(57)【要約】【課題】従来よりも長期間にわたってフリッカの視認や焼きつきの発生を回避する。【解決手段】液晶表示装置は、第１電極１０２と、該第１電極とは異なる材料で構成された第２電極１０５と、第１電極と第２電極との間に配置された液晶層１００と、第１電極と液晶層との間に配置された第１配向膜１０１ａと、第２電極と液晶層との間に配置された第２配向膜１０１ｂとを含む液晶変調素子４００を有し、第１電極側から液晶層に光束を入射させて画像を表示する。液晶層に与えられる電位差が正と負とに周期的に変化するように、第１電極に与える電位と、第２電極に与える、中心電位に対して正と負とに周期的に変化する電位とを制御する制御手段２０４を有する。該制御手段は、フリッカを特定範囲内に抑えるように、第１電極に与える電位と第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を変化させる。【選択図】  図４
2007206676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、該第１電極とは異なる材料で構成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された液晶層と、前記第１電極と前記液晶層との間に配置された第１配向膜と、前記第２電極と前記液晶層との間に配置された第２配向膜とを含む液晶変調素子を有し、前記第１電極側から前記液晶層に光束を入射させて画像を表示する液晶表示装置であって、
前記液晶層に与えられる電位差が正と負とに周期的に変化するように、前記第１電極に与える電位と、前記第２電極に与える、中心電位に対して正と負とに周期的に変化する電位とを制御する制御手段を有し、
該制御手段は、フリッカを特定範囲内に抑えるように、前記第１電極に与える電位と前記第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を変化させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、１フレーム画像の表示中に前記液晶層に与えられる正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差を前記特定範囲に対応する範囲内抑えるように、前記第１電極に与える電位と前記第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を変化させ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】
前記第１電極に与えられる電位と前記第２電極に与えられる電位の中心電位のうち一方を第１電位とし、他方を第２電位とするとき、
前記液晶変調素子は、前記両電極に与えられた前記第１及び第２電位が互いに等しい場合に、前記液晶変調素子の毎回使用時における前記フリッカを最小とする定常化後の前記第１電位が、該液晶変調素子の使用時間の増加に伴って、前記両電極のうち一方に与えられた第２電位に対して特定方向に単調に変化する特性を有し、
前記制御手段は、前記両電極のうち一方に与える前記第２電位に対して、前記両電極のうち他方に与える前記第１電位を相対的に前記特定方向に変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記液晶変調素子の使用時間の初期において、前記第２電位に対して前記第１電位を前記特定方向とは反対方向に異ならせることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記フリッカが小さくなる方向に前記第１電極に与える電位と前記第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１電極の材料と前記第２電極の材料とは、仕事関数が互いに異なることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１電極に与える電位と前記第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を、段階的に変化させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
第１及び第２電極間に液晶層を有する液晶変調素子と、
前記第１電極に対する前記第２電極の電位差が正と負とに周期的に変化するように前記第１及び第２電極間に与える電位差を制御する制御手段とを有し、
フリッカが最小となる前記第１及び第２の電極間の電位差をフリッカ最小電極間電位差とするとき、
前記液晶変調素子は、その毎回使用時における定常化後の前記フリッカ最小電極間電位差が、該液晶変調素子の使用時間の増加に伴って変化する特性を有し、
前記制御手段は、該使用時間の初期において、前記定常化後のフリッカ最小電極間電位差とは異なる電位差を前記第１及び第２電極間に与える制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
第１及び第２電極間に液晶層を有する液晶変調素子と、
前記第１電極に対する前記第２電極の電位差が正と負とに周期的に変化するように前記第１及び第２電極間に与える電位差を制御する制御手段とを有し、
フリッカが最小となる前記第１及び第２の電極間の電位差をフリッカ最小電極間電位差とするとき、
前記液晶変調素子は、その毎回使用時において、前記フリッカ最小電極間電位差が変化した後定常化する特性を有し、
前記制御手段は、該フリッカ最小電極間電位差が定常化したときに、該定常化したフリッカ最小電極間電位差とは異なる電位差を前記第１及び第２電極間に与える制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶変調素子を用いたプロジェクタ等の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶変調素子には、透明電極（共通電極）を有する第１の透明基板と、画素を形成する透明電極（画素電極）や配線、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であるネマチック液晶を封入したものがある。この液晶変調素子は、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）液晶変調素子と称され、透過型の液晶変調素子として用いられている。また、上記第２の透明基板に代えて、反射鏡、配線及びスイッチング素子等を有する回路基板を用いたものもある。この液晶変調素子は、液晶分子長軸を２枚の基板に対してほぼ垂直にモメオトロピック配向させた、いわゆるＶＡＮ（Vertical Arrangement Nematic）液晶変調素子と称され、反射型液晶素子として用いられている。
【０００３】
これらの液晶変調素子では、一般に、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る（偏光状態を変化させる）作用を制御して画像を形成する。
【０００４】
このようなＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶変調素子においては、液晶層に電界を印加することによって、該液晶層に存在するイオン性物質が移動する。液晶層に直流電界を与え続けると、イオン性物質が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられる。これにより、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が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が減衰する。このような現象を回避するために、一般に、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し、かつ該極性を６０ヘルツ等の所定周期で切り換えるライン反転ドライブ方法が採用される。また、配列画素の全てに印加する電界の正負極性を所定周期で反転するフィールド反転ドライブ方法も用いられる。これらのドライブ方法により、液晶層にかかる電界が一定の極性にならないようにし、イオンの偏りを防止することができる。
【０００５】
このことは、液晶層に対する実効電界を、電極に印加される電圧に対して常に同じ値となるようにすることに相当する。
【０００６】
ところが、液晶層に印加される実効電界が変動する要因は、上述したイオン性物質の移動だけではない。他の要因として、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がある。このトラッピングによって、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する。
【０００７】
この帯電現象は、透過型液晶変調素子においても形状要因で発生するが、対向電極が異材質（ミラー金属とインジウム錫酸化膜〈ＩＴＯ膜〉）である反射型液晶変調素子において特に顕著に発生する。
【０００８】
この帯電現象に対して、例えば、特許文献１には以下のような技術が開示されている。すなわち、反射画素電極上に仕事関数調整膜層を形成し、反射電極の仕事関数を対向透明電極（ＩＴＯ膜電極）の仕事関数に対して±２％以内にする。これにより、液晶界面層のチャージアップを抑制し、液晶変調素子（又はこれを用いた液晶表示装置）のフリッカや焼きつきの発生を回避する。
【０００９】
また、電荷がトラップされるためには、絶縁膜のエネルギーポテンシャルを励起ホッピングする必要がある。特許文献１では、対向するミラー電極とＩＴＯ電極から励起ホッピングする確率を同等にすることによって、同じ量の電荷トラップによるチャージアップを生じさせている。
