JP2022190312A - 表示装置及び表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルの劣化を適正に監視することができる表示装置、及び表示装置の制御方法を提供すること。【解決手段】投射型の表示装置２００において、青色（Ｂ）の光が第１液晶パネル１１０Ｂに入射した際に、第１液晶パネル１１０Ｂから放射される放射光Ｚには、液晶材料の劣化に起因して、青色（Ｂ）の光より波長域が長い赤色（Ｒ）の燐光が含まれる。従って、表示装置２００において、ダイクロイックミラーからなるミラー２１０６の背後に光センサー装置１を設け、光センサー装置１での６００ｎｍから６５０ｎｍの帯域の受光結果に基づいて、第１液晶パネル１１０Ｂの寿命の監視等を行い、その結果を画像や音声によって報知する。また、光センサー装置１の結果に基づいて、第１液晶パネル１１０Ｂに設けた不純物吸引用の電極を駆動し、イオン性不純物を表示領域から掃き出す。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルを備えた表示装置及びその制御方法に関するものである。

投射型の表示装置では、透過型の液晶パネルや反射型の液晶パネルに光源部から出射された光を照射し、液晶パネルにより変調された透過光や反射光をスクリーン上に投射する。かかる表示装置においては、光源部から液晶パネルに高強度の光が出射される等の理由から、表示装置の劣化が発生しやすい。そこで、表示装置に光学センサーを設け、光学センサーの検出結果に基づいて、表示装置の駆動条件の変更等を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８?４００１６号公報

特許文献１に記載の技術では、液晶パネルによって変調された光の色度または照度を光学センサーによって検出し、その検出結果に基づいて、画像の品位を判定することにより、冷却ファンを制御する。しかしながら、特許文献１の技術では、劣化の原因が液晶パネルあるいは光源部のいずれにあるかを検出できず、液晶パネルの劣化を適正に監視することが困難であるという課題が存在する。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置の一態様は、第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルに第１波長域の光が入射した際に前記第１液晶パネルから放射される、前記第１波長域より長波長域の放射光を検出する光センサー装置と、を有することを特徴とする。

本発明において、液晶パネルを備えた表示装置の制御方法の一態様では、前記液晶パネルに第１波長域の光を入射させ、前記液晶パネルから放射される、前記第１波長域より長波長域の放射光を検出することを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る投射型の表示装置の説明図。 図１に示す液晶装置のＨ－Ｈ′断面図。 図１に示す液晶パネルの平面構成を示す説明図。 図３に示す液晶パネルの断面図。 液晶に光を照射したときのフォトルミネッセンスの経時変化の説明図。 液晶パネルの加速劣化試験におけるフォトルミネッセンス（燐光）の経時変化の説明図。 液晶パネルの加速劣化試験におけるフォトルミネッセンス（燐光）の経時変化の説明図。 液晶パネルの電気光学特性（Ｖ－Ｔ特性）を示す説明図。 液晶パネルの寿命判定フローを示す説明図。 液晶パネルの補正フローを示す説明図。 本発明の第１実施形態の変形例１に係る投射型の表示装置の説明図。 本発明の第１実施形態の変形例２に係る投射型の表示装置の説明図。 本発明の第２実施形態に係る投射型の表示装置の説明図。 本発明の第２実施形態の変形例に係る投射型の表示装置の説明図。 本発明の第３実施形態に係る表示装置の説明図。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。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。なお、以下の説明では、液晶パネルに符号１１０を付すとともに、対応する色を示す符号Ｒ、Ｇ、Ｂを付す。但し、対応する色を特定する必要がない場合、単に液晶パネル１１０として説明する。

１．第１実施形態
１－１．投射型の表示装置
図１は、本発明の第１実施形態に係る投射型の表示装置２００の説明図である。図２は、図１に示す投射型の表示装置２００の制御系の説明図である。

図１に示す投射型の表示装置２００には、半導体レーザーを有するアレイ光源やハロゲンランプを有するランプユニット等からなる白色光源部２１０２が設けられている。白色光源部２１０２から出射された光源光は、内部に配置された３枚のミラー２１０４、２１０５、２１０６と、２枚のダイクロイックミラー２１０８、２１０９とによって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色に分離される。分離された投射光は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにそれぞれ導かれ、変調される。なお、図１では、青色（Ｂ）の光は、他の赤色（Ｒ）や緑色（Ｇ）の光と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、不図示のリレーレンズを含む青色（Ｂ）光学系２１２１を介して導かれる。

ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは各々、液晶パネル１１０の両側に入射側偏光分離素子１１１、及び出射側偏光分離素子１１２を有している。ここで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光の波長は、以下の関係を有する。
Ｂ＜Ｇ＜Ｒ

従って、表示装置２００は、液晶パネル１１０として、第１波長域の光が入射する第１液晶パネルと、第１波長域と異なる第２波長域の光が入射する第２液晶パネルと、第１波長域及び第２波長域より長波長の第３波長域の光が入射する第３液晶パネルとを有する。ここで、第１波長域が第２波長域より低波長域であるとすると、各波長の光、及び液晶パネル１１０は各々、以下のように定義される。
第１波長域の光＝青色（Ｂ）の光
第２波長域の光＝緑色（Ｇ）の光
第３波長域の光＝赤色（Ｒ）の光
青色（Ｂ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第１液晶パネル１１０Ｂ
緑色（Ｇ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第２液晶パネル１１０Ｇ
赤色（Ｒ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第３液晶パネル１１０Ｒ

ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズムからなる合成光学系２１１２に３方向から入射する。そして、合成光学系２１１２において、赤色及び青色の光は９０度に反射し、緑色の光は透過する。従って、各原色の画像が合成された後、スクリーン等の被投射部材２１２０には、投射光学系２１１４によってカラー画像が投射される。

さらに、表示装置２００は、液晶パネル１１０の光入射側には、光センサー装置１を有している。光センサー装置１は、液晶パネル１１０に入射する光と異なる波長域の光を検出するよう構成される。後述するように、光センサー装置１は、液晶パネル１１０に光が入射した際に液晶パネル１１０から放射される放射光Ｚを検出する。この放射光Ｚは、液晶パネル１１０の液晶のフォトルミネッセンスであり、液晶パネル１１０に入射する光とは異なる。

本実施形態の光センサー装置１は、第１波長域の光である青色の光を第１液晶パネル１１０Ｂに導くミラー２１０６に対して第１液晶パネル１１０Ｂとは反対側に配置され、第１波長域と異なる波長領域の放射光Ｚを検出する。光センサー装置１は、第１液晶パネル１１０Ｂに第１波長域の光が入射した際に第１液晶パネル１１０Ｂから放射される放射光Ｚを検出する。ミラー２１０６は、第１波長域の光である青色Ｂの光を反射させ、それ以外の波長域の光を透過させる。従って、光センサー装置１は、第１液晶パネル１１０Ｂの光入射側の面から放射される放射光Ｚをミラー２１０６を介して検出することができる。

光センサー装置１については、カメラや分光測定器を採用できる。本実施形態の光センサー装置１は、フィルター等によって受光素子への入射光の波長が６００ｎｍから６５０ｎｍに制限されている態様の他、受光素子が受光した結果から６００ｎｍから６５０ｎｍの帯域の光の強度を抽出する態様が採用することができる。また、光センサー装置１は、感度を上げるため、ミラー２１０６との間に集光レンズ１１を設けてもよい。

本実施形態の表示装置２００は、ダイクロイックミラー２１０９によって、ダイクロイックミラー２１０９から第１液晶パネル１１０Ｂまでの光学系には、赤色光及び緑色の光は入射されない構成である。第１液晶パネル１１０Ｂを観察する光センサー装置１が、青色の光と異なる色の光の変化を検出した場合、第１液晶パネル１１０Ｂに変化が生じたことが推定される。また、表示装置２００は、ダイクロイックミラー２１０８によって、ダイクロイックミラー２１０８から第２液晶パネル１１０Ｇまでの光学系には、赤色の光は入射されない構成である。また、表示装置２００は、ダイクロイックミラー２１０８によって、ダイクロイックミラー２１０８から第３液晶パネル１１０Ｒまでの光学系には、青色及び緑色の光は入射されない構成である。従って、光センサー装置１は、ダイクロイックミラー２１０９に対して第２液晶パネル１１０Ｇとは反対側に配置し、緑色の光及び青色の光と異なる光を観察する構成としてもよい。また、光センサー装置１は、ミラー２１０４に対して第３液晶パネル１１０Ｒとは反対側に配置し、赤色の光と異なる光を観察する構成としてもよい。

