(57)【要約】【課題】  液晶表示装置において、焼き付きの発生を抑制する。【解決手段】  複数の液晶表示素子により変調された光を合成して、画像を形成する液晶表示装置において、それぞれの液晶表示素子に印加される最大信号電圧と、液晶表示素子の温度の関係を以下の条件に調整する。      ＴVH < ＴVM < ＴVL        ＴVH：最大信号電圧が最も高い液晶表示素子の温度        ＴVM：最大信号電圧が次に高い液晶表示素子の温度        ＴVL：最大信号電圧が最も低い液晶表示素子の温度【選択図】  図１
2010145705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液晶表示素子により変調された光を合成して、画像を形成する液晶表示装置において、それぞれの液晶表示素子に印加される最大信号電圧と、液晶表示素子の温度の関係を以下の条件とすることを特徴とする液晶表示装置。
ＴVH < ＴVM < ＴVL
ＴVH：最大信号電圧が最も高い液晶表示素子の温度
ＴVM：最大信号電圧が次に高い液晶表示素子の温度
ＴVL：最大信号電圧が最も低い液晶表示素子の温度
【請求項２】
前記液晶表示素子が反射型液晶表示素子であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記温度条件を前記複数の液晶表示素子の冷却条件がことなること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記温度条件を前記複数の液晶表示素子に結合配置したヒートシンクの放熱能率が異なることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記温度条件を前記複数の液晶表示素子に結合配置したペルチェ素子（温度差分離素子）に異なる駆動を与えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示装置は、投射型画像表示装置であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶プロジェクタ又は液晶テレビ等の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型表示装置の画像変調手段として液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタがあり、液晶プロジェクタに用いる液晶表示素子としては、例えば透明電極を有する第１の透明基板と、画素を形成する透明電極及び配線，スイッチング素子等を有する第２の透明基板との間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、液晶分子長軸を２枚のガラス基板間で連続的に９０°ねじった、いわゆるＴＮ（Twisted Nematic）液晶表示素子が用いられている。また、このような透過型の液晶表示素子の他に、透明電極を有する透明基板と、一方の基板に反射鏡と配線、スイッチング素子等有する回路基板との間に誘電異方性が負のネマチック液晶を封入し、液晶分子長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にホメオトロピック配向させた、いわゆるＶＡＮ（Vertical Alignment Nematic）液晶型の反射型液晶表示素子を用いているものもある。
【０００３】
液晶表示素子としては、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）効果を利用し、液晶層を通過する光波動に対してリタデーションを与えて、光波動の偏光状態を変化させる作用を制御して画像を形成する方法が主に用いられる。
【０００４】
一般的な液晶表示素子の設計は、入射光をポラライザ等の偏光制御手段を介して波動の偏波を所定方向の直線偏光状態にした光波動を入射させ、この所定方向に振動する直線偏光状態の光が通過するときに、偏光変調を行う場合、ノーマリーホワイトを基準とする液晶表示素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、入射光波長（ある光波長帯域の重心波長）において半波長だけのリタデーションを与えるよう設計されており、ノーマリーブラックを基準とする液晶素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、入射光波長において与えるリタデーションを極小とし、液晶層へ所定電圧を印加した状態にて半波長だけのリタデーションを与えるよう設計されている。半波長のリタデーションを与えられた光は、入射する前の直線偏光の振動方向と直角の方向に振動方向が変換されて出射することとなる。その後、入射側に配された偏光制御手段とクロスニコル配置をとるポラライザ等の偏光制御手段を出射側に配することで偏光状態を選択し、選択された光は透過することとなるよう構成されている。この設計に対して、ＥＣＢ効果を用いて、液晶層に印加する電圧を制御と、液晶分子はチルト動作を起こし、液晶層厚方向の複屈折量が減少または増加することで、液晶層を通過した光波動は、液晶層印加電圧に応じて楕円偏光状態となり、光出射側に配された偏光制御手段によって、振動方向が直交変換されなかった光成分が遮断されて、入射光の強度を変調するように構成されている。
