JP2012226062A - Reflection type liquid crystal display element and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶プロジェクタ等の画像表示装置に用いられる反射型液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display element used in an image display device such as a liquid crystal projector.
反射型液晶表示素子は、Ｓｉ等の半導体により形成された半導体基板上にマトリックス状に配置された複数の画素電極（反射電極）と、透光性の導電膜により形成された共通の電極（共通電極）との間に液晶を配置して構成される。半導体基板における反射電極の下層には、アクティブマトリックス駆動に必要なＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子を含む液晶駆動回路が形成される。 A reflective liquid crystal display element includes a plurality of pixel electrodes (reflective electrodes) arranged in a matrix on a semiconductor substrate formed of a semiconductor such as Si, and a common electrode (common) formed of a light-transmitting conductive film. The liquid crystal is arranged between the electrodes). A liquid crystal driving circuit including a switching element such as a MOS transistor necessary for active matrix driving is formed below the reflective electrode in the semiconductor substrate.
このように構成される反射型液晶表示素子においては、共通電極と反射電極との間の電位差を画像信号に応じて画素電極ごとに変更することで画素ごとに液晶の配向を制御し、共通電極側から入射して反射電極にて反射する光を画素ごとに変調する。 In the reflection type liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal orientation is controlled for each pixel by changing the potential difference between the common electrode and the reflection electrode for each pixel electrode according to the image signal. Light that is incident from the side and reflected by the reflective electrode is modulated for each pixel.
液晶表示素子を搭載した液晶プロジェクタ等の画像表示装置では、該装置に設けられた光源からの高強度の光の入射や電気回路基板から発せられた熱の伝達によって液晶表示素子の温度が上昇する。また、外気温の変化も液晶表示素子の温度を変化させる。 In an image display apparatus such as a liquid crystal projector equipped with a liquid crystal display element, the temperature of the liquid crystal display element rises due to the incidence of high-intensity light from a light source provided in the apparatus or the transfer of heat generated from an electric circuit board. . Further, a change in the outside air temperature also changes the temperature of the liquid crystal display element.
そして、液晶表示素子の温度が変化すると、該液晶表示素子の電気光学特性が変化する。これには、液晶分子の屈折率異方性の温度依存性や温度変化によるセルギャップ変化によって液晶層に印加される実効電界が変化したり、液晶分子の配向状態が温度によって変化したりする等の様々な要因がある。液晶表示素子の電気光学特性が変化すると、液晶表示素子にて変調される光の明るさや色が変化し、該液晶表示素子を搭載した画像表示装置により表示される画像の画質が劣化する。 When the temperature of the liquid crystal display element changes, the electro-optical characteristics of the liquid crystal display element change. This includes changes in the effective electric field applied to the liquid crystal layer due to temperature dependence of the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules and cell gap changes due to temperature changes, and changes in the alignment state of the liquid crystal molecules with temperature. There are various factors. When the electro-optical characteristics of the liquid crystal display element change, the brightness and color of light modulated by the liquid crystal display element change, and the image quality of the image displayed by the image display device equipped with the liquid crystal display element deteriorates.
このため、特許文献１，２には、液晶表示素子の温度を直接測定できるように、液晶表示素子を構成する基板に温度検出素子を設けた液晶表示素子が開示されている。 For this reason, Patent Documents 1 and 2 disclose a liquid crystal display element in which a temperature detection element is provided on a substrate constituting the liquid crystal display element so that the temperature of the liquid crystal display element can be directly measured.
しかしながら、液晶表示素子の温度は、その表示面内において均一ではなく、高低差（分布）を持つ場合が多い。このような温度分布は、表示面内での明るさや色の変化を発生させる。このため、液晶表示素子の温度分布に応じた補償を行う必要がある。 However, the temperature of the liquid crystal display element is not uniform in the display surface and often has a height difference (distribution). Such a temperature distribution causes a change in brightness or color in the display surface. For this reason, it is necessary to perform compensation according to the temperature distribution of the liquid crystal display element.
液晶表示素子の温度分布を計測するためには、液晶表示素子に複数の温度検出素子を設ければよい。しかし、温度検出素子の数が増えると、これら温度検出素子からの信号を出力するための端子が温度検出素子の数の分だけ必要となり、液晶表示素子における端子数が大幅に増加したり多数の端子の存在によって配線が制約されたりする。 In order to measure the temperature distribution of the liquid crystal display element, the liquid crystal display element may be provided with a plurality of temperature detection elements. However, as the number of temperature detection elements increases, the number of terminals for outputting signals from these temperature detection elements is required by the number of temperature detection elements, and the number of terminals in a liquid crystal display element increases significantly or increases in number. Wiring is restricted by the presence of terminals.
本発明は、端子数の増加を抑えつつ温度分布を計測できるようにした反射型液晶表示素子およびこれを用いた画像表示装置を提供する。 The present invention provides a reflective liquid crystal display element capable of measuring a temperature distribution while suppressing an increase in the number of terminals, and an image display device using the same.
