(57)【要約】【課題】多板式の液晶プロジェクタ装置において、各液晶パネル間における寿命差を是正して、装置全体としての長寿命化を実現可能とする。【解決手段】色成分別に設けられた複数の液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備えるとともに、光源からの照射光を前記複数の液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにて変調した後に合成および拡大投影することで画像表示を行う多板式の液晶プロジェクタ装置において、前記複数の液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネル面積が対応する色成分によって異なるように構成し、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける単位面積当たりの光強度の均一化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色成分別に設けられた複数の液晶パネルを備えるとともに、光源からの照射光を前記複数の液晶パネルにて変調した後に合成および拡大投影することで画像表示を行う多板式の液晶プロジェクタ装置において、
前記複数の液晶パネルは、対応する色成分によって、光変調を行うためのパネル面積が異なる
ことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
【請求項２】
前記パネル面積は、各液晶パネルが変調する色成分光のエネルギー比に応じて決定されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
【請求項３】
前記複数の液晶パネルがＲ色、Ｇ色およびＢ色のそれぞれに対応して設けられているとともに、各液晶パネルのパネル面積がＢ色用＞Ｇ色用≧Ｒ色用の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
【請求項４】
前記液晶パネルは、光を透過させる際に光変調を行う透過型のものである
ことを特徴とする請求項３記載の液晶プロジェクタ装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは、光を反射させる際に光変調を行う反射型のものである
ことを特徴とする請求項３記載の液晶プロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルによる光変調を利用して拡大投影画像の表示を行う液晶プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ装置としては、液晶パネルがＲ（赤）色、Ｇ（緑）色およびＢ（青）色のそれぞれに対応して設けられた、いわゆる三板式のものが広く知られている。三板式の液晶プロジェクタ装置では、図６に示すように、光源１から出射される光が、赤外線や紫外線をカットするフィルタ２、フライアイレンズ３、無偏光波を偏光波に変換するＰＳ分離合成器４を経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラー５によってＲＧＢの各色成分光に分離され、必要に応じて全反射ミラー６やコンデンサー・レンズ７を利用しつつ、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射される。そして、各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにて映像信号に応じた光変調が行われた後に、光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズム９によって合成されて、投写レンズ１０によって拡大投影される。このようにして、液晶プロジェクタ装置では、スクリーン上へのカラー画像の表示を行うようになっている。
【０００３】
従来、このような液晶プロジェクタ装置において、光変調を行う各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、液晶を配向させるための配向膜としてポリイミド等の有機膜が用いられており、またその配向膜の大きさ、すなわち光変調を行うためのパネル面積が全て同一サイズで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４２３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液晶プロジェクタ装置においては、光源１から出射される光の強度が高く、液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過する各色成分光の強度（輝度）も相当に高い。
これに対して、液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂでは、配向膜として有機膜が用いられているため、高強度（高輝度）の光を長時間照射すると、その光照射により配向膜を構成する有機材料が分解され光化学反応を起こして気体（ＣＯ2、ＣＯ、Ｎ2等）が発生し、一定時間経過後にパネル中央部に気泡が生じてしまうおそれがある。このような気泡は、スクリーン上での表示画像の画質不良に繋がってしまう。つまり、液晶プロジェクタ装置では、光の強度に起因して液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの配向膜が劣化してしまい、そのことが液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの寿命を特定する一要因となる。
【０００６】
その一方で、光の強度、すなわち光の積算エネルギー量は、その光の波長に反比例することから、各色成分光別に異なることが知られている。そのため、上述したように各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのパネル面積が全て同一サイズで構成されていると、各色成分光における光エネルギー量の相違が、そのまま各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの寿命に反映されてしまう。つまり、従来の液晶プロジェクタ装置では、各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間でその寿命にばらつきが生じてしまうことになる。
このような各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間で生じる寿命差は、各液晶パネル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの有効活用を阻害する要因となり、液晶プロジェクタ装置全体の寿命低下を招く要因にもなり得る。
【０００７】