【００１０】
これにより、フィールド反転ドライブ方法によって液晶に印加される電界は電位としてはシフトするが、電界の大きさは変わらなくなる。液晶に生ずる電界は、対向電極間での相対値によって決まるため、液晶の動作は変化しない。
【００１１】
これにより、フィールド反転ドライブ方法によって液晶に印加される電界は電位としてはシフトするが、電界の大きさは変わらなくなる。液晶が受ける電界は、対向電極間での相対値によって反応ＥＣＢ動作するため、液晶の動作は変化しなくなる。
【特許文献１】特開２００５−４９８１７号公報（段落００２８，００３２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１で開示されたように、液晶変調素子に、対向電極間の仕事関数差を調整するための膜を追加するだけでは、長期的信頼性において十分とは言えない。すなわち、液晶界面層のチャージアップ電荷が液晶変調素子の動作時間に応じて徐々に蓄積され、数千時間から数万時間のオーダで、ミラー電極とＩＴＯ電極間での電位差が数１００ミリボルトに達する。この現象は、液晶変調素子に入力するフォトンエネルギーが高いほど、かつ光量総エネルギーが多いほど顕著に発生する。
【００１３】
ミラー電極とＩＴＯ電極間で電位差が生じると、６０Ｈｚでフィールド反転ドライブする場合には、液晶層に印加する電界の極性に応じて液晶のリタデーション変調に差異が生じ、光変調強度が６０Ｈｚで振動するようになる。６０Ｈｚの振動は、人間の目で認識することはできない。この振動の振幅が増加して、対向電極間の電位差が２００ミリボルトを超えると、振動の低周波成分が増加し、人間の目で光強度の振動がフリッカとして認識できるようになってくる。この視覚認識の程度は、特に諧調ガンマの変化が急峻な５０％強度変調時に強い。
【００１４】
また、液晶界面層のチャージアップが生じて、ミラー電極とＩＴＯ電極間で電位差が生じると、さらなる問題が生ずる。すなわち、液晶層に一定の直流電界が印加され続けられることになるため、液晶層内に微量に存在するイオン性物質が対向電極のうち一方に引き寄せられる。また、イオン電荷の極性によっては、液晶層の両側の界面に引き寄せられる場合もある。
【００１５】
そして、電極界面にはり付いたイオンは、フィールド反転ドライブ電位の振幅電位幅に応じて揺り動かされるため、ドライブ電位の振幅電位の強弱によってイオンのはり付き状態が異なってしまう。これにより、液晶層にかかる実効電界が表示エリアの位置によって異なる状態が生じる。この現象によって生じるのが焼きつきであり、長時間、同一画像を表示し続けた後、異なる画像を表示したときに、前の画像が残像として残ってしまう。
【００１６】
本発明は、従来よりも長期間にわたって視認可能なフリッカの視認や焼きつきの発生を回避できるようにした液晶表示装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一側面としての液晶表示装置は、第１電極と、該第１電極とは異なる材料で構成された第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置された液晶層と、第１電極と液晶層との間に配置された第１配向膜と、第２電極と液晶層との間に配置された第２配向膜とを含む液晶変調素子を有し、第１電極側から液晶層に光束を入射させて画像を表示する液晶表示装置である。該液晶表示装置は、液晶層に与える電位差が正と負とに周期的に変化するように、第１電極に与える電位と、第２電極に与える、中心電位に対して正と負とに周期的に変化する電位とを制御する制御手段を有する。そして、制御手段は、フリッカを特定範囲内に抑えるように、第１電極に与える電位と第２電極に与える電位の中心電位のうち少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の他の側面としての液晶表示装置は、第１及び第２電極間に液晶層を有する液晶変調素子と、第１電極に対する第２電極の電位差が正と負とに周期的に変化するように第１及び第２電極間に与える電位差を制御する制御手段とを有する。フリッカが最小となる第１及び第２の電極間の電位差をフリッカ最小電極間電位差とするとき、液晶変調素子は、その毎回使用時における定常化後のフリッカ最小電極間電位差が、該液晶変調素子の使用時間の増加に伴って変化する特性を有する。制御手段は、該使用時間の初期において、上記定常化後のフリッカ最小電極間電位差とは異なる電位差を第１及び第２電極間に与える制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の他の側面としての液晶表示装置は、第１及び第２電極間に液晶層を有する液晶変調素子と、第１電極に対する第２電極の電位差が正と負とに周期的に変化するように第１及び第２電極間に与える電位差を制御する制御手段とを有する。フリッカが最小となる第１及び第２の電極間の電位差をフリッカ最小電極間電位差とするとき、液晶変調素子は、その毎回使用時において、フリッカ最小電極間電位差が変化した後定常化する特性を有する。そして、制御手段は、該フリッカ最小電極間電位差が定常化したときに、該定常化したフリッカ最小電極間電位差とは異なる電位差を第１及び第２電極間に与える制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液晶変調素子の長期的な使用における視認可能なフリッカや焼きつき等の発生を効果的に抑制することができる。したがって、長期的に表示画像の品位の低下が少ない液晶表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
まず、実施例の説明に先立って、本発明の前提となる技術について説明する。
【００２３】
図１には、液晶表示装置の光路を示している。図に示すように、矢印ＩＷで示す光源からの光は、偏光ビームスプリッタ４０１に入射する。偏光ビームスプリッタ４０１に入射した光のうち、Ｐ偏光成分は、偏光分離面４０１ａを矢印ＩＷＢの方向に透過し、Ｓ偏光成分は偏光分離面４０１ａで矢印ＩＷＡの方向に反射される。該Ｓ偏光成分は、図の紙面に垂直な方向を偏光方向とする直線偏光である。
【００２４】
反射型液晶変調素子４００の液晶のプレチルト配向方向は、該Ｓ偏光成分の偏光方向に対して４５°傾いている。反射型液晶変調素子４００の液晶層には、該液晶層によって、入射した光（光束）に１／２波長分のリタデーションが与えられるように電界が印加されている。反射型液晶変調素子４００に入射した光は、液晶層を２つの固有モードに分かれて伝播する。そして、反射型液晶変調素子４００から矢印ＯＷの方向に反射して射出するときには、該２つの固有モードの間に次式（１）で表わされる位相差δ（λ）が光に与えられる。
【００２５】
δ（λ）＝２π（２ｄΔｎ）／λ    …（１）
ここで、λは入射光の波長、ｄは液晶層の厚さ、Δｎは所定電界が印加された状態での液晶層の屈折率異方性Δｎである。
【００２６】
反射型液晶変調素子４００から矢印ＯＷの方向に射出した光のうち、図の紙面に垂直な方向を偏光方向とする成分（偏光ビームスプリッタ４０１に対してＳ偏光となる成分）は、偏光分離面４０１ａによって矢印ＢＷの方向に反射されて光源側へ戻される。一方、図の紙面に平行な方向を偏光方向とする成分（偏光ビームスプリッタ４０１に対してＰ偏光となる成分）は、偏光分離面４０１ａを矢印ＭＷの方向に透過する。
【００２７】
反射型液晶変調素子４００で反射され、偏光ビームスプリッタ４０１を矢印ＭＷの方向に透過する光の光量、すなわち光転送率Ｒ（λ）は次式（２）で表される。
【００２８】
Ｒ（λ）＝０．５｛１−ｃｏｓδ（λ）｝    …（２）
但し、δ（λ）は上述した位相差である。また、偏光ビームスプリッタ４０１のＳ偏光に対する反射率、Ｐ偏光に対する透過率、反射型液晶変調素子４００の開口率及び無偏光光の反射率はいずれも１００％とする。
【００２９】
なお、液晶層に対して印加する電界を変調すると、液晶分子は、液晶層を挟む基板に対して略垂直のチルト角度から略水平のチルト角まで変位動作する。この結果、見掛け上、屈折率異方性Δｎが変化する。このため、位相差δ（λ）は減少変調され、δ≒０度からδ≒９０度となる。
【００３０】
次に、反射型液晶変調素子の内部におけるエネルギーバンド（エネルギーポテンシャル）の基本構造を図２を用いて説明する。反射型液晶変調素子では、光の入射出側に配置されるＩＴＯ透明電極と、電極及びミラー面としての機能を有する金属ミラー電極とを介して液晶層に電界が印加される。金属ミラー電極は、主としてアルミニウムやアルミニウム合金により構成される。
【００３１】
図２において、１０２はＩＴＯ透明電極、１０３はアルミニウムで構成された金属ミラー電極である。また、１００は液晶層、１０１ａ，１０１ｂは液晶をＶＡＮ配向させるためのポーラス状の斜方蒸着液晶配向膜である。該液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂは、酸化ケイ素を主成分とする無機非導電性材料により構成されている。
【００３２】
液晶層１００は、液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂによって挟まれ、その外側にＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３とが接触した基本構造を有する。図２の上下方向はエネルギーポテンシャルの高さを示しており、真空準位は上方に存在する。
【００３３】
ＩＴＯ透明電極１０２の真空準位からの仕事関数エネルギーは約５．０ｅＶ、アルミニウム金属ミラー電極１０３の真空準位からの仕事関数エネルギーは約４．２ｅＶであるため、これらは材料的に約０．８ｅＶのエネルギーポテンシャル差を有する。