本発明の一側面としての反射型液晶表示素子は、透光性を有する共通電極と、該共通電極を透過した光を反射する複数の反射電極が形成された半導体基板と、共通電極および半導体基板の間に配置された液晶層とを有する。そして、半導体基板に、複数の温度検出素子と、該複数の温度検出素子からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を用いた処理を行う信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を出力する端子であって複数の温度検出素子の数よりも少ない数の出力端子とが設けられていることを特徴とする。 A reflective liquid crystal display device according to one aspect of the present invention includes a common electrode having translucency, a semiconductor substrate on which a plurality of reflective electrodes that reflect light transmitted through the common electrode are formed, the common electrode, and the semiconductor substrate And a liquid crystal layer disposed between the two. Then, on the semiconductor substrate, a plurality of temperature detection elements, a signal processing circuit that converts an analog signal from the plurality of temperature detection elements into a digital signal, and performs processing using the digital signal, and a signal processing circuit A terminal for outputting a signal and a number of output terminals smaller than the number of temperature detection elements are provided.
なお、上記反射型液晶表示素子の出力端子から出力された信号処理回路からの信号に応じて該装置の動作を制御するコントローラを有する画像表示装置も本発明の他の一側面を構成する。 Note that an image display device having a controller that controls the operation of the device in accordance with a signal from the signal processing circuit output from the output terminal of the reflective liquid crystal display element also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、反射型液晶表示素子の端子数の増加を抑えつつ、該反射型液晶表示素子の温度分布を精度良く測定することができる。そして、このような反射型液晶表示素子を画像表示装置に用いることで、装置側の回路構成を複雑にすることなく、反射型液晶表示素子の温度分布に応じた該装置の良好な動作制御を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the temperature distribution of the reflective liquid crystal display element while suppressing an increase in the number of terminals of the reflective liquid crystal display element. By using such a reflective liquid crystal display element in an image display device, it is possible to control the operation of the device according to the temperature distribution of the reflective liquid crystal display element without complicating the circuit configuration on the device side. It can be carried out.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１には、本発明の実施例１である反射型液晶表示素子５０の断面構造を示している。本実施例では、基台となる半導体基板２１１として、Ｐ型単結晶シリコン基板（Ｐ型Ｓｉ基板）を用いている。ただし、他の半導体により形成された基板を半導体基板２１１として用いてもよい。半導体基板２１１の表面（後述する液晶側の面）には、複数の画素を構成する複数の反射電極２１４がマトリックス状に配置されている。複数の反射電極２１４がマトリックス状に配置された領域が、反射型液晶表示素子５０の表示面となる。 FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a reflective liquid crystal display element 50 that is Embodiment 1 of the present invention. In this embodiment, a P-type single crystal silicon substrate (P-type Si substrate) is used as the semiconductor substrate 211 serving as a base. However, a substrate formed of another semiconductor may be used as the semiconductor substrate 211. A plurality of reflective electrodes 214 constituting a plurality of pixels are arranged in a matrix on the surface of the semiconductor substrate 211 (a liquid crystal side surface described later). A region where the plurality of reflective electrodes 214 are arranged in a matrix is the display surface of the reflective liquid crystal display element 50.
また、半導体基板２１１の内部には、ポリシリコンで形成されたゲート線２０１や、メタル層で形成された信号線２０５や、スイッチングトランジスタのドレイン領域２０２や、ゲート領域２０６が水平方向に広がるように形成されている。ゲート線２０１の一部は、スイッチング素子となるスイッチングトランジスタのゲートを構成する。 Further, in the semiconductor substrate 211, the gate line 201 formed of polysilicon, the signal line 205 formed of a metal layer, the drain region 202 of the switching transistor, and the gate region 206 are spread in the horizontal direction. Is formed. A part of the gate line 201 constitutes the gate of a switching transistor that serves as a switching element.
また、スイッチングトランジスタのドレイン領域２０２は、半導体基板２１１の厚み方向に延びるドレインコンタクト２０３を介してそれぞれ信号線２０５と接続されている。また、信号線２０５はスルーホール２０４を介して反射電極２１４に接続されている。 The drain region 202 of the switching transistor is connected to the signal line 205 via a drain contact 203 extending in the thickness direction of the semiconductor substrate 211. The signal line 205 is connected to the reflective electrode 214 through the through hole 204.
また、信号線２０５と反射電極２１４との間には、互いに隣り合う反射電極２１４間の隙間から入射する光を遮るための遮光層２１５が設けられている。 In addition, a light shielding layer 215 is provided between the signal line 205 and the reflective electrode 214 to block light incident from a gap between the reflective electrodes 214 adjacent to each other.
半導体基板２１１に対向して、ＩＴＯ膜（透光性導電膜）により形成された液晶共通電極２１６が配置されている。液晶共通電極２１６は、不図示のガラス基板（透光性基板）によって保持されている。そして、半導体基板２１１（反射電極２１４）と液晶共通電極２１６との間には、液晶（液晶層ともいう）２１７が配置されている。 A liquid crystal common electrode 216 formed of an ITO film (translucent conductive film) is disposed facing the semiconductor substrate 211. The liquid crystal common electrode 216 is held by a glass substrate (translucent substrate) (not shown). A liquid crystal (also referred to as a liquid crystal layer) 217 is disposed between the semiconductor substrate 211 (the reflective electrode 214) and the liquid crystal common electrode 216.
この反射型液晶表示素子５０における液晶層２１７の厚みをd（μm）とする。液晶層２１７の厚みは図示しないスペーサーによって制御されている。 The thickness of the liquid crystal layer 217 in the reflective liquid crystal display element 50 is defined as d (μm). The thickness of the liquid crystal layer 217 is controlled by a spacer (not shown).
