JP2016133633A - Optical unit, projection type display device, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical unit capable of reducing blur or color irregularity appearing in an outline portion of a display pattern, and a projection type display device and an electronic apparatus including the optical unit.SOLUTION: An optical unit 100 includes: a first light modulation part 121 including a first polarizing plate 81, a second polarizing plate 82 disposed to align a transmission axis or an absorption axis thereof to be orthogonal to that of the first polarizing plate 81, and a dimming liquid crystal panel 110A disposed between the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82; and a second light modulation part 122 including a third polarizing plate 83 disposed to align a transmission axis or an absorption axis thereof to be orthogonal to that of the second polarizing plate 82, and a display liquid crystal panel 110B disposed between the second polarizing plate 82 and the third polarizing plate 83. A pixel of the dimming liquid crystal panel 110A is larger in size than a pixel of the display liquid crystal panel 110B. The optical unit also includes a retardation plate 91 that decreases a contrast ratio of the first light modulation part 121, on an incident side or an exit side for light of the dimming liquid crystal panel 110A.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学ユニット、投写型表示装置、電子機器に関する。   The present invention relates to an optical unit, a projection display device, and an electronic apparatus.

光学ユニットとして光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出する光変調手段がある。このような光変調手段は、例えば表示光をスクリーンなどに拡大投写する投写型表示装置(プロジェクター)などに用いられている。   As an optical unit, there is a light modulation means for modulating illumination light incident from a light source based on image information and emitting it as display light. Such light modulation means is used in, for example, a projection display device (projector) that enlarges and projects display light onto a screen or the like.

例えば、特許文献1には、第1偏光板と第2偏光板との間に、補正用液晶パネルと、映像信号に応じて光を変調する表示用液晶パネルとを設けた液晶プロジェクターが開示されている。補正用液晶パネルは、表示用液晶パネルと液晶分子のツイスト方向が同じであって、液晶分子の配向方向(液晶分子がプレチルトしている方向)が光軸を中心に180度逆向きになるように、表示用液晶パネルに対して配置される例が示されている。これにより、表示用液晶パネルにおいて液晶分子がプレチルト角を有して配向していることに起因するコントラストの低下を改善できるとしている。   For example, Patent Document 1 discloses a liquid crystal projector in which a correction liquid crystal panel and a display liquid crystal panel that modulates light according to a video signal are provided between a first polarizing plate and a second polarizing plate. ing. The liquid crystal panel for correction has the same twist direction of the liquid crystal molecules as the liquid crystal panel for display, and the orientation direction of the liquid crystal molecules (the direction in which the liquid crystal molecules are pretilted) is reversed 180 degrees around the optical axis. An example of arrangement with respect to a display liquid crystal panel is shown. Thereby, it is said that the reduction in contrast caused by the liquid crystal molecules being aligned with a pretilt angle in the display liquid crystal panel can be improved.

また、例えば、特許文献2には、光源から射出された光を変調する第1光変調素子と、第1光変調素子と光路上に直列に配置され、第1光変調素子から射出される光を変調する第2光変調素子とを備え、第1光変調素子の光学像の明視方向と第2光変調素子の明視方向とが略一致するように配置された画像表示装置が開示されている。この画表示装置によれば、第1光変調素子の明視方向と第2光変調素子の明視方向とを略一致させることで、第2光変調素子から射出される画像の均一性やコントラスト特性を向上させ、鮮明な画像を得ることができるとしている。また、第1光変調素子及び第2光変調素子として液晶ライトバルブ(一対の偏光板の間に配置された液晶パネルを有する)が挙げられている。   Further, for example, in Patent Document 2, a first light modulation element that modulates light emitted from a light source, light that is arranged in series on the optical path with the first light modulation element, and is emitted from the first light modulation element And a second light modulation element that modulates the light intensity, and an image display device that is arranged so that the clear vision direction of the optical image of the first light modulation element substantially coincides with the clear vision direction of the second light modulation element is disclosed. ing. According to this image display device, the uniformity of the image emitted from the second light modulation element and the contrast are obtained by making the clear vision direction of the first light modulation element substantially coincide with the clear vision direction of the second light modulation element. It is said that the characteristics can be improved and a clear image can be obtained. In addition, a liquid crystal light valve (having a liquid crystal panel disposed between a pair of polarizing plates) is used as the first light modulation element and the second light modulation element.

特開2001−142091号公報JP 2001-142091 A 特開2006−251230号公報JP 2006-251230 A

上記特許文献1や上記特許文献2において、光学補正用の液晶パネルの画素の大きさが表示用の液晶パネルの画素の大きさよりも大きい場合、表示用の液晶パネルの表示パターンに対応して光学補正用の液晶パネルを駆動すると、相互の画素の大きさの違いから該表示パターンの周辺に、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分が生ずるという課題があった。このような階調状態が異なる部分は、特に画像処理において人間の視覚に近いHDR(High Dynamic Range)処理が行われている場合、表示パターンの輪郭部分に生ずる滲みや色むらとして認識され、「ハロー」と呼ばれている。   In Patent Document 1 and Patent Document 2, when the pixel size of the liquid crystal panel for optical correction is larger than the pixel size of the liquid crystal panel for display, the optical pattern corresponding to the display pattern of the liquid crystal panel for display is optical. When the liquid crystal panel for correction is driven, there is a problem that a portion having a gradation state different from a preferable display state is generated around the display pattern due to a difference in size of the pixels. Such a portion having different gradation states is recognized as blur or color unevenness occurring in the contour portion of the display pattern, particularly when HDR (High Dynamic Range) processing close to human vision is performed in image processing. It is called “Hello”.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例]本適用例に係る光学ユニットは、第1偏光板と、前記第1偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第2偏光板と、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された調光用液晶パネルと、を含む第1光変調部と、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第3偏光板と、前記第2偏光板と前記第3偏光板との間に配置された表示用液晶パネルと、を含む第2光変調部と、を備え、前記調光用液晶パネルの画素の大きさは、前記表示用液晶パネルの画素の大きさよりも大きく、前記調光用液晶パネルの光の入射側及びまたは射出側に前記第1光変調部のコントラスト比を低下させる位相板を有することを特徴とする。   [Application Example] An optical unit according to this application example includes a first polarizing plate, a second polarizing plate disposed so that a transmission axis or an absorption axis is orthogonal to the first polarizing plate, and the first polarizing plate. A light modulating liquid crystal panel disposed between the plate and the second polarizing plate, and a transmission axis or an absorption axis that is orthogonal to the second polarizing plate. A second light modulator including a third polarizing plate and a display liquid crystal panel disposed between the second polarizing plate and the third polarizing plate. The size of the pixel is larger than the size of the pixel of the liquid crystal panel for display, and a phase plate that lowers the contrast ratio of the first light modulator on the light incident side and / or the light exit side of the dimming liquid crystal panel. It is characterized by having.

本適用例によれば、位相板によって第1光変調部のコントラスト比を低下させることで、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。   According to this application example, by reducing the contrast ratio of the first light modulation unit by the phase plate, a portion (halo) having a gradation state different from the preferable display state, which occurs around the display pattern of the display liquid crystal panel. It becomes inconspicuous. That is, an optical unit that can realize high contrast and excellent display quality can be provided.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記第2光変調部は、前記第2偏光板と前記表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が合致するように配置された第4偏光板を含むことが好ましい。
この構成によれば、第4偏光板を備えることによって第2光変調部におけるコントラスト比を改善することができる。すなわち、より高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
In the optical unit according to the application example, the second light modulation unit is disposed between the second polarizing plate and the display liquid crystal panel, and has a transmission axis or an absorption axis with respect to the second polarizing plate. It is preferable to include the 4th polarizing plate arrange | positioned so that it may correspond.
According to this configuration, the contrast ratio in the second light modulation unit can be improved by providing the fourth polarizing plate. That is, an optical unit capable of realizing higher contrast and superior display quality can be provided.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、a−プレートまたは2軸位相差板であって、前記調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、前記位相板の遅相軸の方位方向とが合致するように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、位相板の遅相軸の方位方向とを合致させることで、相互の遅相軸がずれることに起因する光漏れを防止して、高いコントラストを実現できる。
In the optical unit according to the application example, the phase plate is an a-plate or a biaxial phase difference plate, and the azimuth direction of the slow axis of the liquid crystal layer of the light control liquid crystal panel and the phase plate It is preferable that they are arranged so that the azimuth direction of the slow axis coincides.
According to this configuration, the slow axis of the liquid crystal layer of the light control liquid crystal panel is aligned with the slow axis of the phase plate, thereby causing the slow axes to be shifted from each other. High contrast can be realized by preventing light leakage.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、c−プレートであって、前記調光用液晶パネルの基板面の法線に対して遅相軸が傾斜するように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、c−プレートの遅相軸における傾斜角度を調整することで第1光変調部のコントラスト比を調整することができる。すなわち、第2光変調部のコントラスト比に応じて第1光変調部のコントラスト比を調整してハローを低減し、表示状態を最適化できる。
In the optical unit according to the application example, the phase plate is a c-plate, and is arranged so that a slow axis is inclined with respect to a normal line of a substrate surface of the light control liquid crystal panel. Is preferred.
According to this configuration, the contrast ratio of the first light modulation unit can be adjusted by adjusting the tilt angle of the c-plate on the slow axis. That is, it is possible to reduce the halo by adjusting the contrast ratio of the first light modulation unit according to the contrast ratio of the second light modulation unit, and to optimize the display state.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、λ/2板であって、前記調光用液晶パネルの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の前記第1偏光板及び射出側の前記第2偏光板の透過軸または吸収軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度であることが好ましい。
この構成によれば、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させる所謂白表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させない所謂黒表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部のコントラスト比が低下することとなる。すなわち、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)が目立ち難くなり、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
In the optical unit according to the application example, the phase plate is a λ / 2 plate, which is disposed on a light incident side and an emission side of the light control liquid crystal panel, and the slow axis of the λ / 2 plate. Is arranged with the azimuth direction slightly shifted from the transmission axis or absorption axis of the first polarizing plate on the incident side and the second polarizing plate on the emission side, and the slow axes of the λ / 2 plates intersect each other. The angle is preferably an angle other than 90 degrees.
According to this configuration, in the so-called white display in which the polarized light that has passed through the first polarizing plate is emitted from the second polarizing plate in the first light modulator, the λ / 2 plate is delayed with respect to the second polarizing plate on the emission side. Since the phase axis is only slightly shifted, the transmittance during white display is unlikely to decrease. On the other hand, in the so-called black display in which the polarized light that has passed through the first polarizing plate is not emitted from the second polarizing plate in the first light modulation unit, the retardation of the λ / 2 plate relative to the second polarizing plate on the emission side. Since the light is leaked when the axis is slightly shifted, the contrast ratio of the first light modulation unit is lowered. In other words, a portion (halo) having a gradation state different from a preferable display state that appears around the display pattern of the display liquid crystal panel is not conspicuous, and an optical unit capable of realizing high contrast and excellent display quality can be provided.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、前記調光用液晶パネルと一体に形成されているとしてもよい。
この構成によれば、位相板と調光用液晶パネルとの間に隙間がないので、隙間から入射する迷光の影響を受け無くなる。すなわち、構造的にシンプルで優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
In the optical unit according to the application example, the phase plate may be formed integrally with the light control liquid crystal panel.
According to this configuration, since there is no gap between the phase plate and the light control liquid crystal panel, it is not affected by stray light incident from the gap. That is, it is possible to provide an optical unit that is structurally simple and capable of realizing excellent display quality.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記第1光変調部のコントラスト比は、前記第2光変調部のコントラスト比に対して1/10以下となっていることが好ましい。
この構成によれば、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)を確実に目立ち難くして、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
In the optical unit described in the application example, it is preferable that a contrast ratio of the first light modulation unit is 1/10 or less with respect to a contrast ratio of the second light modulation unit.
According to this configuration, it is possible to realize the high contrast and the excellent display quality by making the portion (halo) of the gradation state different from the preferable display state inconspicuous surely generated around the display pattern of the display liquid crystal panel. An optical unit can be provided.

上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記調光用液晶パネル及び前記表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向は、1軸の略垂直配向であることが好ましい。
この構成によれば、調光用液晶パネル及び表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向モードが1軸の略垂直配向(VA方式)となっているので、他の液晶分子の配向モードに比べて広い視角範囲に亘って高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
In the optical unit according to the application example described above, the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the light control liquid crystal panel and the display liquid crystal panel is preferably a uniaxial substantially vertical alignment.
According to this configuration, the alignment mode of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the light control liquid crystal panel and the display liquid crystal panel is a uniaxial substantially vertical alignment (VA method). An optical unit capable of realizing high contrast and excellent display quality over a wider viewing angle range can be provided.

[適用例]本適用例に係る投写型表示装置は、光源と、前記光源から発する光の光軸上に配置された上記適用例に記載の光学ユニットと、前記光学ユニットから射出される表示光を拡大して投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた投写表示品質を実現可能な投写型表示装置を提供することができる。
[Application Example] A projection display device according to this application example includes a light source, the optical unit according to the application example arranged on an optical axis of light emitted from the light source, and display light emitted from the optical unit. And a projection optical system that projects the image in an enlarged manner.
According to this application example, it is possible to provide a projection display device capable of realizing high contrast and excellent projection display quality.

[適用例]本適用例に係る電子機器は、光源と、前記光源から発する光の光軸上に配置された上記適用例に記載の光学ユニットと、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な電子機器を提供することができる。
[Application Example] An electronic apparatus according to this application example includes a light source and the optical unit described in the above application example arranged on an optical axis of light emitted from the light source.
According to this application example, it is possible to provide an electronic device capable of realizing high contrast and excellent display quality.