図２に示すように、投射型の表示装置２００は、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒからなる３つの液晶パネル１１０と、制御部７０とを備える。液晶パネル１１０は、複数の画素Ｐが配列された画素領域Ｅと、複数の画素Ｐを駆動する駆動回路１０５とを備える。液晶パネル１１０の画素領域Ｅには、第１方向Ｘに延在するｓ本の走査線３２と、第２方向Ｙに延在するｔ本のデータ線３４とが形成される。ｓ、ｔは各々、２以上の整数である。複数の画素Ｐは、走査線３２とデータ線３４との交差点に対応して縦ｓ行×横ｔ列に配列される。複数の画素Ｐは各々、液晶素子ＣＬを備える。また、図示を省略するが、複数の画素Ｐは各々、画素スイッチング素子及び蓄積容量を含む。

駆動回路１０５は、データ線駆動回路１０１と走査線駆動回路１０２とを備えており、複数の画素Ｐの各々が表示する階調レベルを指定する画像信号ＶＤ［ｊ］を複数の画素Ｐの各々に供給する。ｊは、１≦ｊ≦ｔを満たす整数である。走査線駆動回路１０２は、第ｉ行の走査線３２に走査信号ＧＳ［ｉ］を供給する。ｉは、１≦ｉ≦ｓを満たす整数である。データ線駆動回路１０１は、走査線駆動回路１０２による走査線３２の選択に同期して、第１行～第ｔ行のデータ線３４に画像信号ＶＤ［１］～ＶＤ［ｔ］を供給する。液晶素子ＣＬは、画像信号ＶＤ［ｊ］に対応した電圧で駆動され、電気光学特性（Ｖ－Ｔ特性）に応じて光変調を行う（図８参照）。

制御部７０は、画像処理部７１と、タイミング信号生成部７２と、判定部２とを備える。タイミング信号生成部７２は、上位装置（図示せず）から供給された同期信号に基づいて、駆動回路１０５及び画像処理部７１を制御するための制御信号ＣＬＴを生成し、生成した制御信号ＣＬＴを駆動回路１０５及び画像処理部７１に供給する。タイミング信号生成部７２は、画像信号ＶＤ［ｎ］の極性を規定する極性信号ＰＬを生成し、データ線駆動回路１０１に供給する。データ線駆動回路１０１は、極性信号ＰＬに従って画像信号ＶＤ［ｎ］の極性を設定する。画像処理部７１は、表示装置２００により表示されるべき画像を表す入力映像信号Ｖｉｎが上位装置から供給されると、入力映像信号Ｖｉｎと制御信号ＣＬＴとに基づいて画素Ｐの階調レベルを示す階調信号ＶＬを生成し、データ線駆動回路１０１に出力する。判定部２は、光センサー装置１からの情報に基づき、放射光Ｚの強度が所定値を超えたか否かを判定する。画像処理部７１、タイミング信号生成部７２及び判定部２は、電子回路により実現される。制御部７０は、プロセッサーとして構成される。画像処理部７１、タイミング信号生成部７２及び判定部２は、プロセッサーが実行するモジュールとして構成されてもよい。

１－２．液晶パネル１１０の全体構成
図３は、図１に示す液晶パネル１１０の平面構成を示す説明図である。図４は、図３に示す液晶パネル１１０の断面図である。図３及び図４において、液晶パネル１１０は、第１基板１０と、第１基板１０に対向する第２基板２０とを有しており、第１基板１０と第２基板２０とは、枠状のシール材４０を介して貼り合わされている。第１基板１０と第２基板２０との間には、シール材４０の内側に液晶層５０が配置されている。第１基板１０は、石英基板やガラス基板等の透光性基板からなる基板本体１０ｗを有しており、基板本体１０ｗから第１配向膜１８までが第１基板１０に相当する。第２基板２０は、石英基板やガラス基板等の透光性基板からなる基板本体２０ｗを有しており、基板本体２０ｗから第２配向膜２８までが第２基板２０に相当する。

第１基板１０は第２基板２０よりも大きく、シール材４０は、第２基板２０の外縁に沿って配置されている。液晶層５０は、正または負の誘電異方性を有する液晶材料からなる。シール材４０は、例えば、熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂等の接着剤からなり、第１基板１０と第２基板２０との間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示せず）を含んでいる。