【００３４】
また、非導電性絶縁体である液晶層と酸化ケイ素からなる液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂのフェルミ準位は、電子モビリティーとホールモビリティーがほぼ等しいアルミニウムのエネルギーポテンシャルレベルに等しい高さにロックされる。
【００３５】
ポーラス酸化ケイ素からなる液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂのエネルギーバンドの幅は直接測定が困難である。二酸化ケイ素のエネルギーバンド幅は、その膜質に依存するが、約６〜９ｅＶである。このため、ここでは、ポーラス構造を考慮して、約６ｅＶと推測する。
【００３６】
したがって、アルミニウム金属からなるミラー電極１０３、液晶層１００及び液晶配向膜１０１ａの間において、電子が励起トラップされるエネルギーは約３ｅＶ、ホールが励起トラップされるエネルギーも約３ｅＶと推定される。
【００３７】
これに対し、ＩＴＯ透明電極１０２、液晶層１００及び液晶配向膜１０１ｂの間において、電子が励起トラップされるエネルギーは約３．８ｅＶ、ホールが励起トラップされるエネルギーは約２．２ｅＶと推定される。
【００３８】
このように、反射型液晶変調素子のエネルギーバンド構造は、図２に示すような基本構造を有している。しかしながら、このままのエネルギーバンド構造であると、電子とホールの励起チャージアップバランスが不均等であるため、液晶変調素子の使用時間の増加に伴い、液晶層を挟む対向膜間で、チャージアップによる直流電界が急激に拡大する。
【００３９】
前述した特許文献１では、この問題を改善するために、図３に示す方法を開示している。図３では、アルミニウムからなる金属ミラー電極１０３と液晶配向膜１０１ｂとの間に、アルミニウムよりも仕事関数の大きいニッケル、ロジウム、鉛、白金又はこれらの酸化物からなる仕事関数調整膜１０４を形成している。これにより、金属ミラー電極１０３の仕事関数をＩＴＯ透明電極１０２の仕事関数に近似させている。
【００４０】
図中のＥＮＩ，ＥＮＭは電子の励起、ＥＰＩ，ＥＰＭはホールの励起、ＥＮＩ，ＥＰＩはＩＴＯ透明電極１０２側からの励起、ＥＮＭ，ＥＰＭは金属ミラー電極１０３側からの励起を示す。
【００４１】
図３の構成によれば、両電極１０２，１０３から励起する電子及びホールの励起確率がほぼ同等になる。これにより、液晶層１００と液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂにトラップされる電子とホールによるチャージアップ量は、両電極側で同一になる。したがって、ＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３との間での電界の発生が回避される。
【００４２】
なお、液晶変調素子の動作中は、図中に矢印ＶＰＰで示される電界が、金属ミラー電極１０３にフィールド変転ドライブ電位（ＡＣ成分）として印加されており、エネルギーポテンシャルはこの電界印加によって歪んでいる。また、電子又はホールの励起確率は、図中に矢印ｈνで示される光エネルギー及びフォトンエネルギーの量によって変動する。
【００４３】
以上の液晶変調素子の構造的対策によって、液晶変調素子の使用初期においては、フリッカや焼きつきが回避されるとも考えられる。
【００４４】
しかしながら、実際には、ＩＴＯ透明電極側と金属ミラー電極側の仕事関数値、すなわちエネルギーポテンシャルは、仕事関数調整膜１０４の材質の制限と製法条件のばらつき等によって、完全に一致せず、０．１ｅＶ程度の差異が生じる。
【００４５】
この差異によって、液晶変調素子の長期的な使用時間の増加に伴って液晶層１００と液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂにトラップチャージが除々に蓄積する。また、励起確率の不均衡性によって、透明電極１０２と金属ミラー電極１０３の間に電界が生じる。こうして、長期的に見れば、視認可能なフリッカや焼きつきが生じる。
【００４６】
尚、ここでは「視認可能なフリッカ」と表現したが、これは、人間にとって見え易い、又は人間が不快と思うレベルのフリッカのことである。視認可能ではあるが、人間にはあまり見えず、不快には思わない程度のフリッカのことではない。
【実施例１】
【００４７】
以下、本発明の実施例について、図４以降の図を用いて説明する。図４には、本発明の実施例である液晶表示装置の基本構成であって、液晶変調素子４００において相互に対向するＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３に印加する電圧を制御する回路の構成を説明している。なお、液晶変調素子４００の構成や、各電極及び各配向膜の材料は上記前提技術で説明したものと同じである。
【００４８】
２０１は直流電圧出力回路、２０２は画像信号出力・反転駆動回路、２０３は画素電極走査回路、２０４は制御手段としての液晶変調素子制御回路である。
【００４９】
液晶変調素子制御回路２０４は、直流電圧出力回路２０１を制御する。直流電圧出力回路２０１は、ＩＴＯ透明電極１０２に所定の直流電圧を印加する。
【００５０】
また、液晶変調素子制御回路２０４は、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナー等の画像供給装置５００から供給される画像情報に応じた信号を画像信号出力・反転駆動回路２０２に出力する。画像供給装置５００と液晶表示装置により、画像表示システムが構成される。
【００５１】
画像信号出力・反転駆動回路２０２は、液晶変調素子制御回路２０４からの信号に応じて、画素電極走査回路２０３に所定の交流電圧を出力する。画素電極走査回路２０３は、画像信号出力・反転駆動回路２０２からの交流電圧に応じた交流電圧を金属ミラー電極１０３に印加する。
【００５２】
これにより、金属ミラー電極１０３には、ＩＴＯ透明電極１０２に印加される電圧に対して、正の電位差を有する状態と負の電位差を有する状態とが特定周期で（周期的に）変化する矩形波形の交流電圧が印加される。
【００５３】
なお、本実施例で各電極又は液晶層に印加する電圧とは、不図示のグランド（０Ｖ）を基準とした電位（グランドとの間の電位差）を意味する。また、金属ミラー電極１０３に与えられる交流電位の中心値を中心電位という。ただし、以下の説明では、金属ミラー電極１０３の中心電位を単に、金属ミラー電極１０３の電位という。さらに、以下の説明において、液晶層１００における金属ミラー電極１０３側の端部を単にミラー電極側端部といい、ＩＴＯ透明電極１０２側の端部を単にＩＴＯ電極側端部という。
【００５４】
２１０は液晶変調素子４００に照明光ｈνを照射する光源である。
【００５５】
図８には、金属ミラー電極１０３及びＩＴＯ透明電極１０２を介して液晶層１００に生じる実効電界を示している。横軸は時間、縦軸は液晶層１００の実効電界（電位差）である。金属ミラー電極１０３を介して液晶層１００のミラー電極側端部に与えられる電界は、特定周期αを持った交流電界（実線）Ｖ２であり、ＩＴＯ透明電極１０２を介して液晶層１００のＩＴＯ電極側端部に与えられる電界は、直流電界（破線）Ｖ１である。液晶層１００に生じる実効電界は、これら交流電界と直流電界との差に応じて発生し、特定周期αで正の極性を持った電界ＰＶと負の極性を持った電界ＮＶとが交互に切り換わる。なお、以下の説明において、正の極性を持った電界ＰＶと負の極性を持った電界ＮＶをそれぞれ、単に正の電界、負の電界という。
【００５６】
ここで、特定周期αは、ＮＴＳＣ方式では１／１２０秒、ＰＡＬ方式では１／１００秒であり、１フィールドの周期に相当する。２つのフィールド周期（１／６０秒又は１／５０秒）で１フレーム画像が表示される。ただし、特定周期αは、１フレーム画像の表示周期に相当するものであってもよい。
【００５７】
また、正の電界ＰＶと負の電界ＮＶは、両電極１０２，１０３に与えられる電界に、電極と液晶の界面に設けられた配向膜の抵抗による電圧降下や、トラップ電荷等の作り出す微小な電界が全て重畳されたものである。
【００５８】
液晶変調素子制御回路２０４は、コンピュータプログラムを内部に有し、該プログラムに従って、液晶変調素子の使用時間に応じて直流電圧出力回路２０１を制御する機能を有する。ここにいう、液晶変調素子の使用時間とは、光源から入射した光を変調する動作を行った累積時間の長さを意味する。液晶変調素子の使用時間は、該液晶表示装置の累積の使用時間（画像の表示動作を行った時間の長さ）と言い換えることもできる。
【００５９】
以下、液晶変調素子制御回路２０４による直流電圧出力回路２０１の制御内容、つまりは直流電圧出力回路２０１を介してＩＴＯ透明電極１０２に印加する直流電圧の制御について、図５Ａを用いて説明する。
【００６０】
図５Ａ中のグラフＡは、ＩＴＯ透明電極１０２の電位と金属ミラー電極１０３の電位とが等しい場合に、フリッカを最小とするのにＩＴＯ透明電極１０２に与えることが必要な電位（以下、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位という）の経時変化を示す。なお、本実施例及び後述する他の実施例において「フリッカ」とは、人間の目に認識されない光量の変動を含む。
【００６１】
