(57)【要約】【課題】複数の色間での輝度バランスが崩れた場合でも、輝度バランスを補正することができる投射型表示装置を提供すること。【解決手段】投射型表示装置に用いる各色の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）において、素子基板１０のダミー画素領域１０ｄに形成された光センサ素子４０は、対向基板２０側から入射した光源部からの色光を受光する。このため、光センサ素子４０での受光結果に基づけば、各色光における入射光量バランスを監視でき、かかる監視結果に基づいて、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の駆動条件を制御すれば、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の輝度バランスを好適に保持することができる。【選択図】図４
2009080383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の色光を出射する光源部と、該光源部から出射された複数の色光の各々を光変調する複数の液晶ライトバルブと、該複数の液晶ライトバルブから出射された変調光を合成して出射する合成光学系と、該合成投射系から出射された光を投射する投射光学系とを有する投射型表示装置において、
前記複数の液晶ライトバルブは各々、画像表示領域内に配列された複数の表示画素の各々に画素電極および画素スイッチング素子を備えた素子基板と、前記色光が入射する側で前記素子基板に対向配置された透光性の対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを有し、
前記素子基板には、前記画像表示領域の外側で前記対向基板側から入射した光を受光可能な光センサ素子が形成され、
当該光センサ素子での受光結果に基づいて、前記複数の液晶ライトバルブにおける輝度バランスが補正されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記素子基板において前記画像表示領域の外側、かつ、前記素子基板と前記対向基板との間で前記液晶の保持領域を区画するシール材の内側には、画素電極および画素スイッチング素子を備えた、表示に直接寄与しないダミー画素が形成されたダミー画素領域を有し、
前記光センサ素子は、前記ダミー画素領域であって、前記画素電極の下層側で当該画素電極と重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記表示画素および前記ダミー画素のうち、少なくともダミー画素には、入射する光の波長よりも小ピッチのストライプ状に形成されて前記画素電極を構成するワイヤーグリッド偏光子、および前記画素電極と前記光センサ素子との間において入射する光の波長よりも小ピッチのストライプ状に形成されたワイヤーグリッド偏光子のいずれかを備えていることを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記輝度バランスは、前記画素電極に印加される信号レベルの調整により行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブをライトバルブとして用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色光を出射する光源部と、光源部から出射された各色光を光変調する複数のライトバルブと、複数のライトバルブから出射された変調光を合成して出射する合成光学系と、合成投射系から出射された光を投射する投射光学系とを有している。光源部は、白色光源、および白色光源から出射された白色光を各色光に分離する色分離光学系を備えた構成が採用されている。また、ライトバルブは、画像表示領域内に配列された複数の表示画素の各々に画素電極および画素スイッチング素子を備えた素子基板と、色光が入射する側で素子基板に対向配置された透光性の対向基板と、対向基板と素子基板との間に保持された液晶とを有する液晶ライトバルブが用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−７８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような構成の投射型表示装置において、品位の高いカラー画像を表示するには、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の輝度バランスを最適に保持することが必要であり、通常は、色光の視認性を考慮して、図５（ａ）に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の設定輝度を各々、実線ＬＲ０、ＬＧ０、ＬＢ０で示すように、輝度が以下の関係
緑色（Ｇ）＞青色（Ｂ）＞赤色（Ｒ）
に設定されている。
【０００４】
ここで、投射型表示装置においては、白色光源の経時な劣化により、白色光のスペクトラムが変化することがあり、このような場合、上記の輝度バランスが崩れてしまうことがある。また、対応する色によって液晶ライトバルブの経時的な劣化が異なることがあり、このような場合にも、上記の関係が崩れてしまう。例えば、波長の短い青色（Ｂ）に対応する液晶ライトバルブは、赤色（Ｒ）や緑色（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブよりも劣化しやすいことから、図５（ｂ）に、劣化後の青色（Ｂ）の輝度を点線ＬＢ１で示すように、輝度が以下の関係
緑色（Ｇ）＞赤色（Ｒ）＞青色（Ｂ）
になってしまい、カラー画像の品位が低下する。
【０００５】