液晶材料の屈折率異方性をΔｎとする。屈折率異方性とは液晶分子の長軸方向の屈折率ｎｅと単軸方向の屈折率ｎｏとの差で与えられる。この屈折率の値は波長分散特性を有し、各々の波長に対して固有の値を有する。 Let Δn be the refractive index anisotropy of the liquid crystal material. The refractive index anisotropy is given by the difference between the refractive index ne of the liquid crystal molecules in the major axis direction and the refractive index no in the uniaxial direction. This refractive index value has chromatic dispersion characteristics, and has a unique value for each wavelength.
ここで、反射型液晶表示素子５０の駆動原理について説明する。反射型液晶表示素子５０は、１フレーム（例えば６０Ｈｚ）を複数フィールドに分割し、フィールド毎に正負の電圧を反転させた駆動電圧を半導体基板２１１に構成された半導体回路を通して反射電極２１４に印加することにより駆動する。垂直配向した負の誘電率異方性を有する液晶材料は、駆動電圧が０Ｖのときには基板面に対してほぼ垂直に液晶分子が配向している。そして、駆動電圧を高くしていくと、基板面に対して水平方向に液晶分子が傾いていく。液晶分子が傾くに従い、液晶層２１７を透過する光の偏光方向を変調することにより、反射型液晶表示素子５０の反射率を変化させ階調表示することが可能となる。 Here, the driving principle of the reflective liquid crystal display element 50 will be described. The reflective liquid crystal display element 50 divides one frame (for example, 60 Hz) into a plurality of fields, and applies a driving voltage obtained by inverting positive and negative voltages for each field to the reflective electrode 214 through a semiconductor circuit configured on the semiconductor substrate 211. To drive. The vertically aligned liquid crystal material having negative dielectric anisotropy has liquid crystal molecules aligned substantially perpendicular to the substrate surface when the driving voltage is 0V. As the driving voltage is increased, the liquid crystal molecules are inclined in the horizontal direction with respect to the substrate surface. As the liquid crystal molecules are tilted, by modulating the polarization direction of the light transmitted through the liquid crystal layer 217, it is possible to change the reflectance of the reflective liquid crystal display element 50 and perform gradation display.
反射率は、
ｓｉｎ２（２πΔｎｅｆｆｄ／λ） （１）
で表せる。ここで、Δｎｅｆｆは駆動電圧を印加し、液晶分子が傾いたときの長軸方向の実効的な屈折率ｎｅと単軸方向の実効的な屈折率ｎｏとの差である。
The reflectance is
sin 2 (2πΔn eff d / λ) (1)
It can be expressed as Here, Δn eff is the difference between the effective refractive index ne in the major axis direction and the effective refractive index no in the uniaxial direction when the driving voltage is applied and the liquid crystal molecules are tilted.
垂直配向している液晶においては、駆動電圧を大きくするにしたがい、Δｎｅｆｆは大きくなる。そして、液晶分子が基板と平行になるまでΔｎｅｆｆは大きくなり続ける。 In vertically aligned liquid crystals, Δn eff increases as the drive voltage is increased. Then, Δn eff continues to increase until the liquid crystal molecules are parallel to the substrate.
また、λは反射型液晶表示素子５０に入射される光の波長である。この液晶表示素子は、反射型液晶表示素子であるため、入射した光は液晶層２１７を２回透過することになるため、Δｎｄの値に２を乗算している。 Further, λ is the wavelength of light incident on the reflective liquid crystal display element 50. Since this liquid crystal display element is a reflection type liquid crystal display element, incident light is transmitted through the liquid crystal layer 217 twice, so the value of Δnd is multiplied by 2.
ここまでの反射型液晶表示素子５０の構成および動作は、従来の反射型液晶表示素子と基本的に同じである。 The configuration and operation of the reflective liquid crystal display element 50 so far are basically the same as those of the conventional reflective liquid crystal display element.
本実施例では、さらに図１に示すように、半導体基板２１１の内部（すなわち、半導体基板２１１におけるソース領域２０６やドレイン領域２０２等が形成された厚み領域内）に、温度検出素子２５０としてのＰＮ接合ダイオード（半導体素子）を複数設けている。該複数の温度検出素子２５０は、例えば、半導体基板２１１のうち反射型液晶表示素子５０の表示面に対応する領域の中央部と周辺部（四隅部）に分散されて配置されている。また、半導体基板２１１の内部には、温度検出回路２６１および信号処理回路２６２も設けられている。 In this embodiment, as further shown in FIG. 1, the PN as the temperature detection element 250 is formed inside the semiconductor substrate 211 (that is, in the thickness region where the source region 206, the drain region 202, etc. are formed in the semiconductor substrate 211). A plurality of junction diodes (semiconductor elements) are provided. For example, the plurality of temperature detection elements 250 are distributed and arranged in the central part and the peripheral part (four corners) of the region corresponding to the display surface of the reflective liquid crystal display element 50 in the semiconductor substrate 211. A temperature detection circuit 261 and a signal processing circuit 262 are also provided inside the semiconductor substrate 211.
