置100に用いた部材のうち、図1に示す投射型表示装置1に用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。
[Embodiment 3: Application Example 1 to Transmission Type Liquid Crystal Device]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projection display device as an electronic apparatus using the transmissive liquid crystal device 3 to which the present invention is applied. Of the members used in the projection display device 100 shown in FIG. 6, members having the same functions as those used in the projection display device 1 shown in FIG.

図6に示す投射型表示装置100も、実施の形態1と同様、観察者側に設けられたスクリーン等に光を照射し、このスクリーンで反射した光を観察する、いわゆる投影型の投射型表示装置である。投射型表示装置100は、光源6を備えた光源部130と、ダイクロイックミラー113、114と、透過型の液晶装置3(液晶装置3R、3G、3B)と、投射光学系5と、色合成素子4(色合成光学系)と、リレー系120とを備えている。   Similarly to the first embodiment, the projection display device 100 shown in FIG. 6 also irradiates light on a screen or the like provided on the viewer side and observes the light reflected by this screen, so-called projection type projection display. Device. The projection display device 100 includes a light source unit 130 including a light source 6, dichroic mirrors 113 and 114, a transmissive liquid crystal device 3 (liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B), a projection optical system 5, and a color composition element. 4 (color synthesis optical system) and a relay system 120.

光源6は、赤色光R、緑色光G、および青色光Bを含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー113は、光源6からの赤色光Rを透過させるとともに、緑色光G、および青色光Bを反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー114は、ダイクロイックミラー113で反射された緑色光Gおよび青色光Bのうち青色光Bを透過させるとともに緑色光Gを反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー113、114は、光源6から出射した光を赤色光Rと緑色光Gと青色光Bとに分離する色分離光学系を構成する。   The light source 6 is composed of an ultrahigh pressure mercury lamp that supplies light including red light R, green light G, and blue light B. The dichroic mirror 113 is configured to transmit the red light R from the light source 6 and reflect the green light G and the blue light B. The dichroic mirror 114 is configured to transmit the blue light B and reflect the green light G out of the green light G and the blue light B reflected by the dichroic mirror 113. Thus, the dichroic mirrors 113 and 114 constitute a color separation optical system that separates the light emitted from the light source 6 into red light R, green light G, and blue light B.

ここで、ダイクロイックミラー113と光源6との間には、インテグレーター121および偏光変換素子122が光源6から順に配置されている。インテグレーター121は、光源6から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子122は、光源6からの光を、例えばS偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。   Here, between the dichroic mirror 113 and the light source 6, an integrator 121 and a polarization conversion element 122 are sequentially arranged from the light source 6. The integrator 121 is configured to uniformize the illuminance distribution of the light emitted from the light source 6. The polarization conversion element 122 is configured to change the light from the light source 6 into polarized light having a specific vibration direction such as S-polarized light.

液晶装置3Rは、ダイクロイックミラー113を透過して反射ミラー123で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶装置3Rは、λ/2位相差板151、偏光子9、第1位相差補償素子12、赤色用の液晶パネル11R、および検光子13を備えている。ここで、液晶装置3Rに入射する赤色光Rは、ダイクロイックミラー113を透過しても光の偏光は変化しないことから、S偏光のままであり、λ/2位相差板151は、液晶装置3Rに入射したS偏光をP偏光に変換する光学素子である。また、偏光子9は、S偏光を遮断してP偏光を透過させる偏光板である。そして、赤色用液晶パネル11Rは、P偏光を画像信号に応じた変調によってS偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、検光子13は、P偏光を遮断してS偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶装置3Rは、画像信号に応じて赤色光Rを変調し、変調した赤色光Rを色合成素子4に向けて出射する構成となっている。   The liquid crystal device 3R is a transmissive liquid crystal device that modulates red light transmitted through the dichroic mirror 113 and reflected by the reflecting mirror 123 in accordance with an image signal. The liquid crystal device 3R includes a λ / 2 phase difference plate 151, a polarizer 9, a first phase difference compensation element 12, a red liquid crystal panel 11R, and an analyzer 13. Here, since the red light R incident on the liquid crystal device 3R does not change the polarization of the light even if it passes through the dichroic mirror 113, it remains the S-polarized light, and the λ / 2 phase difference plate 151 is used for the liquid crystal device 3R. Is an optical element that converts S-polarized light incident on P to P-polarized light. The polarizer 9 is a polarizing plate that blocks S-polarized light and transmits P-polarized light. The red liquid crystal panel 11R is configured to convert P-polarized light into S-polarized light (circularly polarized light or elliptically polarized light in the case of halftone) by modulation according to the image signal. Further, the analyzer 13 is a polarizing plate that blocks P-polarized light and transmits S-polarized light. Therefore, the liquid crystal device 3 </ b> R is configured to modulate the red light R in accordance with the image signal and emit the modulated red light R toward the color synthesis element 4.