そこで、本発明は、多板式の各液晶パネル間における寿命差を是正して、装置全体としての長寿命化を実現可能とする液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために案出された液晶プロジェクタ装置である。すなわち、色成分別に設けられた複数の液晶パネルを備えるとともに、光源からの照射光を前記複数の液晶パネルにて変調した後に合成および拡大投影することで画像表示を行う多板式の液晶プロジェクタ装置において、前記複数の液晶パネルは、対応する色成分によって、光変調を行うためのパネル面積が異なることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成の液晶プロジェクタ装置によれば、各液晶パネルにおけるパネル面積が色成分別によって異なるため、例えば光強度（エネルギー量）の大きい色成分に対応する液晶パネルのパネル面積を大きくするといった構成を実現することで、各液晶パネルにおける単位面積当たりの光のエネルギーの均一化が図れるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る液晶プロジェクタ装置では、各液晶パネルにおけるパネル面積を色成分によって相違させることで、各液晶パネルにおける単位面積当たりの光のエネルギーの均一化を図れるので、光強度に起因する各液晶パネルの寿命差を是正することができ、結果として装置全体としての長寿命化が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明に係る液晶プロジェクタ装置について説明する。
【００１２】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第１の実施の形態における構成例を示す説明図である。なお、図中において、従来のもの（図６参照）と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００１３】
図例のように、ここで説明する液晶プロジェクタ装置は、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備え、光源１からの照射光を各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにて変調した後に合成および拡大投影することで画像表示を行うように構成された三板式のものであるが、詳細を後述するように、これら液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが従来のものとは異なる。
【００１４】
液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、いずれも例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリクス状に配列されてなるＴＦＴ液晶パネルであり、透過光量を制御することで光源１からの照射光に対して映像信号に応じた光変調を行うものである。そして、その光変調を行うために、液晶を配向させるための配向膜を備えている。配向膜は、ポリイミド等の有機膜の場合、高強度（高輝度）の光を長時間照射すると、一定時間経過後に、気泡が生じてしまうおそれがある。この気泡発生時間は、その温度依存性がアレニウスの反応則に従うと仮定すると、以下の（１）式によって表すことができる。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
この（１）式により実使用環境下での気泡発生時間を予測することが可能となる。さらには、気泡発生時間の算出結果を寿命時間とすることで、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける寿命時間を予測することが可能となる。
ただし、（１）式において、劣化係数Ｂは、光の積算エネルギー量に反比例すると考えられる。また、ＲＧＢの各色成分光の間におけるエネルギー比率は、各色成分光の周波数帯域の違いから、Ｒ色成分光のエネルギー量ＥR＝１２．１％、Ｇ色成分光のエネルギー量ＥG＝２３．４％、Ｂ色成分光のエネルギー量ＥB＝６４．５％と推定され、Ｐ：入射光量の内訳の一部となっている。
したがって、従来のように各色成分光についてのパネル面積が全て同一サイズで構成されていると、それぞれについての寿命時間がＲＧＢの各色成分光間のエネルギー比率に反比例するため、ＲＧＢパネル寿命時間の比は、Ｒパネル寿命時間：Ｇパネル寿命時間：Ｂパネル寿命時間＝１／ＥR：1／ＥG：1／ＥB＝１／１２．１：１／２３．４：1／６４．５＝８２６：４２７：１５５となり、その寿命時間差が問題となる。
【００１７】
このような寿命時間差を解消し、寿命時間の均一化を図るためには、ＲＧＢの各色成分光間の単位面積当たりのエネルギー比率が略同一になればよい。
このことから、ここで説明する液晶プロジェクタ装置では、ＲＧＢの各色に対応して設けられた各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ別に、それぞれにおける光変調を行うためのパネル面積が異なっており、そのパネル面積が各色成分光のエネルギー比に応じて決定されている。すなわち、エネルギー量の大きいＢ色成分光についての液晶パネル（以下、単に「Ｂ色用液晶パネル」という）１１Ｂのパネル面積が最も大きく、次いでＧ色成分光についての液晶パネル（以下、単に「Ｇ色用液晶パネル」という）１１Ｇ、Ｒ色成分光についての液晶パネル（以下、単に「Ｒ色用液晶パネル」という）１１Ｒの順にパネル面積が小さくなっており、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネル面積がＢ色用＞Ｇ色用＞Ｒ色用の関係を満たすようになっている。
【００１８】
具体的には、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネルサイズ（パネル面の対角線の大きさ）を、以下のようにすることが考えられる。各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける単位面積当たりのエネルギー比率を略同一にするためには、各パネルサイズをそれぞれのパネル寿命時間の１／２乗の逆比例にすればよい。例えば、ＲＧＢパネル寿命時間の比は８２６：４２７：１５５なので、８２６1/2：４２７1/2：１５５1/2＝２８．７：２０．７：１２．４となる。したがって、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネルサイズの例として、いわゆる１．３５型：０．９７型：０．５８型とすることが考えられる。
【００１９】
このように、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネルサイズを各色成分光のエネルギー比に応じて決定すれば、各色成分別の寿命時間を略同一にすることが可能となる。例えば、各パネルサイズが従来のように同一であると、Ｂ色成分光とＧ色成分光との間のエネルギー比からＢパネル寿命時間がＧパネル寿命時間に対して６４．５／２３．４＝２．８倍短くなり、またＢ色成分光とＲ色成分光との間のエネルギー比からＢパネル寿命時間がＲパネル寿命時間に対して６４．５／１２．１＝５．３倍短くなるが、Ｂ色用液晶パネル１１Ｂとしてパネルサイズが１．３５型のものを、Ｇ色用液晶パネル１１Ｇとしてパネルサイズが０．９７型のものを、Ｒ色用液晶パネル１１Ｒとしてパネルサイズが０．５８型のものを用いれば、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける単位面積当たりの光エネルギー量の均一化が図れるので、それぞれの間における寿命時間差を是正することができ、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが略同一寿命時間になる。したがって、全てのパネルサイズが同一の場合に比べれば、液晶プロジェクタ装置全体としての長寿命化が実現容易となる。