図２には、本実施例の反射型液晶表示素子５０における温度検出／信号処理用の回路構成を示している。各温度検出素子２５０に対して定電流を流したときの電圧を温度検出素子２５０ごとに設けられた温度検出回路２６１により測定する。これにより、反射型液晶表示素子５０における各温度検出素子２５０が設けられた部分の温度を検出することができる。具体的には、各温度検出回路２６１はＡＤ変換素子を含んでおり、該ＡＤ変換素子によって、各温度検出素子２５０としてのＰＮ接合ダイオードのアノード−カソード間の電圧（アナログ信号）を、温度を示すデジタル信号に変換する。 FIG. 2 shows a circuit configuration for temperature detection / signal processing in the reflective liquid crystal display element 50 of the present embodiment. A voltage when a constant current is supplied to each temperature detection element 250 is measured by a temperature detection circuit 261 provided for each temperature detection element 250. Thereby, the temperature of the part in which each temperature detection element 250 in the reflective liquid crystal display element 50 is provided can be detected. Specifically, each temperature detection circuit 261 includes an AD conversion element, and the AD conversion element converts the voltage (analog signal) between the anode and the cathode of the PN junction diode as each temperature detection element 250 into a temperature. Convert to the digital signal shown.
信号処理回路２６２は、各温度検出回路２６１からのデジタル信号に対して演算処理を行い、その演算処理により得られた反射型液晶表示素子５０の温度分布に関する情報を生成する。そして、信号処理回路２６２は、該温度分布に関する情報を、半導体基板２１１の液晶２１７よりも外側の領域に設けられた温度出力端子３００から外部に出力する。温度分布に関する情報としては、温度分布そのもの、すなわち反射型液晶表示素子５０上の複数の位置（座標）と位置ごとの温度を示す情報であってもよいし、複数の温度検出素子２５０により検出された温度の平均値や最頻値であってもよい。また、信号処理回路２６２は、温度分布に関する情報をアナログ信号およびデジタル信号のうちいずれで出力してもよい。なお、半導体基板２１１の液晶２１７よりも外側の領域には、接地（ＧＮＤ）用の端子も設けられている。 The signal processing circuit 262 performs arithmetic processing on the digital signal from each temperature detection circuit 261, and generates information regarding the temperature distribution of the reflective liquid crystal display element 50 obtained by the arithmetic processing. Then, the signal processing circuit 262 outputs information on the temperature distribution to the outside from the temperature output terminal 300 provided in a region outside the liquid crystal 217 of the semiconductor substrate 211. The information regarding the temperature distribution may be the temperature distribution itself, that is, information indicating a plurality of positions (coordinates) on the reflective liquid crystal display element 50 and the temperature at each position, or may be detected by the plurality of temperature detection elements 250. It may be an average value or a mode value. Further, the signal processing circuit 262 may output information on the temperature distribution as either an analog signal or a digital signal. Note that a terminal for grounding (GND) is also provided in a region outside the liquid crystal 217 of the semiconductor substrate 211.
このように、本実施例では、複数の温度検出素子２５０（温度検出回路２６１）からの信号を処理して出力情報としての温度分布に関する情報を生成する信号処理回路２６２を反射型液晶表示素子５０に設けている。これにより、信号処理回路２６２にて生成された該情報を外部に出力するために反射型液晶表示素子５０に設けられる温度出力端子３００の数を、温度検出素子２５０の数よりも少なくすることができる。つまり、温度出力端子３００を含めた反射型液晶表示素子５０に設けられる端子の数の増加を抑えつつ、複数の温度検出素子２５０により反射型液晶表示素子５０の温度分布に関する情報を得ることができる。端子の数の増加を抑えることで、反射型液晶表示素子５０の大型化や配線の制約の増加も回避することができる。 As described above, in this embodiment, the reflection type liquid crystal display element 50 includes the signal processing circuit 262 that processes the signals from the plurality of temperature detection elements 250 (temperature detection circuit 261) and generates information on the temperature distribution as output information. Provided. Thus, the number of temperature output terminals 300 provided in the reflective liquid crystal display element 50 for outputting the information generated by the signal processing circuit 262 to the outside may be made smaller than the number of temperature detection elements 250. it can. That is, information on the temperature distribution of the reflective liquid crystal display element 50 can be obtained by the plurality of temperature detection elements 250 while suppressing an increase in the number of terminals provided in the reflective liquid crystal display element 50 including the temperature output terminal 300. . By suppressing the increase in the number of terminals, an increase in the size of the reflective liquid crystal display element 50 and an increase in wiring restrictions can be avoided.
なお、温度検出素子２５０としては、ＰＮ接合ダイオードに限らず、同じく半導体素子としてのＰＮＰトランジスタやＮＰＮトランジスタを用いることもできる。また、また、温度変化によって電気抵抗が変化する抵抗素子（サーミスタ）を用いてもよい。 Note that the temperature detection element 250 is not limited to a PN junction diode, and a PNP transistor or an NPN transistor as a semiconductor element can also be used. Further, a resistance element (thermistor) whose electric resistance changes with temperature change may be used.
また、本実施例では、温度出力端子３００が１つ設けられている場合を示したが、温度出力端子の数は、複数の温度検出素子２５０の数よりも少なければ、複数であってもよい。 In the present embodiment, the case where one temperature output terminal 300 is provided is shown, but the number of temperature output terminals may be plural as long as the number is not smaller than the number of temperature detecting elements 250. .
図３には、本発明の実施例２である反射型液晶表示素子５０における温度検出／信号処理用の回路構成を示している。 FIG. 3 shows a circuit configuration for temperature detection / signal processing in the reflective liquid crystal display element 50 which is Embodiment 2 of the present invention.
