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JP4506183B2 - Liquid crystal device and projection display device - Google Patents

Liquid crystal device and projection display device Download PDF

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JP4506183B2 JP2004028199A JP2004028199A JP4506183B2 JP 4506183 B2 JP4506183 B2 JP 4506183B2 JP 2004028199 A JP2004028199 A JP 2004028199A JP 2004028199 A JP2004028199 A JP 2004028199A JP 4506183 B2 JP4506183 B2 JP 4506183B2
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Description

本発明は、液晶装置および投射型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal device and a projection display device.

従来、大画面表示を可能とした表示装置として、液晶装置をライトバルブに備えた投射型表示装置(液晶プロジェクタ)が実用化されている。しかし、従来の液晶プロジェクタは投影画像のコントラスト比が1:500程度しかなく、DMD(登録商標)等の機械式シャッタを用いたプロジェクタのコントラスト比1:3000と比べて見劣りがしていた。その原因は、液晶装置の視角特性にある。そもそも液晶プロジェクタにおいて、液晶装置に入射される光は完全な平行光ではない。ところが、液晶装置には入射角依存性があるため、これが投影画像のコントラスト比を低下させる原因になっている。この対策として、下記特許文献1では、液晶装置の入射角依存性を補償するために光学補償板を採用し、係る光学補償板の視角補償効果によって、より高コントラストな表示を実現している。
特開2001−174776号公報
Conventionally, a projection display device (liquid crystal projector) provided with a liquid crystal device in a light valve has been put to practical use as a display device capable of displaying a large screen. However, the conventional liquid crystal projector has a contrast ratio of the projected image of only about 1: 500, which is inferior to the contrast ratio of 1: 3000 of the projector using a mechanical shutter such as DMD (registered trademark). The cause is the viewing angle characteristic of the liquid crystal device. In the first place, in a liquid crystal projector, light incident on the liquid crystal device is not completely parallel light. However, since the liquid crystal device has an incident angle dependency, this causes a reduction in the contrast ratio of the projected image. As a countermeasure against this, in Patent Document 1 below, an optical compensator is used to compensate for the incident angle dependence of the liquid crystal device, and a higher contrast display is realized by the viewing angle compensation effect of the optical compensator.
JP 2001-174776 A

ところで、昨今では、プロジェクタ用の液晶装置が小型高精細化されて開口率が小さくなったことに伴い、各画素に光を集めるマイクロレンズアレイを備えた構造が広く採用されている。係る構造は、画素周辺の配向異常部分からの光漏れを防止できるため、コントラストを1:800程度まで改善する効果もある。例えば特開2002−14345号公報は、マイクロレンズアレイを用いる構成を採った場合に適した光学補償方法(視角補償方法)について開示している。その基本的なアイデアは、光学補償板に入射する光の入射角度が液晶に入射する光の入射角度と等しくなるように、光学補償板と液晶との間にマイクロレンズを設けないこと、即ち、マイクロレンズのない基板の側に光学補償板を設けることである。
しかし、この構造では、得られるコントラスト比は最大でも1:1000程度であり、更なる特性の改善が望まれている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高いコントラスト比を得ることが可能な液晶装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
By the way, recently, as a liquid crystal device for a projector has been reduced in size and definition and the aperture ratio has been reduced, a structure including a microlens array that collects light in each pixel has been widely adopted. Such a structure can prevent light leakage from an abnormal alignment portion around the pixel, and thus has an effect of improving the contrast to about 1: 800. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14345 discloses an optical compensation method (viewing angle compensation method) suitable for a configuration using a microlens array. The basic idea is that no microlens is provided between the optical compensator and the liquid crystal so that the incident angle of the light incident on the optical compensator becomes equal to the incident angle of the light incident on the liquid crystal. An optical compensation plate is provided on the side of the substrate without a microlens.
However, with this structure, the maximum contrast ratio obtained is about 1: 1000, and further improvement in characteristics is desired.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid crystal device and a projection display device capable of obtaining a high contrast ratio.

上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、独立に表示可能な複数のドットを有し、一対の基板の間で正の屈折率異方性を有する液晶をツイスト配向させてなるTN型の液晶パネルを備え、前記液晶の配向変化によって入射光を変調する液晶装置であって、前記液晶パネルの光入射側に、負の屈折率異方性を有する誘電体がハイブリッド配向されてなる第1の光学補償板が配置され、該第1の光学補償板の前記液晶パネルと反対側に、負の屈折率異方性を有する誘電体がハイブリッド配向されてなる第2の光学補償板が配置されており、前記第1の光学補償板は、前記第1の光学補償板の前記誘電体の光軸と前記第1の光学補償板の法線とのなす角度が大きい方の面が、前記液晶パネルと対向するように配置され、前記第2の光学補償板は、前記第2の光学補償板の前記誘電体の光軸と前記第2の光学補償板の法線とのなす角度が小さい方の面が、前記液晶パネルの側に対向するように配置されており、前記第1の光学補償板と前記液晶との間に、入射光を前記液晶側に集光可能なマイクロレンズが各ドットに対応して一ずつ配置されており、前記マイクロレンズによって通過する光の傾きが変えられることで、前記液晶の配向規制方向と反対の方向側からの入射光に対する前記第1の光学補償板の前記誘電体の光軸の方向と、前記液晶の光軸の方向と、がより近く設定されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a liquid crystal device of the present invention has a plurality of dots that can be displayed independently, and a TN formed by twist-aligning a liquid crystal having positive refractive index anisotropy between a pair of substrates. Type liquid crystal panel, and a liquid crystal device that modulates incident light by changing the orientation of the liquid crystal, wherein a dielectric having negative refractive index anisotropy is hybrid-aligned on the light incident side of the liquid crystal panel A second optical compensation plate is provided, in which a first optical compensation plate is disposed, and a dielectric having negative refractive index anisotropy is hybrid-aligned on the opposite side of the first optical compensation plate from the liquid crystal panel. The first optical compensator has a surface with a larger angle formed by the optical axis of the dielectric of the first optical compensator and the normal of the first optical compensator; The second optical compensation is disposed so as to face the liquid crystal panel. Is arranged such that the surface with the smaller angle formed by the optical axis of the dielectric of the second optical compensation plate and the normal line of the second optical compensation plate faces the liquid crystal panel side. A microlens that can collect incident light on the liquid crystal side is disposed between the first optical compensator and the liquid crystal, corresponding to each dot, and passes through the microlens. By changing the inclination of the light to be transmitted, the direction of the optical axis of the dielectric of the first optical compensator with respect to the incident light from the direction opposite to the alignment regulating direction of the liquid crystal, and the optical axis of the liquid crystal The direction is set closer to each other.

本発明の液晶装置では、マイクロレンズが光学補償板と液晶パネルとの間に配置されているため、液晶パネルには光学補償板よりも傾いた角度で光が入射されることになる。このため、所定の方向から見た場合には、従来のものに比べて液晶のプレチルト角が見かけ上大きくなり、光学補償板による視角補償効果をより強く発揮させることができる。   In the liquid crystal device of the present invention, since the microlens is disposed between the optical compensation plate and the liquid crystal panel, light is incident on the liquid crystal panel at an angle inclined relative to the optical compensation plate. Therefore, when viewed from a predetermined direction, the pretilt angle of the liquid crystal is apparently larger than that of the conventional one, and the viewing angle compensation effect by the optical compensator can be exerted more strongly.