液晶パネル１１０には、シール材４０で囲まれた領域内に画素領域Ｅが設けられており、第２基板２０には、シール材４０と画素領域Ｅとの間の周辺領域Ｆに画素領域Ｅの周りを囲む見切り部２１が設けられている。見切り部２１は、金属あるいは金属酸化物等からなる遮光層によって構成されている。遮光層は、第２基板２０に対して、隣り合う画素Ｐの境界部分に平面視で重なるブラックマトリックスとして構成されることもある。

第１基板１０において、第２基板２０と対向する一方面１０ｓの側には、シール材４０の外側に複数の端子１０４が１つの辺に沿って配列されており、端子１０４と画素領域Ｅとの間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。第１基板１０の一方面１０ｓの側において、画素領域Ｅの外側には、端子１０４が配列された辺と隣り合う２辺の各々に沿って走査線駆動回路１０２が設けられ、端子１０４が配列された辺と対向する辺に沿って検査回路１０３、及び配線１０８が設けられている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０２に繋がる複数の配線は各々、複数の端子１０４に接続されている。以下、端子１０４が配列されている方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明する。

第１基板１０の一方面１０ｓの側では、画素領域ＥにおいてＸ軸方向及びＹ軸方向に配置された複数の画素Ｐの各々に配置された画素電極１５と、画素電極１５を覆う第１配向膜１８とが設けられている。また、図示を省略するが、第１基板１０の一方面１０ｓの側には、画素スイッチング素子や配線等が設けられている。画素電極１５は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性導電膜からなる。

第２基板２０において第１基板１０と対向する一方面２０ｓの側には、見切り部２１と、見切り部２１を覆う平坦化膜２２と、平坦化膜２２を覆う共通電極２３と、共通電極２３を覆う第２配向膜２８とが設けられている。見切り部２１は、走査線駆動回路１０２及び検査回路１０３と平面視で重っている。平坦化膜２２は、例えば酸化シリコン等の無機材料からなる。共通電極２３は、ＩＴＯ等からなり、第１基板１０と第２基板２０との間に設けられた上下導通部１０６、及び第１基板１０に設けられた配線を介して端子１０４に電気的に接続されている。

第１配向膜１８及び第２配向膜２８は、液晶パネル１１０の光学設計に基づいて選定される。第１配向膜１８及び第２配向膜２８は、例えば、蒸着等の気相成長法によって成膜されたＳｉＯｘ（酸化シリコン）等の無機材料を含む無機配向膜からなる。この場合、第１配向膜１８及び第２配向膜２８は、負の誘電異方性を有する液晶分子を略垂直配向させる。第１配向膜１８及び第２配向膜２８は、表面がラビングされたポリイミド等の有機配向膜からなる場合もある。この場合、有機配向膜は、正の誘電異方性を有する液晶分子を略水平配向させる。

このように構成された液晶パネル１１０は透過型である。従って、液晶パネル１１０に対する光の入射側及び出射側の各々に配置される偏光素子の光学設計に応じて、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最小となるノーマリーブラックモードの液晶装置として構成される。以下の説明では、第１配向膜１８及び第２配向膜２８として無機配向膜を用い、液晶層５０に負の誘電異方性を有する液晶材料を用いることによって、ノーマリーブラックモードの光学設計が適用されている。

第１配向膜１８及び第２配向膜２８は、無機配向膜であって、酸化シリコン等の無機材料を斜め蒸着して柱状に成長させた柱状のカラムの集合体からなる。従って、液晶層５０において、液晶分子は、第１基板１０及び第２基板２０に対する法線方向に対して、３°～５°のプレチルト角度を有して略垂直配向（ＶＡ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）する。液晶分子は、画素電極１５と共通電極２３との間に駆動信号が印加された際、画素電極１５と共通電極２３との間に生ずる電界方向によって傾きが変化する。

第１基板１０に第１配向膜１８を形成する際の斜め蒸着方向は、例えば、図１において矢印Ｃ１で示す方位であり、Ｙ軸方向に角度θａの角度を成す方向である。第２基板２０に第２配向膜２８を形成する際の斜め蒸着方向は、例えば、図１において矢印Ｃ２で示す方位であり、Ｙ軸方向に角度θｂの角度を成す方向である。かかる蒸着方向によって、液晶分子の配向方向が規定される。角度θａ、θｂは、例えば４５度である。第１基板１０に第１配向膜１８を形成する際の斜め蒸着の方位と、第２基板２０に第２配向膜２８を形成する際の斜め蒸着の方位とは逆向きである。