実施例１では、温度検出素子２５０ごとに温度検出回路２６１を設けた（つまり複数の温度検出回路２６１を設けた）場合について説明したが、本実施例では、信号処理回路２６２′に温度検出回路の機能も持たせている。信号処理回路２６２′は、複数の温度検出素子２５０に対して定電流を流したときの電圧を温度検出素子２５０ごとに測定する。そして、信号処理回路２６２′は、測定した電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に対して演算処理を行って反射型液晶表示素子５０の温度分布に関する情報を生成する。さらに、信号処理回路２６２′は、該温度分布に関する情報を、実施例１と同様に半導体基板に設けられた温度出力端子３００から外部に出力する。 In the first embodiment, the case where the temperature detection circuit 261 is provided for each temperature detection element 250 (that is, a plurality of temperature detection circuits 261 is provided) has been described. However, in this embodiment, the temperature detection circuit is included in the signal processing circuit 262 ′. It also has the function of. The signal processing circuit 262 ′ measures the voltage when a constant current is passed through the plurality of temperature detection elements 250 for each temperature detection element 250. Then, the signal processing circuit 262 ′ converts the measured voltage (analog signal) into a digital signal, performs arithmetic processing on the digital signal, and generates information on the temperature distribution of the reflective liquid crystal display element 50. Further, the signal processing circuit 262 ′ outputs information on the temperature distribution to the outside from the temperature output terminal 300 provided on the semiconductor substrate as in the first embodiment.
本実施例によれば、実施例１に比べて、温度検出回路の数を少なくすることができる。 According to the present embodiment, the number of temperature detection circuits can be reduced as compared with the first embodiment.
図４には、上記各実施例にて説明した反射型液晶表示素子を用いた画像表示装置の１つである液晶プロジェクタの構成を示している。なお、上記各実施例の反射型液晶表示素子は、液晶プロジェクタに限らず、反射型液晶表示素子をモニタとして用いる直視型の画像表示装置にも用いることができる。 FIG. 4 shows a configuration of a liquid crystal projector which is one of image display apparatuses using the reflective liquid crystal display elements described in the above embodiments. The reflective liquid crystal display elements of the above embodiments can be used not only for liquid crystal projectors but also for direct-view type image display apparatuses using the reflective liquid crystal display elements as monitors.
液晶プロジェクタ１は、ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ（投射光学系）４０と、反射型液晶表示素子（以下、反射型液晶パネルという）５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、ＣＰＵ等により構成されたコントローラ７０とを有する。これらの構成要素は、筐体１ａの内部に収容される。 The liquid crystal projector 1 includes a lamp 10, an illumination optical system 20, a color separation / synthesis optical system 30, a projection lens (projection optical system) 40, and reflective liquid crystal display elements (hereinafter referred to as reflective liquid crystal panels) 50R and 50G. , 50B and a controller 70 composed of a CPU or the like. These components are accommodated in the housing 1a.
光源ランプ１０の発光管１１から発せられた光（白色の無偏光光）は、リフレクタ１２により集光され、第１のシリンダアレイ２１に入射する。第１のシリンダアレイ２１に入射した光束は、複数の光束に分割され、各分割光束は、紫外線吸収フィルタ２３および第２のシリンダアレイ２２を介して偏光変換素子２４の近傍にて結像する。偏光変換素子２４は、入射した無偏光光を、所定の偏光方向を有する偏光光（ここではＳ偏光光とする）に変換して射出する。 Light (white non-polarized light) emitted from the arc tube 11 of the light source lamp 10 is collected by the reflector 12 and enters the first cylinder array 21. The light beam incident on the first cylinder array 21 is divided into a plurality of light beams, and each of the divided light beams forms an image in the vicinity of the polarization conversion element 24 via the ultraviolet absorption filter 23 and the second cylinder array 22. The polarization conversion element 24 converts the incident non-polarized light into polarized light having a predetermined polarization direction (here, S-polarized light) and emits it.
偏光変換素子２４から射出した複数の光束は、フロントコンプレッサ２５、反射ミラー２６、コンデンサーレンズ２７およびリアコンプレッサ２８を介してダイクロイックミラー３１に入射する。フロントコンプレッサ２５、コンデンサーレンズ２７およびリアコンプレッサ２８の光学的作用により、複数の光束は後述する反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ上において重ね合わされる。 A plurality of light beams emitted from the polarization conversion element 24 are incident on the dichroic mirror 31 via the front compressor 25, the reflection mirror 26, the condenser lens 27, and the rear compressor 28. By the optical action of the front compressor 25, the condenser lens 27, and the rear compressor 28, a plurality of light beams are superimposed on reflection type liquid crystal panels 50R, 50G, and 50B, which will be described later.
ダイクロイックミラー３１は、青光と赤光を反射して、緑光を透過する。ダイクロイックミラー３１を透過した緑光は、入射側偏光板３２ａを通過して偏光ビームスプリッタ３３ａにＳ偏光として入射し、その偏光分離面で反射されて緑用の反射型液晶パネル５０Ｇに入射する。コントローラ７０は、液晶プロジェクタ１に入力された映像信号に応じて緑用、赤用および青用の反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのそれぞれにおける反射電極の電位を制御して、各反射型液晶パネルに各色の原画像を形成させる。緑用の反射型液晶パネル５０Ｇは、入射した緑光を反射するとともに緑用の原画像に応じて変調する。 The dichroic mirror 31 reflects blue light and red light and transmits green light. The green light transmitted through the dichroic mirror 31 passes through the incident-side polarizing plate 32a, enters the polarization beam splitter 33a as S-polarized light, is reflected by the polarization separation surface, and enters the green reflective liquid crystal panel 50G. The controller 70 controls the potentials of the reflective electrodes in the green, red, and blue reflective liquid crystal panels 50R, 50G, and 50B in accordance with the video signal input to the liquid crystal projector 1, thereby controlling each reflective liquid crystal. An original image of each color is formed on the panel. The green reflective liquid crystal panel 50G reflects the incident green light and modulates it in accordance with the green original image.