【００２０】
ただし、ここで挙げた各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネルサイズは一具体例に過ぎず、これに限定されるものでないことは勿論である。例えば、パネルサイズが０．８７型の液晶パネルをＧ色用液晶パネル１１Ｇとして使用したときに、その寿命時間が10000時間であった場合を考える。この場合、同一パネルサイズの液晶パネルをＢ色成分光について使用すると、その寿命時間が10000／２．８≒3600時間になってしまうが、１．３５型の液晶パネルをＢ色用液晶パネル１１Ｂとして使用すれば、その寿命時間が（10000時間／２．８）×（１．３５／０．８７）2≒8600時間となり、互いの間の寿命差が少なくなる。さらに、０．６２型の液晶パネルをＲ色用液晶パネル１１Ｒとして使用すれば、その寿命時間が（10000時間×１．９）×（０．６２／０．８７）2≒9600時間となり、互いの間の寿命差が少なくなる。したがって、このようなパネルサイズとした場合であっても、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ間における寿命時間差を是正することができるようになる。
【００２１】
また、ここで説明した液晶プロジェクタ装置は、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにて光変調された各色成分光をダイクロイック・プリズム９が合成するようになっているが、これ以外にも、例えば以下に述べるような構成を採用することも考えられる。図２は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第１の実施の形態における他の構成例を示す説明図である。この図２中においても、上述した構成例（図１参照）と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００２２】
図例の液晶プロジェクタ装置は、上述した構成例（図１参照）と同様に、互いにパネルサイズの異なる各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備えたものであるが、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが平面的に並ぶように配設されるとともに、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに対応するように、投写レンズ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを含む光学系がダイクロイック・プリズム９に代わって各色成分別に設けられている。投写レンズ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを含む光学系については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。
【００２３】
このような構成の液晶プロジェクタ装置においても、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおけるパネル面積が色成分別に異なるため、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける単位面積当たりの光エネルギー量の均一化が図れ、それぞれの間における寿命時間差を是正することができ、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが略同一寿命時間になる。
【００２４】
なお、図１および図２に示した液晶プロジェクタ装置のいずれも、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのパネル面積がＢ色用＞Ｇ色用＞Ｒ色用の関係を満たすようになっているが、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにて光変調された各色成分光を合成してスクリーン上へのカラー画像の表示を行うために、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける画素数は全て同一であるものとする。また、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおけるパネル面積が色成分別に異なるため、それぞれに対応するコンデンサー・レンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ等の光学系も、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに合わせて色成分別に異なっているものとする。
【００２５】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第２の実施の形態における構成例を示す説明図である。この図３中においても、上述した第１の実施の形態における構成例（図１参照）と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００２６】
図例のように、ここで説明する液晶プロジェクタ装置も、第１の実施の形態の場合と同様に、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを備えた三板式のものであり、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂのパネル面積が色成分によって異なるものである。ただし、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、各色成分光のエネルギー比に応じて、エネルギー量の最も大きいＢ色用液晶パネル１４Ｂのパネル面積が他より大きくなっているが、Ｇ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒのパネル面積が互いに同一となっており、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂのパネル面積がＢ色用＞Ｇ色用＝Ｒ色用の関係を満たすようになっている。
【００２７】