画素領域Ｅは、複数の画素Ｐのうち、画像の表示に直接寄与する表示画素Ｐ１が配置された表示領域Ｅ１を有し、表示領域Ｅ１の周りには、複数の画素Ｐのうち、画像の表示に直接寄与しない複数のダミー画素Ｐ２を有するダミー画素領域Ｅ２を有している。従って、複数の画素電極１５のうち、表示画素Ｐ１に設けられた画素電極１５は、有効画素電極等と称せられる第１画素電極１５１であり、ダミー画素Ｐ２に設けられた画素電極１５は、ダミー画素電極等と称せられる第２画素電極１５２である。

本実施形態においては、液晶パネル１１０がノーマリーブラックモードであることから、表示画素Ｐ１での表示状態に関わらず、第２画素電極１５２には、ダミー画素Ｐ２を黒表示とする固定電位あるいは交流電位が印加される。但し、本実施形態において、見切り部２１は、周辺領域Ｆ及びダミー画素領域Ｅ２と平面視で重なる領域に形成されており、ダミー画素Ｐ２が視認されないようになっている。なお、見切り部２１は、周辺領域Ｆと平面視で重なっているが、ダミー画素領域Ｅ２と平面視で重なっていないように設けられる場合があり、この場合、ダミー画素領域Ｅ２は、見切り部２１とともに見切りを構成する電子見切りとして機能する。

１－３．液晶パネルの経時変化とフォトルミネッセンス
液晶パネル１１０は、長時間の使用により表示品位が変化する場合がある。特に、レーザーなどの高輝度な光源を有する投射型の表示装置２００に採用される液晶パネル１１０では、光束密度の高い光が入射するため、経時変化により表示品位が低下する傾向にある。液晶パネル１１０の表示品位の低下の要因の一つは、液晶自体の劣化が考えられ、液晶分子の組成や配向特性が、光の照射により変化することが推定される。

本願の発明者は、液晶パネル１１０の経時変化を観察するための加速劣化試験の過程で、液晶のフォトルミネッセンスと推定される発光を検出できるという知見を得た。具体的には、青色の光を照射し続けた液晶パネル１１０において赤色の光が強く観察された。この赤色の光は、劣化した液晶に起因するフォトルミネッセンスと推定される。図１に示す放射光Ｚは、液晶パネル１１０によるフォトルミネッセンス（燐光）である。

図５は、液晶に光を照射したときのフォトルミネッセンスの経時変化の説明図である。横軸は、測定波長であり、縦軸は、青色の光を照射した液晶において観察される光強度である。青色の光を照射し始めた初期のスペクトラムを実線Ｌ０で示し、青色の光を一定期間、照射した段階のスペクトラムを破線Ｌ１で示してある。入射光に対応するスペクトラム以外は、液晶分子または劣化した液晶分子のフォトルミネッセンスに基づくものと推定される。

図５に示すように、液晶に対し、４５０ｎｍ近辺に強度ピークを有する青色の光を一定時間、照射し続けると、液晶から出射される放射光のスペクトラムの強度が上昇することがわかる。特に、波長が５５０ｎｍから６５０ｎｍの帯域Ｗの強度が上昇し、赤色成分の割合が増加した光として観察される。液晶分子間で電子が遷移する際、所定の光が放射されるが、光化学反応等によって劣化した液晶分子が介在すると、波長が５５０ｎｍから６５０ｎｍの燐光を含む放射光が出射されるものと推定される。

図６及び図７は、液晶パネル１１０の加速劣化試験におけるフォトルミネッセンス（燐光）の経時変化の説明図である。図６は、試験時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のスペクトラムをそれぞれ示す図であり、横軸は、測定波長であり、縦軸は、液晶パネル１１０において観察される光強度である。図７は、帯域Ｗが５００ｎｍから６５０ｎｍにおける光強度の経時変化を示す図である。図７の横軸は、試験時間であり、縦軸は、液晶パネル１１０において観察される光強度である。図７には、図６に示す試験時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の対応点を示してある。図６及び図７に示す加速劣化試験では、光束密度の高い青色の光を液晶パネル１１０に照射し、光センサー装置１と同等な装置により、光の入射側から液晶パネル１１０を観察した。

図８は、液晶パネル１１０の電気光学特性（Ｖ－Ｔ特性）を示す説明図であり、縦軸は透過率を示し、横軸は液晶素子ＬＣの印加電圧を示す。試験時間Ｔ０、Ｔ３及びＴ４に対応する液晶パネル１１０のＶ－Ｔ曲線をそれぞれ示す。