つまり、前記のような光学補償板としては、前記特許文献1に記載されるようなディスコティック化合物を使ったものがよく知られているが、このような光学補償板は、製造上の理由から、その誘電体の光軸を板面に対して大きく傾ける(チルトさせる)ことができず、従って、液晶パネルの配向膜近傍で生じる光学的な位相差を十分に補償することができなかった。例えば前記従来の光学補償板では、その光学補償板の法線に対する誘電体のチルト角は最大でも60°程度であるが、液晶パネルの配向膜近傍に生じる光学的な位相を完全に補償しようとする場合には、チルト角は80°〜88°程度が必要である。よって、光学補償板と液晶パネルに入射する光の角度が等しい従来の構成では、十分な光学補償を行なうことができない。これに対して本発明の液晶装置では、マイクロレンズを光学補償板と液晶パネルとの間に配置して、液晶パネルに対して大きな角度で光を入射しているため、光学補償板の誘電体の光軸と液晶パネルの液晶の光軸とを見かけ上平行に近づけることができ、従来よりも視角補償の実効を上げることが可能である。   That is, as the optical compensator as described above, one using a discotic compound as described in Patent Document 1 is well known, but such an optical compensator is manufactured for reasons of manufacturing. Thus, the optical axis of the dielectric cannot be tilted (tilted) with respect to the plate surface, and therefore the optical phase difference generated in the vicinity of the alignment film of the liquid crystal panel cannot be sufficiently compensated. For example, in the conventional optical compensator, the tilt angle of the dielectric relative to the normal of the optical compensator is about 60 ° at the maximum, but it is intended to completely compensate the optical phase generated in the vicinity of the alignment film of the liquid crystal panel. When tilting, the tilt angle needs to be about 80 ° to 88 °. Therefore, in the conventional configuration in which the angles of light incident on the optical compensation plate and the liquid crystal panel are equal, sufficient optical compensation cannot be performed. On the other hand, in the liquid crystal device of the present invention, since the microlens is disposed between the optical compensation plate and the liquid crystal panel and light is incident on the liquid crystal panel at a large angle, the dielectric of the optical compensation plate This makes it possible to make the optical axis of the liquid crystal panel and the optical axis of the liquid crystal of the liquid crystal panel appear to be almost parallel to each other.

本発明の液晶装置では、前記第1の光学補償板及び前記第2の光学補償板の法線に対する前記誘電体の光軸のチルト角の最大値が30°以上60°以下である構成とすることができる。こうすることで、従来構成で得られる最大のコントラスト比よりも高いコントラスト比が得られるようになる。特に、前記第1の光学補償板及び前記第2の光学補償板の法線に対する前記誘電体の光軸のチルト角の最大値が40°以上60°以下である場合には、コントラスト特性は最もよくなる。なお、この点については、[発明を実施するための最良の形態]の項で説明する。

In the liquid crystal device of the present invention, the maximum tilt angle of the optical axis of the dielectric relative to the normal line of the first optical compensation plate and the second optical compensation plate is 30 ° or more and 60 ° or less. be able to. By doing so, a contrast ratio higher than the maximum contrast ratio obtained with the conventional configuration can be obtained. In particular, when the maximum value of the tilt angle of the optical axis of the dielectric with respect to the normal line of the first optical compensation plate and the second optical compensation plate is 40 ° or more and 60 ° or less, the contrast characteristic is the most. Get better. This point will be described in the section of [Best Mode for Carrying Out the Invention].

また本発明の液晶装置では、前記液晶パネルが、それぞれ独立に表示可能な複数のドットを有し、入射光を前記ドットに向けて集光可能な前記マイクロレンズが各ドットに対応して一ずつ設けられた構成とすることができる。こうすることで、入射光を個々のドット毎に集光することができ、光の利用効率が最も高くなる。   In the liquid crystal device of the present invention, the liquid crystal panel has a plurality of dots that can be displayed independently, and the microlens that can collect incident light toward the dots corresponds to each dot one by one. It can be set as the provided structure. By doing so, incident light can be condensed for each individual dot, and the light utilization efficiency is the highest.

また本発明の液晶装置では、前記光学補償板として、前記液晶パネルの光入射側領域に生じる光学的な位相差を補償するための第1の光学補償板と、前記液晶パネルの光出射側領域に生じる光学的な位相差を補償するための第2の光学補償板とを備えた構成とすることができる。こうすることで、液晶装置の視野角依存性をより小さくすることができる。なお、液晶パネルの光入射側の領域とは、当該液晶パネルの液晶層において、その中央部よりも光入射側(即ち、マイクロレンズ側)に位置する領域をいう。同様に、液晶パネルの光出射側の領域とは、当該液晶パネルの液晶層において、その中央部よりも光出射側(即ち、マイクロレンズと反対側)に位置する領域をいう。   In the liquid crystal device of the present invention, as the optical compensation plate, a first optical compensation plate for compensating an optical phase difference generated in a light incident side region of the liquid crystal panel, and a light emission side region of the liquid crystal panel And a second optical compensation plate for compensating for an optical phase difference generated in the above. By doing so, the viewing angle dependency of the liquid crystal device can be further reduced. Note that the region on the light incident side of the liquid crystal panel refers to a region located on the light incident side (that is, on the microlens side) of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel with respect to the central portion. Similarly, the region on the light emission side of the liquid crystal panel refers to a region located on the light emission side (that is, the side opposite to the microlens) of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel with respect to the central portion.

本発明の投射型表示装置は、前述の液晶装置を光変調手段として備えたことを特徴とする。これにより、投影画像において高いコントラストを得ることができる。   The projection display device of the present invention is characterized in that the above-described liquid crystal device is provided as a light modulation means. Thereby, high contrast can be obtained in the projected image.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。また本明細書では、「配向規制方向」を以下のように定義する。すなわち、配向膜近傍の液晶分子は、ラビング等の配向規制処理により、その長軸における一方の端部(液晶分子の第2の端部)が他方の端部(液晶分子の第1の端部)よりも浮き上がった状態で斜めに保持される(プレチルト)が、本明細書では、その液晶長軸を基板面に投影したときに、その液晶分子の第1の端部から液晶分子の第2の端部に向かう方向を液晶の配向規制方向と呼ぶ。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. In the present specification, the liquid crystal layer side of each component of the liquid crystal device is referred to as an inner side, and the opposite side is referred to as an outer side. “When a non-selection voltage is applied” and “when a selection voltage is applied” are respectively “when the applied voltage to the liquid crystal layer is close to the threshold voltage of the liquid crystal” and “the applied voltage to the liquid crystal layer is It means “when sufficiently high compared to the threshold voltage”. In the present specification, the “orientation regulation direction” is defined as follows. That is, the liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film are subjected to an alignment regulation process such as rubbing, so that one end portion (second end portion of the liquid crystal molecules) in the major axis is the other end portion (first end portion of the liquid crystal molecules). In this specification, when the major axis of the liquid crystal is projected onto the substrate surface, the second end of the liquid crystal molecule is projected from the first end of the liquid crystal molecule. The direction toward the end of the liquid crystal is referred to as a liquid crystal alignment regulating direction.

[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態に係る液晶装置につき、図1ないし図8を用いて説明する。第1実施形態に係る液晶装置は、一対の基板により液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルの外側にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記液晶パネルと光入射側の偏光板との間に配置された光学補償板とを有するものである。なお本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという)素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを例にして説明する。
[First Embodiment]
First, a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The liquid crystal device according to the first embodiment includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, a pair of polarizing plates respectively disposed outside the liquid crystal panel, and the polarizing plate on the liquid crystal panel and the light incident side. And an optical compensator disposed between the two. In the present embodiment, an active matrix transmissive liquid crystal panel using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element as a switching element will be described as an example.