また、前述の正の極性を持った電界ＰＶと負の極性を持った電界ＮＶとの絶対値の差が４００ｍＶより大きくなると、人間の目で認識しやすいフリッカが発生する。逆に言えば、フリッカを人間の目で認識できないようにするためには、正の極性を持った電界ＰＶと負の極性を持った電界ＮＶとの絶対値の差を４００ｍＶ以下（好ましくは３００ｍＶ以下、更に好ましくは２００ｍV以下）と言う範囲内に抑えることが望ましい。これは後述するＩＴＯ透明電極の電位と、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差で表現すると、２００ｍＶ以下（好ましくは１５０ｍＶ以下、更に好ましくは１００ｍＶ以下）に相当する。
【００６２】
従来においては、初期におけるフリッカ最小ＩＴＯ電極電位（０Ｖ）と同じ電位が、液晶変調素子の使用時間中継続してＩＴＯ透明電極１０２に与えられる。
【００６３】
このグラフＡは、複数の同一構成の液晶変調素子に対して行ったフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の測定結果から平均値を求めてプロットしたものである。なお、金属ミラー電極１０３に印加される交流電圧のピーク値は一定としている。
【００６４】
ここで、一般に、液晶変調素子は、図９のグラフＤに示すように、その毎回使用時において、使用開始（光変調動作の開始）から約３０分経過後の時間Ｔ１まではフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が減少方向に変化し、時間Ｔ１後は電位Ｖｃにて定常化する特性を有する。液晶変調素子の使用時間の初期、例えば初回の使用時においては、定常化したフリッカ最小ＩＴＯ電極電位Ｖｃは０Ｖである。上述したフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変化とは、この毎回使用時において定常化した後のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位Ｖｃが、使用回数を重ねるごとに、言い換えれば液晶変調素子の使用時間の増加に伴って変動（増加）することを意味する。
【００６５】
そして、図５ＡのグラフＡでは、液晶変調素子の使用時間の初期においてフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が定常化した時点を０時間として、その後の経時変化を示している。
【００６６】
ここにいう初回の使用時とは、実際の液晶表示装置においては、例えば、工場出荷前の検査で液晶変調素子の光変調動作を試験したときや、工場出荷後、販売店又はユーザーが初めて画像を表示させるために液晶変調素子に光変調動作を行わせたときに相当する。また、初期とは、上述した初回の使用時や、使用開始後１０時間や１００時間といった所定期間を含む。このことは、本実施例のグラフＢ，Ｃ及び後述する実施例２，４〜６においても同様である。
【００６７】
従来においては、グラフＡから分かるように、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、液晶変調素子を約２０００時間動作させた時点で、初期におけるフリッカ最小ＩＴＯ電極電位（０Ｖ）に対して２００ｍＶ（０．２Ｖ）程度増加する。また、約３０００時間動作させた時点では、３００ｍＶ以上増加する。ＩＴＯ透明電極１０２に、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対して２００ｍＶ以上異なる電位が与えられると、特に比視感度が高い緑光の領域においてフリッカが視認しやすいレベルに達する。また、焼きつき特性に関しても、初回の使用時に比べて著しく劣化してしまう。このため、仮に初期におけるフリッカ最小ＩＴＯ電極電位（０Ｖ）と同じ電位が使用時間中継続してＩＴＯ透明電極１０２に与えられると、液晶変調素子の寿命は約２０００時間と短くなる。
【００６８】
そこで、本実施例では、図５Ａ中のグラフＢで示すように、直流電圧出力回路２０１からＩＴＯ透明電極１０２に印加される直流電圧（直流電位）を制御する。ＩＴＯ透明電極１０２に印加される電位を制御するとは、ＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３との間の電位差を制御することと同義である。
【００６９】
本実施例では、液晶変調素子の使用時間の初期において、ＩＴＯ透明電極１０２に印加する直流電位を、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位（０Ｖ）よりも５０ｍＶ（０．０５Ｖ）低い電位に設定する。
【００７０】
このことは、グラフＡに示すフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が液晶変調素子の使用時間の増加に伴って＋方向（特定方向）に単調に変化する特性を有し、使用初期においては、ＩＴＯ透明電極に与える電位をミラー電極１０３の電位に対して−方向（反対方向）に異ならせることを意味する。
【００７１】
単調な変化とは、ある特定の方向に変化し続ける（変化が止まっても構わない）ことを意味しており、実質的にその特定の方向の反対方向に変化しなければ、それは単調な変化と言うこととする。ここでは、液晶変調素子において、定常後のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位がマイナス方向に変化する特性を持たなければ、その液晶変調素子が上記の特性を持つものと見なす。
【００７２】
また、本実施例では、両電極１０２、１０３の間の電位差を、ＩＴＯ透明電極１０２の電位がフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも５０ｍＶ低くなるように、フリッカが最小となる両電極間の電位差であるフリッカ最小電極間電位差とは異なる値に設定する。
【００７３】
さらに言えば、本実施例では、図９のグラフＥに示すように、液晶変調素子の初回の使用開始時（初回使用時において初めて光源からの光が液晶変調素子に入射した時点）から、ＩＴＯ透明電極１０２にフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも５０ｍＶ低い電位を与える。
【００７４】
ここで、液晶変調素子のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位（フリッカ最小電極間電位差）の定義を明確にしておく。フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、照射光強度等の様々な外的要因により変化する。
【００７５】
例えば、液晶変調素子に３ｍＷ／ｃｍ２程度の高強度光を照射すると、３０分程度でフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が２００ｍＶ程度、経時的に変動する場合がある。そのような場合も考慮に入れると、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の定義としては、数分程度の短期的には変動しない定常状態における電位とする。
【００７６】
具体的には、ある連続した２分間フリッカ最小ＩＴＯ電極電位を測定し続けた際に、最初の１分間と次の１分間でのフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の平均値の差が１０ｍＶ以下となるような状態を定常状態とする。そして、この定常状態となった後のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が図５ＡのグラフＡに示されている。この際、１０ｍＶという値は、一般的な液晶変調素子の定常状態の値として差し支えない値であるが、まれに存在する液晶変調素子の特性が特異的なものも考慮するならば、この値を３０ｍＶとしてもよい。
【００７７】
次に、上記のように使用時間の初期（以下、使用初期という）においてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも低くすることによる効果を、図６を用いて説明する。
【００７８】
ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも低くすると、液晶層１００内に発生する正の電界と負の電界とが非対称になる。そして、この非対称電界によって、図中に矢印で示すように、両電極１０２，１０３間（液晶層１００）に直流電界ＶＤＣが発生する。図６は、この直流電界によって歪んだエネルギーポテンシャルを示している。
【００７９】
この状態を維持したまま液晶変調素子に光ｈνを入射させると、図中に矢印ＲＮＩで示すように、液晶層１００と液晶配向膜１０１ａの界面付近において、液晶変調素子の使用に伴ってトラップされる電子が光ｈνにより強制励起される。これらの電子は、電界印加によるエネルギー準位の傾きによってＩＴＯ透明電極１０２側へ除去される。また、図中に矢印ＲＰＭで示すように、液晶層１００と液晶配向膜１０１ｂの界面付近にトラップされていたホールが光ｈνにより強制励起される。これらのホールは、電界印加によるエネルギー準位の傾きによって金属ミラー電極１０３側へ除去される。
【００８０】
すなわち、液晶層１００と液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂの界面付近にてトラップされる電荷を、電極１０２，１０３に励起移動させて除去し、液晶層１００に発生する正と負の電界の差違を低減する。
【００８１】
これらの作用によって、液晶層１００と液晶配向膜１０１ａ，１０１ｂの界面付近にチャージアップする電荷の蓄積速度を減少させることができる。
【００８２】