変調されて偏光ビームスプリッタ３３ａに再び入射した緑光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３３ａの偏光分離面を透過して色合成プリズムである偏光ビームスプリッタ３３ｃに向かう。偏光ビームスプリッタ３３ａと緑用の反射型液晶パネル５０Ｇとの間に設けられた１／４波長板３５Ｇの遅相軸の方位を調整することで、偏光ビームスプリッタ３３ａと緑用の反射型液晶パネル５０Ｇとで発生する偏光状態の乱れを小さくすることができる。Ｐ偏光である緑光は偏光ビームスプリッタ３３ｃの偏光分離面を透過して投射レンズ４０に向かう。 The P-polarized component of the green light that has been modulated and re-entered the polarization beam splitter 33a passes through the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33a and travels toward the polarization beam splitter 33c that is a color synthesis prism. The polarization beam splitter 33a and the green reflective liquid crystal panel are adjusted by adjusting the direction of the slow axis of the quarter wavelength plate 35G provided between the polarizing beam splitter 33a and the green reflective liquid crystal panel 50G. It is possible to reduce the disturbance of the polarization state generated at 50G. The green light that is P-polarized light passes through the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33 c and travels toward the projection lens 40.
ダイクロイックミラー３１で反射された赤光と青光は、Ｓ偏光として偏光板３２ｂを通過して色選択性位相差板３６ａに入射する。色選択性位相差板３６ａは、青光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有する。このため、青光はＰ偏光に変換されて、赤光はＳ偏光のまま色選択性位相差板３６ａから射出し、偏光ビームスプリッタ３３ｂに入射する。 The red light and blue light reflected by the dichroic mirror 31 pass through the polarizing plate 32b as S-polarized light and enter the color selective phase difference plate 36a. The color selective phase difference plate 36a has an effect of rotating only the polarization direction of blue light by 90 degrees. For this reason, blue light is converted into P-polarized light, and red light is emitted from the color-selective phase difference plate 36a as S-polarized light and enters the polarization beam splitter 33b.
Ｓ偏光である赤光は、偏光ビームスプリッタ３３ｂの偏光分離面で反射されて、赤用の反射型液晶パネル５０Ｒに入射し、ここで反射されるとともに赤用の原画像に応じて変調されて偏光ビームスプリッタ３３ｂに再び入射する。また、Ｐ偏光である青光は、偏光ビームスプリッタ３３ｂの偏光分離面を透過して青用の反射型液晶パネル５０Ｂに入射し、ここで反射されるとともに青用の原画像に応じて変調されて偏光ビームスプリッタ３３ｂに再び入射する。 The red light, which is S-polarized light, is reflected by the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33b, enters the red reflective liquid crystal panel 50R, is reflected there, and is modulated according to the original image for red. The light enters the polarization beam splitter 33b again. Further, the blue light that is P-polarized light is transmitted through the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33b, is incident on the blue reflective liquid crystal panel 50B, is reflected there, and is modulated in accordance with the original image for blue. Then, it enters the polarization beam splitter 33b again.
偏光ビームスプリッタ３３ｂに再入射した赤光のうちＰ偏光成分は、該偏光ビームスプリッタ３３ｂの偏光分離面を透過して、色選択性位相差板３６ｂに入射する。また、偏光ビームスプリッタ３３ｂに再入射した青光のうちＳ偏光成分は、該偏光ビームスプリッタ３３ｂの偏光分離面で反射されて色選択性位相差板３６ｂに入射する。色選択性位相差板３６ｂは、赤光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有する。このため、赤光はＳ偏光に変換されて、青光はＳ偏光のまま色選択性位相差板３６ｂから射出し、偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射する。偏光ビームスプリッタ３３ｂと赤用および青用の反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂとの間に設けられた１／４波長板３５Ｒ，３５Ｂの遅相軸の方位を調整することで、緑光と同様に赤光および青光の偏光状態の乱れを小さくすることができる。 Of the red light re-entering the polarization beam splitter 33b, the P-polarized light component passes through the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33b and enters the color selective phase difference plate 36b. In addition, the S-polarized component of the blue light re-entering the polarization beam splitter 33b is reflected by the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33b and enters the color selective phase difference plate 36b. The color selective phase difference plate 36b has an effect of rotating only the polarization direction of red light by 90 degrees. For this reason, red light is converted into S-polarized light, and blue light is emitted from the color-selective retardation plate 36b as S-polarized light and enters the polarization beam splitter 33c. By adjusting the direction of the slow axis of the quarter-wave plates 35R and 35B provided between the polarizing beam splitter 33b and the red and blue reflective liquid crystal panels 50R and 50B, red is obtained in the same manner as green light. Disturbances in the polarization state of light and blue light can be reduced.
偏光ビームスプリッタ３３ｃにＳ偏光として入射した赤光および青光は、偏光ビームスプリッタ３３ｃの偏光分離面で反射されて投射レンズ４０に向かう。こうして、偏光ビームスプリッタ３３ｃにて合成された緑光、赤光および青光は、投射レンズ４０によって不図示のスクリーン等の被投射面に投射され、カラー画像を表示する。 Red light and blue light incident on the polarization beam splitter 33c as S-polarized light are reflected by the polarization separation surface of the polarization beam splitter 33c and travel toward the projection lens 40. Thus, the green light, the red light, and the blue light synthesized by the polarization beam splitter 33c are projected onto a projection surface such as a screen (not shown) by the projection lens 40 to display a color image.