(等価回路)
図1は、液晶パネルの等価回路図である。本実施形態の透過型液晶パネル60には、画像表示領域内に、それぞれ独立に表示可能な複数のドットが設けられ、マトリクス状に配置されたこれらのドット領域には、それぞれ略矩形状の画素電極9が形成されている。また、その画素電極9の側方には、当該画素電極9への通電制御を行なうためのスイッチング素子であるTFT素子30が形成されている。このTFT素子30のソースには、データ線6aが電気的に接続されている。各データ線6aには画像信号S1、S2、…、Snが供給される。なお画像信号S1、S2、…、Snは、各データ線6aに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給してもよい。
(Equivalent circuit)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal panel. In the transmissive liquid crystal panel 60 of the present embodiment, a plurality of dots that can be displayed independently are provided in the image display area, and each of these dot areas arranged in a matrix has a substantially rectangular pixel shape. An electrode 9 is formed. Further, on the side of the pixel electrode 9, a TFT element 30 which is a switching element for performing energization control to the pixel electrode 9 is formed. A data line 6 a is electrically connected to the source of the TFT element 30. Image signals S1, S2,..., Sn are supplied to each data line 6a. The image signals S1, S2,..., Sn may be supplied to each data line 6a in this order, or may be supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a.

また、TFT素子30のゲートには、走査線3aが電気的に接続されている。走査線3aには、所定のタイミングでパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmが供給される。なお走査信号G1、G2、…、Gmは、各走査線3aに対してこの順に線順次で印加する。また、TFT素子30のドレインには、画素電極9が電気的に接続されている。そして、走査線3aから供給された走査信号G1、G2、…、Gmにより、スイッチング素子であるTFT素子30を一定期間だけオン状態にすると、データ線6aから供給された画像信号S1、S2、…、Snが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。   The scanning line 3 a is electrically connected to the gate of the TFT element 30. Scan signals G1, G2,..., Gm are supplied to the scanning line 3a in pulses at a predetermined timing. The scanning signals G1, G2,..., Gm are applied sequentially to the respective scanning lines 3a in this order. Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT element 30. When the TFT elements 30 serving as switching elements are turned on for a certain period by the scanning signals G1, G2,..., Gm supplied from the scanning line 3a, the image signals S1, S2,. , Sn are written into the liquid crystal of each pixel at a predetermined timing.

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極9と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号S1、S2、…、Snがリークするのを防止するため、画素電極9と容量線3bとの間に蓄積容量17が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。   The predetermined level image signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal are held for a certain period by a liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and a common electrode described later. In order to prevent leakage of the held image signals S1, S2,..., Sn, a storage capacitor 17 is formed between the pixel electrode 9 and the capacitor line 3b, and is arranged in parallel with the liquid crystal capacitor. . Thus, when a voltage signal is applied to the liquid crystal, the alignment state of the liquid crystal molecules changes depending on the applied voltage level. As a result, the light incident on the liquid crystal is modulated to enable gradation display.

(平面構造)
図2は、液晶パネルの平面構造の説明図である。本実施形態の液晶パネルでは、TFTアレイ基板上に、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下ITOという)等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極9(破線9aによりその輪郭を示す)が、マトリクス状に配列形成されている。また、画素電極9の縦横の境界に沿って、データ線6a、走査線3aおよび容量線3bが設けられている。本実施形態では、各画素電極9の形成された領域がドットであり、マトリクス状に配置されたドットごとに表示を行なうことが可能な構造になっている。
(Planar structure)
FIG. 2 is an explanatory diagram of a planar structure of the liquid crystal panel. In the liquid crystal panel of this embodiment, a rectangular pixel electrode 9 made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) is formed on the TFT array substrate (the outline is indicated by a broken line 9a). Are arranged in a matrix. A data line 6 a, a scanning line 3 a, and a capacitor line 3 b are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9. In the present embodiment, the region in which each pixel electrode 9 is formed is a dot, and the display can be performed for each dot arranged in a matrix.

TFT素子30は、ポリシリコン膜等からなる半導体層1aを中心として形成されている。半導体層1aのソース領域(後述)には、コンタクトホール5を介して、データ線6aが電気的に接続されている。また、半導体層1aのドレイン領域(後述)には、コンタクトホール8を介して、画素電極9が電気的に接続されている。一方、半導体層1aにおける走査線3aとの対向部分には、チャネル領域1a’が形成されている。なお走査線3aは、チャネル領域1a’との対向部分においてゲート電極として機能する。   The TFT element 30 is formed around a semiconductor layer 1a made of a polysilicon film or the like. A data line 6 a is electrically connected to a source region (described later) of the semiconductor layer 1 a through a contact hole 5. Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain region (described later) of the semiconductor layer 1 a through the contact hole 8. On the other hand, a channel region 1a 'is formed in a portion of the semiconductor layer 1a facing the scanning line 3a. The scanning line 3a functions as a gate electrode in a portion facing the channel region 1a '.

容量線3bは、走査線3aに沿って略直線状に伸びる本線部(すなわち平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aとの交点からデータ線6aに沿って前段側(図中上向き)に突出した突出部(すなわち平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とによって構成されている。また、図2中に右上がりの斜線で示した領域には、第1遮光膜11aが形成されている。そして、容量線3bの突出部と第1遮光膜11aとがコンタクトホール13を介して電気的に接続され、後述する蓄積容量が形成されている。   The capacitance line 3b is a data line from the intersection of the main line portion (that is, the first region formed along the scanning line 3a in plan view) extending in a substantially straight line along the scanning line 3a and the data line 6a. And a protruding portion (that is, a second region extending along the data line 6 a when viewed in a plan view) protruding toward the front side (upward in the drawing) along 6 a. In addition, a first light shielding film 11a is formed in a region indicated by a diagonal line rising to the right in FIG. Then, the protruding portion of the capacitor line 3b and the first light shielding film 11a are electrically connected through the contact hole 13 to form a storage capacitor to be described later.

(断面構造)
図3は、液晶パネルの断面を拡大して示す図である。図3に示すように、本実施形態の液晶パネル60は、TFTアレイ基板10と、これに対向配置された対向基板20と、これらの間に挟持された液晶層50とを主体として構成されている。TFTアレイ基板10は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体10Aの内側に、TFT素子30や画素電極9、配向膜16などを備えている。一方の対向基板20は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体20Aの内側に、第2遮光膜23、共通電極21、配向膜22を備えている。第2遮光膜23は、液晶パネルに入射した光が、TFT素子30のチャネル領域等に侵入するのを防止するものであり、前述のデータ線6a、走査線3aおよびTFT素子30の形成領域に対応する位置(非画素領域)に格子状に形成されている。また、配向膜16,22にはラビング等の配向規制処理が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。
(Cross-section structure)
FIG. 3 is an enlarged view showing a cross section of the liquid crystal panel. As shown in FIG. 3, the liquid crystal panel 60 of the present embodiment is mainly composed of a TFT array substrate 10, a counter substrate 20 disposed so as to face the TFT array substrate 10, and a liquid crystal layer 50 sandwiched therebetween. Yes. The TFT array substrate 10 includes a TFT element 30, a pixel electrode 9, an alignment film 16, and the like inside a substrate body 10 </ b> A made of a translucent material such as glass or quartz. One counter substrate 20 includes a second light shielding film 23, a common electrode 21, and an alignment film 22 inside a substrate body 20 </ b> A made of a translucent material such as glass or quartz. The second light shielding film 23 prevents light incident on the liquid crystal panel from entering the channel region or the like of the TFT element 30. In the formation region of the data line 6 a, the scanning line 3 a, and the TFT element 30 described above. It is formed in a grid at corresponding positions (non-pixel regions). Further, the alignment films 16 and 22 are subjected to an alignment regulation process such as rubbing so that the alignment direction of the liquid crystal molecules when a non-selection voltage is applied can be regulated.