しかしながら、従来の投射型表示装置では、液晶ライトバルブの経時的な劣化により、輝度バランスが崩れることに対する対策が行なわれていないため、たとえ赤色（Ｒ）や緑色（Ｇ）に対応する液晶ライトバルブが劣化していない場合でも、青色（Ｂ）に対応する液晶ライトバルブが劣化すると、カラー画像の品位が大幅に低下してしまうという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の色間での輝度バランスが崩れた場合でも、輝度バランスを補正することができる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、複数種類の色光を出射する光源部と、該光源部から出射された複数の色光の各々を光変調する複数の液晶ライトバルブと、該複数の液晶ライトバルブから出射された変調光を合成して出射する合成光学系と、該合成投射系から出射された光を投射する投射光学系とを有する投射型表示装置において、前記複数の液晶ライトバルブは各々、画像表示領域内に配列された複数の表示画素の各々に画素電極および画素スイッチング素子を備えた素子基板と、前記色光が入射する側で前記素子基板に対向配置された透光性の対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを有し、前記素子基板には、前記画像表示領域の外側で前記対向基板側から入射した光を受光可能な光センサ素子が形成され、当該光センサ素子での受光結果に基づいて、前記複数の液晶ライトバルブにおける輝度バランスが補正されることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、複数の液晶ライトバルブの各々において、素子基板に形成された光センサ素子は、対向基板側から入射した光源部からの光を受光するため、複数の液晶ライトバルブにおいて光センサ素子での受光結果を比較すれば、各複数の液晶ライトバルブに入射した各色光の光量バランスを監視することができる。このため、入射光量が低下した色光に対応する液晶ライトバルブでの諧調を高める調整、あるいは入射光量が低下した色光以外の色光に対応する液晶ライトバルブでの諧調を低める調整を行なえば、各色光に対応する液晶ライトバルブでの輝度バランスを補正することができる。それ故、入射光量のバランスが崩れた場合でも、品位の高いカラー画像を表示することができる。
【０００９】
本発明では、前記素子基板において前記画像表示領域の外側、かつ、前記素子基板と前記対向基板との間で前記液晶の保持領域を区画するシール材の内側には、画素電極および画素スイッチング素子を備えた、表示に直接寄与しないダミー画素が形成されたダミー画素領域を有し、前記光センサ素子は、前記ダミー画素領域であって、前記画素電極の下層側で当該画素電極と重なる位置に形成されていることが好ましい。このように構成すると、光センサ素子は、画像表示領域に近い位置で外光を検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記表示画素および前記ダミー画素のうち、少なくともダミー画素には、入射する光の波長よりも小ピッチのストライプ状に形成されて前記画素電極を構成するワイヤーグリッド偏光子、および前記画素電極と前記光センサ素子との間において入射する光の波長よりも小ピッチのストライプ状に形成されたワイヤーグリッド偏光子のいずれかを備えていることが好ましい。このように構成すると、光センサ素子での受光結果には、液晶の劣化度合いが反映されることになるため、かかる受光結果に基づけば、各色光における入射光量のバランスの崩れ、および液晶の劣化度合いの影響を全て含めて、輝度バランスの補正を行なうことができる。
【００１１】
本発明において、前記輝度バランスの補正は、例えば、前記画素電極に印加される信号レベルの調整により行なわれる。このような構成は、光源部が、白色光源、および白色光源から出射された白色光を各色光に分離する色分離光学系を備えた構成の場合でも、輝度バランスの補正を行なうことができる。
【００１２】
また、光源部は、各色の光を出射する発光素子を備えている場合、光センサ素子での受光結果に基づいて、発光素子に対する駆動条件を調整することにより、輝度バランスの補正を行なってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明について説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１４】
［投射型表示装置の構成例］
図１は、本発明を適用した投射型表示装置（液晶プロジェクタ）の概略構成図である。図１に示す投射型表示装置１１０は、観察者側に設けられたスクリーン１１１（被投射面）に光を照射し、このスクリーン１１１で反射した光を観察する投影型の液晶プロジェクタである。投射型表示装置１１０は、光源１１２およびダイクロイックミラー１１３、１１４などを備えた光源部１５０と、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と、投射光学系１１８と、クロスダイクロイックプリズム１１９（色合成光学系）と、リレー系１２０とを備えている。
【００１５】
光源部１５０において、光源１１２は、赤色光、緑色光および青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー１１３は、光源１１２からの赤色光を透過させると共に緑色光および青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光および青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、光源１１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
【００１６】
ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源１１２との間には、インテグレータ１２１および偏光変換素子１２２が光源１１２から順に配置されている。インテグレータ１２１は、光源１１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子１２２は、光源１１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
【００１７】
液晶ライトバルブ１００（Ｒ）は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１００（Ｒ）は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１０１（Ｒ）および第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１０１（Ｒ）は、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。なお、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂは、偏光を変換させない透光性のガラス板１１５ｅに接した状態で配置されており、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂが発熱によって歪むのを回避することができる。