【０００５】
しかし、このＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶表示素子において、液晶層に電圧を印加することによって液晶層に存在するイオン性不純物が移動するといった問題が生ずる。直流電界を液晶層に与え続けると、イオン性不純物が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられ、電極に与えられる電圧が一定であっても液晶層に与えられる電界はイオンの電荷によって相殺され、実質的に液晶層へ印加される電界は減衰してしまうといった現象が生じる。この問題を避けるために、一般的に、配列画素のラインごとに印加する電界の正負極性を反転するライン反転ドライブ方法、配列画素の全てに印加する電界の正負極性を反転するフィールド反転ドライブ方法が用いられ、液晶層にかかる電界が一定の極性にならないようにして、イオンの偏りを防止している。
【０００６】
このことは、液晶層に対しての有効な実効電界（以後液晶層へ印加される実質的な電界を実効電界と称する）が電極に印加する電圧に対して正負極性で対称になるように駆動条件を調整していることに相当している。
【０００７】
しかしながら、液晶層へ印加する実効電界が変動する要因としては、イオン性不純物の移動だけは無く、絶縁体で構成されている液晶配向膜や反射増強膜や金属溶出防止用の無機パッシベーション膜等の非導電性膜において、電子やホールの電荷そのものがトラッピングされることによって、膜の界面がチャージアップを引き起こし、この静電帯電によって液晶層への実効電界が経時変化を起こす問題がある。
【０００８】
この帯電の問題は透過型液晶表示素子においても形状要因で発生はするが、対向電極が異材質（ミラー金属とＩＴＯ）である反射型液晶表示素子の場合の方が顕著に発生する。
【０００９】
この帯電の問題は、特に液晶表示素子に入力する光量が多い、変調画像を拡大投影するプロジェクタ表示装置において、電源投入後から徐々に液晶層への実効電界が変化し、液晶層内のイオン性不純物が偏在するという問題が発生する。
【００１０】
液晶層内にイオン性不純物が偏在すると、焼き付きといった残像現象が発生し、画質が劣化する。
【００１１】
このイオン性不純物の偏在は、液晶表示素子に印加される電圧と液晶表示素子の温度に大きく依存する。液晶表示素子に印加される電圧が高いほど、イオン性不純物は対向する電極の一方に強くひきつけられ、偏在する割合が高まる。また温度が高いほど、イオン性不純物の移動が早くなり、偏在する割合が高まる。
【００１２】
液晶表示装置において、液晶表示素子はＥＣＢ効果を利用しているため、液晶表示素子に入射される光の波長に応じて、液晶表示素子中の液晶の複屈折量が等しくても、与えられるリタデーションは異なる。従って、波長の長い光が入射される液晶表示素子と、波長の短い光が入射される液晶表示素子では、液晶の複屈折量、つまりは液晶分子に印加する電圧に差が生じることになる。
【００１３】
一方、液晶表示装置においては液晶表示素子の温度による特性の変化があるため、その特性変化を抑制するため、複数の液晶表示素子の温度が均一になるように制御するという方法が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２を参照のこと）
また、液晶プロジェクタにおいてB光，G光の光エネルギーがR光よりも大きいため、B光G光用液晶表示素子の放熱特性をR光用液晶表示素子の放熱特性より大きく設定するという方法も提案されている。（例えば、特許文献３を参照のこと）
【特許文献１】特開平５−２４９４３１号公報
【特許文献２】特開平１１−３８３７８号公報
【特許文献３】特開２００２−９８９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
液晶表示装置において液晶層にイオン性不純物が偏在すると、焼き付きといった画質の劣化を発生する。
【００１５】
しかしながら、液晶表示装置において入射される光の波長によって印加される信号電圧の最大値に差があるため、イオン性不純物の偏在の割合に差が生じていた。
【００１６】
そのため、印加される信号電圧の最大値が大きい液晶表示素子において、焼き付きが発生しやすかった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、複数の液晶表示素子により変調された光を合成して、画像を形成する液晶表示装置において、それぞれの液晶表示素子に印加される最大信号電圧と、液晶表示素子の温度の関係を以下の条件に調整することを特徴とする。
【００１８】
ＴVH < ＴVM < ＴVL
ＴVH：最大信号電圧が最も高い液晶表示素子の温度
ＴVM：最大信号電圧が次に高い液晶表示素子の温度
ＴVL：最大信号電圧が最も低い液晶表示素子の温度
本発明によると、印加される信号電圧の最大値が大きい液晶表示素子の温度を、他の印加される信号電圧の最大値が小さい液晶表示素子の温度よりも低くすることで、焼き付きの発生を全ての液晶表示素子において効果的に抑制することができ、画質が向上する。