また、対向基板20の外側にはマイクロレンズアレイ24が配置されている。このマイクロレンズアレイ24は、各ドットに対応して一ずつ設けられた複数のマイクロレンズ24aによって構成されている。各マイクロレンズ24aは、光の入射面側が平面形状で、光の出射面側が凸形状となっている。すなわち、各マイクロレンズ24aは正の屈折力を有し、対向基板側から入射した光を対応する画素電極9(即ち、対応するドット)に向けて集光するようになっている。例えば、液晶パネル60の入射面に対して垂直に入射した光は、各マイクロレンズ24aの光軸を通る光成分を除いて、各マイクロレンズ24aの作用により、その入射角度が光軸に対して傾いた状態で液晶層50に入射される。また、液晶パネル60の入射面に対して斜めから入射した光は、各マイクロレンズ24aの作用により、その入射角度よりも更に傾いた角度で液晶層50に入射される。このように液晶パネル60の光入射側にマイクロレンズ24aが設けられていることにより、入射光が第2遮光膜23に吸収される割合が少なくなり、明るい表示が可能となる。なお、図3において符号25は、マイクロレンズアレイ24と基板本体20Aとを接着するための接着層を示している。   A microlens array 24 is disposed outside the counter substrate 20. The microlens array 24 is composed of a plurality of microlenses 24a provided one for each dot. Each micro lens 24a has a planar shape on the light incident surface side and a convex shape on the light exit surface side. That is, each micro lens 24a has a positive refractive power, and condenses the light incident from the counter substrate side toward the corresponding pixel electrode 9 (that is, the corresponding dot). For example, the light incident perpendicularly to the incident surface of the liquid crystal panel 60 has an incident angle with respect to the optical axis by the action of each microlens 24a except for the light component passing through the optical axis of each microlens 24a. The light enters the liquid crystal layer 50 in an inclined state. Further, the light incident obliquely on the incident surface of the liquid crystal panel 60 is incident on the liquid crystal layer 50 at an angle more inclined than the incident angle by the action of each microlens 24a. Since the microlens 24a is provided on the light incident side of the liquid crystal panel 60 in this manner, the proportion of incident light absorbed by the second light shielding film 23 is reduced, and a bright display is possible. In FIG. 3, reference numeral 25 denotes an adhesive layer for adhering the microlens array 24 and the substrate body 20A.

そして、このように構成されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、ネマチック液晶からなる液晶層50が挟持されている。このネマチック液晶は、正の誘電異方性を示すものであり、非選択電圧印加時に水平配向し、選択電圧印加時に垂直配向するようになっている。またネマチック液晶は、正の屈折率異方性を示すものであり、その複屈折と液晶層厚との積(リタデーション)Δndは、例えば約0.40μm(60℃)となっている。なお、TFTアレイ基板10の配向膜16による配向規制方向と、対向基板20の配向膜22による配向規制方向とは、図4の矢印67,68で示すように、約90°ねじれた状態で配置(即ち、ツイスト配向)されている。これにより、本実施形態の液晶パネル60は、ツイステッドネマチックモード(TNモード)で動作するようになっている。   A liquid crystal layer 50 made of nematic liquid crystal is sandwiched between the TFT array substrate 10 thus configured and the counter substrate 20. This nematic liquid crystal exhibits positive dielectric anisotropy, and is horizontally aligned when a non-selection voltage is applied and vertically aligned when a selection voltage is applied. The nematic liquid crystal exhibits positive refractive index anisotropy, and the product (retardation) Δnd of its birefringence and the liquid crystal layer thickness is, for example, about 0.40 μm (60 ° C.). Note that the alignment regulation direction by the alignment film 16 of the TFT array substrate 10 and the alignment regulation direction by the alignment film 22 of the counter substrate 20 are arranged in a twisted state of about 90 ° as shown by arrows 67 and 68 in FIG. (Ie, twist orientation). As a result, the liquid crystal panel 60 of the present embodiment operates in a twisted nematic mode (TN mode).

(偏光板)
図4は、第1実施形態の液晶装置の分解斜視図である。本実施形態の液晶装置100は、上述した液晶パネル60と、この液晶パネル60の外側にそれぞれ配置された一対の偏光板62,64と、前記液晶パネル60と一方の偏光板62との間に配置された2枚の光学補償板70,80とを備えている。各光学補償板70,80および各偏光板62,64は、サファイヤガラスや水晶等の熱伝導率が高い光透過性材料で構成された支持体(図示略)に装着されて、液晶パネル60から離間配置されている。
(Polarizer)
FIG. 4 is an exploded perspective view of the liquid crystal device according to the first embodiment. The liquid crystal device 100 of this embodiment includes the above-described liquid crystal panel 60, a pair of polarizing plates 62 and 64 disposed on the outside of the liquid crystal panel 60, and the liquid crystal panel 60 and one polarizing plate 62, respectively. Two optical compensation plates 70 and 80 are provided. The optical compensators 70 and 80 and the polarizing plates 62 and 64 are mounted on a support (not shown) made of a light-transmitting material having high thermal conductivity such as sapphire glass or quartz, and from the liquid crystal panel 60. They are spaced apart.

図4に示すように、液晶パネル60の光入射側には偏光板62が配置され、光出射側には偏光板64が配置されている。各偏光板62,64は、その吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。そして各偏光板62,64は、それぞれの吸収軸および透過軸が直交するように配置されている。なお、光出射側の偏光板64は、その吸収軸65または透過軸が、液晶パネル60の光出射側の基板10における配向膜16の配向規制方向68と略一致するように配置されている。また光入射側の偏光板62は、その吸収軸63または透過軸が、液晶パネル60の光入射側の基板20における配向膜22の配向規制方向67と略一致するように配置されている。   As shown in FIG. 4, a polarizing plate 62 is disposed on the light incident side of the liquid crystal panel 60, and a polarizing plate 64 is disposed on the light emitting side. Each of the polarizing plates 62 and 64 has a function of absorbing linearly polarized light in the absorption axis direction and transmitting linearly polarized light in the transmission axis direction. And each polarizing plate 62 and 64 is arrange | positioned so that each absorption axis and transmission axis may be orthogonal. The light emitting side polarizing plate 64 is arranged such that the absorption axis 65 or the transmission axis thereof substantially coincides with the alignment regulating direction 68 of the alignment film 16 in the light emitting side substrate 10 of the liquid crystal panel 60. The light incident side polarizing plate 62 is arranged such that the absorption axis 63 or the transmission axis thereof substantially coincides with the alignment regulating direction 67 of the alignment film 22 in the light incident side substrate 20 of the liquid crystal panel 60.

そして、液晶装置100に対して偏光板62の上方から光が入射すると、偏光板62の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板62を透過する。非選択電圧印加時の液晶パネル60では、液晶分子がらせん状に水平配向している。そのため、液晶パネル60に入射した直線偏光は、約90°旋光されて液晶パネル60から出射する。この直線偏光は、偏光板64の透過軸と一致するため、偏光板64を透過する。したがって、非選択電圧印加時の液晶パネル60では白表示が行われる(ノーマリーホワイトモード)。また、選択電圧印加時の液晶パネル60では、液晶分子が垂直配向している。そのため、液晶パネル60に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶パネル60から出射する。そして、この直線偏光は、偏光板64の透過軸と直交するため、その偏光板64を透過しない。したがって、選択電圧印加時の液晶パネル60では黒表示が行われる。   When light enters the liquid crystal device 100 from above the polarizing plate 62, only linearly polarized light that matches the transmission axis of the polarizing plate 62 is transmitted through the polarizing plate 62. In the liquid crystal panel 60 when the non-selection voltage is applied, the liquid crystal molecules are horizontally aligned in a spiral shape. Therefore, the linearly polarized light incident on the liquid crystal panel 60 is rotated about 90 ° and emitted from the liquid crystal panel 60. Since this linearly polarized light coincides with the transmission axis of the polarizing plate 64, it passes through the polarizing plate 64. Therefore, white display is performed on the liquid crystal panel 60 when the non-selection voltage is applied (normally white mode). Further, in the liquid crystal panel 60 when the selection voltage is applied, the liquid crystal molecules are vertically aligned. Therefore, the linearly polarized light incident on the liquid crystal panel 60 is emitted from the liquid crystal panel 60 without being rotated. Since this linearly polarized light is orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 64, it does not pass through the polarizing plate 64. Therefore, black display is performed on the liquid crystal panel 60 when the selection voltage is applied.