液晶装置3Gは、ダイクロイックミラー113で反射した後にダイクロイックミラー114で反射した緑色光Gを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。かかる液晶装置3Gは、偏光子9、第1位相差補償素子12、緑色用の液晶パネル11G、および検光子13を備えている。ここで、液晶装置3Gに入射する緑色光Gは、ダイクロイックミラー114で反射しても光の偏光は変化しないことから、S偏光のままである。また、偏光子9は、P偏光を遮断してS偏光を透過させる偏光板である。そして、緑色用液晶パネル11Gは、S偏光を画像信号に応じた変調によってP偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、検光子13は、S偏光を遮断してP偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶装置3Gは、画像信号に応じて緑色光Gを変調し、変調した緑色光Gを色合成素子4に向けて出射する構成となっている。   The liquid crystal device 3G is a transmissive liquid crystal device that modulates the green light G reflected by the dichroic mirror 114 after being reflected by the dichroic mirror 113 in accordance with an image signal. The liquid crystal device 3G includes a polarizer 9, a first phase difference compensation element 12, a green liquid crystal panel 11G, and an analyzer 13. Here, since the green light G incident on the liquid crystal device 3G is reflected by the dichroic mirror 114, the polarization of the light does not change, and thus remains the S-polarized light. The polarizer 9 is a polarizing plate that blocks P-polarized light and transmits S-polarized light. The green liquid crystal panel 11G is configured to convert S-polarized light into P-polarized light (circularly polarized light or elliptically polarized light in the case of halftone) by modulation according to the image signal. Further, the analyzer 13 is a polarizing plate that blocks S-polarized light and transmits P-polarized light. Accordingly, the liquid crystal device 3G is configured to modulate the green light G in accordance with the image signal and emit the modulated green light G toward the color synthesis element 4.

液晶装置3Bは、ダイクロイックミラー113で反射し、ダイクロイックミラー114を透過した後でリレー系120を経た青色光Bを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。かかる液晶装置3Bは、λ/2位相差板151、偏光子9、第1位相差補償素子12、青色用の液晶パネル11Bおよび検光子13を備えている。ここで、液晶装置3Bに入射する青色光Bは、ダイクロイックミラー113で反射してダイクロイックミラー114を透過した後にリレー系120の後述する2つの反射ミラー125a、125bで反射することから、S偏光のままであり、λ/2位相差板151は、液晶装置3Bに入射したS偏光をP偏光に変換する光学素子である。また、偏光子9は、S偏光を遮断してP偏光を透過させる偏光板である。そして、青色用液晶パネル11Bは、P偏光を画像信号に応じた変調によってS偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、検光子13は、P偏光を遮断してS偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶装置3Bは、画像信号に応じて青色光Bを変調し、変調した青色光Bを色合成素子4に向けて出射する構成となっている。そして、色合成素子4では、3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系5によってスクリーン等に拡大投写される。   The liquid crystal device 3B is a transmissive liquid crystal device that modulates the blue light B that is reflected by the dichroic mirror 113, passes through the dichroic mirror 114, and passes through the relay system 120 in accordance with an image signal. The liquid crystal device 3B includes a λ / 2 phase difference plate 151, a polarizer 9, a first phase difference compensation element 12, a blue liquid crystal panel 11B, and an analyzer 13. Here, since the blue light B incident on the liquid crystal device 3B is reflected by the two reflecting mirrors 125a and 125b (to be described later) of the relay system 120 after being reflected by the dichroic mirror 113 and transmitted through the dichroic mirror 114, the S-polarized light. The λ / 2 retardation plate 151 is an optical element that converts S-polarized light incident on the liquid crystal device 3B into P-polarized light. The polarizer 9 is a polarizing plate that blocks S-polarized light and transmits P-polarized light. The blue liquid crystal panel 11B is configured to convert P-polarized light into S-polarized light (circularly polarized light or elliptically polarized light in the case of halftone) by modulation according to the image signal. Further, the analyzer 13 is a polarizing plate that blocks P-polarized light and transmits S-polarized light. Therefore, the liquid crystal device 3 </ b> B is configured to modulate the blue light B according to the image signal and emit the modulated blue light B toward the color synthesis element 4. In the color synthesis element 4, the three color lights (images) are superimposed and synthesized, and the synthesized color light is enlarged and projected onto the screen or the like by the projection optical system 5.