【発明の効果】
【００１９】
下記表より確認できるよう、印加される信号電圧の最大値が大きい液晶表示素子の温度を、他の印加される信号電圧の最大値が小さい液晶表示素子の温度よりも低くすることで、焼き付きの発生を全ての液晶表示素子において効果的に抑制することができ、画質が向上する。
【００２０】
尚、本実施例では、液晶表示素子の冷却構成に差をつける方法として、液晶表示素子に吹き付ける冷却ファンの印加電圧に差をつけることした。しかしながら、本発明はその方法のみに限定するものではなく、当然のことながら、液晶表示素子に冷却風を吹き付ける風路の形状を調整することで液晶表示素子の温度を調整する方法が容易に考えられる。
【００２１】
また、液晶表示素子に取り付けたヒートシンクなど冷却素子の放熱特性に差をもたせ、液晶表示素子の温度を調整する方法が容易に考えられる。また、ヒートシンクの大きさやフィン形状などを異ならせることで液晶表示素子に温度差を与える方法が容易に考えられる。
【００２２】
また、例えば液晶表示素子にペルチェ素子と温度センサを取り付け、温度センサの出力に応じてペルチェ素子に与える電力を制御し、液晶表示素子の温度を調整する方法が容易に考えられる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例である液晶表示装置１を説明する。ここで、図１は、液晶表示装置１を示す構成図である。
【００２５】
液晶表示装置１は、画像をスクリーン２００に表示する機能を有する。液晶表示装置１は、本実施例では、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル等の画像形成素子）を搭載した投射型液晶表示装置である。液晶表示装置１は、筐体１ａと、ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ光学系４０と、液晶表示素子５０と、記憶部６０と、制御部７０を有する。
【００２６】
筐体１ａは、液晶表示装置１を構成する部材を固定し収納する。筐体１ａは、本実施例では、矩形状の立方体である。また、筐体１ａは、投射レンズ光学系４０の一部が、外部に露出している。そして、筐体１ａは、例えば、液晶表示装置１の傾きを調整する調整機構を有している。尚、投射レンズ光学系４０の一部は、本実施例では、外部に露出しているが、筐体１ａ内に収納されていてもよい。
【００２７】
ランプ１０は、光を生成する機能を有する。ランプ１０は、発光管１１と、リフレクタ１２とを有する。この場合、γは、液晶表示装置１の光軸である。
【００２８】
発光管１１は、連続スペクトルで、白色光を発光する機能を有する。発光管１１は、図示しない電源供給部によって電源を供給している。
【００２９】
リフレクタ１２は、発光管１１からの光を所定の方向に集光する機能を有する。そのため、リフレクタ１２は、反射率の高いミラー等によって構成されており、半球形状を有する。
【００３０】
照明光学系２０は、ランプ１０からの光を色分解合成光学系３０に伝達する機能を有する。照明光学系２０は、シリンダアレイ２１及び２２と、紫外線吸収フィルタ２３と、偏光変換素子２４と、フロントコンプレッサ２５と、全反射ミラー２６と、コンデンサーレンズ２７と、リアコンプレッサ２８とを有する。
【００３１】
シリンダアレイ２１及び２２は、カメラ、検出器、走査装置内等に組み込まれている感光素子の複合体である。シリンダアレイ２１は、光軸γに対して垂直方向に屈折力を有するレンズアレイである。シリンダアレイ２２は、シリンダアレイ２１の個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。本実施例では、シリンダアレイ２１は、ランプ１０の前方に配置され、シリンダアレイ２２は、後述する紫外線吸収フィルタ２３の前方に配置される。
【００３２】
紫外線吸収フィルタ２３は、紫外線を吸収する機能を有する。紫外線吸収フィルタ２３は、シリンダアレイ２１とシリンダアレイ２２との間に配置される。
【００３３】
偏光変換素子２４は、無偏光光を所定の偏光光に変換する機能を有する。偏光変換素子２４は、シリンダアレイ２２の前方に配置される。
【００３４】
フロントコンプレッサ２５は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。フロントコンプレッサ２５は、偏光変換素子２４の前方に配置される。
【００３５】
全反射ミラー２６は、ランプ１０からの光を反射する機能を有する。全反射ミラー２６は、本実施例では、光軸を９０度変換する。全反射ミラー２６は、フロントコンプレッサ２５の前方に配置される。
【００３６】
コンデンサーレンズ２７は、ランプ１０からの光を集め、投影レンズの瞳内に光源の像を結ばせることによって、物体を均等に照明する。コンデンサーレンズ２７は、全反射ミラー２６の前方に配置される。
【００３７】
リアコンプレッサ２８は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。リアコンプレッサ２８は、コンデンサーレンズ２７の前方に配置されている。
【００３８】