(光学補償板)
そして本実施形態では、液晶パネル60における光入射側の基板20の外側に第1の光学補償板70が配置され、この第1の光学補償板70の液晶パネル60と反対側に第2の光学補償板80が配置されている。
(Optical compensation plate)
In the present embodiment, the first optical compensation plate 70 is disposed outside the light incident side substrate 20 in the liquid crystal panel 60, and the second optical compensation plate 70 is disposed on the opposite side of the first optical compensation plate 70 from the liquid crystal panel 60. A compensation plate 80 is disposed.

図5は、光学補償板の概略構造を模式的に示す斜視図である。第1光学補償板70は、トリアセチルセルロース(TAC)等からなる支持体72上に配向膜(不図示)を設け、その配向膜上にトリフェニレン誘導体等のディスコティック化合物層74を形成したものである。なお、配向膜はポリビニルアルコール(PVA)等からなり、その表面にはラビング等が施されて、液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。一方、ディスコティック化合物層74は、負の一軸性を示す誘電体であるディスコティック化合物75の光軸76の傾斜角度が厚み方向に連続的に変化した光学的構造を有するものである。このようなハイブリッド配向構造は、支持体72上に前記一軸性の誘電体である液晶性ディスコティック化合物(ディスコティック液晶)75を塗布し、一定温度に加熱してディスコティックネマチック相(N相)を形成した後、硬化させることによって得ることができる。なおディスコティック液晶75は、支持体72側で最小のチルト角θmin(例えば0°〜15°)を示し、その反対側である空気界面側で最大のチルト角θmax(例えば20°〜60°)を示す。なお、ディスコティック液晶75の配向規制方向71をX軸方向と定義する。このX軸方向は、光学補償板を法線方向から見た場合の進相軸方向である。このような第1光学補償板70として、具体的には富士写真フィルム製のWVフィルムを採用することが可能である。なお第2光学補償板80についても、上述した第1光学補償板70と同様に構成されている。 FIG. 5 is a perspective view schematically showing a schematic structure of the optical compensation plate. The first optical compensation plate 70 is obtained by providing an alignment film (not shown) on a support 72 made of triacetylcellulose (TAC) or the like and forming a discotic compound layer 74 such as a triphenylene derivative on the alignment film. is there. The alignment film is made of polyvinyl alcohol (PVA) or the like, and its surface is subjected to rubbing or the like so that the alignment direction of the liquid crystal molecules can be regulated. On the other hand, the discotic compound layer 74 has an optical structure in which the inclination angle of the optical axis 76 of the discotic compound 75 that is a dielectric exhibiting negative uniaxiality continuously changes in the thickness direction. Such hybrid orientation structure, the liquid crystal discotic compound is the uniaxial dielectric on a support 72 coated with (discotic liquid crystal) 75, a discotic nematic phase by heating at a constant temperature (N D phase ) And then cured. The discotic liquid crystal 75 exhibits a minimum tilt angle θmin (for example, 0 ° to 15 °) on the support 72 side, and a maximum tilt angle θmax (for example, 20 ° to 60 °) on the air interface side that is the opposite side. Indicates. The alignment regulation direction 71 of the discotic liquid crystal 75 is defined as the X-axis direction. The X-axis direction is the fast axis direction when the optical compensator is viewed from the normal direction. As such a first optical compensation plate 70, specifically, a WV film made by Fuji Photo Film can be adopted. The second optical compensation plate 80 is also configured in the same manner as the first optical compensation plate 70 described above.

図6は、光学補償の説明図である。液晶パネル60に封入されたネマチック液晶65は、光学的に正の一軸性を示すものである。すなわち、光軸66方向の屈折率が他の方向の屈折率より大きく、屈折率楕円体ではラグビーボール型となる。そして、液晶パネル60の液晶層50に選択電圧を印加すると、液晶層50の厚さ方向中央部から端部にかけて液晶分子が垂直配向する。ここで、ラグビーボール型の屈折率楕円体は、斜め方向から観察すると楕円になり、その長軸と短軸との差が複屈折となる。この斜め方向から観察した場合の位相差が、黒表示における光漏れの原因となり、液晶パネルのコントラスト比を低下させて、視角特性を悪化させることになる。   FIG. 6 is an explanatory diagram of optical compensation. The nematic liquid crystal 65 sealed in the liquid crystal panel 60 is optically positive uniaxial. That is, the refractive index in the direction of the optical axis 66 is larger than the refractive index in the other direction, and the refractive index ellipsoid becomes a rugby ball type. When a selection voltage is applied to the liquid crystal layer 50 of the liquid crystal panel 60, the liquid crystal molecules are vertically aligned from the central portion to the end in the thickness direction of the liquid crystal layer 50. Here, the refractive index ellipsoid of the rugby ball type becomes an ellipse when observed from an oblique direction, and the difference between the major axis and the minor axis becomes birefringence. This phase difference when observed from an oblique direction causes light leakage in black display, which lowers the contrast ratio of the liquid crystal panel and deteriorates the viewing angle characteristic.

これに対して、第1光学補償板70を構成するディスコティック液晶75は、光学的に負の一軸性を示すものである。すなわち、光軸76方向の屈折率が他の方向の屈折率より小さく、屈折率楕円体では円盤型となる。ここで、第1光学補償板70における円盤型の屈折率楕円体75の光軸76を、液晶パネル60におけるラグビーボール型の屈折率楕円体65の光軸66と平行に配置すれば、光学的な正負が逆になって、屈折率楕円体65の複屈折効果を打ち消すことができる。そこで図4に示すように、第1光学補償板70における配向膜の配向規制方向71が、液晶パネル60における配向膜22の配向規制方向67と略一致するように、第1光学補償板70を配置する。また図6に示すように、第1光学補償板70における液晶(ディスコティック化合物)75の光軸76と第1光学補償板70の法線とのなす角度が大きい方の面70aが、液晶パネル60と対向するように、第1光学補償板70を配置する。これにより、図6に矢印で対応関係を示すように、液晶パネル60の光入射領域に位置する液晶65(即ち、正の屈折率楕円体)の光軸66に対して、第1光学補償板70を構成する負の屈折率楕円体75の光軸76が平行に配置される。そのため、液晶パネル60の光入射側領域に生じる光学的な位相差を3次元的に補償することが可能になる。   On the other hand, the discotic liquid crystal 75 constituting the first optical compensation plate 70 is optically negative uniaxial. That is, the refractive index in the direction of the optical axis 76 is smaller than the refractive index in the other direction, and the refractive index ellipsoid has a disk shape. Here, if the optical axis 76 of the disc-shaped refractive index ellipsoid 75 in the first optical compensator 70 is arranged in parallel with the optical axis 66 of the rugby ball-type refractive index ellipsoid 65 in the liquid crystal panel 60, the optical axis 76 can be obtained. Therefore, the birefringence effect of the refractive index ellipsoid 65 can be canceled. Therefore, as shown in FIG. 4, the first optical compensation plate 70 is arranged so that the alignment regulation direction 71 of the alignment film in the first optical compensation plate 70 substantially coincides with the alignment regulation direction 67 of the alignment film 22 in the liquid crystal panel 60. Deploy. As shown in FIG. 6, a surface 70 a having a larger angle between the optical axis 76 of the liquid crystal (discotic compound) 75 and the normal line of the first optical compensation plate 70 in the first optical compensation plate 70 is a liquid crystal panel. The first optical compensation plate 70 is disposed so as to face 60. As a result, as shown by the arrow in FIG. 6, the first optical compensation plate with respect to the optical axis 66 of the liquid crystal 65 (that is, positive refractive index ellipsoid) located in the light incident region of the liquid crystal panel 60. The optical axis 76 of the negative refractive index ellipsoid 75 constituting 70 is arranged in parallel. Therefore, it is possible to three-dimensionally compensate for the optical phase difference that occurs in the light incident side region of the liquid crystal panel 60.