【００１８】
液晶ライトバルブ１００（Ｇ）は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。そして、液晶ライトバルブ１００（Ｇ）は、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１０１（Ｇ）および第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１００（Ｇ）に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル１０１（Ｇ）は、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１００（Ｇ）は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
【００１９】
液晶ライトバルブ１００（Ｂ）は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。そして、液晶ライトバルブ１００（Ｂ）は、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１０１（Ｂ）および第２偏光板１１７ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１００（Ｂ）に入射する青色光は、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１００（Ｂ）に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１０１（Ｂ）は、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１００（Ｂ）は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。なお、λ／２位相差板１１７ａおよび第１偏光板１１７ｂは、ガラス板１１７ｅに接した状態で配置されている。
【００２０】
リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光をリレーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光を液晶ライトバルブ１００（Ｂ）に向けて反射するように配置されている。
【００２１】
クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。従って、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系１１８に向けて射出するように構成されている。
【００２２】
なお、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｂ）からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１００（Ｇ）からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から入射する光を有効に合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光および青色光をｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光をｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン１１１に投射するように構成されている。
【００２３】
（液晶ライトバルブの構成）
図２は、図１に示す投射型表示装置１１０に用いた液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）などの電気的構成を示すブロック図である。なお、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の基本的な構成は略同一であるため、以下の説明では、対応する色の種類が関係ない場合には、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を単に「液晶ライトバルブ１００」とし、液晶パネル１０１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を単に「液晶パネル１０１」として説明する。
【００２４】
図２に示す液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、全透過型の液晶装置であり、液晶パネル１０１、画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３、および電源回路２０１などを備えている。図１を参照して説明した投射型表示装置１１０では、３つの液晶ライトバルブ１００（液晶パネル１０１、画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３、および電源回路２０１など）が各々、赤色（Ｒ）の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、緑色（Ｇ）の液晶ライトバルブ１００（Ｇ）、青色（Ｂ）の液晶ライトバルブ１００（Ｂ）として用いられる。
【００２５】
画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３および電源回路２０１は、液晶パネル１０１に接続されたフレキシブル基板１０８（図３（ａ）、（ｂ）参照）に実装されたＩＣなどにより構成されている。タイミング発生回路２０３では、液晶パネル１０１の各画素１００ｂを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号、反転クロック信号、転送開始が生成される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、液晶パネル１０１に供給する。電源回路２０１は、複数の電源を生成して液晶パネル１０１に供給する。
【００２６】