色分解合成光学系３０は、ランプ１０からの光を分解及び合成する機能を有する。色分解合成光学系３０は、ダイクロイックミラー３１と、偏光板３２と、偏光ビームスプリッター３３と、１／４波長板３５と、色選択性位相差板３６とを有する。
【００３９】
ダイクロイックミラー３１は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過する。ダイクロイックミラー３１は、リアコンプレッサ２８の前面に配置される。
【００４０】
偏光板３２は、Ｓ偏光光のみを透過させる機能を有する。偏光板３２は、偏光板３２ａ、３２ｂ及び３２ｃとを有する。偏光板３２ａは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ａは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｂは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ｂは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｃは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。
【００４１】
偏光ビームスプリッター３３は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光分離面を有する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光ビームスプリッター３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを有する。偏光ビームスプリッター３３ａは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ａは、偏光板３２ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｂは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｂは、色選択性位相差板３６ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｃは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｃは、偏光ビームスプリッター３３ａの前面に配置される。
【００４２】
１／４波長板３５は、位相差を与える機能を有する。１／４波長板３５は、１／４波長板３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂとを有する。１／４波長板３５Ｒは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｒとの間に配置される。１／４波長板３５Ｇは、偏光ビームスプリッター３３ａと後述する液晶表示素子５０Ｇとの間に配置される。１／４波長板３５Ｂは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｂとの間に配置される。
【００４３】
色選択性位相差板３６は、特定の光の偏光方向を９０度変換する機能を有する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の偏光方向を９０度変換し、赤色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ａは、偏光板３２ｂと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。色選択性位相差板３６ｂは、赤色の光の偏光方向を９０度変換し、青色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ｂは、偏光板３２ｃと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。
【００４４】
投射レンズ光学系（投射手段）４０は、照明光学系２０及び色分解合成光学系３０を介したランプ１０からの光を照射する。投射レンズ光学系４０は、鏡筒４０ａに図示しない複数の光学素子で構成されている。
【００４５】
以下、図１を参照して、液晶表示装置１の光学的な作用を説明する。
【００４６】
まず、発光管１１から発した光は、リフレクタ１２により所定の方向に集光される。リフレクタ１２は、放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管１１からの光源は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、シリンダアレイ２１に入射する。シリンダアレイ２１に入射した光束は、それぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光される。そして、光束は、紫外線吸収フィルタ２３を介して、シリンダアレイ２２を経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）を偏光変換素子２４の近傍に形成する。
【００４７】