ここで、使用初期においてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位は、フリッカ最小ＩＴＯ電位に対する差が２００ｍＶより小さいことが望ましい。該差が２００ｍＶ以上となると、比視感度が高い緑光でのフリッカが視認されてしまうからである。なお、比視感度の低い赤光や青光のみが液晶変調素子に入射する場合においては、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位は、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対する差が２５０ｍＶより小さい電位であることが望ましい。
【００８３】
一方、使用初期においてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位としての最低値は、液晶変調素子の個体差を考慮して、液晶層１００での正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差が３０ｍＶ以上となる値とする。これにより、上述した効果が得られると考えられるからである。この場合、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対する差は、１５ｍＶとなる。
【００８４】
本実施例では、使用初期においてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位として、上述した効果を確実に得るため、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対して５０ｍＶ低い電位を設定した。この電位差５０ｍＶは２００ｍＶよりも小さいので、５０ｍＶ低くすることによってフリッカが視認されることはない。
【００８５】
本実施例で用いる液晶変調素子は、その使用時間の増加に伴って、液晶層における正の電位差の絶対値が負の電位差の絶対値よりも大きくなる方向に変化する特性を有する。勿論、逆に小さくなる方向に変化する特性を持つ場合もあるが、本実施例では例示的に大きくなる方向に変化する特性を持つ液晶変調素子について記載する。
【００８６】
そして、本実施例では、使用初期において、上記正の電位差の絶対値を負の電位差の絶対値よりも大きくする方向に、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対してずらしている。
【００８７】
例えば、ＩＴＯ透明電極に与える電位をマイナス方向にシフトさせて（ミラー電極に与える電位をプラス方向にシフトさせて）、正の電位差の絶対値を負の電位差の絶対値よりも大きくしている。
【００８８】
すなわち、液晶変調素子の長期間の使用により、図８に示した正の電界ＰＶが負の電界ＮＶより大きくなる非対称性が生じるとき、使用初期において、正の電界ＰＶが負の電界ＮＶより大きくなるように電界を設定する。
【００８９】
但し、液晶変調素子の膜構造や照射光量の条件等によっては、液晶変調素子の使用時間の増加に伴って、液晶層における負の電位差の絶対値が正の電位差の絶対値よりも大きくなる方向に変化する場合もある。
【００９０】
この場合、使用初期において、上記負の電位差の絶対値を正の電位差の絶対値よりも大きくする方向に、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対してずらせばよい。
【００９１】
すなわち、正の電界ＰＶが負の電界ＮＶより小さくなる非対称性が生じるとき、使用初期において、正の電界ＰＶが負の電界ＮＶより小さくなるように電界を設定する。
【００９２】
また、本実施例では、両電極１０２，１０３間に与える電位差を、液晶層１００における前述した正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との和が一定となるように変化させる。このことにより、正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値の変動によって液晶変調素子の画像輝度が変動することを防止できる。
【００９３】
また、液晶変調素子が、図９に示すように、その毎回使用時においてフリッカ最小ＩＴＯ電極電位（つまりはフリッカ最小電極間電位差）が変化した後定常化する特性を有する場合には、本実施例を以下のように説明することもできる。すなわち、毎回使用時においてフリッカ最小ＩＴＯ電極電位が定常化した時点で、該定常化したフリッカ最小ＩＴＯ電極電位とは異なる電位をＩＴＯ透明電極１０２に与える。言い換えれば、フリッカ最小電極間電位差が定常化した時点で、該定常化したフリッカ最小電極間電位差とは異なる電位差をＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３との間に与える制御を行う。
【００９４】
さらに、液晶変調素子の使用時間の初期において上記のような電圧設定をしても、使用時間の増加に伴うチャージアップ電荷の蓄積を完全に抑制することはできない。したがって、本実施例では、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を、液晶変調素子の使用時間の増加に伴い、０．６ｍＶ／ｈｏｕｒ程度の速度で増加させる。すなわち、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変化値に追従させるように、ＩＴＯ透明電極１０２と金属ミラー電極１０３との間に与える電位差を変化させる制御を行う。本実施例においては、直流電圧出力回路２０１の出力電圧の最小分解能は約３ｍＶであり、約５時間毎に両電極１０２，１０３間の電位差を再設定する。これにより、上述した正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差がトラップ電荷によって経時的に変化していくことを抑制でき、長期的にフリッカや焼きつきを抑制することができる。
【００９５】
前述した使用初期における電圧設定とこの電圧の追従制御とを合わせて行うことにより、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、図５ＡにグラフＣで示すように変化する。このグラフＣとグラフＢとの差が２００ｍＶ（０．２Ｖ）に達する前までフリッカは視認されず、２００ｍＶ以上となるとフリッカが視認され始める。したがって、液晶変調素子の寿命を、従来の２０００時間に対して７００時間程度延ばすことができる。
【００９６】
また、液晶変調素子の使用時間が５０００時間程度に達すると、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、使用初期に対して４５０ｍＶ程度変動し、定常化する。このため、本実施例では、５０００時間を目途に、電圧の追従制御を終了する。これにより、フリッカが視認されるリスクを最小限とすることができる。
【００９７】
なお、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位、つまりは両電極１０２，１０３間に与える電位差を変更するタイミングに関して説明する。本実施例においては、一度に変動させる電極１０２，１０３間の電位差としては、３ｍＶ程度である。このため、電位差の変更時に表示される画像に乱れが生じることはない。
【００９８】
したがって、画像表示中であっても、所定の変更時間が到来することに応じて、電極１０２，１０３間の電位差を変更する。仮に電位差変更によって画像に乱れが生じる場合には、画像表示を行っていない間、例えば電源投入時や電源遮断時、又は画像情報の入力がない動作時間内に電位差を変更すればよい。この電位差変更タイミングについては、後述する実施例２でも同様である。
【００９９】
図７は、本実施例の液晶変調素子制御回路２０４のコンピュータプログラムに従った処理手順を示すフローチャートである。
【０１００】
ステップ（図にはＳと略記する）１では、液晶変調素子制御回路２０４は、内部に設けられたタイマーをスタートさせる。
【０１０１】
ステップ２では、タイマーによるカウント時間が、所定の電位変更時間に到達したか否かを判別する。到達した場合はステップ３に進み、まだ到達していない場合はステップ２を繰り返す。
【０１０２】
ステップ３では、液晶変調素子制御回路２０４は、内部メモリに記憶されたＩＴＯ電位設定テーブルから到達した電位変更時間に対して割り当てられたＩＴＯ電極電位データを読み出す。そして、該ＩＴＯ電極電位データに対応する直流電圧をＩＴＯ透明電極１０２に印加させるように、直流電圧出力回路２０１を制御する。
【０１０３】
ステップ４では、液晶変調素子制御回路２０４は、ＩＴＯ電位設定テーブルにてＩＴＯ電極電位データが割り当てられたすべての電位変更時間が終了した（すべての電極電位データを使用した）か否かを判別する。終了した場合は本フローを終了する。終了して以内場合は、ステップ１に戻り、新たなタイマーカウントを開始する。
【０１０４】
なお、液晶変調素子でのチャージアップの速度は、液晶変調素子が使用される条件（環境温度、入射光のパワーやスペクトル、使用初期におけるＩＴＯ透明電極の電位とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差）により変わる。また、上記正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差の大きさによっても変わる。
【０１０５】
このため、使用条件の変化に応じたチャージアップ速度の変化量を予め調査し、該使用条件の変化に応じてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位、つまりは両電極１０２，１０３間に与える電位差を変更（補正）するとよい。このことは次に説明する実施例２でも同様である。
【実施例２】
【０１０６】