一方、第2光学補償板80は、その配向規制方向81が液晶パネル60における配向膜16の配向規制方向68と略一致するように配置されている。また、第2光学補償板80は、図6に示すように、第2光学補償板80における液晶(ディスコティック化合物)85の光軸86と第2光学補償板80の法線とのなす角度が小さいほうの面が、液晶パネル60と対向するように配置されている。これにより、図6に矢印で対応関係を示すように、液晶パネル60の光出射側領域に位置する液晶65(即ち、正の屈折率楕円体)の光軸66に対して、第2光学補償板80を構成する負の屈折率楕円体85の光軸86が平行に配置される。そのため、液晶パネル60の光出射側領域に生じる光学的な位相差を3次元的に補償することが可能になる。   On the other hand, the second optical compensation plate 80 is arranged such that the alignment regulating direction 81 thereof substantially coincides with the alignment regulating direction 68 of the alignment film 16 in the liquid crystal panel 60. Further, as shown in FIG. 6, the second optical compensator 80 has an angle formed by the optical axis 86 of the liquid crystal (discotic compound) 85 in the second optical compensator 80 and the normal line of the second optical compensator 80. The smaller surface is arranged to face the liquid crystal panel 60. As a result, as shown by the arrow in FIG. 6, the second optical compensation is performed with respect to the optical axis 66 of the liquid crystal 65 (that is, the positive refractive index ellipsoid) located in the light emission side region of the liquid crystal panel 60. The optical axis 86 of the negative refractive index ellipsoid 85 constituting the plate 80 is arranged in parallel. Therefore, it is possible to three-dimensionally compensate for the optical phase difference that occurs in the light emission side region of the liquid crystal panel 60.

このように本実施形態では、第1,第2の光学補償板70,80の光学補償作用によって、あらゆる方向から観察した場合の位相差を略完全に補償することで、黒表示における光漏れを防止することが可能となり、液晶パネルのコントラスト比が向上して、視角特性を改善することができる。特に本実施形態では、光学補償板と液晶パネル60との間にマイクロレンズ24aを配置しているため、両者を通過する光の傾きが変わり、光学補償板による視角補償効果がより強められる状態となる。   As described above, in the present embodiment, the optical compensation action of the first and second optical compensation plates 70 and 80 compensates for the phase difference when observed from all directions, thereby preventing light leakage in black display. Thus, the contrast ratio of the liquid crystal panel can be improved, and the viewing angle characteristics can be improved. In particular, in this embodiment, since the microlens 24a is disposed between the optical compensation plate and the liquid crystal panel 60, the inclination of the light passing through both changes, and the viewing angle compensation effect by the optical compensation plate is further enhanced. Become.

この作用を図7を用いて説明する。図7は、マイクロレンズ24aの近傍を模式的に示す斜視図である。前述したように、図7に示した光学補償板70において、ディスコティック化合物75は、TAC支持体側で0°〜15の比較的小さなチルト角θminを有するが、それとは反対の空気界面側のチルト角θmaxは20°〜60°と、あまり大きな値をとることができない。これは、TAC支持体側ではラビング等によって精密な配向制御が可能であるが、空気界面側では材料を選ぶといった限られた方法でしか配向制御ができないためである。一方、液晶パネル60の液晶分子65のチルト角から考えられる、ディスコティック化合物75の理想的なチルト角は、θmin=3°〜10°、θmax=80°〜88°であり、実際に製造可能な構造と比較して、特にθmaxの値が大きく異なる。すなわち、このような光学補償板では、本来、理想的な視角補償はできない。これに対して本実施形態では、光学補償板70と液晶パネル60との間にマイクロレンズ24aを配置しているため、両者を通過する光の傾きが変わる。特に、図7中右側(即ち、配向規制方向67と反対の方向側)から入射する光L1に関しては、液晶65のチルト角は見かけ上大きくなり、液晶65の光軸66とディスコティック化合物75の光軸76とが、より平行に近くなる。この方向は液晶パネル60の視角が最も狭い方向であるから、このマイクロレンズ24aは視角補償効果を強める上で効果的である。なお、図7中左側(即ち、配向規制方向側)から入射する光L2に関しては、液晶パネル60の視角は逆に狭まることになるが、この方向はもともと視角が最も広い方向であるため、これによる表示への影響はさほど大きくないと考えられる。   This operation will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view schematically showing the vicinity of the microlens 24a. As described above, in the optical compensator 70 shown in FIG. 7, the discotic compound 75 has a relatively small tilt angle θmin of 0 ° to 15 on the TAC support side, but the tilt on the air interface side opposite to the tilt angle θmin. The angle θmax cannot take a very large value of 20 ° to 60 °. This is because precise orientation control is possible by rubbing or the like on the TAC support side, but orientation control can be performed only by a limited method such as selecting a material on the air interface side. On the other hand, the ideal tilt angle of the discotic compound 75, which can be considered from the tilt angle of the liquid crystal molecules 65 of the liquid crystal panel 60, is θmin = 3 ° to 10 ° and θmax = 80 ° to 88 °, and can be actually manufactured. Compared with a simple structure, the value of θmax is particularly different. In other words, such an optical compensator cannot originally perform ideal viewing angle compensation. On the other hand, in this embodiment, since the microlens 24a is disposed between the optical compensation plate 70 and the liquid crystal panel 60, the inclination of the light passing through both changes. In particular, with respect to the light L1 incident from the right side in FIG. 7 (that is, the direction opposite to the alignment regulating direction 67), the tilt angle of the liquid crystal 65 is apparently large, and the optical axis 66 of the liquid crystal 65 and the discotic compound 75 The optical axis 76 becomes closer to parallel. Since this direction is the direction in which the viewing angle of the liquid crystal panel 60 is the narrowest, this micro lens 24a is effective in enhancing the viewing angle compensation effect. In addition, regarding the light L2 incident from the left side in FIG. 7 (that is, the alignment regulation direction side), the viewing angle of the liquid crystal panel 60 is conversely narrowed, but this direction is originally the widest viewing angle. The influence on the display by is considered not so large.