複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は、反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。偏光変換された複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ２５を介して、反射ミラー２６にて９０度反射し、コンデンサーレンズ２７、リアコンプレッサ２８に至る。
【００４８】
ここで、フロントコンプレッサ２５、コンデンサーレンズ２７、リアコンプレッサ２８の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに後述の液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを配置する。次に、偏光変換素子２４によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー３１に入射する。尚、ダイクロイックミラー３１は、青色（４３０〜４９５ｎｍ）と赤色（５９０〜６５０ｎｍ）の光を反射し、緑色（５０５〜５８０ｎｍ）の光を透過する。
【００４９】
次に、緑色の光の光路について説明する。
【００５０】
ダイクロイックミラー３１を透過した緑色の光は、入射側偏光板３２ａに入射する。尚、緑色の光は、ダイクロイックミラー３１によって分解された後もＳ偏光である。そして緑色の光は、入射側偏光板３２ａから出射した後、偏光ビームスプリッター３３ａに対してＳ偏光として入射して偏光分離面で反射され、緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇへと至る。緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇにおいては、緑色の光が画像変調されて反射される。画像変調された緑色の反射光のうちＳ偏光成分は、再び偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された緑色の反射光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面を透過し、投射光として偏光ビームスプリッター３３ｃに向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、偏光ビームスプリッター３３ａと緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇとの間に設けられた１／４波長板３５Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。それにより、偏光ビームスプリッター３３ａと緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。偏光ビームスプリッター３３ａから出射した緑色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｃに対してＰ偏光として入射し、偏光ビームスプリッター３３ｃの偏光分離面を透過して投射レンズ４０へと至る。
【００５１】
次に、赤色と青色の光路について説明する。
【００５２】
ダイクロイックミラー３１を反射した赤色と青色の光は、偏光板３２ｂに入射する。尚、赤色と青色の光は、ダイクロイックミラー３１によって分解された後もＳ偏光となっている。そして赤色と青色の光は、偏光板３２ｂから出射した後、色選択性位相差板３６ａに入射する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の未偏光方向を９０度回転する作用を持っている。これにより青色の光は、Ｐ偏光として、赤色の光は、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射する。Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した赤色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射され、赤色用の反射型液晶表示素子５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した青色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して青色用の反射型液晶表示素子５０Ｂへと至る。
【００５３】
赤色用の反射型液晶表示素子５０Ｒに入射した赤色の光は、画像変調されて反射される。画像変調された赤色の反射光のうちＳ偏光成分の光は、再び偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された赤色の反射光のうちＰ偏光成分の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して投射光として色選択性位相板３６ｂに向かう。
【００５４】
また、青色用の反射型液晶表示素子５０Ｂに入射した青色の光は、画像変調されて反射される。画像変調された青色の反射光のうちＰ偏光成分の光は、再び偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された青色の反射光のうちＳ偏光成分の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射して投射光として色選択性位相板３６ｂに向かう。