液晶パネル１０１は、その中央領域に複数の画素１００ｂがマトリクス状に配列された画素配列領域１０ｂを備えている。画素配列領域１０ｂにおいて太い一点鎖線で区画した領域のうち、中央領域は、複数の表示画素１００ａが配列された画像表示領域１０ａであり、その外側領域のうち、後述するシール材の形成領域より内側は、表示に直接寄与しないダミー画素１００ｄが配列されたダミー画素領域１０ｄである。
【００２７】
かかる液晶パネル１０１において、後述する素子基板１０には、画素配列領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ｂが構成されている。複数の画素１００ｂでは、表示画素１００ａおよびダミー画素１００ｄのいずれにおいても、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタ３０および画素電極９ａが形成されている。薄膜トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００２８】
素子基板１０において、画素配列領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０５が構成されている。データ線駆動回路１０５はデータ線６ａに電気的に接続しており、画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００２９】
各画素１００ｂにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ｂには、液晶容量５０ａで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線（図示せず）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。
【００３０】
詳しくは後述するが、本形態では、素子基板１０において、例えば、データ線駆動回路１０５が位置する側とは反対側に並ぶダミー画素１００ｄの各々には、光センサ素子４０が形成されており、光センサ素子４０での検出結果は、信号線４７を介して、液晶パネル１０１外の制御回路４５に出力される。ここで、制御回路４５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に対して共通の制御回路であり、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の光センサ素子４０での受光結果を比較し、その結果に基づいて、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の画素処理回路２０２などを制御する。
【００３１】
（液晶パネル１０１の具体的構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の液晶パネル１０１を各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【００３２】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶ライトバルブ１００の液晶パネル１０１では、所定の隙間を介して素子基板１０と、石英基板や耐熱ガラス基板などを基材とする透光性の対向基板２０とがシール材１０７（図３（ａ）において右下がりの斜線を付した領域）によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の外周縁に沿うように配置されている。ここで、対向基板２０は、図１を参照して説明した光源部１５０から色光が入射する側に配置され、素子基板１０は、変調光の出射側に配置される。
【００３３】
シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。対向基板２０のコーナー部などにおいては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材（図示せず）が形成されている。
【００３４】
素子基板１０において、シール材１０７の内周縁より外側領域には、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０５および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、素子基板１０には、端子１０２によりフレキシブル基板１０８が接続されている。なお、素子基板１０には、画素配列領域１０ｂ、データ線駆動回路１０５および走査線駆動回路１０４を静電気から保護するための保護回路や検査回路が構成される場合もあるが、それらの説明は省略する。
【００３５】
詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に額縁状の遮光膜２３ｂ（図３（ａ）において右上がりの斜線を付した領域）が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされ、図２を参照して説明したダミー画素領域１０ｄは、遮光膜２３ｂと重なる領域に配置されている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３ａが形成され、その表面側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極２１などが形成されている。
【００３６】
遮光膜２３ｂには、図２を参照して説明した光センサ素子４０と重なる部分が開口部２３ｃになっており、図１を参照して説明した光源部１５０からの光は、光センサ素子４０に到達することが可能である。なお、図３（ａ）では、開口部２３ｃは、光センサ素子４０が配列されている方向にスリット状に延びた形状になっているが、光センサ素子４０が形成されている領域に対応してドット状に形成されている構成であってもよい。
【００３７】
シール材１０７より囲まれた空間内には電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、素子基板１０および対向基板に形成された配向膜１６、２２（図４参照）により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。
【００３８】
（各画素の構成）
図４は、本発明を適用した液晶ライトバルブ１００の画像表示領域１０ａの端部およびダミー画素領域１０ｄの構成を模式的に示す断面図である。
【００３９】