図8に、本実施形態の構成についてのシミュレーション結果を示す。
ここで用いた光学補償板は、θmin=2°、θmax=50°のものである。この場合、光学補償板を用いない場合に約1:800のコントラストしか得られなかった液晶装置が、従来のように光出射側に光学補償板を2枚配置すると1:1050のコントラストが得られるようになり、更に上記のようにマイクロレンズのある光入射側に光学補償板を2枚配置する構成にすることによって、1:1400のコントラストが得られるようになった。この効果は光学補償板のθmaxの値によって異なる。例えばθmaxが大きい場合(例えば70°以上)には、むしろ光出射側に配置した方が高いコントラストが得られる。逆にθmaxが小さい場合(例えば10°以下)には、光学補償板を用いる効果が小さかった。しかし前述のように、θmaxが大きな光学補償板は製造しづらいので、高コントラストを得るためには、光学補償板の最大チルト角θmaxを30°以上60°以下にして、マイクロレンズの光入射側に配置する構成が好ましいといえる。実際、最大チルト角θmaxを30°とした光学補償板をマイクロレンズの光入射側に配置した構成では、最大チルト角θmaxを60°とした光学補償板(実際に得られるチルト角は最大でこれくらいの値である)をマイクロレンズの光出射側に配置したものと同程度か、それよりも高いコントラストが得られることがわかる(図8)。特に最大チルト角が40°以上60°以下とした場合には、コントラスト特性が最もよくなる。
In FIG. 8, the simulation result about the structure of this embodiment is shown.
The optical compensation plate used here has θmin = 2 ° and θmax = 50 °. In this case, a liquid crystal device that can obtain only a contrast of about 1: 800 when no optical compensator is used can obtain a contrast of 1: 1050 when two optical compensators are arranged on the light exit side as in the prior art. Further, as described above, a contrast of 1: 1400 can be obtained by arranging two optical compensators on the light incident side where the micro lens is provided. This effect varies depending on the value of θmax of the optical compensator. For example, when [theta] max is large (for example, 70 [deg.] Or more), a higher contrast can be obtained if it is disposed on the light exit side. Conversely, when θmax is small (for example, 10 ° or less), the effect of using the optical compensator is small. However, as described above, it is difficult to manufacture an optical compensator having a large θmax. Therefore, in order to obtain a high contrast, the maximum tilt angle θmax of the optical compensator is set to 30 ° to 60 °, and the light incident side of the microlens It can be said that the arrangement arranged in the is preferable. Actually, in a configuration in which an optical compensator with a maximum tilt angle θmax of 30 ° is arranged on the light incident side of the microlens, an optical compensator with a maximum tilt angle θmax of 60 ° (the actual tilt angle obtained is the maximum It can be seen that a contrast comparable to or higher than that of the microlens arranged on the light exit side can be obtained (FIG. 8). In particular, when the maximum tilt angle is not less than 40 ° and not more than 60 °, the contrast characteristics are the best.

以上説明したように本実施形態では、マイクロレンズを光学補償板と液晶パネルとの間に配置して、液晶パネルに対して大きな角度で光を入射しているため、光学補償板の誘電体の光軸と液晶パネルの液晶の光軸とを見かけ上平行に近づけることができ、従来よりも視角補償の実効を上げることが可能である。   As described above, in the present embodiment, the microlens is disposed between the optical compensation plate and the liquid crystal panel, and light is incident on the liquid crystal panel at a large angle. The optical axis and the optical axis of the liquid crystal of the liquid crystal panel can be made apparently parallel to each other, and the viewing angle compensation can be more effectively performed than before.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る液晶装置につき、図9ないし図11を用いて説明する。本実施形態は、上記第1実施形態の構成において、第2の光学補償板80を省略し、マイクロレンズアレイ24と光入射側の偏光板62との間に第1の光学補償板70のみを配置したものである。すなわち本実施形態の液晶装置200では、コストを重視する観点から、光学補償板を1枚だけ用いる構成としている。係る構成では、図10に示すように、液晶パネル60の光入射側の領域で生じる光学的な位相差のみ補償することができる。
[Second Embodiment]
Next, a liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the second optical compensation plate 80 is omitted from the configuration of the first embodiment, and only the first optical compensation plate 70 is provided between the microlens array 24 and the light incident side polarizing plate 62. It is arranged. That is, in the liquid crystal device 200 of the present embodiment, only one optical compensation plate is used from the viewpoint of emphasizing cost. In such a configuration, as shown in FIG. 10, it is possible to compensate only for an optical phase difference that occurs in the light incident side region of the liquid crystal panel 60.

図11に、本実施形態の構成についてのシミュレーション結果を示す。
ここで用いた光学補償板も、θmin=2°、θmax=50°のものである。この場合、光学補償板を用いない場合に約1:800のコントラストしか得られなかった液晶装置が、光出射側に光学補償板を1枚配置すると1:870のコントラストが得られるようになり、更に上記のようにマイクロレンズのある光入射側に光学補償板を1枚配置する構成にすることによって、1:1050のコントラストが得られるようになった。この効果も、光学補償板の最大チルト角θmaxの値によって異なるが、その最適値は30°以上60°以下、好ましくは40°以上60°以下の範囲にある。
In FIG. 11, the simulation result about the structure of this embodiment is shown.
The optical compensator used here is also of θmin = 2 ° and θmax = 50 °. In this case, when a liquid crystal device that can obtain only a contrast of about 1: 800 when an optical compensator is not used, a single optical compensator is arranged on the light exit side, a contrast of 1: 870 can be obtained. Further, by adopting a configuration in which one optical compensation plate is disposed on the light incident side where the micro lens is provided as described above, a contrast of 1: 1050 can be obtained. Although this effect also varies depending on the value of the maximum tilt angle θmax of the optical compensator, the optimum value is in the range of 30 ° to 60 °, preferably 40 ° to 60 °.

以上のように本実施形態でも、光学補償板をマイクロレンズの光入射側に配置しているため、従来よりも高コントラストな表示が得られる。   As described above, also in this embodiment, since the optical compensation plate is arranged on the light incident side of the microlens, a display with higher contrast than the conventional display can be obtained.

[投射型表示装置]
次に、本発明の電子機器の具体例である投射型表示装置につき、図12を用いて説明する。図12は、投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。この投射型表示装置は、上述した各実施形態に係る液晶装置を、光変調手段として備えたものである。
[Projection type display device]
Next, a projection type display device which is a specific example of the electronic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a main part of the projection display device. This projection type display device includes the liquid crystal device according to each of the above-described embodiments as light modulation means.

図12において、810は光源、813、814はダイクロイックミラー、815、816、817は反射ミラー、818は入射レンズ、819はリレーレンズ、820は出射レンズ、822、823、824は本発明の液晶装置からなる光変調手段、825はクロスダイクロイックプリズム、826は投射レンズである。光源810は、メタルハライド等のランプ811とランプの光を反射するリフレクタ812とからなる。   In FIG. 12, 810 is a light source, 813 and 814 are dichroic mirrors, 815, 816 and 817 are reflection mirrors, 818 is an incident lens, 819 is a relay lens, 820 is an exit lens, and 822, 823 and 824 are liquid crystal devices of the present invention. 825 is a cross dichroic prism, and 826 is a projection lens. The light source 810 includes a lamp 811 such as a metal halide and a reflector 812 that reflects the light of the lamp.

ダイクロイックミラー813は、光源810からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー817で反射されて、赤色光用光変調手段822に入射される。また、ダイクロイックミラー813で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー814によって反射され、緑色光用光変調手段823に入射される。さらに、ダイクロイックミラー813で反射された青色光は、ダイクロイックミラー814を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ818、リレーレンズ819および出射レンズ820を含むリレーレンズ系からなる導光手段821が設けられている。この導光手段821を介して、青色光が青色光用光変調手段824に入射される。   The dichroic mirror 813 transmits red light contained in white light from the light source 810 and reflects blue light and green light. The transmitted red light is reflected by the reflection mirror 817 and is incident on the red light light modulating means 822. The green light reflected by the dichroic mirror 813 is reflected by the dichroic mirror 814 and is incident on the light modulating means 823 for green light. Further, the blue light reflected by the dichroic mirror 813 passes through the dichroic mirror 814. For blue light, in order to prevent light loss due to a long optical path, a light guide means 821 including a relay lens system including an incident lens 818, a relay lens 819, and an exit lens 820 is provided. Blue light is incident on the light modulating means 824 for blue light through the light guiding means 821.

各光変調手段により変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム825に入射する。このクロスダイクロイックプリズム825は4つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがX字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ826によってスクリーン827上に投影され、画像が拡大されて表示される。   The three color lights modulated by the respective light modulation means are incident on the cross dichroic prism 825. The cross dichroic prism 825 is formed by bonding four right-angle prisms. A dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in an X shape at the interface. Yes. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the screen 827 by the projection lens 826 which is a projection optical system, and the image is enlarged and displayed.