なお、リレー系120は、リレーレンズ124a、124bと反射ミラー125a、125bとを備えている。リレーレンズ124a、124bは、青色光Bの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ124aは、ダイクロイックミラー114と反射ミラー125aとの間に配置されている。また、リレーレンズ124bは、反射ミラー125a、125bの間に配置されている。反射ミラー125aは、ダイクロイックミラー114を透過してリレーレンズ124aから出射した青色光Bをリレーレンズ124bに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー125bは、リレーレンズ124bから出射した青色光Bを液晶装置3Bに向けて反射するように配置されている。   The relay system 120 includes relay lenses 124a and 124b and reflection mirrors 125a and 125b. The relay lenses 124a and 124b are provided to prevent light loss due to the long optical path of the blue light B. Here, the relay lens 124a is disposed between the dichroic mirror 114 and the reflection mirror 125a. The relay lens 124b is disposed between the reflection mirrors 125a and 125b. The reflection mirror 125a is disposed so as to reflect the blue light B transmitted through the dichroic mirror 114 and emitted from the relay lens 124a toward the relay lens 124b. The reflection mirror 125b is disposed so as to reflect the blue light B emitted from the relay lens 124b toward the liquid crystal device 3B.

(液晶装置3の構成)
図7は、本発明の実施の形態3に係る液晶装置3の説明図であり、図7(a)、(b)は、液晶分子33Bのチルト方向に沿って液晶装置3を切断した様子を模式的に示す説明図、およびその視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図7(a)では、ゲート線321やソース線322等の図示を省略してある。
(Configuration of the liquid crystal device 3)
FIG. 7 is an explanatory diagram of the liquid crystal device 3 according to Embodiment 3 of the present invention. FIGS. 7A and 7B show a state in which the liquid crystal device 3 is cut along the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B. It is explanatory drawing shown typically and the graph which shows the viewing angle characteristic. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 7A, the gate line 321 and the source line 322 are not shown.

図6および図7(a)において、液晶装置3R、3G、3Bはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。また、ユニット化された3つの液晶装置3R、3G、3Bは、例えば、色合成素子4の3つの光入射面に接合されている。ここで、液晶装置3R、3G、3Bの構成は略同一であるため、以下、液晶装置3Gおよび液晶パネル11Gの構成について説明する。その際、液晶装置3R、3G、3Bおよび液晶パネル11R、11G、11Bについては、対応する色を示すR、G、Bを付さずに、液晶装置3および液晶パネル11として説明する。   In FIG. 6 and FIG. 7A, the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are all unitized and have the same configuration. The unitized three liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are bonded to, for example, three light incident surfaces of the color synthesis element 4. Here, since the configurations of the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B are substantially the same, the configurations of the liquid crystal device 3G and the liquid crystal panel 11G will be described below. At that time, the liquid crystal devices 3R, 3G, and 3B and the liquid crystal panels 11R, 11G, and 11B will be described as the liquid crystal device 3 and the liquid crystal panel 11 without adding R, G, and B indicating the corresponding colors.

図7(a)において、液晶装置3は、偏光子9(入射側偏光板)と、第1位相差補償素子12と、液晶パネル11と、検光子13(出射側偏光板)とがこの順に配置された構造を有している。かかる液晶装置3において、偏光子9を透過したS偏光は、第1位相差補償素子12を介して液晶パネル11に入射する。本形態の液晶パネル11において、対向基板31(第1基板)の基板本体310、共通電極39、素子基板32(第2基板)の基板本体320、画素電極36等はいずれも、透光性を有しており、液晶パネル11は、透過型の液晶パネルである。また、液晶装置3はノーマリブラックとなるように構成されており、検光子13と偏光子9とは、互いの透過軸を液晶パネル11に光学的に投影したときに直交するように配置されている。このため、液晶パネル11を透過した変調光Loのうち、P偏光は検光子13を透過する。   7A, the liquid crystal device 3 includes a polarizer 9 (incident side polarizing plate), a first phase difference compensating element 12, a liquid crystal panel 11, and an analyzer 13 (outgoing side polarizing plate) in this order. It has an arranged structure. In the liquid crystal device 3, the S-polarized light that has passed through the polarizer 9 enters the liquid crystal panel 11 via the first phase difference compensation element 12. In the liquid crystal panel 11 of this embodiment, the substrate body 310 of the counter substrate 31 (first substrate), the common electrode 39, the substrate body 320 of the element substrate 32 (second substrate), the pixel electrode 36, and the like all have translucency. The liquid crystal panel 11 is a transmissive liquid crystal panel. In addition, the liquid crystal device 3 is configured to be normally black, and the analyzer 13 and the polarizer 9 are disposed so as to be orthogonal when the transmission axes of each other are optically projected onto the liquid crystal panel 11. ing. For this reason, of the modulated light Lo transmitted through the liquid crystal panel 11, P-polarized light is transmitted through the analyzer 13.