図５Ｂには、本発明の実施例２である液晶表示装置の液晶変調素子制御回路２０４によるＩＴＯ透明電極に対する直流電圧の印加制御の内容を示している。なお、本実施例の液晶表示装置における基本的な構成は実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同一の符号を付す。
【０１０７】
図５Ｂにおいて、グラフＡは、ＩＴＯ透明電極１０２の電位と金属ミラー電極１０３の電位とが等しい場合のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変化を示す。また、グラフＢは、本実施例において直流電圧出力回路２０１を介してＩＴＯ透明電極１０２に与えられる電位を示す。さらに、グラフＣは、グラフＢで示す電位がＩＴＯ透明電極１０２に与えられた場合のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変化を示している。
【０１０８】
本実施例では、グラフＢで示すように、液晶変調素子の使用初期において、ＩＴＯ透明電極１０２に印加する直流電圧を、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位（０Ｖ＝Ｖｃ）よりも１５０ｍＶ（０．１５Ｖ）低い電位に設定する。つまり、使用初期における両電極１０２，１０３の間の電位差を、ＩＴＯ透明電極１０２の電位がフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも１５０ｍＶ低くなるように、フリッカが最小となる両電極間の電位差であるフリッカ最小電極間電位差とは異なる値に設定する。
【０１０９】
前述したように、ＩＴＯ透明電極１０２の電位とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との電位差が２００ｍＶ以上になるとフリッカが視認される。このため、本実施例のように、ＩＴＯ透明電極１０２の電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対して１５０ｍＶ下げても、フリッカが視認されることはない。
【０１１０】
本実施例のように、液晶変調素子の使用初期において、実施例１よりもさらにＩＴＯ透明電極１０２の電位とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差を大きくすることで、液晶層１００に生ずる正と負の電界の非対称がより大きくなる。このため、実施例１において図６に示した、両電極１０２，１０３間（液晶層１００）に発生する直流電界ＶＤＣがさらに大きくなる。
【０１１１】
この直流電界ＶＤＣにより、液晶層１００のエネルギーポテンシャルがより大きく歪む。このため、光ｈνを入射させると、液晶変調素子の使用に伴いトラップされる電子が該光ｈνにより強制励起され、ＩＴＯ透明電極側へ除去される電子の量が多くなる。また、液晶層１００と液晶配向膜１０１ｂの界面付近にトラップされていたホールのうち金属ミラー電極側へ除去される量が多くなる。これにより、液晶層１００と液晶配向膜１０１ａ，１０ｂの界面付近にチャージアップする電荷の蓄積速度を実施例１よりもさらに減少させることができる。
【０１１２】
本実施例では、このような使用初期の電圧設定に加えて、使用時間の増加に伴って０．４ｍＶ／ｈｏｕｒ程度の穏やかな速度で、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に追従させるように変化させる。これにより、実施例１と同様に、長期的にフリッカや焼きつきを抑制することができる。
【０１１３】
前述した使用初期における電圧設定と該電圧の追従制御とを合わせて行うことにより、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、図５ＢにグラフＣで示すように変化する。このグラフＣとグラフＢとの差が２００ｍＶに達する前までフリッカは視認されず、２００ｍＶ以上となるとフリッカが視認され始める。したがって、液晶変調素子の寿命を、従来の２０００時間に対して４０００時間程度延ばすことができる。
【０１１４】
また、液晶変調素子の使用時間が１００００時間程度に達すると、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位は、使用初期に対して６００ｍＶ程度変動し、定常化する。このため、本実施例では、１００００時間を目途に、電圧の追従制御を終了する。これにより、フリッカが視認されるリスクを最小限とすることができる。
【０１１５】
本実施例は、使用時間中に液晶変調素子のフリッカ最小ＩＴＯ電位（又はフリッカ最小電極間電位差）が大きく変動する場合等において、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動を抑制するのに有効である。
【０１１６】
実施例１，２において説明した両電極１０２，１０３間に与える電位差の増加速度は、液晶変調素子に入射する照明光の波長や液晶変調素子の冷却温度等のパラメータによって異なる。また、フリッカが視認される閾値としての電位差についても、赤、緑及び青等の波長のパラメータによって異なる。このため、液晶表示装置内に組み込んだ液晶変調素子に対して個別に予め特性の測定を行った上で、実施例１，２で説明した制御を行うための最適なパラメータを決定することが望ましい。
【０１１７】
また、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の使用時間による変化を示す曲線が非線形な曲線によって近似できる場合においては、制御されるＩＴＯ透明電極１０２の電位の曲線も非線形曲線として設定することが望ましい。
【０１１８】
さらに、上記実施例１，２では、ＩＴＯ透明電極に直流電圧を、金属ミラー電極に交流電圧を印加する場合について説明したが、特定周期で正の電界と負の電界を液晶層に生じさせるのであれば、両電極に交流電圧を印加してもよい。このことは、後述する実施例４〜６についても同様である。
【実施例３】
【０１１９】
図１０は、実施例１，２で説明した液晶表示装置の１つである液晶プロジェクタ（画像投射装置）の光学的構成を示す上面図（一部側面図）である。
【０１２０】
３は液晶パネルドライバであり、図４に示した液晶変調素子制御回路２０４、直流電圧出力回路２０１、画像信号出力・反転駆動回路２０２及び画素電極走査回路２０３の機能を有する。該液晶パネルドライバ３は、図４に示した画像供給装置５００から入力された画像情報をレッド用、グリーン用及びブルー用パネル駆動信号に変換する。各パネル駆動信号は、反射型液晶変調素子であるレッド用液晶パネル２Ｒ、グリーン用液晶パネル２Ｇ及びブルー用液晶パネル２Ｂにそれぞれ入力される。これにより、３つの液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは互いに独立に駆動される。
【０１２１】
１は照明光学系であり、図中の枠内の左側にはその上面図を、右側にはその側面図を示している。照明光学系１は、光源ランプ、放物面リフレクタ、フライアイレンズ、偏光変換素子、コンデンサーレンズ等を含み、偏光方向が揃った直線偏光光（Ｓ偏光）としての照明光を射出する。
【０１２２】
照明光学系１からの照明光は、マゼンタ色を反射してグリーン色を透過するダイクロイックミラー３０に入射する。照明光のうちマゼンタ色成分はこのダイクロイックミラーで反射され、ブルー色の偏光に半波長のリタデーションを与えるブルークロスカラー偏光子３４を透過する。これにより、図の紙面に平行な方向を偏光方向とするブルー色の直線偏光（Ｐ偏光）と、図の紙面に垂直な方向を偏光方向とするレッド色の直線偏光（Ｓ偏光）とが生成される。
【０１２３】
ブルー色のＰ偏光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３に入射し、その偏光分離膜を透過して、ブルー用液晶パネル２Ｂに導かれる。また、レッド色のＳ偏光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜で反射されて、レッド用液晶パネル２Ｒに導かれる。
【０１２４】
一方、ダイクロイックミラー３０を透過したグリーン色の直線偏光光（Ｓ偏光）は、光路長を補正するためのダミーガラス３６を透過し、次に第２の偏光ビームスプリッタ３１に入射する。そして、グリーン色のＳ偏光は、その偏光分離膜で反射されて、グリーン用液晶パネル２Ｇに導かれる。
【０１２５】
このようにして、レッド用、グリーン用及びブルー用液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは照明光によって照明される。
【０１２６】
そして、各液晶パネルに入射した光は、各液晶パネルに配列された画素の変調状態に応じて偏光のリタデーションが付与されるとともに、該液晶パネルによって反射されて射出する。反射光のうち照明光と同じ偏光方向を有する偏光成分は、照明光の光路を逆に辿って照明光学系１側に戻る。
【０１２７】
また、反射光のうち照明光の偏光方向に対して直交する偏光方向を有する偏光成分（変調光）は以下のように進む。Ｐ偏光であるレッド用液晶パネル２Ｒによる変調光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜を透過する。次に、レッド色の偏光に半波長のリタデーションを与えるレッドクロスカラー偏光子３５を透過してＳ偏光とされる。そして、該レッド色のＳ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射し、その偏光分離膜で反射されて、投射レンズ４に導かれる。
【０１２８】