(a)は第1実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、(b)は第1実施形態の光学ユニットにおける位相板を示す光学的な模式図、(c)は他の位相板を示す光学的な模式図。(A) is a schematic perspective view which shows the structure of the optical unit of 1st Embodiment, (b) is an optical schematic diagram which shows the phase plate in the optical unit of 1st Embodiment, (c) is another phase plate. The optical schematic diagram which shows. (a)は調光用液晶パネルの構成を示す概略平面図、(b)は(a)のH−H’線で切った調光用液晶パネルの構造を示す概略断面図。(A) is a schematic plan view which shows the structure of the liquid crystal panel for light control, (b) is a schematic sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal panel for light control cut | disconnected by the H-H 'line | wire of (a). 表示領域における配向膜と液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an alignment state of liquid crystal molecules in an alignment film and a liquid crystal layer in a display region. 光学ユニットにおける光変調状態の課題を説明する図。The figure explaining the subject of the light modulation state in an optical unit. 光学ユニットにおける第1光変調部及び第2光変調部のそれぞれのコントラスト比と表示パターン周辺のグレー部の輝度との関係を示す表。The table | surface which shows the relationship between each contrast ratio of the 1st light modulation part in an optical unit, and the 2nd light modulation part, and the brightness | luminance of the gray part around a display pattern. 第1実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図。The figure which shows the light modulation state of the 1st light modulation part in the optical unit of 1st Embodiment. (a)は第2実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、(b)は第2実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図。(A) is a schematic perspective view which shows the structure of the optical unit of 2nd Embodiment, (b) is a figure explaining the structure of the phase plate in the optical unit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図。The figure which shows the light modulation state of the 1st light modulation part in the optical unit of 2nd Embodiment. (a)は第3実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、(b)は第3実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図。(A) is a schematic perspective view which shows the structure of the optical unit of 3rd Embodiment, (b) is a figure explaining the structure of the phase plate in the optical unit of 3rd Embodiment. 第3実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図。The figure which shows the light modulation state of the 1st light modulation part in the optical unit of 3rd Embodiment. (a)は第4実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、(b)は調光用液晶パネルの配向処理状態を示す概略平面図、(c)は表示用液晶パネルの配向状態を示す概略平面図。(A) is a schematic perspective view which shows the structure of the optical unit of 4th Embodiment, (b) is a schematic plan view which shows the orientation processing state of the liquid crystal panel for light control, (c) is the orientation state of the liquid crystal panel for display. FIG. 第4実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図。The figure which shows the light modulation state of the 1st light modulation part in the optical unit of 4th Embodiment. 電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the projection type display apparatus as an electronic device. 変形例の第2光変調部の構成と光変調状態を示す概略図。Schematic which shows the structure and light modulation state of the 2nd light modulation part of a modification.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.

(第1実施形態)
<光学ユニット>
本実施形態の光学ユニットについて、図1を参照して説明する。図1(a)は第1実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図1(b)は第1実施形態の光学ユニットにおける位相板を示す光学的な模式図、図1(c)は他の位相板を示す光学的な模式図である。
(First embodiment)
<Optical unit>
The optical unit of this embodiment will be described with reference to FIG. 1A is a schematic perspective view showing the configuration of the optical unit of the first embodiment, FIG. 1B is an optical schematic diagram showing a phase plate in the optical unit of the first embodiment, and FIG. FIG. 5 is an optical schematic diagram showing another phase plate.

図1(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット100は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部121と、第1光変調部121の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。つまり、光学ユニット100は、2つの光変調部により、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。   As shown in FIG. 1A, the optical unit 100 of the present embodiment includes a first light modulation unit 121 disposed on the light incident side on the optical axis L, and the light of the first light modulation unit 121. And a second light modulator 122 arranged on the emission side. That is, the optical unit 100 modulates the illumination light incident from the light source based on the image information and emits it as display light by the two light modulation units.

第1光変調部121は、第1偏光板81と、位相板91と、調光用液晶パネル110Aと、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。本実施形態では、四角形の第1偏光板81において透過軸(または吸収軸)は、矢印で示すように長辺に沿った方向となっている。以降、当該長辺に沿った方向をX方向とし、X方向と直交する第1偏光板81の短辺に沿った方向をY方向とし、X方向及びY方向に直交し、光軸Lに沿った方向をZ方向として説明する。また、光軸Lに沿って光の入射側から見ることを「平面視」または「平面的に」と言うこととする。   The first light modulation unit 121 includes a first polarizing plate 81, a phase plate 91, a dimming liquid crystal panel 110 </ b> A, and a second polarizing plate 82. The first polarizing plate 81 and the second polarizing plate on the optical axis L so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 is orthogonal to the transmission axis (or absorption axis) of the first polarizing plate 81. 82 are arranged. In the present embodiment, the transmission axis (or absorption axis) of the rectangular first polarizing plate 81 is a direction along the long side as indicated by an arrow. Hereinafter, the direction along the long side is defined as the X direction, the direction along the short side of the first polarizing plate 81 orthogonal to the X direction is defined as the Y direction, the direction orthogonal to the X direction and the Y direction, and along the optical axis L. This direction will be described as the Z direction. Further, viewing from the light incident side along the optical axis L is referred to as “plan view” or “planar”.

調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。   The light control liquid crystal panel 110 </ b> A is disposed between the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82 on the optical axis L. The optical design of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A is such that the slow axis indicated by the arrow intersects the transmission axes (or absorption axes) of the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82.

第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。なお、第4偏光板84は必須の構成ではないが、表示用液晶パネル110Bに対して様々な角度で入射する偏光の偏光方向を安定させてコントラスト比を確保する観点から第4偏光板84を設けることが好ましい。   The second light modulation unit 122 includes a third polarizing plate 83, a second polarizing plate 82, a third polarizing plate 83, and a second polarizing plate 83 that are arranged so that the transmission axis (or absorption axis) is orthogonal to the second polarizing plate 82. The display liquid crystal panel 110B disposed between the second polarizing plate 82 and the display liquid crystal panel 110B is arranged so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 matches. And a fourth polarizing plate 84 disposed on the surface. Although the fourth polarizing plate 84 is not an essential component, the fourth polarizing plate 84 is used from the viewpoint of stabilizing the polarization direction of polarized light incident at various angles on the display liquid crystal panel 110B and ensuring a contrast ratio. It is preferable to provide it.

表示用液晶パネル110Bの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第4偏光板84及び第3偏光板83の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。調光用液晶パネル110A及び表示用液晶パネル110Bの構成と遅相軸とについては後述する。   The optical design of the display liquid crystal panel 110 </ b> B is such that the slow axis indicated by the arrow intersects the transmission axis (or absorption axis) of the fourth polarizing plate 84 and the third polarizing plate 83. The configuration and slow axis of the light control liquid crystal panel 110A and the display liquid crystal panel 110B will be described later.

第1光変調部121の位相板91は、例えば、図1(b)に示すように、屈折率の異方性を有する屈折率楕円体で示すことができるものであって、X方向とY方向とにより規定される面内における屈折率をnx,ny、Z方向に沿った屈折率をnzとするとき、nx>ny=nzの関係を満たすものである。このような屈折率楕円体である位相板91は、a―プレートと呼ばれている。位相板91の遅相軸は、最も屈折率が大きいnxの軸である。 For example, as shown in FIG. 1B, the phase plate 91 of the first light modulation unit 121 can be represented by a refractive index ellipsoid having refractive index anisotropy. when the refractive indices n x in the plane defined by the direction, n y, the refractive index along the Z-direction and n z, satisfies the relation of n x> n y = n z . The phase plate 91 which is such a refractive index ellipsoid is called an a-plate. The slow axis of the phase plate 91 is an axis of highest refractive index is larger n x.

位相板91は、第2光変調部122のコントラスト比に対して、第1光変調部121のコントラスト比が1/10以下となるように正面位相差値Rの値が設定されて第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に挿入される。また、位相板91の遅相軸と調光用液晶パネル110Aの遅相軸とが合致するように第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置される。位相板91の正面位相差値Rは次のような数式(1)によって与えられる。
R=Δn・d・・・・(1)
Δnは屈折率nxと屈折率nyとの差、dは位相板における位相を生じさせる部分の厚みである。
本実施形態における位相板91の正面位相差値Rは、例えば10nmである。このような位相板91の具体的な例としては、ガラスやフィルムなどの光学的に等方な透明基板(透明な支持体)に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの1軸延伸フィルムを貼り付けたもの、同じく透明基板(透明な支持体)に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨したものでもよい。
In the phase plate 91, the value of the front phase difference value R is set so that the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 1/10 or less with respect to the contrast ratio of the second light modulation unit 122. It is inserted between the plate 81 and the light control liquid crystal panel 110A. Further, it is arranged between the first polarizing plate 81 and the light control liquid crystal panel 110A so that the slow axis of the phase plate 91 and the slow axis of the light control liquid crystal panel 110A coincide. The front phase difference value R of the phase plate 91 is given by the following formula (1).
R = Δn · d (1)
Difference Δn is the refractive indices n x and the refractive index n y, d is the thickness of the portion causes a phase in the phase plate.
The front phase difference value R of the phase plate 91 in the present embodiment is, for example, 10 nm. As a specific example of such a phase plate 91, a uniaxially stretched film of triacetate, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol or the like is applied to an optically isotropic transparent substrate (transparent support) such as glass or film. Examples thereof include a pasted substrate and a transparent substrate (transparent support) formed by vapor deposition of an inorganic material such as silicon oxide or aluminum oxide. Alternatively, the quartz plate may be polished to a predetermined thickness so that the front phase difference value becomes a predetermined value.

第1光変調部121のコントラスト比を低下させる位相板91は、上述したa―プレートであることに限定されない。例えば、図1(c)に示すように、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体である位相板92であってもよい。このような位相板92は2軸位相差板と呼ばれている。2軸位相差板の具体的な例としては、上述した透明基板に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの2軸延伸フィルムの貼り付けたもの、同じく透明基板に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨して重ね合わせたものでもよい。 The phase plate 91 for reducing the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is not limited to the a-plate described above. For example, as shown in FIG. 1 (c), may be a phase plate 92 is a refractive index ellipsoid satisfying a relationship of n x> n y> n z . Such a phase plate 92 is called a biaxial retardation plate. As a specific example of the biaxial retardation plate, a biaxially stretched film such as triacetate, polycarbonate, polyester, or polyvinyl alcohol is attached to the transparent substrate described above, and silicon oxide, aluminum oxide, or the like is similarly applied to the transparent substrate. The thing which formed into a film by the vapor deposition method is mentioned. Alternatively, the quartz plates may be polished and overlapped to a predetermined thickness so that the front phase difference value becomes a predetermined value.

なお、位相板91(92)は、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されていてもよい。また、第1偏光板81と第2偏光板82の間であって、調光用液晶パネル110Aの光の入射側と射出側とにそれぞれ配置されていてもよい。その場合は、それぞれの位相板の正面位相差値の合計値が所望の正面位相差値Rとなるように調整される。   The phase plate 91 (92) is not limited to be disposed between the first polarizing plate 81 and the dimming liquid crystal panel 110A, but between the dimming liquid crystal panel 110A and the second polarizing plate 82. May be arranged. Further, it may be disposed between the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82 on the light incident side and the light exit side of the light control liquid crystal panel 110A. In this case, the total value of the front phase difference values of the respective phase plates is adjusted to be a desired front phase difference value R.

また、位相板91(92)は、調光用液晶パネル110Aを構成する対向基板20の光の入射側において、対向基板20と一体的に形成されているとしてもよい。同様に、調光用液晶パネル110Aを構成する素子基板10の光の射出側において、素子基板10と一体的に形成されているとしてもよい。   The phase plate 91 (92) may be formed integrally with the counter substrate 20 on the light incident side of the counter substrate 20 constituting the light control liquid crystal panel 110A. Similarly, it may be formed integrally with the element substrate 10 on the light emission side of the element substrate 10 constituting the light control liquid crystal panel 110A.

<調光用液晶パネル>
次に、図2及び図3を参照して調光用液晶パネル110Aの一例について説明する。図2(a)は調光用液晶パネルの構成を示す概略平面図、図2(b)は図2(a)のH−H’線で切った調光用液晶パネルの構造を示す概略断面図である。図3は表示領域における配向膜と液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図である。
<Light control LCD panel>
Next, an example of the light control liquid crystal panel 110A will be described with reference to FIGS. 2A is a schematic plan view showing the configuration of the light control liquid crystal panel, and FIG. 2B is a schematic cross section showing the structure of the light control liquid crystal panel taken along the line HH ′ in FIG. FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the alignment state of the liquid crystal molecules in the alignment film and the liquid crystal layer in the display region.

図2(a)及び(b)に示すように、本実施形態の調光用液晶パネル110Aは、互いに対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。素子基板10の基材10s及び対向基板20の基材20sは、透光性を有する例えば石英基板やガラス基板などが用いられている。なお、本明細書における透光性とは、可視光領域の波長の光を少なくとも85%以上透過可能な性質を言う。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the light control liquid crystal panel 110A according to the present embodiment includes an element substrate 10 and a counter substrate 20 which are arranged to face each other, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates. 50. As the base material 10s of the element substrate 10 and the base material 20s of the counter substrate 20, for example, a quartz substrate or a glass substrate having translucency is used. Note that translucency in this specification refers to a property of transmitting light having a wavelength in the visible light region by at least 85%.

素子基板10は、対向基板20よりも一回り大きい。素子基板10と対向基板20とは、対向基板20の外縁部に沿って額縁状に配置されたシール材40を介して貼り合わされ、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて、液晶層50が構成されている。シール材40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。   The element substrate 10 is slightly larger than the counter substrate 20. The element substrate 10 and the counter substrate 20 are bonded together via a sealing material 40 arranged in a frame shape along the outer edge portion of the counter substrate 20, and liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed in the gap. The liquid crystal layer 50 is configured. As the sealing material 40, for example, an adhesive such as a thermosetting or ultraviolet curable epoxy resin is employed. A spacer (not shown) is mixed in the sealing material 40 to keep the distance between the pair of substrates constant.