本形態でも、実施の形態1と同様、液晶モードは、垂直配向(Vertical Alien)モードであり、液晶層33は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。また、配向膜37、38は、実施の形態1と同様、シリコン酸化物等の斜方蒸着膜であり、液晶層33の液晶分子33Bは、素子基板32の基板面および対向基板31の基板面に対する法線方向から斜めに傾いて、85°のプレチルト角θpをなすように配向している。このようにプレチルト角θpが付与されることにより、液晶分子33Bは光学的な異方性を有し、液晶分子33Bからなる液晶層33は遅相軸を有するものとなる。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the liquid crystal mode is a vertical alignment mode, and the liquid crystal layer 33 is made of a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. Similarly to the first embodiment, the alignment films 37 and 38 are oblique vapor deposition films such as silicon oxide, and the liquid crystal molecules 33B of the liquid crystal layer 33 are formed on the substrate surface of the element substrate 32 and the substrate surface of the counter substrate 31. It is tilted obliquely from the normal direction to and is oriented to form a pretilt angle θp of 85 °. By providing the pretilt angle θp in this way, the liquid crystal molecules 33B have optical anisotropy, and the liquid crystal layer 33 made of the liquid crystal molecules 33B has a slow axis.

本形態の液晶装置3において、対向基板31および素子基板32は、例えば2.5μmのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶(△n=0.14)が注入されて液晶セルが形成されている。本形態において、液晶層33の正面位相差は2.4nmである。   In the liquid crystal device 3 of the present embodiment, the counter substrate 31 and the element substrate 32 are bonded to each other while being held in a gap of, for example, 2.5 μm, and a liquid crystal (Δn = 0.14) having a negative dielectric anisotropy is interposed therebetween. A liquid crystal cell is formed by being injected. In this embodiment, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is 2.4 nm.

第1位相差補償素子12は、実施の形態1と同様、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有するCプレートであり、第1位相差補償素子12の厚み方向の位相差Rthは190nmである。   As in the first embodiment, the first phase difference compensation element 12 is a C plate having a negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction of the optical axis. The thickness direction retardation Rth is 190 nm.

このように構成した液晶装置3において、対向基板31(第1基板)および素子基板32(第2基板)のうちの少なくとも一方の基板には、図3(a)を参照して説明した構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に形成されている。本形態において、第2位相差補償素子50は、対向基板31の基板本体310と共通電極39との層間に面内方向に光学軸を有するAプレートとして構成されている。かかる第2位相差補償素子50は、異なる屈折率n1、n2を有する媒質を一定の周期で交互に配置した構造を有しており、周期をもたない方向が遅相軸である。また、本形態において、図3(b)を参照して説明したように、第2位相差補償素子50の遅相軸は、液晶層33の遅相軸に対して直交する方向であり、検光子13の透過軸の方位φ1は0°であり、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター10の透過軸の方位φ2、および偏光子9の透過軸の方位φ3は、反時計回りで90°であり、液晶層33の遅相軸の方位φ0は反時計回りで45°であり、第2位相差補償素子50の遅相軸の方位φ50は反時計回りで135°である。 In the liquid crystal device 3 configured as described above, at least one of the counter substrate 31 (first substrate) and the element substrate 32 (second substrate) is provided on the structural composite described with reference to FIG. A second retardation compensation element 50 made of a refractive layer is integrally formed. In this embodiment, the second phase difference compensation element 50 is configured as an A plate having an optical axis in the in-plane direction between the substrate body 310 and the common electrode 39 of the counter substrate 31. The second phase difference compensation element 50 has a structure in which media having different refractive indexes n 1 and n 2 are alternately arranged at a constant period, and the direction having no period is a slow axis. Further, in this embodiment, as described with reference to FIG. 3B, the slow axis of the second phase difference compensation element 50 is a direction orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer 33, and is detected. The azimuth φ1 of the transmission axis of the photon 13 is 0 °, the azimuth φ2 of the transmission axis of the wire grid polarization beam splitter 10 and the azimuth φ3 of the transmission axis of the polarizer 9 are 90 ° counterclockwise, and the liquid crystal layer The slow axis azimuth φ0 of 33 is 45 ° counterclockwise, and the slow axis azimuth φ50 of the second phase difference compensation element 50 is 135 ° counterclockwise.