ここで、反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにおいては、入射する光の波長によって、最も効率良く入射光の変調を行う、すなわち反射光のほとんど全てを変調して、最も明るい画像を投射するために反射電極に与えるべき電位が異なる。例えば緑用の反射型液晶パネル５０Ｇにおいて反射電極に与えるべき電位は、緑光にその半波長分のリタデーションを与えるような電位である。また、赤用および青用の反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂにおいて反射電極に与えるべき電位もそれぞれ、赤光および青光にそれらの半波長分のリタデーションを与えるような電位である。 Here, in the reflective liquid crystal panels 50R, 50G, and 50B, in order to project the brightest image by modulating the incident light most efficiently according to the wavelength of the incident light, that is, modulating almost all of the reflected light. The potential to be applied to the reflective electrode is different. For example, in the green reflective liquid crystal panel 50G, the potential to be applied to the reflective electrode is such a potential that the green light is provided with a half-wave retardation. Further, the potentials to be applied to the reflective electrodes in the red and blue reflective liquid crystal panels 50R and 50B are also potentials that give the red light and blue light retardations corresponding to the half wavelengths.
一方、光源ランプ１０からの高強度の光が入射する反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂでは、温度が上昇する。このため、図４に示したファン６０の回転によって、筐体１ａの外部から筐体１ａの内部に取り込んだ空気Ａを反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂに送ることで、これら反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂを冷却する。 On the other hand, the temperature rises in the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B where the high-intensity light from the light source lamp 10 is incident. Therefore, when the fan 60 shown in FIG. 4 is rotated, the air A taken into the housing 1a from the outside of the housing 1a is sent to the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B. Cool 50G, 50R, and 50B.
また、液晶プロジェクタ１が設置された空間の温度（環境温度）の変化によっても反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂの温度が変化する。さらに、液晶プロジェクタ１が、明るさや画質を選択可能とする表示モードの変更機能を備えている場合、表示モードの変更によっても反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂの温度が変化する。しかも、厳密には、表示している画像の種類によって反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂの消費電力に差が生じたり、光源ランプ１０からの光が筐体１ａ内にこもったりすることによっても、反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂの温度が変化する。 In addition, the temperature of the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B also changes due to a change in the temperature (environmental temperature) of the space where the liquid crystal projector 1 is installed. Further, when the liquid crystal projector 1 is provided with a display mode changing function that allows selection of brightness and image quality, the temperature of the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B also changes depending on the change of the display mode. In addition, strictly speaking, the power consumption of the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B varies depending on the type of image being displayed, or the light from the light source lamp 10 is confined in the housing 1a. The temperature of the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, 50B changes.
そして、このような温度変化は、各反射型液晶パネルにおいて均一に発生せず、部分ごとに異なって発生する場合が多く、この結果、各反射型液晶パネルに温度分布が発生する。そして、各反射型液晶パネルにおける表示面内での温度分布の発生により、表示面内での電気光学特性にむらが生じ、この結果、画像に明るさむらや色むらが発生する。 Such a temperature change does not occur uniformly in each reflective liquid crystal panel, and often occurs differently for each portion. As a result, a temperature distribution occurs in each reflective liquid crystal panel. Then, the occurrence of temperature distribution in the display surface of each reflective liquid crystal panel causes unevenness in electro-optical characteristics in the display surface, and as a result, unevenness in brightness and color in the image occurs.
そこで、本実施例では、反射型液晶パネル５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｂとして実施例１又は２で説明した反射型液晶表示素子５０を用い、各反射型液晶パネルの表示面内での温度分布に関する情報が得られるようにしている。コントローラ７０は、各反射型液晶パネルの温度出力端子３００から温度分布に関する情報を取得し、該情報に応じて反射電極に与える電圧（駆動信号）の振幅、周波数およびパルス幅等のパネル駆動条件を変更する。これにより、各反射型液晶パネルの温度分布に起因した画像の明るさむらや色むらを低減する動作としての温度補償動作を行うことができる。反射電極に与える駆動信号に対して温度に応じたゲインを乗じたり、ガンマテーブルを温度に応じて変更したりしてもよい。 Therefore, in this embodiment, the reflective liquid crystal display element 50 described in the first or second embodiment is used as the reflective liquid crystal panels 50G, 50R, and 50B, and information on the temperature distribution in the display surface of each reflective liquid crystal panel is provided. I try to get it. The controller 70 acquires information about the temperature distribution from the temperature output terminal 300 of each reflective liquid crystal panel, and determines panel drive conditions such as the amplitude, frequency and pulse width of the voltage (drive signal) applied to the reflective electrode according to the information. change. Accordingly, it is possible to perform a temperature compensation operation as an operation for reducing unevenness in brightness and color of an image due to the temperature distribution of each reflective liquid crystal panel. You may multiply the drive signal given to a reflective electrode by the gain according to temperature, or may change a gamma table according to temperature.