シール材40の内側には、複数の画素Pがマトリックス状に配列した表示領域Eが設けられている。また、対向基板20には、シール材40と表示領域Eとの間に表示領域Eを取り囲む見切り部21が設けられている。見切り部21は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで構成されている。なお、表示領域Eは、表示に寄与する複数の画素Pに加えて、複数の画素Pを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。   Inside the sealing material 40, a display region E in which a plurality of pixels P are arranged in a matrix is provided. The counter substrate 20 is provided with a parting portion 21 that surrounds the display area E between the sealing material 40 and the display area E. The parting portion 21 is made of, for example, a light shielding metal or metal oxide. Note that the display area E may include dummy pixels arranged so as to surround the plurality of pixels P in addition to the plurality of pixels P contributing to display.

素子基板10には、複数の外部接続端子104が配列した端子部が設けられている。素子基板10の上記端子部に沿った第1の辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3の辺部及び第4の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール材40と検査回路103との間には、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。   The element substrate 10 is provided with a terminal portion in which a plurality of external connection terminals 104 are arranged. A data line driving circuit 101 is provided between the first side portion along the terminal portion of the element substrate 10 and the sealing material 40. In addition, an inspection circuit 103 is provided between the sealing material 40 and the display area E along the second side facing the first side. Further, a scanning line driving circuit 102 is provided between the seal material 40 and the display region E along the third side and the fourth side that are orthogonal to the first side and face each other. A plurality of wirings 105 that connect the two scanning line driving circuits 102 are provided between the sealing material 40 on the second side and the inspection circuit 103.

これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1の辺部に沿って配置された複数の外部接続端子104に接続されている。上記第1の辺部に沿った方向がX方向であり、第3の辺部及び第4の辺部に沿った方向がY方向である。   Wirings connected to the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 102 are connected to a plurality of external connection terminals 104 arranged along the first side portion. The direction along the first side is the X direction, and the direction along the third side and the fourth side is the Y direction.

図2(b)に示すように、素子基板10は、基材10s、並びに基材10sの液晶層50側の面において画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15を覆う配向膜18とを有している。また、基材10sには、画素電極15をスイッチング制御する画素回路が設けられている。画素回路は、画素電極15をスイッチング制御するためのスイッチング素子である薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降、TFTと表す)30を含むものである。   As shown in FIG. 2B, the element substrate 10 includes a base material 10 s, a pixel electrode 15 provided for each pixel P on the surface of the base material 10 s on the liquid crystal layer 50 side, and an alignment film that covers the pixel electrode 15. 18. In addition, a pixel circuit that performs switching control of the pixel electrode 15 is provided on the base material 10s. The pixel circuit includes a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) 30 which is a switching element for switching control of the pixel electrode 15.

対向基板20は、基材20s、並びに基材20sの液晶層50側の面に順に積層された見切り部21、平坦化層22、対向電極23、及び配向膜24などを有している。   The counter substrate 20 includes a base material 20s, a parting portion 21, a planarization layer 22, a counter electrode 23, an alignment film 24, and the like, which are sequentially stacked on the surface of the base material 20s on the liquid crystal layer 50 side.

見切り部21は、図2(a)に示すように表示領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮り、周辺回路が光によって誤動作することを防止する役割を有している。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮光して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。   The parting part 21 surrounds the display area E as shown in FIG. 2A, and is provided at a position overlapping the scanning line driving circuit 102 and the inspection circuit 103 in plan view. Thus, the light incident on the peripheral circuit including these drive circuits from the counter substrate 20 side is blocked, and the peripheral circuit has a role of preventing malfunction due to the light. Further, unnecessary stray light is shielded so as not to enter the display area E, and a high contrast in the display of the display area E is ensured.

平坦化層22は、例えばシリコン酸化物などの無機材料からなり、透光性を有して見切り部21を覆うように設けられている。このような平坦化層22は、例えばプラズマCVD法などを用いて形成されたシリコン酸化膜であり、平坦化層22上に形成される対向電極23の表面凹凸を緩和可能な程度の膜厚を有している。   The planarization layer 22 is made of an inorganic material such as silicon oxide, for example, and is provided so as to cover the parting portion 21 with translucency. Such a planarization layer 22 is a silicon oxide film formed by using, for example, a plasma CVD method, and has a thickness that can relax the surface unevenness of the counter electrode 23 formed on the planarization layer 22. Have.

対向電極23は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層22を覆うと共に、図2(a)に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線に電気的に接続されている。   The counter electrode 23 is made of a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), for example, covers the planarization layer 22 and is formed at the four corners of the counter substrate 20 as shown in FIG. The vertical conduction portion 106 provided is electrically connected to the wiring on the element substrate 10 side.

画素電極15を覆う配向膜18及び対向電極23を覆う配向膜24は、調光用液晶パネル110Aの光学設計に基づいて設定されており、シリコン酸化物などの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)が採用されている。配向膜18,24は、無機配向膜の他にポリイミドなどの有機配向膜を採用してもよい。   The alignment film 18 covering the pixel electrode 15 and the alignment film 24 covering the counter electrode 23 are set based on the optical design of the light control liquid crystal panel 110A, and are obliquely deposited films of inorganic materials such as silicon oxide (inorganic alignment film). Membrane) is employed. The alignment films 18 and 24 may employ an organic alignment film such as polyimide in addition to the inorganic alignment film.

このような調光用液晶パネル110Aは透過型且つアクティブ駆動型であって、画素Pが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。前述したように光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光板が光学設計に応じて配置されて用いられる。   Such a light control liquid crystal panel 110A is of a transmissive type and an active drive type, and has an optical design of a normally white mode in which the pixel P is brightly displayed when not driven and a normally black mode in which the pixel P is darkly displayed when not driven. Is adopted. As described above, polarizing plates are arranged and used according to the optical design on the light incident side and the light emission side, respectively.

図3に示すように、素子基板10の画素電極15を覆う配向膜18は、例えば酸化シリコンを斜方蒸着して得られた酸化シリコンの柱状結晶体18aの集合体である。基材10sの法線と実線の矢印で示した成膜方向とがなす角度θbは、およそ45度である。柱状結晶体18aが基材10sの表面から成長する方向と法線とがなす角度θcは必ずしも上記角度θbと同じにならず、この場合は、およそ20度である。このような配向膜18の膜面において負の誘電異方性を有する液晶分子LCは長軸が上記成膜方向側に傾いたプレチルトを有して略垂直配向している。基材10sの法線と液晶分子LCの長軸とがなすプレチルト角θpはおよそ4度である。言い換えれば、液晶分子LCのプレチルト角θpがおよそ4度となるように、柱状結晶体18aの基材10sに対する成長の角度θcが制御されている。つまり成膜時の角度θbが制御されている。   As shown in FIG. 3, the alignment film 18 covering the pixel electrode 15 of the element substrate 10 is an aggregate of columnar crystal bodies 18a of silicon oxide obtained by, for example, oblique deposition of silicon oxide. The angle θb formed by the normal line of the substrate 10s and the film forming direction indicated by the solid line arrow is approximately 45 degrees. The angle θc formed by the direction in which the columnar crystal 18a grows from the surface of the substrate 10s and the normal line is not necessarily the same as the angle θb, and in this case, it is approximately 20 degrees. The liquid crystal molecules LC having negative dielectric anisotropy on such a film surface of the alignment film 18 are substantially vertically aligned with a pretilt whose major axis is inclined toward the film forming direction. The pretilt angle θp formed by the normal of the substrate 10s and the long axis of the liquid crystal molecules LC is about 4 degrees. In other words, the growth angle θc of the columnar crystal 18a with respect to the base material 10s is controlled so that the pretilt angle θp of the liquid crystal molecules LC is about 4 degrees. That is, the angle θb during film formation is controlled.

同様に、対向基板20側の対向電極23を覆う配向膜24は、例えば酸化シリコンを斜方蒸着して得られた酸化シリコンの柱状結晶体24aの集合体である。基材20sの法線と破線の矢印で示した成膜方向とがなす角度θbは、およそ45度である。配向膜24の膜面(柱状結晶体24a)に対して液晶分子LCは成膜方向側にプレチルトを有した状態で略垂直配向している。柱状結晶体18a,24aの成長方向は断面視で平行しており交差していない。以降、柱状結晶体をカラムと称して説明する。   Similarly, the alignment film 24 covering the counter electrode 23 on the counter substrate 20 side is an aggregate of columnar crystal bodies 24a of silicon oxide obtained by, for example, oblique deposition of silicon oxide. The angle θb formed by the normal line of the base material 20s and the film forming direction indicated by the broken-line arrow is approximately 45 degrees. The liquid crystal molecules LC are substantially vertically aligned with a pretilt in the film forming direction side with respect to the film surface (columnar crystal body 24a) of the alignment film 24. The growth directions of the columnar crystals 18a and 24a are parallel to each other in a sectional view and do not intersect. Hereinafter, the columnar crystal will be described as a column.

対向基板20側から見た素子基板10の配向膜18における液晶分子LCのプレチルトの方向は、図2(a)に示したように配向膜18における斜方蒸着の平面的な成膜方向(実線矢印で示す方位方向)と同じである。同じく対向基板20側から見た配向膜24の液晶分子LCのプレチルトの所定の方向は、図2(a)に示すように配向膜24における斜方蒸着の平面的な成膜方向(破線で示す方位方向)と同じである。このような1軸の略垂直配向方式(VA方式)における液晶分子LCのプレチルトの方向は、調光用液晶パネル110Aの光学設計条件に基づいて適宜設定される。本実施形態では、上記プレチルトの方向は光の入射側と射出側とに配置される第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)に対して45°の角度で交わっている。本実施形態では、Y方向とプレチルトの方向とがなす角度を、液晶分子LCにおけるプレチルトの方位角θaと呼ぶこととする。これにより、画素電極15と対向電極23との間に所定電位を与えて液晶層50を駆動したときに最大のコントラストが得られる構成となっている。   The direction of the pretilt of the liquid crystal molecules LC in the alignment film 18 of the element substrate 10 as viewed from the counter substrate 20 side is a planar film formation direction (solid line) of oblique deposition in the alignment film 18 as shown in FIG. This is the same as the direction indicated by the arrow). Similarly, the predetermined direction of the pretilt of the liquid crystal molecules LC of the alignment film 24 viewed from the counter substrate 20 side is a planar film formation direction (indicated by a broken line) of oblique deposition in the alignment film 24 as shown in FIG. Azimuth direction). The direction of the pretilt of the liquid crystal molecules LC in such a uniaxial substantially vertical alignment method (VA method) is appropriately set based on the optical design conditions of the light control liquid crystal panel 110A. In the present embodiment, the pretilt direction intersects at an angle of 45 ° with respect to the transmission axis (or absorption axis) of the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82 arranged on the light incident side and the light exit side. ing. In the present embodiment, the angle formed by the Y direction and the pretilt direction is referred to as a pretilt azimuth angle θa in the liquid crystal molecules LC. Thus, the maximum contrast is obtained when the liquid crystal layer 50 is driven by applying a predetermined potential between the pixel electrode 15 and the counter electrode 23.

液晶分子LCの遅相軸は、液晶分子LCの長軸である。したがって、調光用液晶パネル110Aの画素電極15と対向電極23とに駆動電圧を与えて電界を発生させ、液晶分子LCをプレチルトの方向に倒すと、調光用液晶パネル110Aの遅相軸は、Y方向に対して時計回りに斜め45°の方向となる(図1(a)参照)。言い換えれば、本実施形態において調光用液晶パネル110Aの遅相軸とは、液晶層50を駆動したときの液晶分子LCにおける長軸の方位を指すものである。   The slow axis of the liquid crystal molecule LC is the long axis of the liquid crystal molecule LC. Therefore, when a driving voltage is applied to the pixel electrode 15 and the counter electrode 23 of the light control liquid crystal panel 110A to generate an electric field and the liquid crystal molecules LC are tilted in the pretilt direction, the slow axis of the light control liquid crystal panel 110A is , The direction is 45 ° obliquely clockwise with respect to the Y direction (see FIG. 1A). In other words, in the present embodiment, the slow axis of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A refers to the major axis orientation of the liquid crystal molecules LC when the liquid crystal layer 50 is driven.

<表示用液晶パネル>
本実施形態における表示用液晶パネル110Bは、透過型且つアクティブ駆動型の調光用液晶パネル110Aと基本的に同じ構成を有し、1軸の略垂直配向方式(VA方式)であって、実際に表示しようとする表示パターンの画像情報に基づいて駆動されるものである。ただし、表示用液晶パネル110Bにおける画素Pの大きさは、調光用液晶パネル110Aよりも小さい。言い換えれば、表示用液晶パネル110Bは、表示領域Eにおいて調光用液晶パネル110Aよりも高精細に配置された複数の画素Pを有するものである。また、表示用液晶パネル110Bにおける負の誘電異方性を有する液晶分子LCのプレチルトの方位角θaは135°となっている。これにより、調光用液晶パネル110Aと同様に、画素電極15と対向電極23との間に所定電位を与えて液晶層50を駆動したときに最大のコントラストが得られる構成となっている。したがって、表示用液晶パネル110Bの遅相軸は、Y方向に対して時計回りに斜め135°の方向となる(図1(a)参照)。
<LCD panel for display>
The display liquid crystal panel 110B in the present embodiment has basically the same configuration as the transmissive and active drive type light control liquid crystal panel 110A, and is a uniaxial substantially vertical alignment method (VA method). It is driven based on image information of a display pattern to be displayed on the screen. However, the size of the pixel P in the display liquid crystal panel 110B is smaller than that of the light control liquid crystal panel 110A. In other words, the display liquid crystal panel 110B includes a plurality of pixels P arranged in the display region E with higher definition than the dimming liquid crystal panel 110A. In addition, the pretilt azimuth angle θa of the liquid crystal molecules LC having negative dielectric anisotropy in the display liquid crystal panel 110B is 135 °. As a result, like the liquid crystal panel for dimming 110A, the maximum contrast is obtained when the liquid crystal layer 50 is driven by applying a predetermined potential between the pixel electrode 15 and the counter electrode 23. Therefore, the slow axis of the display liquid crystal panel 110B is a direction of 135 ° obliquely clockwise with respect to the Y direction (see FIG. 1A).