ここで、第2位相差補償素子50(構造複屈折層)の正面位相差は、液晶層33の正面位相差と同様、2.4nmであり、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが等しい。従って、本形態では、液晶パネル11の正面位相差を第2位相差補償素子50の正面位相差で相殺できるので、第1位相差補償素子12は、液晶パネル11に対して平行に配置されている。   Here, the front phase difference of the second retardation compensation element 50 (structural birefringence layer) is 2.4 nm, similar to the front phase difference of the liquid crystal layer 33, and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the second phase difference. The front phase difference of the compensation element 50 is equal. Therefore, in this embodiment, since the front phase difference of the liquid crystal panel 11 can be canceled by the front phase difference of the second phase difference compensation element 50, the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11. Yes.

かかる構成の液晶装置3における視角特性は、図7(b)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネル11に対する法線方向)に位置している。また、液晶装置3を投射型表示装置100に用いた際のコントラストは5000であった。これに対して、液晶パネル11に第2位相差補償素子50を設けずに、液晶パネル11に対して平行に第1位相差補償素子12を配置した場合の視角特性は、図10(d)を参照して説明した通りであり、かかる比較例に係る液晶装置3を投射型表示装置100に用いた際のコントラストは2800であった。このように、本形態によれば、液晶装置3の視角特性およびコントラストが大幅に改善されていることがわかる。   The viewing angle characteristics of the liquid crystal device 3 having such a configuration are as shown in FIG. 7B, and the maximum contrast is located in the center of the figure (in the normal direction to the liquid crystal panel 11). The contrast when the liquid crystal device 3 was used for the projection display device 100 was 5000. On the other hand, the viewing angle characteristic when the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11 without providing the second phase difference compensation element 50 in the liquid crystal panel 11 is shown in FIG. The contrast when the liquid crystal device 3 according to the comparative example was used in the projection display device 100 was 2800. Thus, according to this embodiment, it can be seen that the viewing angle characteristics and contrast of the liquid crystal device 3 are greatly improved.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の液晶装置3および投射型表示装置100においては、実施の形態1と同様、液晶パネル11外には液晶パネル11に対向するように第1位相差補償素子12が配置されているとともに、対向基板31および素子基板32のうち、対向基板31には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に設けられ、かかる第2位相差補償素子50は、液晶層33の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層33の正面位相差を第2位相差補償素子50で補償することができる。また、本形態において、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とが等しいので、第1位相差補償素子12については液晶パネル11に平行に配置すればよい。それ故、液晶パネル外に1つの位相差補償素子(第1位相差補償素子)を設けて適正な視角補償を行った場合でも、第1位相差補償素子12が大きなスペースを占めることがない。また、第1位相差補償素子12を液晶パネル11に平行に配置するのであれば、手間のかかる傾き調整を必要としないので、液晶装置3および投射型表示装置100を組み立てる際の効率を向上することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the liquid crystal device 3 and the projection display device 100 of the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is arranged outside the liquid crystal panel 11 so as to face the liquid crystal panel 11 as in the first embodiment. Among the counter substrate 31 and the element substrate 32, the counter substrate 31 is integrally provided with a second phase difference compensation element 50 made of a structural birefringence layer, and the second phase difference compensation element 50 is The liquid crystal layer 33 has a slow axis perpendicular to the slow axis. Therefore, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 can be compensated by the second phase difference compensation element 50. In this embodiment, since the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are equal, the first phase difference compensation element 12 may be arranged in parallel to the liquid crystal panel 11. Therefore, even when one phase difference compensation element (first phase difference compensation element) is provided outside the liquid crystal panel and appropriate viewing angle compensation is performed, the first phase difference compensation element 12 does not occupy a large space. Further, if the first phase difference compensation element 12 is arranged in parallel to the liquid crystal panel 11, no troublesome tilt adjustment is required, so that the efficiency in assembling the liquid crystal device 3 and the projection display device 100 is improved. be able to.

[実施の形態4:透過型の液晶装置への適用例2]
図8は、本発明の実施の形態4に係る液晶装置3の説明図であり、図8(a)、(b)、(c)は、液晶分子33Bのチルト方向に沿って液晶装置3を切断した様子を模式的に示す説明図、その視角特性を示すグラフ、および別の形態における視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1、3と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図8(a)では、ゲート線321やソース線322等の図示を省略してある。
[Embodiment 4: Application Example 2 to Transmission Type Liquid Crystal Device]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the liquid crystal device 3 according to Embodiment 4 of the present invention. FIGS. 8A, 8B, and 8C show the liquid crystal device 3 along the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B. It is explanatory drawing which shows a mode that it cut | disconnected, the graph which shows the viewing angle characteristic, and the graph which shows the viewing angle characteristic in another form. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiments 1 and 3, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Further, in FIG. 8A, the gate line 321 and the source line 322 are not shown.