【００５５】
このとき、偏光ビームスプリッター３３ｂと、赤色及び青色用の反射型液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｂの間に設けられた１／４波長板３５Ｒ、３５Ｂの遅相軸を調整する。それにより、緑色の場合と同じように赤色、青色それぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００５６】
こうして１つの光束に合成され、偏光ビームスプリッター３３ｂから出射した赤色と青色の投射光のうち赤色の光は、色選択性位相板３６ｂによって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となる。さらに、赤色の光は、偏光板３２ｃで検光されて偏光ビームスプリッター３３ｃに入射する。また、青色の光は、Ｓ偏光のまま色選択性位相板３６ｂをそのまま透過し、さらに偏光板３２ｃで検光されて偏光ビームスプリッター３３ｃに入射する。尚、赤色と青色の投射光は、偏光板３２ｃによって検光される。それにより、赤色と青色の投射光は、偏光ビームスプリッター３３ｂと赤色用、青色用の液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｂ、１／４波長板３５Ｒ、３５Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。
【００５７】
そして、偏光ビームスプリッター３３ｃに入射した赤色と青色の投射光は、偏光ビームスプリッター３３ｃの偏光分離面を反射し、前述した該偏光分離面にて反射した緑色の光と合成されて投射レンズ４０に至る。そして、合成された赤色、緑色、青色の投射光は、投射レンズ４０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００５８】
以上の説明は、液晶表示素子が白表示の場合の光路の説明であった。そのため以下に液晶表示素子が黒表示の場合についての光路も説明する。
【００５９】
まず、緑色の光路について説明する。
【００６０】
ダイクロイックミラー３１を透過した緑色の光のＳ偏光光は、偏光板３２ａに入射する。その後、偏光ビームスプリッター３３ａに入射して偏光分離面で反射され、緑色用の液晶表示素子５０Ｇへと至る。しかし、液晶表示素子５０Ｇが黒表示の為、緑色の光は、画像変調されないまま反射される。従って、液晶表示素子５０Ｇで反射された後も緑色の光は、Ｓ偏光光のままである為、再び偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面で反射し、偏光板３２ａを透過して光源側に戻され、投射光から除去される。
【００６１】
次に、赤色と青色の光路について説明する。
【００６２】
ダイクロイックミラー３１を反射した赤色と青色の光のＳ偏光光は、偏光板３２ｂに入射する。そして赤色と青色の光は、偏光板３２ｂから出射した後、色選択性位相差板３６ａに入射する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っている。これにより青色の光は、Ｐ偏光として、赤色の光は、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射する。Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した赤色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射され、赤色用の液晶表示素子５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した青色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して青色用の反射型液晶表示素子５０Ｂへと至る。ここで赤色用の液晶表示素子５０Ｒは、黒表示の為、赤色用の液晶表示素子５０Ｒに入射した赤色の光は、画像変調されないまま反射される。従って、赤色用の液晶表示素子５０Ｒで反射された後も赤色の光は、Ｓ偏光光のままである為、再び偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面で反射する。そして、赤色の光は、偏光板３２ｂを通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、青色用の液晶表示素子５０Ｂに入射した青色の光は、青色用の液晶表示素子５０Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、青色用の液晶表示素子５０Ｂで反射された後も青色の光は、Ｐ偏光光のままである為、再び偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面を透過する。そして、青色の光は、色選択性位相差板３６ａにより、Ｓ偏光に変換され、偏光板３２ｂを透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【００６３】