次に、本発明によって改善する課題について図4及び図5を参照して具体的に説明する。図4は光学ユニットにおける光変調状態の課題を説明する図、図5は光学ユニットにおける第1光変調部及び第2光変調部のそれぞれのコントラスト比と表示パターン周辺のグレー部の輝度との関係を示す表である。   Next, problems to be solved by the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram for explaining the problem of the light modulation state in the optical unit, and FIG. 5 is the relationship between the contrast ratio of each of the first light modulation unit and the second light modulation unit in the optical unit and the luminance of the gray portion around the display pattern. It is a table | surface which shows.

図4に示すように、光学ユニット100により表示したい画像を、例えば円形の白表示(White)と、円形の白表示(White)を取り囲む黒表示(Black)とを含む表示パターンとする。第2光変調部122では、当該表示パターンに基づいて表示用液晶パネル110Bが駆動される。第1光変調部121では、第2光変調部122において円形の白表示(White)となった部分を含む領域に対応する調光用液晶パネル110Aの画素Pが駆動される。調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、第1光変調部121における表示パターンは例えば上記円形の白表示(White)が内接する正方形の白表示(White)となる。それゆえに、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像は、円形の白表示(White)と、円形の白表示(White)を囲む正方形のグレー表示(Gray)と、正方形のグレー表示(Gray)を取り囲む黒表示(Black)とを含むことになる。これは、第1光変調部121及び第2光変調部122において共に黒表示(Black)となった部分は光の透過率が減少し黒レベルが向上した状態となるからである。また、第1光変調部121が白表示(White)で第2光変調部122が黒表示(Black)となった部分は、本来の表示したい画像における黒色表示(Black)に対して階調状態が異なるグレー表示(Gray)として認識される。   As shown in FIG. 4, an image desired to be displayed by the optical unit 100 is a display pattern including, for example, a circular white display (White) and a black display (Black) surrounding the circular white display (White). In the second light modulation unit 122, the display liquid crystal panel 110B is driven based on the display pattern. In the first light modulation unit 121, the pixel P of the light adjustment liquid crystal panel 110 </ b> A corresponding to the region including the portion that has been circular white display (White) in the second light modulation unit 122 is driven. Since the size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110A is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110B, the display pattern in the first light modulation unit 121 includes, for example, the above-described circular white display (White). The white display (White) of the touching square is obtained. Therefore, an image displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 includes a circular white display (White) and a square gray display (Gray) surrounding the circular white display (White). , And black display (Black) surrounding the gray display (Gray) of the square. This is because, in both the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122, the black display (Black) portion is in a state where the light transmittance is reduced and the black level is improved. Further, the portion where the first light modulation unit 121 is white display (White) and the second light modulation unit 122 is black display (Black) is a gradation state with respect to the black display (Black) in the original image to be displayed. Is recognized as a different gray display (Gray).

図5に示すように、例えば、第1光変調部121及び第2光変調部122のコントラスト比が共に100:1であるとし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は1000ルクス(lx)となる。第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像におけるグレー表示(Gray)の照度は第1光変調部121の白表示(White)の照度に第2光変調部122のBlack比率を乗じた値になる。同様に、表示された画像における黒表示(Black)の照度は第1光変調部121の黒表示(Black)の照度に第2光変調部122のBlack比率を乗じた値になる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が1000ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して100倍である。   As shown in FIG. 5, for example, it is assumed that the contrast ratio of the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is both 100: 1, and the illuminance of white display (White) of the first light modulation unit 121 is 100000. Lux (lx). Then, the illuminance of black display (Black) in the first light modulation unit 121 is 1000 lux (lx). The illuminance of gray display (Gray) in the images displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is set to the illuminance of white display (White) of the first light modulation unit 121. A value obtained by multiplying the Black ratio. Similarly, the illuminance of black display (Black) in the displayed image is a value obtained by multiplying the illuminance of black display (Black) of the first light modulator 121 by the Black ratio of the second light modulator 122. Accordingly, the illuminance of the images displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is white display (White) is 100000 lux (lx), and gray display (Gray) is 1000 lux (lx). Black display (Black) becomes 10 lux (lx). The illuminance of gray display (Gray) is 100 times the illuminance of black display (Black).

表示された画像におけるグレー表示(Gray)の部分は、本来、表示したい画像の黒表示(Black)の部分に対して階調状態が異なっていることから、グレー表示(Gray)の部分が目立つことは表示品質を低下させる。具体的には、近年、高精細で色再現性に優れた表示が求められていることから、画像処理において人間の視覚に近いHDR(High Dynamic Range)処理が行われている場合、グレー表示(Gray)の部分は表示パターンの輪郭部分に生ずる滲みや色むらとして認識されるため改善が求められている。   The gray display portion of the displayed image is originally different in gradation state from the black display portion of the image to be displayed, so that the gray display portion is conspicuous. Reduces display quality. Specifically, in recent years, since display with high definition and excellent color reproducibility has been demanded, when HDR (High Dynamic Range) processing close to human vision is performed in image processing, gray display ( Since the portion of (Gray) is recognized as blur or color unevenness occurring in the contour portion of the display pattern, improvement is required.

図5に示すように、例えば、第1光変調部121のコントラスト比を50:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を200:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は、コントラスト比が100:1である場合に比べて倍の2000ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が500ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は低下する。しかしながら、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して50倍でありまだ目立つ。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/4である。   As shown in FIG. 5, for example, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 50: 1, the contrast ratio of the second light modulation unit 122 is 200: 1, and white display (White) of the first light modulation unit 121 is performed. ) Is set to 100,000 lux (lx). Then, the illuminance for black display (Black) in the first light modulation unit 121 is 2000 lux (lx), which is twice that of the case where the contrast ratio is 100: 1. Therefore, the illuminance of the image displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is white display (White) is 100,000 lux (lx), and gray display (Gray) is 500 lux (lx). Black display (Black) becomes 10 lux (lx). Therefore, the illuminance of black display (Black) does not change, but the illuminance of gray display (Gray) decreases. However, the illuminance of gray display (Gray) is 50 times the illuminance of black display (Black) and still stands out. In this case, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is ¼ of the contrast ratio of the second light modulation unit 122.

これに対して、例えば、第1光変調部121のコントラスト比を31.62:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を316.2:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は3162ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が316ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して31.6倍となってグレー表示(Gray)が目立ち難くなる。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/10である。   In contrast, for example, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 31.62: 1, the contrast ratio of the second light modulation unit 122 is 316.2: 1, and the white display of the first light modulation unit 121 is performed. The illuminance of (White) is set to 100,000 lux (lx). Then, the illuminance of black display (Black) in the first light modulation unit 121 is 3162 lux (lx). Therefore, the illuminance of the image displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is white display (White) is 100,000 lux (lx), and gray display (Gray) is 316 lux (lx). Black display (Black) becomes 10 lux (lx). Therefore, the illuminance of the black display (Black) does not change, but the illuminance of the gray display (Gray) is 31.6 times as high as the illuminance of the black display (Black), and the gray display (Gray) becomes inconspicuous. In this case, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 1/10 of the contrast ratio of the second light modulation unit 122.

また、例えば、第1光変調部121のコントラスト比をさらに低下させて10:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を向上させて1000:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は10000ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が100ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度の10倍となってグレー表示(Gray)がさらに目立ち難くなる。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/100である。なお、表示された画像における黒表示(Black)の照度は、階調性を確保して優れた表示品質を実現する観点からできるだけ小さいことが好ましい。   Further, for example, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is further reduced to 10: 1, the contrast ratio of the second light modulation unit 122 is increased to 1000: 1, and white display of the first light modulation unit 121 is performed. The illuminance of (White) is set to 100,000 lux (lx). Then, the illuminance of black display (Black) in the first light modulation unit 121 is 10,000 lux (lx). Therefore, the illuminance of the images displayed by the first light modulation unit 121 and the second light modulation unit 122 is 100000 lux (lx) for white display (White) and 100 lux (lx) for gray display (Gray). Black display (Black) becomes 10 lux (lx). Therefore, the illuminance of black display (Black) does not change, but the illuminance of gray display (Gray) becomes 10 times the illuminance of black display (Black), and the gray display (Gray) becomes more inconspicuous. In this case, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 1/100 of the contrast ratio of the second light modulation unit 122. Note that the illuminance of black display (Black) in the displayed image is preferably as small as possible from the viewpoint of ensuring gradation and realizing excellent display quality.

上述した表示パターンの輪郭部分における滲みや色むらを改善するために、本実施形態の光学ユニット100は、第1光変調部121のコントラスト比を第2光変調部122に比べて1/10以下とすべく、第1光変調部121の位相板91を構成した。以降、第1光変調部121における光変調状態について、図6を参照して説明する。図6は第1実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。詳しくは、第1光変調部121における白表示及び黒表示の偏光状態を示す図である。   In order to improve the blur and color unevenness in the contour portion of the display pattern described above, the optical unit 100 of the present embodiment has a contrast ratio of the first light modulation unit 121 of 1/10 or less as compared with the second light modulation unit 122. Therefore, the phase plate 91 of the first light modulation unit 121 is configured. Hereinafter, the light modulation state in the first light modulation unit 121 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a light modulation state of the first light modulation unit in the optical unit according to the first embodiment. Specifically, it is a diagram illustrating polarization states of white display and black display in the first light modulation unit 121.

図6に示すように、第1光変調部121における第1偏光板81の例えば透過軸は、X方向に沿った方向になっている。このときの光軸(破線)を中心とする透過軸の角度を0°とする。第2偏光板82は、第2偏光板82の透過軸が第1偏光板81の透過軸に対して直交するように配置される。a−プレートである位相板91の遅相軸は45°であり、正面位相差値Rは例えば10nmである。調光用液晶パネル110Aを駆動して白表示とすると、白表示となった部分の遅相軸は前述したように45°となる。つまり、白表示のときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸と位相板91の遅相軸とは合致した状態となる。なお、実際には、白表示のときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸は、45°に対して多少のばらつきを有している。したがって、調光用液晶パネル110Aの遅相軸と位相板91の遅相軸とがほぼ合致した状態であればよい。   As shown in FIG. 6, for example, the transmission axis of the first polarizing plate 81 in the first light modulation unit 121 is in a direction along the X direction. The angle of the transmission axis around the optical axis (broken line) at this time is set to 0 °. The second polarizing plate 82 is disposed so that the transmission axis of the second polarizing plate 82 is orthogonal to the transmission axis of the first polarizing plate 81. The slow axis of the phase plate 91 which is an a-plate is 45 °, and the front phase difference value R is, for example, 10 nm. When the light control liquid crystal panel 110A is driven to display white, the slow axis of the white display portion is 45 ° as described above. That is, the slow axis of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A and the slow axis of the phase plate 91 at the time of white display coincide with each other. Actually, the slow axis of the liquid crystal panel for dimming 110A during white display has some variation with respect to 45 °. Therefore, it is sufficient that the slow axis of the light control liquid crystal panel 110A and the slow axis of the phase plate 91 are substantially matched.

白表示において、第1偏光板81を透過した光は光軸を中心とする角度が0°の直線偏光である。この直線偏光が位相板91を透過すると長軸方向が0°の楕円偏光となる。さらにこの楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがλ/2板と同様な作用を生ずることから、長軸方向が90°の楕円偏光となる。この楕円偏光の長軸方向と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。仮に、位相板91を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板91の正面位相差値Rが比較的に小さいことから、位相板91を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。   In white display, light transmitted through the first polarizing plate 81 is linearly polarized light having an angle of 0 ° with the optical axis as the center. When this linearly polarized light is transmitted through the phase plate 91, it becomes elliptically polarized light whose major axis direction is 0 °. Further, when the elliptical polarized light is transmitted through the light control liquid crystal panel 110A, the driven light control liquid crystal panel 110A has the same effect as the λ / 2 plate. It becomes. Since the major axis direction of the elliptically polarized light coincides with the direction of the transmission axis of the second polarizing plate 82, the light incident on the first polarizing plate 81 as a result is transmitted through the second polarizing plate 82 to display white. Is made. Even if the phase plate 91 is omitted, the light incident on the first polarizing plate 81 is transmitted through the second polarizing plate 82 and is displayed in white. Since the front phase difference value R of the phase plate 91 is relatively small, the illuminance is hardly lowered in white display even if the phase plate 91 is arranged.

これに対して、調光用液晶パネル110Aを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板91を透過した長軸方向が0°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Aを透過する。したがって、長軸方向が0°の楕円偏光が第2偏光板82に入射して、第2偏光板82の透過軸に沿った方向の偏光成分だけが第2偏光板82を透過して黒表示がなされる。仮に、位相板91を削除すると、第1偏光板81を透過した光軸を中心とする角度が0°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Aをそのまま透過して第2偏光板82に入射するため、透過軸が90°の第2偏光板82をほとんど透過できない。つまり、位相板91を削除した場合に比べて、位相板91を有する第1光変調部121は、コントラスト比が低下することになる。第1光変調部121から位相板91を削除した構成は、第2光変調部122と変わらない構成となることから、位相板91を備えることにより第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比よりも低下する。位相板91の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部121のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように調整することが好ましい。   On the other hand, assuming that the liquid crystal molecules LC are in a substantially vertical alignment state without driving the light control liquid crystal panel 110A, elliptical polarized light having a major axis direction of 0 ° transmitted through the phase plate 91 has a major axis direction of The light control liquid crystal panel 110A is transmitted with almost no change. Therefore, elliptically polarized light whose major axis direction is 0 ° is incident on the second polarizing plate 82, and only the polarization component in the direction along the transmission axis of the second polarizing plate 82 is transmitted through the second polarizing plate 82 to display black. Is made. If the phase plate 91 is removed, linearly polarized light having an angle of 0 ° centered on the optical axis transmitted through the first polarizing plate 81 is transmitted through the dimming liquid crystal panel 110A as it is and enters the second polarizing plate 82. Therefore, the second polarizing plate 82 having a transmission axis of 90 ° can hardly be transmitted. That is, compared with the case where the phase plate 91 is deleted, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 including the phase plate 91 is reduced. Since the configuration in which the phase plate 91 is deleted from the first light modulation unit 121 is the same as the second light modulation unit 122, the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is the second by providing the phase plate 91. It is lower than the contrast ratio of the light modulator 122. As described with reference to FIG. 5, the front phase difference value R of the phase plate 91 is such that the contrast ratio of the first light modulation unit 121 is 1/10 or less than the contrast ratio of the second light modulation unit 122. It is preferable to adjust to.