実施の形態3では、液晶層33の正面位相差および第2位相差補償素子50の正面位相差はいずれも、2.4nmであり、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが等しかったが、本形態では、液晶層33の正面位相差と第2位相差補償素子50の正面位相差とが相違しているため、図8(a)に実線で示すように、第1位相差補償素子12は、液晶パネル11に対して斜めに傾いて配置されている。   In Embodiment 3, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 are both 2.4 nm, and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the second phase difference compensation element 50 are both. However, in this embodiment, since the front phase difference of the liquid crystal layer 33 and the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 are different, the solid phase is shown in FIG. As described above, the first phase difference compensation element 12 is disposed obliquely with respect to the liquid crystal panel 11.

より具体的には、本形態の液晶装置3では、液晶層33の正面位相差が2.4nmであるのに対して、第2位相差補償素子50の正面位相差は、液晶層33の正面位相差より小さく、1.8nmである。このため、第1位相差補償素子12は、光学軸が液晶分子33Bと平行となる方向に向かって傾いている。本形態において、第1位相差補償素子12は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子33Bのチルト方向に対して直交する軸線回りに2.5°斜めに傾いている。   More specifically, in the liquid crystal device 3 of the present embodiment, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 is 2.4 nm, whereas the front phase difference of the second retardation compensation element 50 is the front of the liquid crystal layer 33. It is smaller than the phase difference and 1.8 nm. For this reason, the first phase difference compensating element 12 is inclined toward the direction in which the optical axis is parallel to the liquid crystal molecules 33B. In this embodiment, the first phase difference compensation element 12 is inclined by 2.5 ° around an axis orthogonal to the tilt direction of the liquid crystal molecules 33B, as viewed from the parallel posture indicated by the dotted line.

このような構成の液晶装置3の視角特性は、図8(b)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネル11に対する法線方向)に位置している。また、本形態の液晶装置3を投射型表示装置100に用いた際のコントラストは5000であった。   The viewing angle characteristic of the liquid crystal device 3 having such a configuration is as shown in FIG. 8B, and the maximum contrast is located in the center of the figure (normal direction with respect to the liquid crystal panel 11). Further, the contrast when the liquid crystal device 3 of the present embodiment was used for the projection display device 100 was 5000.

なお、図8(a)に一点鎖線で示すように、光学軸が液晶分子33Bと直交する方向に向けて2.5°斜めに傾いている構成を採用してもよい。かかる構成を採用した場合、液晶装置3の視角特性は、図8(c)に示す通りであり、最大コントラストが図の中央(液晶パネル11に対する法線方向)に位置している。但し、光学軸が液晶分子33Bと直交する方向に向けて2.5°斜めに傾いていると、液晶装置3を投射型表示装置100に用いた際のコントラストは3500まで低下する。それ故、透過型の液晶装置3の場合、第1位相差補償素子12を、光学軸が液晶分子33Bと平行となる方向に傾かせることが好ましい。   Note that, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 8A, a configuration in which the optical axis is inclined at an angle of 2.5 ° toward the direction orthogonal to the liquid crystal molecules 33B may be employed. When such a configuration is adopted, the viewing angle characteristic of the liquid crystal device 3 is as shown in FIG. 8C, and the maximum contrast is located in the center of the figure (normal direction with respect to the liquid crystal panel 11). However, when the optical axis is inclined 2.5 ° toward the direction orthogonal to the liquid crystal molecules 33B, the contrast when the liquid crystal device 3 is used in the projection display device 100 is reduced to 3500. Therefore, in the case of the transmissive liquid crystal device 3, it is preferable to tilt the first retardation compensation element 12 in a direction in which the optical axis is parallel to the liquid crystal molecules 33B.