温度補償動作の別の例として、コントローラ７０は、温度分布に関する情報に応じて、ファン６０の回転数（空気Ａの流量）を増減させたり、流路を変化させて各反射型液晶パネルに送られる空気Ａの分配比率を変更したりする等の冷却条件を変更してもよい。また、各反射型液晶パネルにおいて領域ごとに空気Ａの流量分布を異ならせるように冷却条件を変更してもよい。各反射型液晶パネルにペルチェ素子等の冷却素子が設けられている場合に、該冷却素子の駆動条件（つまりは冷却条件）を変更してもよい。 As another example of the temperature compensation operation, the controller 70 increases / decreases the number of rotations of the fan 60 (the flow rate of the air A) or changes the flow path according to the information on the temperature distribution, and sends it to each reflective liquid crystal panel. The cooling conditions, such as changing the distribution ratio of the air A, may be changed. In addition, the cooling conditions may be changed so that the flow rate distribution of the air A is different for each region in each reflective liquid crystal panel. When each reflective liquid crystal panel is provided with a cooling element such as a Peltier element, the driving condition (that is, the cooling condition) of the cooling element may be changed.
本実施例によれば、各反射型液晶パネルの温度出力端子３００の数が少ないので、コントローラ７０における入力端子数を増加させる等、回路構成を複雑にすることなく、各反射型液晶パネルの温度分布に関する情報をコントローラ７０が取得することができる。そして、コントローラ７０は、該情報に応じて各反射型液晶パネルの駆動条件や冷却条件を変更することで各反射型液晶パネルの温度を均一化し、明るさむらや色むらが少ない良好な投射画像を表示することができる。 According to this embodiment, since the number of temperature output terminals 300 of each reflective liquid crystal panel is small, the temperature of each reflective liquid crystal panel can be increased without complicating the circuit configuration such as increasing the number of input terminals in the controller 70. Information about the distribution can be acquired by the controller 70. Then, the controller 70 changes the driving conditions and cooling conditions of each reflective liquid crystal panel according to the information to make the temperature of each reflective liquid crystal panel uniform, and a good projected image with less brightness unevenness and color unevenness. Can be displayed.
なお、各反射型液晶パネルの温度分布に関する情報に応じて、各反射型液晶パネルの駆動条件や冷却条件の変更以外のプロジェクタ１の動作の制御（例えば、光源ランプ１０の明るさの制御や表示モードの自動切り替え）を行うようにしてもよい。 It should be noted that control of the operation of the projector 1 other than changes in driving conditions and cooling conditions of each reflective liquid crystal panel (for example, brightness control and display of the light source lamp 10) in accordance with information on the temperature distribution of each reflective liquid crystal panel. Mode switching) may be performed.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.
温度分布を計測可能な反射型液晶表示素子およびこれを用いて良好な画像を表示可能な画像表示装置を提供できる。 A reflective liquid crystal display element capable of measuring a temperature distribution and an image display device capable of displaying a good image using the same can be provided.
５０ 反射型液晶表示素子
２１１ 半導体基板
２１４ 反射電極
２１６ 共通電極
２１７ 液晶
２５０ 温度検出素子
２６２ 信号処理回路
３００ 温度出力端子
50 reflective liquid crystal display element 211 semiconductor substrate 214 reflective electrode 216 common electrode 217 liquid crystal 250 temperature detection element 262 signal processing circuit 300 temperature output terminal
Claims (4)
前記半導体基板に、
複数の温度検出素子と、
該複数の温度検出素子からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を用いた処理を行う信号処理回路と、
該信号処理回路からの信号を出力する端子であって前記複数の温度検出素子の数よりも少ない数の出力端子とが設けられていることを特徴とする反射型液晶表示素子 A reflective electrode having a translucent common electrode, a semiconductor substrate on which a plurality of reflective electrodes that reflect light transmitted through the common electrode are formed, and a liquid crystal layer disposed between the common electrode and the semiconductor substrate Type liquid crystal display element,
In the semiconductor substrate,
A plurality of temperature detecting elements;
A signal processing circuit that converts analog signals from the plurality of temperature detection elements into digital signals, and performs processing using the digital signals;
A reflection type liquid crystal display element comprising a terminal for outputting a signal from the signal processing circuit and a number of output terminals smaller than the number of the plurality of temperature detection elements.
前記反射型液晶表示素子は、
透光性を有する共通電極と、該共通電極を透過した光を反射する複数の反射電極が形成された半導体基板と、前記共通電極および前記半導体基板の間に配置された液晶層とを有し、
前記半導体基板に、
複数の温度検出素子と、
該複数の温度検出素子からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を用いた処理を行う信号処理回路と、
該信号処理回路からの信号を出力する端子であって前記複数の温度検出素子の数よりも少ない数の出力端子とが設けられており、
該画像表示装置は、
前記出力端子から出力された前記信号処理回路からの信号に応じて該装置の動作を制御するコントローラを有することを特徴とする画像表示装置。 An image display device that displays an image using light modulated by a reflective liquid crystal display element,
The reflective liquid crystal display element is
A common electrode having translucency, a semiconductor substrate on which a plurality of reflective electrodes that reflect light transmitted through the common electrode are formed, and a liquid crystal layer disposed between the common electrode and the semiconductor substrate ,
In the semiconductor substrate,
A plurality of temperature detecting elements;
A signal processing circuit that converts analog signals from the plurality of temperature detection elements into digital signals, and performs processing using the digital signals;
A terminal for outputting a signal from the signal processing circuit and a number of output terminals smaller than the number of the plurality of temperature detection elements, and
The image display device
An image display device comprising a controller for controlling the operation of the device in accordance with a signal from the signal processing circuit output from the output terminal.
The image display apparatus according to claim 3, wherein the controller changes a driving condition or a cooling condition of the liquid crystal display element in accordance with a signal from the signal processing circuit.
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