上記第1実施形態の光学ユニット100によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部121は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部121のコントラスト比を1/10以下とする位相板91を備えている。したがって、光学ユニット100による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット100を提供できる。
(2)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板91を調光用液晶パネル110Aと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット100を実現できる。
According to the optical unit 100 of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A in the first light modulation unit 121 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110 </ b> B of the second light modulation unit 122. The first light modulation unit 121 includes a phase plate 91 that sets the contrast ratio of the first light modulation unit 121 to 1/10 or less of the contrast ratio of the second light modulation unit 122. Therefore, in the contour portion of the display pattern by the optical unit 100, the gray display having a gradation state different from the desired display state is less noticeable. That is, the optical unit 100 that can realize high contrast and excellent display quality can be provided.
(2) Since the size of the pixel P of the dimming liquid crystal panel 110A in the first light modulation unit 121 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110B of the second light modulation unit 122, it is on the optical axis L. The light control liquid crystal panel 110A can be easily positioned with respect to the display liquid crystal panel 110B.
(3) If the phase plate 91 is formed integrally with the light control liquid crystal panel 110A, the optical unit 100 having a simpler structure can be realized.

(第2実施形態)
<光学ユニット>
次に、第2実施形態の光学ユニットについて図7及び図8を参照して説明する。図7(a)は第2実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図7(b)は第2実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図8は第2実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第2実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して位相板91(92)の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
<Optical unit>
Next, an optical unit according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a schematic perspective view showing the configuration of the optical unit of the second embodiment, and FIG. 7B is a diagram for explaining the configuration of the phase plate in the optical unit of the second embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating a light modulation state of the first light modulation unit in the optical unit according to the second embodiment.
In the optical unit of the second embodiment, the configuration of the phase plate 91 (92) is different from that of the optical unit 100 of the first embodiment. Therefore, the same components as those of the optical unit 100 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図7(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット200は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部221と、第1光変調部221の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。光学ユニット200は、第1光変調部221と第2光変調部122とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。   As shown in FIG. 7A, the optical unit 200 of the present embodiment includes a first light modulation unit 221 disposed on the light incident side on the optical axis L, and the light of the first light modulation unit 221. And a second light modulator 122 arranged on the emission side. The optical unit 200 modulates the illumination light incident from the light source based on the image information by the first light modulation unit 221 and the second light modulation unit 122 and emits it as display light.

第1光変調部221は、第1偏光板81と、位相板93と、調光用液晶パネル110Aと、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。   The first light modulator 221 includes a first polarizing plate 81, a phase plate 93, a light control liquid crystal panel 110 </ b> A, and a second polarizing plate 82. The first polarizing plate 81 and the second polarizing plate on the optical axis L so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 is orthogonal to the transmission axis (or absorption axis) of the first polarizing plate 81. 82 are arranged.

調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。   The light control liquid crystal panel 110 </ b> A is disposed between the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82 on the optical axis L. The optical design of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A is such that the slow axis indicated by the arrow intersects the transmission axes (or absorption axes) of the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82.

第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。   The second light modulation unit 122 includes a third polarizing plate 83, a second polarizing plate 82, a third polarizing plate 83, and a second polarizing plate 83 that are arranged so that the transmission axis (or absorption axis) is orthogonal to the second polarizing plate 82. The display liquid crystal panel 110B disposed between the second polarizing plate 82 and the display liquid crystal panel 110B is arranged so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 matches. And a fourth polarizing plate 84 disposed on the surface.

第1光変調部221において、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置された位相板93は、図7(b)に示すように、屈折率の異方性を示す屈折率楕円体において、nx=ny>nzの関係を満たすものであって、nz軸に沿った方向から見ると光学的に屈折率が等方な円形となる。このような屈折率楕円体はc−プレートと呼ばれている。本実施形態の位相板93は、c−プレートを光軸Lに対して時計回りに45°の軸を中心として所定の角度で傾斜させたものである。したがって、位相板93は、光軸Lの方向、すなわちZ方向から見ると方位角45°の方向に遅相軸を有する屈折率楕円体である。よって、位相板93の遅相軸と駆動されたときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸とが合致することになる。位相板93における正面位相差値Rは、c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度によって変化する。
位相板93の具体例、つまりc−プレートの具体例としては、前述した透明基板に、厚み方向(nz軸方向)の屈折率が異なるトリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどのフィルムを貼り付けたものが挙げられる。また、透明基板に無機材料を成膜して積層したものなどが挙げられる。
In the first light modulator 221, the phase plate 93 disposed between the first polarizing plate 81 and the light control liquid crystal panel 110 </ b> A exhibits refractive index anisotropy as shown in FIG. 7B. in the index ellipsoid, a satisfies the relation of n x = n y> n z , viewed from the direction along the n z axis when optically refractive index is isotropic circular. Such a refractive index ellipsoid is called a c-plate. The phase plate 93 of the present embodiment is obtained by inclining the c-plate with respect to the optical axis L clockwise at a predetermined angle about an axis of 45 °. Therefore, the phase plate 93 is a refractive index ellipsoid having a slow axis in the direction of the optical axis L, that is, in the direction of an azimuth angle of 45 ° when viewed from the Z direction. Therefore, the slow axis of the phase plate 93 coincides with the slow axis of the liquid crystal panel 110A for light control when driven. The front phase difference value R in the phase plate 93 varies depending on the tilt angle with respect to the optical axis L of the c-plate.
As a specific example of the phase plate 93, that is, a specific example of the c-plate, a film of triacetate, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol or the like having a different refractive index in the thickness direction ( nz axis direction) is pasted on the transparent substrate described above. Can be mentioned. Moreover, what laminated | stacked and laminated | stacked the inorganic material on the transparent substrate is mentioned.

位相板93もまた第1実施形態の位相板91(92)と同様に、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されていてもよい。   Similarly to the phase plate 91 (92) of the first embodiment, the phase plate 93 is not limited to be disposed between the first polarizing plate 81 and the light control liquid crystal panel 110A, and the light control liquid crystal panel. 110A and the 2nd polarizing plate 82 may be arrange | positioned.

図8に示すように、第1光変調部221における白表示及び黒表示のときの光変調状態(偏光状態)は、基本的に第1実施形態の第1光変調部121と同じである。つまり、第1偏光板81を透過し光軸を中心とする角度が0°の直線偏光が位相板93を透過すると長軸方向が0°の楕円偏光となる。この楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が90°の方向となる。この楕円偏光の長軸方向と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板93を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板93の正面位相差値Rを10nm程度の小さい値とすれば、位相板93を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。   As shown in FIG. 8, the light modulation state (polarization state) at the time of white display and black display in the first light modulation unit 221 is basically the same as that of the first light modulation unit 121 of the first embodiment. That is, when linearly polarized light that is transmitted through the first polarizing plate 81 and has an angle around the optical axis of 0 ° is transmitted through the phase plate 93, it becomes elliptically polarized light whose major axis direction is 0 °. When the elliptical polarized light is transmitted through the light control liquid crystal panel 110A, the driven light control liquid crystal panel 110A has the same effect as the λ / 2 plate, so that the major axis direction of the elliptical polarization is 90 °. Direction. Since the major axis direction of the elliptically polarized light coincides with the direction of the transmission axis of the second polarizing plate 82, the light incident on the first polarizing plate 81 as a result is transmitted through the second polarizing plate 82 to display white. Is made. Even if the phase plate 93 is omitted, the light incident on the first polarizing plate 81 is transmitted through the second polarizing plate 82 and is displayed in white. If the front retardation value R of the phase plate 93 is set to a small value of about 10 nm, the illuminance is hardly lowered in white display even if the phase plate 93 is arranged.

これに対して、調光用液晶パネル110Aを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板93を透過した長軸方向が0°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Aを透過する。したがって、長軸方向が0°の楕円偏光が第2偏光板82に入射して、第2偏光板82の透過軸に沿った方向の偏光だけが第2偏光板82を透過して黒表示がなされる。位相板93を削除した場合、第1偏光板81を透過した光軸を中心とする角度が0°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Aをそのまま透過して第2偏光板82に入射するため、透過軸が90°の第2偏光板82をほとんど透過できない。つまり、位相板93を削除した場合に比べて、位相板93を有する第1光変調部221は、コントラスト比が低下することになる。第1光変調部221から位相板93を削除した構成は、第2光変調部122と変わらない構成となることから、位相板93を備えることにより第1光変調部221のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比よりも低下する。位相板93の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部221のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を調整することが好ましい。また、調光用液晶パネル110A及び表示用液晶パネル110Bにおけるコントラスト比は温度に依存するので、使用温度条件に対応してc−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を調整することが好ましい。   On the other hand, assuming that the liquid crystal molecules LC are in a substantially vertical alignment state without driving the light control liquid crystal panel 110A, elliptical polarized light having a major axis direction of 0 ° transmitted through the phase plate 93 has a major axis direction of The light control liquid crystal panel 110A is transmitted with almost no change. Therefore, elliptically polarized light whose major axis direction is 0 ° is incident on the second polarizing plate 82, and only polarized light in the direction along the transmission axis of the second polarizing plate 82 is transmitted through the second polarizing plate 82, thereby displaying black. Made. When the phase plate 93 is omitted, the linearly polarized light whose angle around the optical axis transmitted through the first polarizing plate 81 is 0 ° is transmitted through the dimming liquid crystal panel 110A as it is and is incident on the second polarizing plate 82. Therefore, the second polarizing plate 82 having a transmission axis of 90 ° can hardly be transmitted. That is, compared with the case where the phase plate 93 is deleted, the contrast ratio of the first light modulator 221 having the phase plate 93 is lowered. Since the configuration in which the phase plate 93 is omitted from the first light modulation unit 221 is the same as the configuration of the second light modulation unit 122, the contrast ratio of the first light modulation unit 221 is the second by providing the phase plate 93. It is lower than the contrast ratio of the light modulator 122. As described with reference to FIG. 5, the front phase difference value R of the phase plate 93 is such that the contrast ratio of the first light modulation unit 221 is 1/10 or less than the contrast ratio of the second light modulation unit 122. Furthermore, it is preferable to adjust the inclination angle of the c-plate with respect to the optical axis L. Further, since the contrast ratio in the light control liquid crystal panel 110A and the display liquid crystal panel 110B depends on temperature, it is preferable to adjust the inclination angle of the c-plate with respect to the optical axis L in accordance with the operating temperature condition.

上記第2実施形態の光学ユニット200によれば、上記第1実施形態の効果(1)及び(2)と同様な効果に加えて、以下の効果が得られる。
(4)c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を変えると、位相板93の正面位相差値Rが変化する。つまり、c−プレートの上記傾斜角度を調整することで第1光変調部221のコントラスト比を調整することが可能な光学ユニット200を提供できる。言い換えれば、実際の表示パターンの輪郭部分における滲みや色むらなどの表示状態(表示品質)を調整可能な光学ユニット200を提供できる。
According to the optical unit 200 of the second embodiment, in addition to the same effects as the effects (1) and (2) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(4) When the inclination angle of the c-plate with respect to the optical axis L is changed, the front phase difference value R of the phase plate 93 changes. That is, it is possible to provide the optical unit 200 that can adjust the contrast ratio of the first light modulation unit 221 by adjusting the inclination angle of the c-plate. In other words, it is possible to provide the optical unit 200 capable of adjusting the display state (display quality) such as bleeding and color unevenness in the contour portion of the actual display pattern.

(第3実施形態)
<光学ユニット>
次に、第3実施形態の光学ユニットについて、図9及び図10を参照して説明する。図9(a)は第3実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図9(b)は第3実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図10は第3実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第3実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して第1光変調部121の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
<Optical unit>
Next, an optical unit according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9A is a schematic perspective view showing the configuration of the optical unit of the third embodiment, and FIG. 9B is a diagram for explaining the configuration of the phase plate in the optical unit of the third embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a light modulation state of the first light modulation unit in the optical unit according to the third embodiment.
The optical unit of the third embodiment is different from the optical unit 100 of the first embodiment in the configuration of the first light modulation unit 121. Therefore, the same components as those of the optical unit 100 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図9(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット300は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部321と、第1光変調部321の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。光学ユニット300は、第1光変調部321と第2光変調部122とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。   As shown in FIG. 9A, the optical unit 300 of the present embodiment includes a first light modulation unit 321 disposed on the light incident side on the optical axis L, and the light of the first light modulation unit 321. And a second light modulator 122 arranged on the emission side. The optical unit 300 uses the first light modulation unit 321 and the second light modulation unit 122 to modulate the illumination light incident from the light source based on image information and emit it as display light.

第1光変調部321は、第1偏光板81と、位相板94と、調光用液晶パネル110Aと、位相板95と、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。   The first light modulation unit 321 includes a first polarizing plate 81, a phase plate 94, a light control liquid crystal panel 110 </ b> A, a phase plate 95, and a second polarizing plate 82. The first polarizing plate 81 and the second polarizing plate on the optical axis L so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 is orthogonal to the transmission axis (or absorption axis) of the first polarizing plate 81. 82 are arranged.

調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。   The light control liquid crystal panel 110 </ b> A is disposed between the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82 on the optical axis L. The optical design of the light control liquid crystal panel 110 </ b> A is such that the slow axis indicated by the arrow intersects the transmission axes (or absorption axes) of the first polarizing plate 81 and the second polarizing plate 82.

第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。   The second light modulation unit 122 includes a third polarizing plate 83, a second polarizing plate 82, a third polarizing plate 83, and a second polarizing plate 83 that are arranged so that the transmission axis (or absorption axis) is orthogonal to the second polarizing plate 82. The display liquid crystal panel 110B disposed between the second polarizing plate 82 and the display liquid crystal panel 110B is arranged so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 82 matches. And a fourth polarizing plate 84 disposed on the surface.