図４に示すように、素子基板１０には、石英基板や耐熱ガラス基板などからなる透光性基板１０ｓの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜１２が形成されているとともに、その表面側には、画像表示領域１０ａの表示画素１００ａ、およびダミー画素領域１０ｄのダミー画素１００ｄのいずれにも、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ３０が形成されている。薄膜トランジスタ３０において、島状の半導体膜１ａには、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域がこの順に配置されている。半導体膜１ａの上層にはシリコン酸化膜などからなるゲート絶縁膜２が形成され、ゲート絶縁膜２の上層には走査線３ａが形成されている。走査線３ａの一部は、ゲート電極としてゲート絶縁膜２を介してチャネル領域に対向している。半導体膜１ａは、例えば、透光性基板１０ｓに対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された低温ポリシリコン膜（低温ポリシリコン膜）、１０００°を超える温度でアモルファスシリコン膜を多結晶化させた高温ポリシリコン膜、あるいは単結晶シリコン層である。薄膜トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホールを介してソース領域に電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面には、ＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続し、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域に電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。なお、図示を省略するが、ドレイン領域からの延設部分（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、図１を参照して説明した保持容量６０が構成されている。
【００４０】
対向基板２０は、透光性基板２０ｓの表面に、ブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３ａ、および額縁状の遮光膜２３ｂが形成されている。また、ダミー画素領域１０ｄ（ダミー画素１００ｄ）を覆う遮光膜２３ｂには開口部２３ｃが形成されている。また、遮光膜２３ａ、２３ｂを覆うように平坦化保護膜２４が形成され、平坦化保護膜２４の表面にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１および配向膜２６が形成されている。
【００４１】
（光センサ素子４０の構成）
本形態の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）において、素子基板１０では、ダミー画素領域１０ｄに形成した画素電極９ａの下層側には、下地絶縁膜１２上にＰＩＮ型のフォトダイオードからなる光センサ素子４０が形成されている。光センサ素子４０は、例えば、薄膜トランジスタ３０のソース領域およびドレイン領域と同時形成されたＮ型のシリコン層４１と、真性のシリコン層４２と、Ｐ型のシリコン層４３とがこの順に積層された構造を備えており、かかるＰ型のシリコン層４３は、例えば走査線３ａと同時形成することができる。なお、光センサ素子４０を構成するにあたっては、共通のシリコン層の中央に真性領域を残し、その両側にＮ型領域およびＰ型領域を形成してもよい。
【００４２】
また、素子基板１０において、薄膜トランジスタ３０の下層側には、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、反射光が薄膜トランジスタ３０に入射することを防止するための遮光膜５ａが形成されている。さらに、光センサ素子４０の下層側にも、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、反射光が光センサ素子４０に入射することを防止するための遮光膜５ｂが形成されている。
【００４３】
また、液晶ライトバルブ１００では、液晶パネル１０１における光の入射側（対向基板２０の側）に第１偏光板１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ（図１参照）が配置され、液晶パネル１０１における光の出射側（素子基板１０の側）に第２偏光板１１５ｄ、１１６ｄ、１１７ｄ（図１参照）が配置されている。
【００４４】
（本形態の動作、および主な効果）
図５を参照して、本形態の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における動作、および主な効果を説明する。図５は、各色の液晶ライトバルブの輝度バランスを示す説明図である。
【００４５】
本形態の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においては、画素電極９ａと対向電極２１との間に印加された駆動電圧によって液晶層５０の配向を制御し、矢印Ｌ１で示すように、光源部１５０から出射された各色の光を変調し、出射する。
【００４６】
その際、通常は、色光の視認性を考慮して、図５（ａ）に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の設定輝度を各々、実線ＬＲ０、ＬＧ０、ＬＢ０で示すように、輝度が以下の関係
緑色（Ｇ）＞青色（Ｂ）＞赤色（Ｒ）
に初期設定されている。なお、かかる輝度は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）において同一諧調時の輝度である。
【００４７】
また、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）では、ダミー画素領域１０ｄ（ダミー画素１００ｄ）でも、画素電極９ａと対向電極２１との間に印加された駆動電圧によって液晶層５０の配向が制御される。
【００４８】