Ｓ偏光であるブルー用液晶パネル２Ｂによる変調光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜で反射され、レッドクロスカラー偏光子３５をリタデーション作用を受けることなく透過して第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。該ブルー色のＳ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２の偏光分離膜で反射されて、投射レンズ４に導かれる。
【０１２９】
Ｐ偏光であるグリーン用液晶パネル２Ｇによる変調光は、第２の偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜を透過して、光路長を補正するためのダミーガラス３７を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。該グリーン色のＰ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２の偏光分離膜を透過して、投射レンズ４に導かれる。
【０１３０】
こうして色合成された３色の変調光は、投射レンズ４によって被投射面である光拡散スクリーン５に投射される。これにより、フルカラー画像が表示される。
【０１３１】
前述したように、フリッカ最小電極間電位差は、レッド、グリーン及びブルー用の液晶パネルで異なる。このため、液晶パネルの使用初期における電圧設定と該電圧の追従制御とを、液晶パネルごとに独立して行うようにしてもよい。
【実施例４】
【０１３２】
以上説明した各実施例においては、液晶表示装置の使用初期にＩＴＯ透明電極の電位をフリッカが最小となるような液晶変調素子の対向電極間の電位差よりも意図的に下げた状態で使用を開始した。この方法では、ＩＴＯ透明電極の電位の下げ量が２００ｍＶを超えるとフリッカの視認が始まるため、下げ量としては２００ｍＶが上限となる。液晶表示装置を構成する膜の構成によっては、この２００ｍＶという電圧下げ量により、チャージアップを十分に抑制することができない場合がある。
【０１３３】
そこで、本実施例では、使用初期においてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を下げることによるチャージアップ抑制効果が少ない膜構成を有する液晶変調素子に対応した制御方法について説明する。なお、本実施例の液晶表示装置における基本的な構成は実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同一の符号を付す。ただし、液晶変調素子の配向膜の構成は、実施例１〜３と異なる。
【０１３４】
まず、本実施例の説明の先だって、本発明の実施例にて述べてきたようなＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を下げることによるフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変動の抑制方法以外の方法について説明する。
【０１３５】
代表的なものとして特許第３０７９４０２号公報にて開示されている技術では、液晶表示装置に、液晶表示パネルを透過する光量を検出する光検出器を設け、光検出器によりフリッカが最小となるように共通電極の電位を調整する。
【０１３６】
この方法を用いることでも、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変動に対するフリッカの出現を抑制することが可能であるが、以下に挙げるような問題点が残る。
【０１３７】
まず、光検出器により、フリッカを測定するためには、時間変動しない静止画の出力が必要であり、出力静止画に関しても、フリッカの測定に適した中間調の出力が必要である。したがって、登録第３０７９４０２号にて開示されているような技術の使用時には、特定の調整用中間調画像を一時的に出力する調整シーケンスを別途設ける必要があり、通常の画像表示動作の邪魔になるという問題がある。
【０１３８】
また、調整シーケンスは、液晶表示装置の電源投入時や電源遮断時に実行することが普通であるため、使用途中でのフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の大きな変動を抑制することができない。
【０１３９】
次に、図１１を用いて本実施例について説明する。図１１は、本実施例における液晶変調素子制御回路２０４によるＩＴＯ透明電極１０２に対する直流電圧の印加制御を示している。
【０１４０】
図中のグラフＧは、ＩＴＯ透明電極１０２の電位と金属ミラー電極１０３の電位とが等しい場合のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変化を示す。
【０１４１】
本実施例では、図１１中のグラフＨで示すように、直流電圧出力回路２０１からＩＴＯ透明電極１０２に印加される直流電圧を制御する。また、グラフＩは、グラフＨで示す電位がＩＴＯ透明電極１０２に与えられた場合のフリッカＩＴＯ電極電位の経時変化を示している。
【０１４２】
液晶変調素子の使用時間の初期（０時間）においては、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位と一致するようにＩＴＯ透明電極１０２に印加する電位を調整する。
【０１４３】
そして、使用時間の経過とともに、０．０８ｍＶ／ｈｏｕｒ程度でフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動値に追随するよう、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を自動的に変更する。
【０１４４】
ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位の変更速度は、事前の実験結果などの実績値に基づいて決定される。また、ＩＴＯ電極電位の設定値は、実験結果から得られる代表的なフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動曲線から±２００ｍＶの範囲内で適当に設定することができる。
【０１４５】
詳細な設定値は、液晶変調素子の個体間のばらつき傾向等も踏まえて決定される。これらＩＴＯ透明電極１０２に与える電位に関する設定データは、液晶変調素子制御回路２０４の内部メモリに記憶されている。
【０１４６】
本実施例では、チャージアップによるフリッカ最小ＩＴＯ電極電位の経時変動が飽和する時間(約５０００時間)を目途にＩＴＯ透明電極１０２に与える電位の自動変更を終了する。
【０１４７】
このようにＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を制御することで、使用開始からのフリッカの視認が開始される時間を、従来に比べて２０００時間程度延ばすことができる。
【０１４８】
また、本実施例を用いることで、光検出器等の新しい構成要素を追加することなく、通常の画像表示を行いながら、使用者に気づかれることなくほぼリアルタイムでフリッカの最小化調整を行うことができる。
【実施例５】
【０１４９】
実施例４では、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をほぼリアルタイムで調整する場合について説明したが、その調整を所定の時間間隔で、すなわち段階的に行ってもよい。図１２は、本実施例における液晶変調素子制御回路２０４によるＩＴＯ透明電極１０２に対する直流電圧の印加制御の内容を示している。図中のグラフＧ，Ｈ，Ｉの意味は実施例４と同じである。
【０１５０】
本実施例では、液晶変調素子制御回路２０４は、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を、装置の使用時間が使用初期より所定時間（例えば１０００時間）が経過するごとに、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動予測に基づいてシフトさせる。
【０１５１】
ここで、所定時間ごとにＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をシフトさせる際、シフト後（直後）のＩＴＯ透明電極１０２に与える電位とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差は、２００ｍＶ未満（フリッカが人間の目で認識できないような範囲内）とする。その差は、５０ｍＶ未満、好ましくは３０ｍＶ未満であることが望ましい。このことは後述する実施例６についても同様である。
【０１５２】
本実施例においては、シフト後（直後）のＩＴＯ透明電極１０２に与える電位は、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対して、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位が変化していく方向（特定方向、ここではプラス方向）と逆方向にずらした。こうすることによって、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変化を遅らせることが可能となる。
【０１５３】
但し、後述する実施例６（図１３、１４）のように、シフト後（直後）のＩＴＯ透明電極１０２に与える電位が、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対して、特定方向にずらしても構わない。このようにすれば、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をシフトさせる周期が長くても良くなる。