第1光変調部321において、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置された位相板94は、図9(b)に示すように、λ/2板であって、光軸Lに沿った方向から見て、遅相軸に対して角度θで入射した直線偏光を倍の角度2θまで回転させて透過させるものである。調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置された位相板95も位相板94と同じλ/2板であって、遅相軸の角度設定が位相板94と異なっている。   In the first light modulator 321, the phase plate 94 disposed between the first polarizing plate 81 and the light control liquid crystal panel 110 </ b> A is a λ / 2 plate as shown in FIG. When viewed from the direction along the optical axis L, the linearly polarized light incident at an angle θ with respect to the slow axis is rotated to a double angle 2θ and transmitted. The phase plate 95 disposed between the light control liquid crystal panel 110A and the second polarizing plate 82 is also the same λ / 2 plate as the phase plate 94, and the angle setting of the slow axis is different from that of the phase plate 94. .

図10に示すように、第1光変調部321において位相板94は、遅相軸が光軸を中心に反時計回りで1°となるように第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されている。また、位相板95は、遅相軸が光軸を中心に反時計回りで89°となるように調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されている。第1光変調部321における白表示では、第1偏光板81を透過し光軸を中心とする角度が0°の直線偏光が位相板94に入射すると、0°の直線偏光と位相板94の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が2°の直線偏光となって射出される。2°の直線偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがやはりλ/2板と同様な作用を生ずることから、2°の直線偏光と調光用液晶パネル110Aの遅相軸とがなす角度が43°であることから、光軸を中心に反時計回りの角度が88°の直線偏光となって射出される。88°の直線偏光が位相板95に入射すると、88°の直線偏光と位相板95の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が90°の直線偏光となって射出される。したがって、90°の直線偏光と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板94,95を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。したがって、λ/2板である位相板94,95を配置しても白表示において照度が低下することはない。   As shown in FIG. 10, in the first light modulator 321, the phase plate 94 includes the first polarizing plate 81 and the light control liquid crystal panel 110 A so that the slow axis is 1 ° counterclockwise around the optical axis. It is arranged between. The phase plate 95 is disposed between the light adjustment liquid crystal panel 110A and the second polarizing plate 82 so that the slow axis is 89 ° counterclockwise around the optical axis. In white display in the first light modulation unit 321, when linearly polarized light that is transmitted through the first polarizing plate 81 and has an angle of 0 ° centered on the optical axis is incident on the phase plate 94, the linearly polarized light of 0 ° and the phase plate 94 Since the angle formed by the slow axis is 1 °, it is emitted as linearly polarized light having a counterclockwise angle of 2 ° around the optical axis. When transmitted through the light control liquid crystal panel 110A driven with 2 ° linearly polarized light, the driven light control liquid crystal panel 110A also produces the same effect as the λ / 2 plate. Since the angle formed by the slow axis of the optical liquid crystal panel 110A is 43 °, the light is emitted as linearly polarized light having a counterclockwise angle of 88 ° around the optical axis. When 88 ° linearly polarized light is incident on the phase plate 95, the angle formed by the 88 ° linearly polarized light and the slow axis of the phase plate 95 is 1 °, so that the counterclockwise angle about the optical axis is 90 °. The linearly polarized light is emitted. Accordingly, since the 90 ° linearly polarized light matches the direction of the transmission axis of the second polarizing plate 82, the light incident on the first polarizing plate 81 as a result is transmitted through the second polarizing plate 82 and displayed in white. Is made. Even if the phase plates 94 and 95 are omitted, the light incident on the first polarizing plate 81 is transmitted through the second polarizing plate 82 and is displayed in white. Therefore, even if the phase plates 94 and 95 which are λ / 2 plates are arranged, the illuminance does not decrease in the white display.

これに対して、第1光変調部321における黒表示では、第1偏光板81を透過し光軸を中心に角度が0°の直線偏光が位相板94に入射すると、0°の直線偏光と位相板94の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が2°の直線偏光となって射出される。2°の直線偏光が駆動されていない調光用液晶パネル110Aに入射すると、駆動されていない調光用液晶パネル110Aでは液晶分子LCが略垂直配向していることから、光軸を中心に反時計回りの角度がほぼ2°の直線偏光のまま射出される。2°の直線偏光が位相板95に入射すると、2°の直線偏光と位相板95の遅相軸とがなす角度が87°のため、光軸を中心に反時計回りの角度が176°の直線偏光となって射出される。したがって、176°の直線偏光と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致せず、且つ直交していないことから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を一部透過して黒表示がなされる。位相板94,95を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過せず黒表示がなされる。つまり、黒表示では、位相板94,95を削除した場合に比べて、位相板94,95を備えた第1光変調部321は黒レベルが下がることからコントラスト比が低下する。図5を用いて説明したように、第1光変調部321のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、光軸を中心とした位相板94,95における遅相軸の角度を調整することが好ましい。   On the other hand, in the black display in the first light modulation unit 321, when linearly polarized light that is transmitted through the first polarizing plate 81 and has an angle of 0 ° about the optical axis is incident on the phase plate 94, Since the angle formed by the slow axis of the phase plate 94 is 1 °, the light is emitted as linearly polarized light having a counterclockwise angle of 2 ° around the optical axis. When the 2 ° linearly polarized light is incident on the non-driven dimming liquid crystal panel 110A, the liquid crystal molecules LC are substantially vertically aligned in the non-driven dimming liquid crystal panel 110A. The light is emitted as linearly polarized light with a clockwise angle of approximately 2 °. When 2 ° linearly polarized light is incident on the phase plate 95, the angle formed by the 2 ° linearly polarized light and the slow axis of the phase plate 95 is 87 °, so that the counterclockwise angle about the optical axis is 176 °. It is emitted as linearly polarized light. Accordingly, since the 176 ° linearly polarized light and the direction of the transmission axis of the second polarizing plate 82 do not match and are not orthogonal to each other, the light incident on the first polarizing plate 81 as a result Black is displayed through part of 82. Even if the phase plates 94 and 95 are omitted, the light incident on the first polarizing plate 81 does not pass through the second polarizing plate 82 and is displayed in black. That is, in the black display, the first light modulation unit 321 including the phase plates 94 and 95 has a lower black level than the case where the phase plates 94 and 95 are deleted, so that the contrast ratio is lowered. As described with reference to FIG. 5, the phase plate 94 centered on the optical axis so that the contrast ratio of the first light modulation unit 321 is 1/10 or less than the contrast ratio of the second light modulation unit 122. , 95 is preferably adjusted.

上記第3実施形態の光学ユニット300によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部321は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部321のコントラスト比を1/10以下とする位相板94,95を備えている。位相板94,95は、λ/2板であって、調光用液晶パネル110Aの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の第1偏光板81及び射出側の第2偏光板82の透過軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度である。したがって、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させる白表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させない黒表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部321のコントラスト比が低下することとなる。ゆえに、光学ユニット300による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット300を提供できる。
(2)λ/2板である位相板94,95の光軸を中心とした遅相軸の角度を調整することで第1光変調部321のコントラスト比を調整することができる。
(3)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
According to the optical unit 300 of the third embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110A in the first light modulation unit 321 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110B of the second light modulation unit 122. The first light modulation unit 321 includes phase plates 94 and 95 that make the contrast ratio of the first light modulation unit 321 1/10 or less of the contrast ratio of the second light modulation unit 122. The phase plates 94 and 95 are λ / 2 plates, which are arranged on the light incident side and the light exit side of the light control liquid crystal panel 110A, and the slow axis of the λ / 2 plate is the first polarizing plate on the incident side. The angle at which the azimuth direction is slightly shifted with respect to the transmission axis of 81 and the second polarizing plate 82 on the exit side, and the angle at which the slow axes of the mutual λ / 2 plates intersect is an angle other than 90 degrees. Accordingly, in the case of white display in which the linearly polarized light transmitted through the first polarizing plate 81 is emitted from the second polarizing plate 82 in the first light modulation unit 321, the λ / 2 plate is delayed with respect to the second polarizing plate 82 on the emission side. Since the phase axis is only slightly shifted, the transmittance during white display is unlikely to decrease. On the other hand, in the case of black display in which the linearly polarized light transmitted through the first polarizing plate 81 is not emitted from the second polarizing plate 82 in the first light modulation unit 321, λ / 2 with respect to the second polarizing plate 82 on the emission side. Since light leakage occurs when the slow axis of the plate is slightly shifted, the contrast ratio of the first light modulator 321 is reduced. Therefore, the gray display having a gradation state different from the desired display state is hardly noticeable in the contour portion of the display pattern by the optical unit 300. That is, the optical unit 300 that can realize high contrast and excellent display quality can be provided.
(2) The contrast ratio of the first light modulator 321 can be adjusted by adjusting the angle of the slow axis around the optical axis of the phase plates 94 and 95 which are λ / 2 plates.
(3) Since the size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110A in the first light modulation unit 321 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110B of the second light modulation unit 122, it is on the optical axis L. The light control liquid crystal panel 110A can be easily positioned with respect to the display liquid crystal panel 110B.

(第4実施形態)
<光学ユニット>
次に、第4実施形態の光学ユニットについて図11及び図12を参照して説明する。図11(a)は第4実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図11(b)は調光用液晶パネルの配向処理状態を示す概略平面図、図11(c)は表示用液晶パネルの配向状態を示す概略平面図である。図12は第4実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第4実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して、主に表示用液晶パネル110Bの構成を異ならせたものである。具体的には、表示用液晶パネルの液晶層の配向方式をツイストネマティック方式(TN方式)としたものである。
(Fourth embodiment)
<Optical unit>
Next, an optical unit according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11A is a schematic perspective view showing the configuration of the optical unit of the fourth embodiment, FIG. 11B is a schematic plan view showing the alignment processing state of the light control liquid crystal panel, and FIG. 11C is for display. It is a schematic plan view which shows the orientation state of a liquid crystal panel. FIG. 12 is a diagram illustrating a light modulation state of the first light modulation unit in the optical unit according to the fourth embodiment.
The optical unit of the fourth embodiment is different from the optical unit 100 of the first embodiment mainly in the configuration of the display liquid crystal panel 110B. Specifically, the alignment method of the liquid crystal layer of the display liquid crystal panel is a twisted nematic method (TN method).

図11(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット400は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部421と、第1光変調部421の光の射出側に配置された第2光変調部422とを備えている。光学ユニット400は、第1光変調部421と第2光変調部422とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。   As shown in FIG. 11A, the optical unit 400 of the present embodiment includes a first light modulation unit 421 disposed on the light incident side on the optical axis L, and the light of the first light modulation unit 421. And a second light modulator 422 disposed on the emission side. The optical unit 400 modulates the illumination light incident from the light source based on the image information by the first light modulation unit 421 and the second light modulation unit 422 and emits it as display light.

第1光変調部421は、第1偏光板85と、位相板96と、調光用液晶パネル110Cと、第2偏光板86とを有している。第1偏光板85の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板86の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板85と第2偏光板86とが配置されている。第1偏光板85の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで135°となっている。第2偏光板86の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで45°となっている。   The first light modulation unit 421 includes a first polarizing plate 85, a phase plate 96, a light control liquid crystal panel 110 </ b> C, and a second polarizing plate 86. The first polarizing plate 85 and the second polarizing plate on the optical axis L so that the transmission axis (or absorption axis) of the second polarizing plate 86 is orthogonal to the transmission axis (or absorption axis) of the first polarizing plate 85. 86 are arranged. The transmission axis of the first polarizing plate 85 is 135 ° clockwise around the optical axis L. The transmission axis of the second polarizing plate 86 is 45 ° clockwise around the optical axis L.

調光用液晶パネル110Cは、上記第1実施形態の透過型且つアクティブ駆動型の調光用液晶パネル110Aと基本的に同じ構成を有し、1軸の略垂直配向方式(VA方式)であって、光軸L上において、第1偏光板85と第2偏光板86との間に配置されている。調光用液晶パネル110Cの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板85及び第2偏光板86の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。
図11(b)に示すように、調光用液晶パネル110Cにおける無機配向膜の成膜方向を示す角度θaは、Y方向に対して90°である。つまり、調光用液晶パネル110Cの遅相軸は、X方向に沿った方向となっている。
The dimming liquid crystal panel 110C has basically the same configuration as the transmissive and active drive type dimming liquid crystal panel 110A of the first embodiment, and is a uniaxial substantially vertical alignment method (VA method). On the optical axis L, it is disposed between the first polarizing plate 85 and the second polarizing plate 86. The optical design of the light control liquid crystal panel 110C is such that the slow axis indicated by the arrow intersects the transmission axes (or absorption axes) of the first polarizing plate 85 and the second polarizing plate 86.
As shown in FIG. 11B, the angle θa indicating the film forming direction of the inorganic alignment film in the light control liquid crystal panel 110C is 90 ° with respect to the Y direction. That is, the slow axis of the light control liquid crystal panel 110C is a direction along the X direction.

図11(a)に示すように、第1光変調部421の位相板96は、a−プレートであって、位相板96の遅相軸(実線の矢印で示す)が、調光用液晶パネル110Cの遅相軸(実線の矢印で示す)と合致するように、第1偏光板85と調光用液晶パネル110Cとの間に配置されている。位相板96の正面位相差値Rは例えば10nmである。位相板96の具体的な例としては、上記第1実施形態の位相板91と同様であり、ガラスやフィルムなどの光学的に等方な透明基板(透明な支持体)に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの1軸延伸フィルムを貼り付けたもの、同じく透明基板(透明な支持体)に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨したものでもよい。   As shown in FIG. 11A, the phase plate 96 of the first light modulator 421 is an a-plate, and the slow axis (indicated by a solid arrow) of the phase plate 96 is a liquid crystal panel for dimming. It is arranged between the first polarizing plate 85 and the light control liquid crystal panel 110C so as to coincide with the slow axis of 110C (indicated by the solid line arrow). The front phase difference value R of the phase plate 96 is, for example, 10 nm. A specific example of the phase plate 96 is the same as the phase plate 91 of the first embodiment described above, and is formed on an optically isotropic transparent substrate (transparent support) such as glass or film, with triacetate, polycarbonate, Examples include those obtained by attaching a uniaxially stretched film such as polyester or polyvinyl alcohol, and those obtained by depositing an inorganic material such as silicon oxide or aluminum oxide on a transparent substrate (transparent support). Alternatively, the quartz plate may be polished to a predetermined thickness so that the front phase difference value becomes a predetermined value.