このように本形態の液晶装置3および投射型表示装置100においては、実施の形態1、2、3と同様、液晶パネル11外には液晶パネル11に対向するように第1位相差補償素子12が配置されているとともに、対向基板31および素子基板32のうち、対向基板31には、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50が一体に設けられ、かかる第2位相差補償素子50は、液晶層33の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層33の正面位相差を第2位相差補償素子50で補償することができる。   As described above, in the liquid crystal device 3 and the projection display device 100 of the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is arranged outside the liquid crystal panel 11 so as to face the liquid crystal panel 11 as in the first, second, and third embodiments. Of the counter substrate 31 and the element substrate 32, the counter substrate 31 is integrally provided with a second phase difference compensation element 50 made of a structural birefringence layer, and the second phase difference compensation element 50 is provided. Has a slow axis orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer 33. Therefore, the front phase difference of the liquid crystal layer 33 can be compensated by the second phase difference compensation element 50.

また、本形態においては、実施の形態2と同様、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とが相違するため、第1位相差補償素子12については液晶パネル11を斜めに傾けているが、このような場合でも、第1位相差補償素子12の液晶パネル11に対する傾きは小さくてよい。すなわち、第2位相差補償素子50を設けない場合、Cプレートを液晶パネル11に対して5°傾ける必要があるが、本形態によれば、第1位相差補償素子12を液晶パネル11に対して2.5°傾ければよい。それ故、第1位相差補償素子12が占めるスペースが狭くてよい。   Further, in this embodiment, since the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are different as in the second embodiment, the liquid crystal panel is used for the first phase difference compensation element 12. 11 is inclined obliquely. Even in such a case, the inclination of the first phase difference compensating element 12 with respect to the liquid crystal panel 11 may be small. That is, when the second phase difference compensation element 50 is not provided, the C plate needs to be inclined by 5 ° with respect to the liquid crystal panel 11. However, according to the present embodiment, the first phase difference compensation element 12 is disposed with respect to the liquid crystal panel 11. Can be tilted 2.5 °. Therefore, the space occupied by the first phase difference compensation element 12 may be narrow.

また、第2位相差補償素子50の正面位相差と液晶層33の正面位相差とを同一にしようとすると、第2位相差補償素子50の正面位相差が液晶層33の正面位相差より大きい場合と小さい場合とが発生するおそれがあり、この場合、第1位相差補償素子12を傾ける方向が90°異なることになるが、第2位相差補償素子50の正面位相差の狙い値を予め、液晶層33の正面位相差より小さく設定しておけば、第1位相差補償素子12を傾ける方向が一義的に定まる。それ故、液晶装置3の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。   Further, when the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 and the front phase difference of the liquid crystal layer 33 are made identical, the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 is larger than the front phase difference of the liquid crystal layer 33. In this case, the direction in which the first phase difference compensation element 12 is tilted differs by 90 °, but the target value of the front phase difference of the second phase difference compensation element 50 is set in advance. If the phase difference is set smaller than the front phase difference of the liquid crystal layer 33, the direction in which the first phase difference compensation element 12 is tilted is uniquely determined. Therefore, there is an advantage that the working efficiency at the time of assembling the liquid crystal device 3 can be improved.

[他の実施の形態]
上記実施の形態1〜4のいずれにおいても、対向基板31(第1基板)および素子基板32(第2基板)のうちの少なくとも一方の基板に、構造複屈折層からなる第2位相差補償素子50を一体に形成するにあたって、対向基板31の内面側(素子基板32と対向する面側)に第2位相差補償素子50を形成したが、対向基板31の外面側(素子基板32と対向する面とは反対の面側)に第2位相差補償素子50を形成してもよい。
[Other embodiments]
In any of the first to fourth embodiments, the second retardation compensation element formed of the structural birefringence layer on at least one of the counter substrate 31 (first substrate) and the element substrate 32 (second substrate). When forming the two-piece 50 integrally, the second phase difference compensation element 50 is formed on the inner surface side (the surface side facing the element substrate 32) of the counter substrate 31, but the outer surface side (facing the element substrate 32) of the counter substrate 31. The second phase difference compensating element 50 may be formed on the surface side opposite to the surface.

また、透過型の液晶装置3の場合、素子基板32の内面側(対向基板31と対向する面側)、あるいは素子基板32の外面側(対向基板31と対向する面とは反対の面側)に第2位相差補償素子50を形成してもよい。   In the case of the transmissive liquid crystal device 3, the inner surface side (the surface side facing the counter substrate 31) of the element substrate 32 or the outer surface side of the element substrate 32 (the surface side opposite to the surface facing the counter substrate 31). Alternatively, the second phase difference compensation element 50 may be formed.