【０１５４】
また、本実施例では、４０００時間を越えたところで、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位（グラフＨで示す）のシフトを止めているがその限りでは無い。つまり、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を更にシフトさせ続け、４０００時間を越えても人間にはフリッカが認識出来ないようにし続けても構わない。
【０１５５】
これにより、所定時間が経過するごとに、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカを小さくする方向に変化させて、フリッカの出現を抑制することができる。また、本実施例によれば、液晶変調素子制御回路２０４の内部メモリの容量を節約することができる。
【０１５６】
また、本実施例では、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をシフトさせる周期を１０００時間としたが、勿論その周期は１００時間ごとでも、１０時間ごとでも構わない。
【実施例６】
【０１５７】
図１３には、実施例５の変形例としての実施例６を示す。本実施例では、液晶変調素子制御回路２０４は、使用初期から所定時間が経過するごとに、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動予測ポイントに加えて、その後の変動も考慮したもう少し大きな電位へとＩＴＯ透明電極１０２に印加する電位を段階的に変更する。すなわち、実施例５と同様に、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカを小さくする方向に変化させる場合でも、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位をフリッカ最小ＩＴＯ電極電位にかならずしも一致させる必要はない。
【０１５８】
この場合、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動が過剰に加速しないように、図中の変更後電位５００とその直前の変更前電位５０１との差が正となるような量を目安にＩＴＯ透明電極１０２に与える電位の変更量が決定される。
【０１５９】
また、液晶変調素子の膜構成により、ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位のフリッカ最小ＩＴＯ電極電位に対する追随によるフリッカ出現の加速が殆ど起き得ない場合であれば、図１４に示すような制御も可能である。
【０１６０】
この場合、図１４中の変更後電位５０２とその直前の変更前電位５０３の大きさ等の条件を考慮する必要無く、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変動に応じてＩＴＯ透明電極１０２に与える電位を設定することができる。
【０１６１】
本実施例６においては、シフト後（直後）のＩＴＯ透明電極１０２に与える電位がフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも特定方向にずれており、その両者の差が図１３においては略０以上２０ｍＶ以下、図１４においては１０以上５０ｍＶ以下である。
【０１６２】
ここで、シフト後（直後）のＩＴＯ透明電極１０２に与える電位がフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差は、１００ｍＶ以下、好ましくは５０ｍＶ以下、更に好ましくは３０ｍＶ以下とすることが望ましい。
【０１６３】
ＩＴＯ透明電極１０２に与える電位がフリッカ最小ＩＴＯ電極電位よりも特定方向にずれることによる、フリッカ最小ＩＴＯ電極電位の変化の加速への影響が小さければ、前述した差が大きくても構わない。
【０１６４】
なお、実施例４〜６で説明した液晶変調素子の制御方法も実施例３で説明した液晶プロジェクタ等の画像表示装置に適用することができる。
【０１６５】
以上説明したように、上記各実施例では、光量変動としてのフリッカを人間の目で視認されない範囲内（特定範囲内）に抑えるように、ＩＴＯ透明電極に与える電位を使用時間の増加に伴って変化させる。すなわち、液晶層に生ずる正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値の差を、上記特定範囲に対応した範囲（ＩＴＯ透明電極の電位とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位との差が４００ｍＶより小さい範囲）内に抑えるようにする。具体的には、ＩＴＯ透明電極電位を使用時間の増加に伴って変化させたり、ミラー電極電位（ミラー電極に与える電位の中心電位）を変化させたりする。
【０１６６】
これにより、液晶変調素子の長期的な使用における視認可能なフリッカや焼きつき等の発生を効果的に抑制することができる。
【０１６７】
なお、実施例１、２及び４〜６で説明した制御方法は、実施例３で説明した液晶プロジェクタ以外の液晶表示装置、例えば直視型の液晶表示装置にも適用することができる。
【０１６８】
また、上記各実施例では、ＩＴＯ透明電極に与える電位を使用時間の増加に伴って変化させる場合について説明したが、ＩＴＯ透明電極に与える電位を一定としてミラー電極の電位を使用時間の増加に伴って変化させるようにしてもよい。この場合、フリッカが最小となるミラー電極の中心電位（フリッカ最小ミラー電極電位）は、使用時間の増加に伴いＩＴＯ透明電極の電位（０Ｖ）に対して−方向に変化する。このため、実施例１，２と同様に、使用初期のミラー電極の電位をフリッカ最小ミラー電極電位（０Ｖ）に対してずらす場合は、＋方向にずらせばよい。
【０１６９】
さらに、ＩＴＯ透明電極に与える電位とミラー電極の電位の両方を使用時間の増加に伴って変化させるようにしてもよい。
【０１７０】
また、上記各実施例では、使用時間に応じて、メモリに記憶された設定電位のデータを読み出して電極に与える電位を変更する場合について説明した。しかし、本発明では、これに限らず、光量センサとしてのフリッカセンサを設け、該センサの検出結果に基づいて電極に与える電位を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の前提技術としての反射型液晶変調素子の動作を説明する概略図。
【図２】前提技術としての反射型液晶変調素子のエネルギーポテンシャル構成を説明する図。
【図３】前提技術としての反射型液晶変調素子の液晶界面層へのチャージアップ現象を説明する図。
【図４】本発明の実施例１及び実施例２である液晶表示装置の構成を説明する図。
【図５Ａ】実施例１において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【図５Ｂ】実施例２において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【図６】実施例１及び２において、反射型液晶変調素子の液晶界面層へのチャージアップ量を制御するための手法を説明する図。
【図７】実施例１における制御手順を示すフローチャート。
【図８】液晶層に作用する実効電界を説明する図。
【図９】実施例１及び２において液晶変調素子の短期的なフリッカ最小ITO側電位を説明するグラフ図。
【図１０】本発明の実施例３である画像投射装置の概略図。
【図１１】本発明の実施例４である液晶表示装置において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【図１２】本発明の実施例５である液晶表示装置において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【図１３】本発明の実施例６である液晶表示装置において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【図１４】実施例６の変形例において液晶変調素子に印加する電圧とフリッカ最小ＩＴＯ電極電位を説明するグラフ図。
【符号の説明】
【０１７２】
１  照明光学系
２Ｒ  レッド用液晶パネル
２Ｇ  グリーン用液晶パネル
２Ｂ  ブルー用液晶パネル
３  パネルドライバ
４  投射レンズ
３１〜３３，４０１  偏光ビームスプリッタ
１００  液晶層
１０１ａ，１０１ｂ  液晶配向膜
１０２  ＩＴＯ透明電極
１０３  金属ミラー電極
１０４  仕事関数調整膜
２０１  直流電圧出力回路
２０２  画像信号出力・反転駆動回路
２０３  画素電極走査回路
２０４  液晶変調素子制御回路
４００  反射型液晶変調素子
【図５Ａ】
2007206676.tif 000003
【図７】
2007206676.tif 000004
【図８】
2007206676.tif 000005
【図９】
2007206676.tif 000006
【図１１】
2007206676.tif 000007
【図１２】
2007206676.tif 000008
【図１３】
2007206676.tif 000009
【図１４】
2007206676.tif 000010
【図１】
2007206676.tif 000011
【図２】
2007206676.tif 000012
【図３】
2007206676.tif 000013
【図４】
2007206676.tif 000014
【図５Ｂ】
2007206676.tif 000015
【図６】
2007206676.tif 000016
【図１０】
2007206676.tif 000017