位相板96はa―プレートであることに限定されず、上記第1実施形態で説明したように、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体である2軸位相差板であってもよい。また、位相板96は、第1偏光板85と調光用液晶パネル110Cとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Cと第2偏光板86との間に配置されていてもよい。また、第1偏光板85と第2偏光板86の間であって、調光用液晶パネル110Cの光の入射側と射出側とにそれぞれ配置されていてもよい。その場合は、それぞれの位相板の正面位相差値の合計値が所望の正面位相差値Rとなるように調整される。 Phase plate 96 is not limited to a a- plate, as described in the first embodiment, in n x> n y> is the refractive index ellipsoid satisfying a relationship of n z 2 axis retardation plate There may be. Further, the phase plate 96 is not limited to being disposed between the first polarizing plate 85 and the light control liquid crystal panel 110C, and is disposed between the light control liquid crystal panel 110C and the second polarizing plate 86. It may be. Further, it may be disposed between the first polarizing plate 85 and the second polarizing plate 86 on the light incident side and the emission side of the light control liquid crystal panel 110C. In this case, the total value of the front phase difference values of the respective phase plates is adjusted to be a desired front phase difference value R.

また、位相板96は、調光用液晶パネル110Cを構成する対向基板20の光の入射側において、対向基板20と一体的に形成されているとしてもよい。同様に、調光用液晶パネル110Cを構成する素子基板10の光の射出側において、素子基板10と一体的に形成されているとしてもよい。   The phase plate 96 may be formed integrally with the counter substrate 20 on the light incident side of the counter substrate 20 constituting the light control liquid crystal panel 110C. Similarly, it may be formed integrally with the element substrate 10 on the light emission side of the element substrate 10 constituting the light control liquid crystal panel 110C.

第2光変調部422は、第2偏光板86に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板87と、第2偏光板86と第3偏光板87との間に配置された表示用液晶パネル110Dと、第2偏光板86と表示用液晶パネル110Dとの間に配置され、第2偏光板86に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板88とを有している。第4偏光板88の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで45°となっている。第3偏光板87の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで135°となっている。   The second light modulator 422 includes a third polarizing plate 87, a second polarizing plate 86, a third polarizing plate 87, and a second polarizing plate 86 arranged so that the transmission axis (or absorption axis) is orthogonal to the second polarizing plate 86. The display liquid crystal panel 110 </ b> D disposed between the second polarizing plate 86 and the display liquid crystal panel 110 </ b> D is arranged so that the transmission axis (or the absorption axis) matches the second polarizing plate 86. And a fourth polarizing plate 88. The transmission axis of the fourth polarizing plate 88 is 45 ° clockwise around the optical axis L. The transmission axis of the third polarizing plate 87 is 135 ° clockwise around the optical axis L.

表示用液晶パネル110Dは、TN方式であって、上記第1実施形態の透過型且つアクティブ駆動型の表示用液晶パネル110Bと基本的に同じ構成を有している。表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさは、調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさよりも小さい。
図11(c)に示すように、表示用液晶パネル110Dの対向基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て破線の矢印で示す左下から右上に向かう方向であって、光の入射側に配置された第4偏光板88の透過軸と合致している。表示用液晶パネル110Dの素子基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て実線の矢印で示す右下から左上に向かう方向であって、光の射出側に配置された第3偏光板87の透過軸と合致している。液晶層は正の誘電異方性を有する液晶分子LCからなり、光軸Lに沿った方向から見て液晶分子LCのツイスト方向は反時計回りであり、ツイスト角θtは90°である。なお、ツイスト角θtは必ずしも90°であることに限定されず、90°に近い例えば89°であってもよい。
The display liquid crystal panel 110D is a TN system, and basically has the same configuration as the transmissive and active drive type display liquid crystal panel 110B of the first embodiment. The size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110D is smaller than the size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110C.
As shown in FIG. 11C, the alignment treatment direction of the alignment film on the counter substrate of the display liquid crystal panel 110D is a direction from the lower left to the upper right as indicated by the dashed arrow when viewed from the direction along the optical axis L. Thus, it coincides with the transmission axis of the fourth polarizing plate 88 disposed on the light incident side. The alignment processing direction of the alignment film on the element substrate of the display liquid crystal panel 110D is a direction from the lower right to the upper left indicated by the solid line arrow when viewed from the direction along the optical axis L, and is disposed on the light emission side. The transmission axis of the third polarizing plate 87 coincides with the transmission axis. The liquid crystal layer is composed of liquid crystal molecules LC having positive dielectric anisotropy, and the twist direction of the liquid crystal molecules LC is counterclockwise when viewed from the direction along the optical axis L, and the twist angle θt is 90 °. The twist angle θt is not necessarily limited to 90 °, and may be, for example, 89 ° close to 90 °.

このような表示用液晶パネル110Dを備えた第2光変調部422は、実際に表示したい表示パターンに対応して表示用液晶パネル110Dが駆動される。本実施形態の第2光変調部422において、白表示を行うときは表示用液晶パネル110Dの画素Pには駆動電圧が印加されず、黒表示を行うときに表示用液晶パネル110Dの画素Pに駆動電圧が印加される。   In the second light modulator 422 provided with such a display liquid crystal panel 110D, the display liquid crystal panel 110D is driven in accordance with a display pattern to be actually displayed. In the second light modulation unit 422 of the present embodiment, when white display is performed, no driving voltage is applied to the pixel P of the display liquid crystal panel 110D, and when black display is performed, the pixel P of the display liquid crystal panel 110D is applied. A drive voltage is applied.

図12に示すように、第1偏光板85を透過し光軸を中心とする角度が時計回りに135°の直線偏光が位相板96を透過すると長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光となる。135°の楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Cを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Cがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が時計回りに45°の方向となる。楕円偏光の45°の長軸方向と第2偏光板86の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板85に入射した光は、第2偏光板86を透過して白表示がなされる。位相板96を削除しても第1偏光板85に入射した光は、第2偏光板86を透過して白表示がなされる。位相板96の正面位相差値Rを10nm程度の小さい値とすれば、位相板96を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。   As shown in FIG. 12, when linearly polarized light having an angle of 135 ° clockwise with respect to the optical axis passing through the first polarizing plate 85 is transmitted through the phase plate 96, elliptically polarized light having a major axis direction of 135 ° clockwise. It becomes. When the dimming liquid crystal panel 110C driven with the elliptically polarized light of 135 ° is transmitted, the driven dimming liquid crystal panel 110C has the same effect as the λ / 2 plate, so that the major axis direction of the elliptically polarized light is clockwise. The direction is 45 ° around. Since the 45 ° major axis direction of the elliptically polarized light matches the direction of the transmission axis of the second polarizing plate 86, the light incident on the first polarizing plate 85 as a result is transmitted through the second polarizing plate 86. White display is made. Even if the phase plate 96 is omitted, the light incident on the first polarizing plate 85 is transmitted through the second polarizing plate 86 and is displayed in white. If the front phase difference value R of the phase plate 96 is set to a small value of about 10 nm, the illuminance is hardly lowered in white display even if the phase plate 96 is arranged.

これに対して、調光用液晶パネル110Cを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板96を透過した長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Cを透過する。したがって、長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光が第2偏光板86に入射して、第2偏光板86の透過軸に沿った方向の偏光だけが第2偏光板86を透過して黒表示がなされる。位相板96を削除した場合、第1偏光板85を透過した光軸を中心とする角度が時計回りで135°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Cをそのまま透過して第2偏光板86に入射するため、透過軸が時計回りで45°の第2偏光板86をほとんど透過できない。つまり、位相板96を削除した場合に比べて、位相板96を有する第1光変調部421は、コントラスト比が低下することになる。位相板96の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部421のコントラスト比が第2光変調部422のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、位相板96の正面位相差値Rを調整することが好ましい。   On the other hand, assuming that the liquid crystal molecules LC are in a substantially vertically aligned state without driving the light control liquid crystal panel 110C, the elliptically polarized light whose major axis direction transmitted through the phase plate 96 is 135 ° clockwise is long. The light adjustment liquid crystal panel 110C is transmitted in a state where the axial direction hardly changes. Therefore, elliptically polarized light whose major axis direction is 135 ° clockwise enters the second polarizing plate 86, and only polarized light in the direction along the transmission axis of the second polarizing plate 86 is transmitted through the second polarizing plate 86. Black display is made. When the phase plate 96 is omitted, the linearly polarized light whose angle about the optical axis transmitted through the first polarizing plate 85 is clockwise and 135 ° is transmitted through the dimming liquid crystal panel 110C as it is and transmitted through the second polarizing plate 86. , The transmission axis is hardly transmitted through the second polarizing plate 86 having a clockwise angle of 45 °. That is, compared with the case where the phase plate 96 is deleted, the contrast ratio of the first light modulator 421 having the phase plate 96 is lowered. As described with reference to FIG. 5, the front phase difference value R of the phase plate 96 is such that the contrast ratio of the first light modulation unit 421 is 1/10 or less than the contrast ratio of the second light modulation unit 422. Further, it is preferable to adjust the front phase difference value R of the phase plate 96.

なお、第1光変調部421に比べて第2光変調部422のコントラスト比を高める方策として、表示用液晶パネル110Dの光の入射側及び/または射出側に、液晶層における液晶分子LCの配向状態(プレチルトやツイスト)に起因する光漏れを防ぐ例えばc−プレートなどの光学補償板を配置してもよい。   As a measure for increasing the contrast ratio of the second light modulation unit 422 as compared with the first light modulation unit 421, the alignment of the liquid crystal molecules LC in the liquid crystal layer on the light incident side and / or emission side of the display liquid crystal panel 110D. For example, an optical compensator such as a c-plate may be arranged to prevent light leakage caused by the state (pretilt or twist).

上記第4実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部421は、第2光変調部422のコントラスト比に対して第1光変調部421のコントラスト比を1/10以下とする位相板96を備えている。したがって、光学ユニット400による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット400を提供できる。
(2)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Dに対して調光用液晶パネル110Cを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板96を調光用液晶パネル110Cと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット400を実現できる。
According to the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The size of the pixel P of the light control liquid crystal panel 110C in the first light modulation unit 421 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110D of the second light modulation unit 422. The first light modulation unit 421 includes a phase plate 96 that sets the contrast ratio of the first light modulation unit 421 to 1/10 or less with respect to the contrast ratio of the second light modulation unit 422. Therefore, in the contour portion of the display pattern by the optical unit 400, the gray display having a gradation state different from the desired display state is hardly noticeable. That is, the optical unit 400 that can realize high contrast and excellent display quality can be provided.
(2) Since the size of the pixel P of the dimming liquid crystal panel 110C in the first light modulation unit 421 is larger than the size of the pixel P of the display liquid crystal panel 110D of the second light modulation unit 422, it is on the optical axis L. The light control liquid crystal panel 110C can be easily positioned with respect to the display liquid crystal panel 110D.
(3) If the phase plate 96 is formed integrally with the light control liquid crystal panel 110C, the optical unit 400 having a simpler structure can be realized.

(第5実施形態)
<電子機器>
次に、本実施形態の光学ユニットが適用された電子機器について、図13を参照して説明する。図13は電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図である。
(Fifth embodiment)
<Electronic equipment>
Next, an electronic apparatus to which the optical unit of this embodiment is applied will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device as an electronic apparatus.

図13に示すように、本実施形態の電子機器としての投写型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、を備えている。また、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、を備えている。さらに、3つの透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投写光学系としての投写レンズ1207と、を備えている。   As shown in FIG. 13, a projection display apparatus 1000 as an electronic apparatus according to the present embodiment includes a polarization illumination apparatus 1100 arranged along the system optical axis L, and two dichroic mirrors 1104 and 1105 as light separation elements. And. In addition, three reflection mirrors 1106, 1107, 1108 and five relay lenses 1201, 1202, 1203, 1204, 1205 are provided. Further, three transmissive liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230, a cross dichroic prism 1206 as a light combining element, and a projection lens 1207 as a projection optical system are provided.

偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。   The polarized light illumination device 1100 is generally configured by a lamp unit 1101 as a light source composed of a white light source such as an ultra-high pressure mercury lamp or a halogen lamp, an integrator lens 1102, and a polarization conversion element 1103.

ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。   The dichroic mirror 1104 reflects red light (R) and transmits green light (G) and blue light (B) among the polarized light beams emitted from the polarization illumination device 1100. Another dichroic mirror 1105 reflects the green light (G) transmitted through the dichroic mirror 1104 and transmits the blue light (B).

ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
The red light (R) reflected by the dichroic mirror 1104 is reflected by the reflection mirror 1106 and then enters the liquid crystal light valve 1210 via the relay lens 1205.
Green light (G) reflected by the dichroic mirror 1105 enters the liquid crystal light valve 1220 via the relay lens 1204.
The blue light (B) transmitted through the dichroic mirror 1105 enters the liquid crystal light valve 1230 via a light guide system including three relay lenses 1201, 1202, 1203 and two reflection mirrors 1107, 1108.

液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ1207によってスクリーン1300上に投写され、画像が拡大されて表示される。   The liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230 are disposed to face the incident surfaces of the cross dichroic prism 1206 for each color light. The color light incident on the liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230 is modulated based on video information (video signal) and emitted toward the cross dichroic prism 1206. In this prism, four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface thereof. The three color lights are synthesized by these dielectric multilayer films, and the light representing the color image is synthesized. The synthesized light is projected onto the screen 1300 by the projection lens 1207, which is a projection optical system, and the image is enlarged and displayed.

液晶ライトバルブ1210は、上記第1実施形態の光学ユニット100(図1参照)が適用されたものである。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。   The liquid crystal light valve 1210 is one to which the optical unit 100 (see FIG. 1) of the first embodiment is applied. The same applies to the other liquid crystal light valves 1220 and 1230.