(他の電子機器)
上記実施の形態では、本発明に係る液晶装置3を使用した電子機器として、投射型表示装置1、100を例示したが、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)、ビューファインダー(EVF)等の電子機器や、携帯情報端末等の電子機器において表示部を構成する直視型のディスプレイに本発明を適用してもよい。この場合、液晶パネル11に対してカラーフィルター層を設けることもある。
(Other electronic devices)
In the said embodiment, although the projection type display apparatuses 1 and 100 were illustrated as an electronic device using the liquid crystal device 3 which concerns on this invention, electronic devices, such as a head mounted display (HMD) and a viewfinder (EVF), You may apply this invention to the direct view type | mold display which comprises a display part in electronic devices, such as a portable information terminal. In this case, a color filter layer may be provided for the liquid crystal panel 11.

1、100・・投射型表示装置、3、3R、3G、3B・・液晶装置、4・・色合成素子(色合成光学系)、5・・投射光学系、6・・光源、11、11R、11G、11B・・液晶パネル、12・・第1位相差補償素子、31・・対向基板(第1基板)、32・・素子基板(第2基板)、33・・液晶層、33B・・液晶分子、50・・第2位相差補償素子   1, 100 ··· Projection type display device, 3, 3R, 3G, 3B ··· Liquid crystal device, ··· Color synthesis element (color synthesis optical system), ··· Projection optical system, 6 ·· Light source, 11, 11R , 11G, 11B... Liquid crystal panel, 12.. First phase compensation element, 31.. Counter substrate (first substrate), 32 .. element substrate (second substrate), 33 .. liquid crystal layer, 33 B. Liquid crystal molecules, 50 ·· Second retardation compensation element

Claims (8)

第1基板、該第1基板に対向配置された第2基板、および負の誘電率異方性をもって前記第1基板と前記第2基板との間に設けられ、液晶分子が前記第1基板の基板面および前記第2基板の基板面に対する法線方向から斜めに傾いた液晶層を備えた液晶パネルと、
前記液晶パネルに対向配置され、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第1位相差補償素子と、
前記第1基板および前記第2基板のうちの少なくとも一方の基板に一体に設けられ、前記液晶パネルの平面視において前記液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えた構造複屈折層からなる第2位相差補償素子と、
を有することを特徴とする液晶装置。
A first substrate, a second substrate disposed opposite the first substrate, and a negative dielectric anisotropy provided between the first substrate and the second substrate, wherein liquid crystal molecules are disposed on the first substrate; A liquid crystal panel including a liquid crystal layer inclined obliquely from a normal direction to a substrate surface and a substrate surface of the second substrate;
A first phase difference compensator disposed opposite to the liquid crystal panel and having an optical axis having negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction;
A structural birefringent layer provided integrally with at least one of the first substrate and the second substrate and having a slow axis perpendicular to the slow axis of the liquid crystal layer in plan view of the liquid crystal panel; A second phase difference compensation element,
A liquid crystal device comprising:
前記第2位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが等しく、
前記第1位相差補償素子は、前記液晶パネルに平行に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
The front phase difference of the second retardation compensation element and the front phase difference of the liquid crystal layer are equal,
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first phase difference compensation element is arranged in parallel to the liquid crystal panel.
前記第2位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが相違し、
前記第1位相差補償素子は、前記液晶パネルに対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
The front phase difference of the second phase difference compensation element is different from the front phase difference of the liquid crystal layer,
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first phase difference compensation element is disposed obliquely with respect to the liquid crystal panel.
前記第2位相差補償素子の正面位相差は、前記液晶層の正面位相差より小さく、
前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項3に記載の液晶装置。
The front phase difference of the second retardation compensation element is smaller than the front phase difference of the liquid crystal layer,
4. The liquid crystal device according to claim 3, wherein the first phase difference compensating element is inclined in a direction in which the optical axis and a major axis of the liquid crystal molecule are parallel or orthogonal to each other.
前記液晶パネルは反射型液晶パネルであり、
前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
The liquid crystal panel is a reflective liquid crystal panel,
5. The liquid crystal device according to claim 4, wherein the first phase difference compensating element is inclined in a direction in which the optical axis and the major axis of the liquid crystal molecules are parallel or orthogonal to each other.
前記液晶パネルは透過型液晶パネルであり、
前記第1位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
The liquid crystal panel is a transmissive liquid crystal panel,
5. The liquid crystal device according to claim 4, wherein the first phase difference compensating element is inclined in a direction in which the optical axis and the major axis of the liquid crystal molecules are parallel to each other.
請求項1乃至6の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1. 前記液晶装置に供給する光を出射する光源と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有していることを特徴とする請求項7に記載の投射型表示装置。   The projection display device according to claim 7, further comprising: a light source that emits light to be supplied to the liquid crystal device; and a projection optical system that projects the light modulated by the liquid crystal device.
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