本形態では、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）のいずれにおいても、矢印Ｌ２で示すように、光源部１５０から出射された各色の光は、液晶層５０を透過して光センサ素子４０に入射する。そして、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に形成された光センサ素子４０での受光結果は共通の制御回路４５に出力され、制御回路制４５は、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に構成された光センサ素子４０での受光量を比較する。かかる比較結果において、各色光の入射光量のバランスが初期状態と同様であれば、図５（ａ）に示す設定輝度が保持され、品位の高いカラー画像を表示することができる。
【００４９】
これに対して、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に構成された光センサ素子４０での受光量を比較した結果において、各色光の入射光量のバランスが初期状態から崩れ、例えば、青色（Ｂ）の光の入射光量が低下していたとする。このような状態のままでは、青色（Ｂ）の輝度が図５（ｂ）に点線ＬＢ１で示すように低下し、
緑色（Ｇ）＞赤色（Ｒ）＞青色（Ｂ）
になってしまう。このような場合、制御回路４５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）に構成されている画像処理回路２０２に対して、輝度を低下させるように指令する。その結果、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）では、画素電極９ａに印加される信号レベルが補正され、図５（ｃ）に点線ＬＲ１、ＬＧ１で示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の輝度が低下する。従って、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の輝度は、以下の初期設定時の関係
緑色（Ｇ）＞青色（Ｂ）＞赤色（Ｒ）
に補正されるので、光源部１５に用いた光源１１２の劣化が原因で、特定の色光の光量が低下した場合でも、品位の高いカラー画像を表示することができる。
【００５０】
［液晶ライトバルブの他の構成例］
図５は、本発明を適用した投射型表示装置に用いられる別の液晶ライトバルブの画像表示領域の端部およびダミー画素領域の構成を模式的に示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、図１〜図４を参照して説明した形態と略同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。
【００５１】
図１〜図４を参照して説明した液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）では、層間絶縁膜８の上層にＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成され、液晶パネル１０１における光の出射側（素子基板１０の側）に第２偏光板１１５ｄ、１１６ｄ、１１７ｄが配置されていたが、本形態では、図６に示すように、表示画素１００ａおよびダミー画素１００ｄのいずれにおいても、ワイヤーグリッド偏光子９ｂが形成されている。このため、液晶ライトバルブ１００では、液晶パネル１０１における光の入射側（対向基板２０の側）に第１偏光板１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂが配置されているが、液晶パネル１０１における光の出射側（素子基板１０の側）には偏光板が配置されていない。
【００５２】
ここで、ワイヤーグリッド偏光子９ｂは、入射する光の波長よりも小ピッチのストライプ状に形成された金属膜からなり、各ストライプ部分は互いに接続し、かつ、層間絶縁膜７、８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。このため、本形態において、ワイヤーグリッド偏光子９ｂは画素電極としても機能する。また、ワイヤーグリッド偏光子９ｂは、シリコン酸化膜などの透光性の低屈折率層９ｃで覆われており、各ストライプ部分の間には低屈折率層９ｃが充填されている。なお、配向膜１６の屈折率が低い場合には、各ストライプ部分の間を配向膜１６で埋め、低屈折率層９ｃの形成を省略してもよい。また、ワイヤーグリッド偏光子９ｂに用いる金属膜としては、アルミニウム、銀、タングステン、チタンあるいはそれらの合金などを用いることができる。
【００５３】
本形態の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においても、図４を参照して説明した構成と同様、素子基板１０には、ダミー画素領域１０ｄに形成したワイヤーグリッド偏光子９ｂ（画素電極）の下層側には、ＰＩＮ型のフォトダイオードからなる光センサ素子４０が形成されており、かかる光センサ素子４０は、Ｎ型のシリコン層４１と、真性のシリコン層４２と、Ｐ型のシリコン層４３とがこの順に積層された構造を備えている。
【００５４】
また、素子基板１０において、薄膜トランジスタ３０の下層側には、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、反射光が薄膜トランジスタ３０に入射することを防止するための遮光膜５ａが形成されている。さらに、光センサ素子４０の下層側にも、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、反射光が光センサ素子４０に入射することを防止するための遮光膜５ｂが形成されている。
【００５５】
このように構成した液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においては、例えば、光源部１５０から各色の光が出射されると、第１偏光板１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂによって、Ｐ偏光のみが液晶パネル１０１に入射する。このため、液晶層５０に電圧が印加されていない場合、液晶層５０から出射される光はＳ偏光であるため、黒表示（暗表示）になる。また、ダミー画素１００ｄでは、光源部１５０から出射された光は光センサ素子４０に到達しない。
【００５６】
これに対して、液晶層５０に電圧が印加されると、液晶層５０から出射される光はＰ偏光であるため、白表示（明表示）になる。従って、ダミー画素１００ｄでは、矢印Ｌ２で示すように、光源部１５０から出射された光が光センサ素子４０で受光される。
【００５７】