このような投写型表示装置1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第1実施形態の光学ユニット100が用いられているので、高いコントラストと優れた表示品質とが実現された投写型表示装置1000を提供することができる。なお、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第2実施形態の光学ユニット200、上記第3実施形態の光学ユニット300、上記第4実施形態の光学ユニット400を採用しても同様な効果が得られる。   According to such a projection display apparatus 1000, since the optical unit 100 of the first embodiment is used as the liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230, high contrast and excellent display quality are realized. The projection display apparatus 1000 can be provided. The same effect can be obtained even if the optical unit 200 of the second embodiment, the optical unit 300 of the third embodiment, and the optical unit 400 of the fourth embodiment are used as the liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230. can get.

本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光学ユニット、該光学ユニットを適用する投写型表示装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the claims and the entire specification. A projection display device and an electronic apparatus to which the optical unit is applied are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.

(変形例1)上記第1実施形態〜上記第3実施形態において、第2光変調部の構成は、これに限定されない。図14は変形例の第2光変調部の構成と光変調状態を示す概略図である。例えば、図14に示すように、変形例の第2光変調部122Bは、光軸上において互いの透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と第4偏光板84と、第3偏光板83と第4偏光板84との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第4偏光板84と表示用液晶パネル110Bとの間に配置された位相板97とを有する。つまり、変形例の第2光変調部122Bは、上記第1実施形態の第2光変調部122に対して位相板97を備えていることが異なっている。
位相板97は、表示用液晶パネル110Bにおいて液晶層50の1軸の略垂直配向した液晶分子LCにおけるプレチルトに起因する位相差を打ち消す(光学的に補償する)目的で配置されている。このような位相板97の具体的な例としては、上記第2実施形態で説明した位相板93と同様にc−プレートを光軸に対して傾斜させ、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させる例が挙げられる。また、上記第1実施形態で説明した位相板92と同様な2軸位相差板を光軸に対して傾斜させて、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させたo―プレートを用いてもよい。
(Modification 1) In the first to third embodiments, the configuration of the second light modulation unit is not limited to this. FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration and a light modulation state of a second light modulation unit according to a modification. For example, as illustrated in FIG. 14, the second light modulation unit 122 </ b> B according to the modification includes a third polarizing plate 83 and a fourth polarization that are arranged so that the transmission axes (or absorption axes) are orthogonal to each other on the optical axis. Plate 84, display liquid crystal panel 110B disposed between third polarizing plate 83 and fourth polarizing plate 84, and phase plate 97 disposed between fourth polarizing plate 84 and display liquid crystal panel 110B. And have. That is, the second light modulation unit 122B according to the modification is different from the second light modulation unit 122 according to the first embodiment in that the phase plate 97 is provided.
The phase plate 97 is disposed for the purpose of canceling (optically compensating) a phase difference caused by a pretilt in the uniaxial substantially vertically aligned liquid crystal molecules LC of the liquid crystal layer 50 in the display liquid crystal panel 110B. As a specific example of such a phase plate 97, the c-plate is inclined with respect to the optical axis in the same manner as the phase plate 93 described in the second embodiment, and is rotated 45 ° clockwise around the optical axis. An example of generating a slow axis in the azimuth direction is given. In addition, a biaxial retardation plate similar to the phase plate 92 described in the first embodiment is inclined with respect to the optical axis, and a slow axis is generated in a 45 ° azimuth direction clockwise around the optical axis. O-plates may be used.

図14に示すように、第4偏光板84を透過し光軸を中心とする角度が90°の直線偏光が位相板97を透過すると長軸方向が90°の楕円偏光となる。この楕円偏光が駆動された表示用液晶パネル110Bを透過すると、駆動された表示用液晶パネル110Bの遅相軸は光軸を中心に時計回りで135°であり、表示用液晶パネル110Bがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が0°の方向となる。この楕円偏光の長軸方向と第3偏光板83の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第4偏光板84に入射した光は、第3偏光板83を透過して白表示がなされる。   As shown in FIG. 14, when linearly polarized light having an angle of 90 ° centered on the optical axis and transmitted through the fourth polarizing plate 84 is transmitted through the phase plate 97, it becomes elliptically polarized light having a major axis direction of 90 °. When the elliptically polarized light is transmitted through the driven display liquid crystal panel 110B, the slow axis of the driven display liquid crystal panel 110B is 135 ° clockwise around the optical axis, and the display liquid crystal panel 110B is λ / Since the same effect as that of the two plates is produced, the major axis direction of the elliptically polarized light becomes the direction of 0 °. Since the major axis direction of the elliptically polarized light coincides with the direction of the transmission axis of the third polarizing plate 83, the light incident on the fourth polarizing plate 84 as a result is transmitted through the third polarizing plate 83 to display white. Is made.

これに対して、表示用液晶パネル110Bを駆動せずに液晶分子LCが略垂直配向状態であるとすると、位相板97を透過した長軸方向が90°の楕円偏光は、表示用液晶パネル110Bの液晶層50における液晶分子LCの位相差を光学的に補償する状態となっているので、表示用液晶パネル110Bからほぼ90°の直線偏光として射出される。したがって、90°の直線偏光が第3偏光板83に入射し、透過軸が0°の第3偏光板83からは光が射出されず黒表示となる。
このような位相板97を備えることで、視角特性を改善し高いコントラスト比を有する第2光変調部122Bを実現することができる。なお、位相板97は、表示用液晶パネル110Bと第3偏光板83との間に配置されていてもよい。
On the other hand, if the liquid crystal molecules LC are in a substantially vertical alignment state without driving the display liquid crystal panel 110B, the elliptically polarized light having a major axis direction of 90 ° transmitted through the phase plate 97 is displayed on the display liquid crystal panel 110B. Since the phase difference of the liquid crystal molecules LC in the liquid crystal layer 50 is optically compensated, the liquid crystal layer 50 is emitted from the display liquid crystal panel 110B as linearly polarized light of approximately 90 °. Therefore, 90 ° linearly polarized light enters the third polarizing plate 83, and no light is emitted from the third polarizing plate 83 having a transmission axis of 0 °, resulting in black display.
By providing such a phase plate 97, it is possible to realize the second light modulation unit 122B with improved viewing angle characteristics and a high contrast ratio. The phase plate 97 may be disposed between the display liquid crystal panel 110B and the third polarizing plate 83.

(変形例2)上記実施形態において、調光用液晶パネルと表示用液晶パネルとの間の第2偏光板は、第1光変調部に含まれるとしてもよいし、第2偏光板と第4偏光板の透過軸または吸収軸が同じ方位方向となることから、第2偏光板または第4偏光板のいずれかは第2光変調部に含まれるとしてもよい。   (Modification 2) In the above embodiment, the second polarizing plate between the light control liquid crystal panel and the display liquid crystal panel may be included in the first light modulation unit, or the second polarizing plate and the fourth polarizing plate. Since the transmission axis or absorption axis of the polarizing plate is in the same azimuth direction, either the second polarizing plate or the fourth polarizing plate may be included in the second light modulation unit.

(変形例3)上記第1実施形態において、位相板91は、位相板91の遅相軸が調光用液晶パネル110Aの遅相軸と合致するように配置される。したがって、無機材料を用いた斜方蒸着により、調光用液晶パネル110Aの配向膜18(配向膜24)を形成する場合、配向膜18(配向膜24)の膜厚を制御して配向膜18(配向膜24)に位相差(複屈折性)を与え、配向膜18(配向膜24)を位相板91として機能させてもよい。   (Modification 3) In the first embodiment, the phase plate 91 is arranged so that the slow axis of the phase plate 91 coincides with the slow axis of the light control liquid crystal panel 110A. Therefore, when forming the alignment film 18 (alignment film 24) of the light control liquid crystal panel 110A by oblique vapor deposition using an inorganic material, the alignment film 18 is controlled by controlling the film thickness of the alignment film 18 (alignment film 24). A phase difference (birefringence) may be given to the (alignment film 24), and the alignment film 18 (alignment film 24) may function as the phase plate 91.

(変形例4)上記第1実施形態〜上記第4実施形態のいずれかの光学ユニットが適用される電子機器は、上記第5実施形態の投写型表示装置1000に限定されない。例えば、投写型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として上記実施形態の光学ユニットを好適に用いることができる。また、本実施形態の光学ユニットは表示部として用いることに限定されず、露光装置などのシャッターとして用いてもよい。   (Modification 4) An electronic apparatus to which any one of the optical units of the first to fourth embodiments is applied is not limited to the projection display apparatus 1000 of the fifth embodiment. For example, projection-type HUD (head-up display), HMD (head-mounted display), electronic book, personal computer, digital still camera, LCD TV, viewfinder type or monitor direct-view type video recorder, car navigation system, electronic notebook The optical unit of the above embodiment can be suitably used as a display unit of an information terminal device such as POS. Further, the optical unit of the present embodiment is not limited to being used as a display unit, and may be used as a shutter for an exposure apparatus or the like.

50…液晶層、81,85…第1偏光板、82,86…第2偏光板、83…第3偏光板、84…第4偏光板、91,92,93,94,95,96,97…位相板、100,200,300,400…光学ユニット、110A,110C…調光用液晶パネル、110B,110D…表示用液晶パネル、121,221,321,421…第1光変調部、122,122B,422…第2光変調部、1000…投写型表示装置、1101…光源としてのランプユニット、1207…投写光学系としての投写レンズ、L…光軸、P…画素。   50 ... Liquid crystal layer, 81, 85 ... First polarizing plate, 82, 86 ... Second polarizing plate, 83 ... Third polarizing plate, 84 ... Fourth polarizing plate, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 ... phase plate, 100, 200, 300, 400 ... optical unit, 110A, 110C ... liquid crystal panel for dimming, 110B, 110D ... liquid crystal panel for display, 121, 221, 321, 421 ... first light modulator, 122, 122B, 422 ... second light modulation unit, 1000 ... projection display device, 1101 ... lamp unit as light source, 1207 ... projection lens as projection optical system, L ... optical axis, P ... pixel.

Claims (10)

第1偏光板と、前記第1偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第2偏光板と、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された調光用液晶パネルと、を含む第1光変調部と、
前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第3偏光板と、前記第2偏光板と前記第3偏光板との間に配置された表示用液晶パネルと、を含む第2光変調部と、を備え、
前記調光用液晶パネルの画素の大きさは、前記表示用液晶パネルの画素の大きさよりも大きく、
前記調光用液晶パネルの光の入射側及びまたは射出側に前記第1光変調部のコントラスト比を低下させる位相板を有することを特徴とする光学ユニット。
Between the first polarizing plate, the second polarizing plate disposed so that the transmission axis or the absorption axis is orthogonal to the first polarizing plate, and disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate. A first light modulation unit including a dimming liquid crystal panel;
A third polarizing plate disposed such that a transmission axis or an absorption axis is orthogonal to the second polarizing plate, and a display liquid crystal panel disposed between the second polarizing plate and the third polarizing plate, A second light modulator including
The pixel size of the liquid crystal panel for light control is larger than the pixel size of the liquid crystal panel for display,
An optical unit comprising a phase plate for reducing a contrast ratio of the first light modulation unit on a light incident side and / or an emission side of the light control liquid crystal panel.
前記第2光変調部は、前記第2偏光板と前記表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が合致するように配置された第4偏光板を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学ユニット。   The second light modulation unit is arranged between the second polarizing plate and the display liquid crystal panel, and is a fourth polarization arranged so that a transmission axis or an absorption axis coincides with the second polarizing plate. The optical unit according to claim 1, further comprising a plate. 前記位相板は、a−プレートまたは2軸位相差板であって、前記調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、前記位相板の遅相軸の方位方向とが合致するように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。   The phase plate is an a-plate or a biaxial retardation plate, and the azimuth direction of the slow axis of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel for light control matches the azimuth direction of the slow axis of the phase plate. The optical unit according to claim 1, wherein the optical unit is arranged as described above. 前記位相板は、c−プレートであって、前記調光用液晶パネルの基板面の法線に対して遅相軸が傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。   The said phase plate is a c-plate, Comprising: It arrange | positions so that a slow axis may incline with respect to the normal line of the board | substrate surface of the said liquid crystal panel for light control. The optical unit described. 前記位相板は、λ/2板であって、前記調光用液晶パネルの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の前記第1偏光板及び射出側の前記第2偏光板の透過軸または吸収軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。   The phase plate is a λ / 2 plate and is disposed on the light incident side and the light exit side of the light control liquid crystal panel, and the slow axis of the λ / 2 plate is the first polarizing plate on the incident side and The azimuth direction is slightly shifted from the transmission axis or absorption axis of the second polarizing plate on the exit side, and the angle at which the slow axes of the mutual λ / 2 plates intersect is an angle other than 90 degrees. The optical unit according to claim 1 or 2. 前記位相板は、前記調光用液晶パネルと一体に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学ユニット。   The optical unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the phase plate is formed integrally with the light control liquid crystal panel. 前記第1光変調部のコントラスト比は、前記第2光変調部のコントラスト比に対して1/10以下となっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学ユニット。   7. The optical device according to claim 1, wherein a contrast ratio of the first light modulation unit is 1/10 or less of a contrast ratio of the second light modulation unit. unit. 前記調光用液晶パネル及び前記表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向は、1軸の略垂直配向であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光学ユニット。   8. The optical unit according to claim 1, wherein the alignment of liquid crystal molecules in the light control liquid crystal panel and the liquid crystal layer of the display liquid crystal panel is a uniaxial substantially vertical alignment. 9. . 光源と、
前記光源から発する光の光軸上に配置された請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記光学ユニットから射出される表示光を拡大して投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
A light source;
The optical unit according to any one of claims 1 to 8 disposed on an optical axis of light emitted from the light source;
A projection display system, comprising: a projection optical system that magnifies and projects display light emitted from the optical unit.
光源と、
前記光源から発する光の光軸上に配置された請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、を備えたことを特徴とする電子機器。
A light source;
An electronic device comprising: the optical unit according to claim 1 disposed on an optical axis of light emitted from the light source.
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