ここで、反射型液晶表示素子においては入射される光の波長により、画像変調させるために印加する信号電圧が異なる。
【００６４】
本実施例の液晶表示素子に画像変調すなわち入射した光に与えるリタデーションは、液晶表示素子のセルギャップdと液晶表示素子内の液晶分子の平均複屈折率Δnと入射した光の波長λを用いて
Δnd  ／  λ
で表すことができる。
【００６５】
また、液晶分子の平均複屈折率Δnは、例えば、垂直配向したＶＡＮ型液晶表示素子においては印加する電圧を大きくするに従い大きくなる。
【００６６】
本実施例において例えば緑色の光路において、緑色の光は、入射側偏光板３２ａから出射した後、偏光ビームスプリッター３３ａに対してＳ偏光として入射して偏光分離面で反射され、緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇへと至る。緑色用の反射型液晶表示素子５０Ｇにおいては、緑色の光に半波長分のリタデーションを与える信号電圧を印加することで、画像変調された緑色の反射光は、全てＰ偏光に変調され、偏光ビームスプリッター３３ａの偏光分離面を透過し、投射光として偏光ビームスプリッター３３ｃに向かい、投射レンズ４０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影され、もっとも明るい状態となる。
【００６７】
同様に、赤色の光路、青色の光路においても、説明する。
【００６８】
ダイクロイックミラー３１を反射した赤色と青色の光は、偏光板３２ｂに入射する。尚、赤色と青色の光は、ダイクロイックミラー３１によって分解された後もＳ偏光となっている。そして赤色と青色の光は、偏光板３２ｂから出射した後、色選択性位相差板３６ａに入射する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の未偏光方向を９０度回転する作用を持っている。これにより青色の光は、Ｐ偏光として、赤色の光は、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射する。Ｓ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した赤色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射され、赤色用の反射型液晶表示素子５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッター３３ｂに入射した青色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して青色用の反射型液晶表示素子５０Ｂへと至る。
【００６９】
赤色用の反射型液晶表示素子５０Ｒに入射した赤色の光は、赤色の光に半波長分のリタデーションを与える信号電圧を印加することで、画像変調された赤色の反射光は、全てＰ偏光に変調され、画像変調されて反射される。反射された赤色の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面を透過して投射光として色選択性位相板３６ｂに向かう。
【００７０】
また、青色用の反射型液晶表示素子５０Ｂに入射した青色の光は、青色の光に半波長分のリタデーションを与える信号電圧を印加することで、画像変調された青色の反射光は、全てS偏光に変調され、画像変調されて反射される。画像変調された青色の反射光のうちＳ偏光成分の光は、偏光ビームスプリッター３３ｂの偏光分離面で反射して投射光として色選択性位相板３６ｂに向かう。そして、投射光として偏光ビームスプリッター３３ｃに向かい、投射レンズ４０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影され、もっとも明るい状態となる。
【００７１】
上記のように入射する光の波長の異なる液晶表示素子によって光を変調させ、投影する液晶表示装置において、もっとも明るい状態となる半波長だけのリタデーションを与えるためには、波長の短い光が入射される液晶表示素子よりも、波長の長い光が入射される液晶表示素子の方が印加する最大の信号電圧を大きくする必要がある。
【００７２】
しかしながら、液晶表示素子に印加する最大の信号電圧が大きくなると、液晶表示素子内に存在するイオン性不純物が強く電極にひきつけられるため、焼き付きが強く発生する。
【００７３】
これにより、液晶表示素子に印加される最大の信号電圧は入射される光の波長により異なり、焼き付き発生量に差が生じることとなる。
【００７４】
また、プロジェクタのような投射型画像表示装置においては、液晶表示素子に強い光を入射し、その光を画像変調し拡大投射するため、入射される光の波長、エネルギに応じて温度が大幅に上昇する。そのため、液晶表示素子に風を吹きつけたり、例えばヒートシンクのような冷却部材を取り付け、液晶表示素子の温度を低下させている。
【００７５】
しかしながら、液晶表示素子の温度によっても焼き付き量は変化する。これは、液晶表示素子内に存在しているイオン性不純物の移動度が、温度が高い状態では大きいことに依存していると考えられる。