具体的には、Ｂ色用液晶パネル１４Ｂのパネルサイズを１．３５型とし、Ｇ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒのパネルサイズを０．９７型とすることが考えられる。このようにすれば、少なくとも、Ｂ色用とＧ色用の液晶パネル１４Ｂ，１４Ｇにおける単位面積当たりの光エネルギー量の均一化が図れるので、それぞれの間における寿命時間差を是正することができる。Ｇ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒの間の寿命時間差については、パネル面積が互いに同一であるため是正されないが、全てのパネルサイズが同一の場合におけるＢパネル寿命時間との差に比べれば小さいと言える。また、Ｂ色用液晶パネル１４Ｂのパネルサイズを大きくすることで、Ｂ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｂ，１４Ｒの間の寿命時間差は、全てのパネルサイズが同一の場合に比べて抑制される。これらのことから、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢのパネルサイズがＢ色用＞Ｇ色用＝Ｒ色用の関係を満たす場合であっても、全てのパネルサイズが同一の場合に比べれば、液晶プロジェクタ装置全体としての長寿命化が実現容易となる。
【００２８】
さらには、液晶プロジェクタ装置全体としての長寿命化を実現する場合であっても、Ｇ色用液晶パネル１４ＧおよびＲ色用液晶パネル１４Ｒのパネルサイズが同一でよいため、これらの部品共通化が図れるようになる。したがって、液晶プロジェクタ装置における装置構成の複雑化や装置コストの上昇等を極力抑制し得るようになる。
【００２９】
また、ここで説明した液晶プロジェクタ装置については、図３に示した以外にも、例えば以下に述べるような構成を採用することが考えられる。図４は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第２の実施の形態における他の構成例を示す説明図である。この図４中においても、上述した構成例（図３参照）と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００３０】
図例の液晶プロジェクタ装置は、上述した構成例（図３参照）と同様に、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢのパネルサイズがＢ色用＞Ｇ色用＝Ｒ色用の関係を満たしているが、Ｂ色用液晶パネル１４Ｂに対応する投写レンズ１３Ｂを含む光学系を備えており、Ｂ色用液晶パネル１４Ｂが、Ｇ色用液晶パネル１４ＧおよびＲ色用液晶パネル１４Ｒのようにダイクロイック・プリズム９に対応した位置ではなく、その投写レンズ１３Ｂを含む光学系に対応する位置に配設されている。このような構成の液晶プロジェクタ装置においても、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂにおけるパネル面積が色成分によって異なり、それぞれのパネルサイズがＢ色用＞Ｇ色用＝Ｒ色用の関係を満たすようになっているので、Ｂ色用液晶パネル１４Ｂと他の色用の液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒとの間における寿命時間差を是正することができ、Ｇ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒの部品共通化が図りつつ、液晶プロジェクタ装置全体としての長寿命化が実現容易となる。
【００３１】
なお、ここでは、部品共通化されたＧ色用およびＲ色用液晶パネル１４Ｇ，１４Ｒについては、ダイクロイック・プリズム９に対応して配置した場合を示したが、第１の実施の形態で説明した場合のように（図２参照）、各液晶パネル１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを平面的に並ぶように配設し、それぞれに対応して投写レンズを含む光学系を個別に設けることも実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上述した第１および第２の実施の形態では、各液晶パネル１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが透過型のものである場合、すなわち光を透過させる際にその光に対する変調を行うものである場合を例に挙げて説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを備えた多板式の液晶プロジェクタ装置であっても、全く同様に適用することが可能である。図５は、液晶パネルが反射型である場合における液晶プロジェクタ装置の構成例を示す説明図である。図例の液晶プロジェクタ装置は、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが反射型のものであるため、各液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂに対応してＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが設けられている点で、上述した第１および第２の実施の形態における場合とは異なるが、第１および第２の実施の形態と同様に、各液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂにおけるパネル面積を色成分によって相違させ、それぞれのパネルサイズがＢ色用＞Ｇ色用≧Ｒ色用の関係を満たすようにすることで、各液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの間における寿命時間差を是正して、液晶プロジェクタ装置全体としての長寿命化を実現することが可能となる。
【００３３】
また、本発明は、ＲＧＢの各色に対応して液晶パネルが設けられた三板式の液晶プロジェクタ装置のみに限定されることはなく、色成分別に設けられた複数の液晶パネルを備えた多板式のものであれば、全く同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第１の実施の形態における構成例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第１の実施の形態における他の構成例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第２の実施の形態における構成例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る液晶プロジェクタ装置の第２の実施の形態における他の構成例を示す説明図である。
【図５】液晶パネルが反射型である場合における液晶プロジェクタ装置の構成例を示す説明図である。
【図６】従来における液晶プロジェクタ装置の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１Ｒ，１４Ｒ，１５Ｒ…Ｒ色用液晶パネル、１１Ｇ，１４Ｇ，１５Ｇ…Ｇ色用液晶パネル、１１Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ…Ｂ色用液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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