そして、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に構成された光センサ素子４０での受光結果は、図２に示す共通の制御回路４５に出力され、制御回路制４５では、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に構成された光センサ素子４０での受光量を比較する。かかる比較結果において、各色光の入射光量のバランスが初期状態と同様であれば、図５（ａ）に示す設定輝度が保持され、品位の高いカラー画像を表示することができる。
【００５８】
これに対して、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に構成された光センサ素子４０での受光量を比較した結果において、各色光の入射光量のバランスが初期状態から崩れている場合や、液晶層５０が劣化している場合には、例えば、青色（Ｂ）の光の輝度が図５（ｂ）に点線ＬＢ１で示すように低下する。このような状態では、各液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における輝度バランスが以下
緑色（Ｇ）＞赤色（Ｒ）＞青色（Ｂ）
になってしまう。そこで、制御回路４５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）に構成されている画像処理回路２０２に対して、輝度を低下させるように指令する。その結果、図５（ｃ）に点線ＬＲ１、ＬＧ１で示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の輝度が低下するので、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の輝度は、以下の初期設定時の関係
緑色（Ｇ）＞青色（Ｂ）＞赤色（Ｒ）
に補正される。それ故、品位の高いカラー画像を表示することができる。
【００５９】
このように、本形態では、液晶層５０と光センサ素子４０との間にワイヤーグリッド偏光子９ｂを配置したため、光センサ素子４０での受光結果には、液晶層５０の劣化度合いが反映されることになるため、かかる受光結果に基づけば、各色光における入射光量のバランスの崩れ、および液晶層５０の劣化度合いの影響を全て含めて、輝度バランスの補正を確実に行なうことができる。
【００６０】
なお、本形態では、ワイヤーグリッド偏光子９ｂを画素電極としても機能させたが、画素電極およびワイヤーグリッド偏光子の双方を形成してもよい。また、ワイヤーグリッド偏光子については、光センサ素子４０と重なる領域のみに形成し、表示画素１００ａの画素電極についてはＩＴＯ膜により形成した構成を採用してもよく、このように構成した場合も、光センサ素子４０での受光結果に対して液晶層５０の劣化度合いを反映されることができる。
【００６１】
［他の実施の形態］
上記形態では、光源部１５として、光源１１２から出射された白色光を色分離光学系によって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光に分離し、液晶ライトバルブ１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に供給しため、画素電極９ａに印加される信号レベルを調整することにより、輝度バランスを補正したが、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を出射するＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子を備えた光源部を用いた場合、画素電極９ａに印加される信号レベルの調整に代えて、あるいは画素電極９ａに印加される信号レベルの調整に加えて、発光素子に対する駆動条件を調整することにより、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光素子からの出射光量バランスを調整して、輝度バランスの補正を行なってもよい。
【００６２】
上記形態では、複数の光センサ素子４０を並列して用いたため、大きな検出電流を得ることができたが、その感度によっては、１つの光センサ素子４０を設けてもよい。また、光センサ素子４０の暗電流による影響を排除するため、参照用の光センサ素子を設け、その差動出力により、光源部１５からの光を検出してもよい。
【００６３】
また、上記形態では、ダミー画素１００ｄに光センサ素子４０を形成したが、ダミー画素１００ｄ以外の領域に光センサ素子４０を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した投射型表示装置（液晶プロジェクタ）の概略構成図である。
【図２】本発明を適用した投射型表示装置に用いた液晶ライトバルブなどの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した投射型表示装置に用いた液晶ライトバルブの液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図４】図３に示す液晶ライトバルブの画像表示領域の端部およびダミー画素領域の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】各色の液晶ライトバルブの輝度バランスを示す説明図である。
【図６】本発明を適用した投射型表示装置に用いた別の液晶ライトバルブの画像表示領域の端部およびダミー画素領域の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
９ａ・・画素電極、９ｂ・・ワイヤーグリット偏光子、１０・・素子基板、１０ａ・・画像表示領域、１０ｄ・・ダミー画素領域、２０・・対向基板、３０・・薄膜トランジスタ、４０・・光センサ素子、４５・・制御回路、１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）・・液晶ライトバルブ、１００ａ・・表示画素、１００ｄ・・ダミー画素、１０１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）・・液晶パネル、１１０・・投射型表示装置、２０２・・画像処理回路
【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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