なお、光源810におけるランプ811からの光は、リフレクタ812により略平行光に変換されるので、光変調手段822,823,824に対する光源光の入射角度は、最大でも12°程度である。そして、その入射光により投影画像が構成されることになる。ここで、光変調手段822,823,824として、上述した各実施形態に係る液晶装置を使用すれば、スクリーン827上に投影された画像のコントラスト比を向上させることができる。   In addition, since the light from the lamp 811 in the light source 810 is converted into substantially parallel light by the reflector 812, the incident angle of the light source light with respect to the light modulation means 822, 823, and 824 is about 12 ° at the maximum. A projection image is formed by the incident light. Here, if the liquid crystal device according to each of the above-described embodiments is used as the light modulators 822, 823, and 824, the contrast ratio of the image projected on the screen 827 can be improved.

また、本発明の電子機器の他の具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、上述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、たとえばICカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。   Another specific example of the electronic device of the present invention is a mobile phone. This mobile phone includes the liquid crystal device according to each of the above-described embodiments or modifications thereof in a display unit. Other electronic devices include, for example, an IC card, a video camera, a personal computer, a head mounted display, a fax machine with a display function, a digital camera finder, a portable TV, a DSP device, a PDA, an electronic notebook, and an electric bulletin board. And advertising announcement displays.

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。たとえば、実施形態ではスイッチング素子としてTFTを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード(Thin Film Diode)等の二端子型素子を採用してもよい。また、実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を反射型や半透過型の液晶装置に適用することも可能である。さらに、電子機器として3板式の投射型表示装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に適用することも可能である。   It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. For example, in the embodiment, a liquid crystal device including a TFT as a switching element has been described as an example. However, a two-terminal element such as a thin film diode may be employed as the switching element. In the embodiment, the transmissive liquid crystal device has been described as an example. However, the liquid crystal device of the present invention can be applied to a reflective or transflective liquid crystal device. Furthermore, although the three-plate projection display device has been described as an example of the electronic apparatus, the liquid crystal device of the present invention can be applied to a single-plate projection display device or a direct-view display device.

液晶パネルの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal panel. 液晶パネルの平面構造の説明図である。It is explanatory drawing of the planar structure of a liquid crystal panel. 液晶パネルの断面構造の説明図である。It is explanatory drawing of the cross-section of a liquid crystal panel. 第1実施形態の液晶装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the liquid crystal device of 1st Embodiment. 光学補償板の概略構造を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the schematic structure of an optical compensation board. 光学補償の説明図である。It is explanatory drawing of optical compensation. 光学補償の説明図である。It is explanatory drawing of optical compensation. 光学補償板の最大チルト角とコントラストとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the maximum tilt angle of an optical compensator, and contrast. 第2実施形態の液晶装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the liquid crystal device of 2nd Embodiment. 光学補償の説明図である。It is explanatory drawing of optical compensation. 光学補償板の最大チルト角とコントラストとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the maximum tilt angle of an optical compensator, and contrast. 投射型表示装置の要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of a projection type display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・TFTアレイ基板、20・・・対向基板、24・・・マイクロレンズアレイ、24a・・・マイクロレンズ、50・・・液晶層、60・・・液晶パネル、65・・・液晶、70・・・第1の光学補償板、75,85・・・ディスコティック化合物(誘電体)、76,86・・・光軸、80・・・第2の光学補償板、100・・・液晶装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... TFT array substrate, 20 ... Counter substrate, 24 ... Microlens array, 24a ... Microlens, 50 ... Liquid crystal layer, 60 ... Liquid crystal panel, 65 ... Liquid crystal, 70: first optical compensator, 75, 85: discotic compound (dielectric), 76, 86: optical axis, 80: second optical compensator, 100: liquid crystal apparatus

Claims (4)

独立に表示可能な複数のドットを有し、一対の基板の間で正の屈折率異方性を有する液晶をツイスト配向させてなるTN型の液晶パネルを備え、前記液晶の配向変化によって入射光を変調する液晶装置であって、
前記液晶パネルの光入射側に、負の屈折率異方性を有する誘電体がハイブリッド配向されてなる第1の光学補償板が配置され、該第1の光学補償板の前記液晶パネルと反対側に、負の屈折率異方性を有する誘電体がハイブリッド配向されてなる第2の光学補償板が配置されており、
前記第1の光学補償板は、前記第1の光学補償板の前記誘電体の光軸と前記第1の光学補償板の法線とのなす角度が大きい方の面が、前記液晶パネルと対向するように配置され、前記第2の光学補償板は、前記第2の光学補償板の前記誘電体の光軸と前記第2の光学補償板の法線とのなす角度が小さい方の面が、前記液晶パネルの側に対向するように配置されており、
前記第1の光学補償板と前記液晶との間に、入射光を前記液晶側に集光可能なマイクロレンズが各ドットに対応して一ずつ配置されており、
前記マイクロレンズによって通過する光の傾きが変えられることで、前記液晶の配向規制方向と反対の方向側からの入射光に対する前記第1の光学補償板の前記誘電体の光軸の方向と、前記液晶の光軸の方向と、がより近く設定されることを特徴とする液晶装置。
A TN-type liquid crystal panel having a plurality of dots that can be displayed independently and having a liquid crystal having a positive refractive index anisotropy between a pair of substrates is twisted. A liquid crystal device that modulates
On the light incident side of the liquid crystal panel, a first optical compensator formed by hybrid alignment of a dielectric having negative refractive index anisotropy is disposed, and the side of the first optical compensator opposite to the liquid crystal panel A second optical compensator formed by hybrid orientation of a dielectric having negative refractive index anisotropy,
In the first optical compensation plate, a surface having a larger angle formed by the optical axis of the dielectric of the first optical compensation plate and a normal line of the first optical compensation plate faces the liquid crystal panel. The second optical compensator has a surface with a smaller angle formed by the optical axis of the dielectric of the second optical compensator and the normal of the second optical compensator. , Arranged to face the liquid crystal panel side,
Between the first optical compensator and the liquid crystal, microlenses that can collect incident light on the liquid crystal side are arranged one by one corresponding to each dot,
By changing the inclination of the light passing by the microlens, the direction of the optical axis of the dielectric of the first optical compensator with respect to incident light from the direction opposite to the alignment regulating direction of the liquid crystal, and A liquid crystal device characterized in that the direction of the optical axis of the liquid crystal is set closer .
前記第1の光学補償板及び前記第2の光学補償板の法線に対する前記誘電体の光軸のチルト角の最大値が30°以上60°以下であることを特徴とする、請求項1記載の液晶装置。   The maximum value of the tilt angle of the optical axis of the dielectric with respect to the normal line of the first optical compensation plate and the second optical compensation plate is 30 ° or more and 60 ° or less. LCD device. 前記第1の光学補償板及び前記第2の光学補償板の法線に対する前記誘電体の光軸のチルト角の最大値が40°以上60°以下であることを特徴とする、請求項2記載の液晶装置。   The maximum value of the tilt angle of the optical axis of the dielectric with respect to the normal line of the first optical compensation plate and the second optical compensation plate is 40 ° or more and 60 ° or less. LCD device. 請求項1〜3のいずれかの項に記載の液晶装置を光変調手段として備えたことを特徴とする、投射型表示装置。   A projection type display device comprising the liquid crystal device according to claim 1 as light modulation means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7995167B2 (en) 2006-10-18 2011-08-09 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device
WO2008084589A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display panel with micro-lens array and liquid crystal display device
JP4479846B2 (en) * 2007-12-06 2010-06-09 セイコーエプソン株式会社 Liquid crystal display device and projector

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014345A (en) * 2000-06-28 2002-01-18 Sony Corp Projection liquid crystal display device
JP2002131750A (en) * 2000-10-27 2002-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Projection type display device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014345A (en) * 2000-06-28 2002-01-18 Sony Corp Projection liquid crystal display device
JP2002131750A (en) * 2000-10-27 2002-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Projection type display device

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