【００７６】
上記の温度条件となるように、液晶表示素子の冷却構成に差をつける方法として、例えば液晶表示素子に吹き付ける冷却ファンの印加電圧に差を与えることが考えられる。液晶表示素子は照射される光の波長とエネルギにより、温度が上昇するため赤用，緑用，青用液晶パネルの温度がそれぞれ異なる。従って、液晶表示素子を冷却するファンの電圧をそれぞれ異なる電圧にすることで、冷却特性を異ならせ、式（１）の液晶表示素子の温度条件とすることが可能となる。
【００７７】
本実施例の効果を確認するため、本実施例に記載の投射型液晶表示装置をもちいて検討を行った。以下に、検討の方法と結果を記載する。
【００７８】
本実施例の液晶表示装置の投影画像において、赤用、緑用、青用の液晶表示素子それぞれが最も明るくなるよう画像を変調する信号電圧が、赤用液晶表示素子では１０V、緑用液晶表示素子では８V、青用液晶表示素子では７Vであった。
【００７９】
また、それぞれの液晶表示素子に入射される光により液晶表示素子が温められる。従って、それぞれの液晶表示素子にFANからの風を吹き付け、赤用，緑用，青用全ての液晶表示素子を冷却した。
【００８０】
上記条件で、白黒のストライプパターンを投影画像として液晶表示装置に入力した。白黒のストライプパターンが液晶表示装置に入力されると、赤色，緑色，青色全ての液晶表示素子において、黒表示しているエリアには信号電圧が印加されず、白表示しているエリアにはそれぞれの液晶表示素子の最大信号電圧が印加されるようになる。そのため、黒表示しているエリアにおいては、信号電圧が印加されないため、液晶層に実効電界が印加されずに、イオン製不純物の偏在と言った現象はほとんど発生しない。一方、白表示しているエリアにおいては、赤色，緑色，青色それぞれの液晶表示素子の最大信号電圧が印加されるため、液晶層に大きな実効電界が印加されることになり、イオン性不純物の偏在が発生し、白表示しているエリアにおいて実効電界が変化してしまう。従って、白黒のストライプパターンを表示した後に別の画像を表示すると、黒表示していたエリアと白表示していたエリアの実効電界が異なっている状態であるため、白黒のストライプパターンの残像が視認されるようになる。
【００８１】
上記方法で、液晶表示素子に吹き付けるFANの電圧を調整することで温度を変化させて、白黒ストライプパターンを１時間表示した後に、別のパターンを表示させて残像の発生の有無を確認した。結果を表１〜表３に示す。
【００８２】
【表１】
2010145705.tif 000003
【００８３】
【表２】
2010145705.tif 000004
【００８４】
【表３】
2010145705.tif 000005
また、上記検討結果で残像の原因となる実効電界の変化量、すなわち焼き付き量を定量的に測定を行った。図２に焼き付き量と最大信号電圧との関係を示す。
【００８５】
図２からわかるように、印加する信号電圧が大きくなると焼き付き量は大きくなる。
【００８６】
図３に焼き付き量と液晶表示素子の温度との関係を示す。
【００８７】
図３からわかるように、液晶表示素子の温度が高くなると焼き付き量は大きくなる。
【００８８】
上記の結果より、印加する最大の信号電圧が大きい液晶表示素子と印加する最大の信号電圧が小さい液晶表示素子の温度を式（１）の関係にすることで、効率良く液晶表示装置の焼き付きの発生を抑制することができることを見出した。
【００８９】
ＴVH < ＴVM < ＴVL                                     （１）
ＴVH：最大信号電圧が最も高い液晶表示素子の温度
ＴVM：最大信号電圧が次に高い液晶表示素子の温度
ＴVL：最大信号電圧が最も低い液晶表示素子の温度
また、図２と図３の最大信号電圧と、温度との焼き付き量の関係の傾きを計算することで、印加する最大の信号電圧が大きい液晶表示素子と印加する最大の信号電圧が小さい液晶表示素子の温度の条件を式（２）の関係にすることで、より効率良く液晶表示装置の焼き付きの発生を抑制することができる。
【００９０】
ＴVH < ＴVM < ＴVL かつΔＴ／Ｖpp max＝4〜10℃／Ｖ      （２）
ＴVH：最大信号電圧が最も高い液晶表示素子の温度
ＴVM：最大信号電圧が次に高い液晶表示素子の温度
ＴVL：最大信号電圧が最も低い液晶表示素子の温度
ΔＴ／Ｖpp max＝4℃／Ｖ以下である場合は、最大信号電圧による焼き付き量のほうが、液晶表示素子の温度を下げることで抑制する焼き付き量よりも大きくなるため、効率よく焼き付きの発生を抑制することができない。
【００９１】
また、ΔＴ／Ｖpp max＝10℃／Ｖ以上である場合は、最大信号電圧の最も高い液晶表示素子の温度を大きく下げることが必要となり、液晶表示素子の冷却が困難となってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】液晶表示装置１を示す構成図。
【図２】焼き付き量と最大信号電圧との関係を示す図。
【図３】焼き付き量と液晶表示素子の温度との関係を示す図。
【図１】
2010145705.tif 000006
【図２】
2010145705.tif 000007
【図３】
2010145705.tif 000008