液晶パネル１１０で観察される光強度の経時変化の主な要因は、液晶パネル１１０のフォトルミネッセンス強度の経時変化である。時試験間Ｔ０は、初期状態を示し、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４である。青色の光の照射により、液晶のフォトルミネッセンスによる放射光のスペクトラムの強度が上昇する。試験時間Ｔ１及びＴ２では、帯域Ｗが５００ｎｍから６５０ｎｍにおいて、液晶パネル１１０からのフォトルミネッセンスの強度が上昇する。試験時間Ｔ３及びＴ４において、さらに全測定波長域のフォトルミネッセンスの強度が上昇し、帯域Ｗが５００ｎｍから６５０ｎｍのフォトルミネッセンスの強度が顕著に上昇する。試験時間Ｔ３及びＴ４は各々、試験時間Ｔ２の１．１倍及び１．２倍の時間であり、それらのフォトルミネッセンスの強度は各々、試験時間Ｔ２のフォトルミネッセンスの強度の１．５倍及び３倍以上である。試験時間Ｔ３の液晶パネル１１０のＶ－Ｔ曲線は、暗い方向に変化し、試験時間Ｔ４の液晶パネル１１０のＶ－Ｔ曲線は、明るい方向に変化し、液晶パネル１１０の表示品位が低下する。試験時間Ｔ３から急激に液晶パネル１１０の劣化が進むことを把握できる。従って、液晶パネル１１０のフォトルミネッセンスの強度の変化により液晶パネル１１０の劣化を把握することができる。なお、液晶パネル１１０のフォトルミネッセンスの強度の増大の要因は、劣化した液晶分子の濃度が増大することが推定される。試験時間Ｔ４以降では、さらに液晶分子が劣化し、液晶パネル１１０は、補正等でも表示品位を回復することができなくなり、液晶パネル１１０の寿命が尽きることになる。寿命の判断としては、例えば、図７に示すように、試験時間Ｔ２と試験時間Ｔ３の間で観察されるフォトルミネッセンスの強度Ｉ０を検出した時点を液晶パネル１１０の寿命であると判断する。フォトルミネッセンスの強度Ｉ０は、液晶パネル１１０に対応する限界値Ｉ０に設定することができる。

従って、液晶パネル１１０から放出されるフォトルミネッセンスの強度を検出すれば、液晶の劣化、及び液晶の劣化を要因とする液晶パネル１１０の劣化を監視できる。なお、液晶に青色の光を一定時間、照射し続けると、液晶パネル１１０から放射される放射光Ｚには、波長が６００ｎｍから６５０ｎｍの蛍光も含まれる。また、液晶に照射される光の波長が短い方が光化学反応等による劣化が進行しやすい。

１－４．液晶パネル１１０の劣化の監視
本実施形態では、図１及び図２に示すように、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒのうち、第１液晶パネル１１０Ｂには、第１液晶パネル１１０Ｂに第１波長域の光が入射した際に第１液晶パネル１１０Ｂから放射される放射光Ｚを検出する光センサー装置１が設けられており、光センサー装置１は、第１波長域より長波長域の放射光Ｚを検出する。より具体的には、光センサー装置１は、波長が６００ｎｍから６５０ｎｍの燐光を検出する。ここで、光センサー装置１については、フィルター等によって受光素子への入射光の波長が６００ｎｍから６５０ｎｍに制限されている態様の他、受光素子が受光した結果から６００ｎｍから６５０ｎｍの帯域の光の強度を抽出する態様が採用することができる。

本実施形態においては、図１に示すように、白色光源部２１０２から出射された光のうち、第１波長域の光である青色の光を第１液晶パネル１１０Ｂに導く最下流のミラー２１０６に、第１波長域の光である青色の光を反射して第３波長域の光である赤色の光を透過するダイクロイックミラーが用いられており、ミラー２１０６に対して第１液晶パネル１１０Ｂとは反対側に光センサー装置１が配置されている。従って、光センサー装置１は、第１液晶パネル１１０Ｂの光入射側の面から放射される放射光Ｚを、ミラー２１０６を介して検出することができる。

さらに本実施形態では、図２に示すように、波長が６００ｎｍから６５０ｎｍの放射光Ｚを光センサー装置１が検出した結果に基づいて第１液晶パネル１１０Ｂの寿命を判定する判定部２が設けられている。また、判定部２は、フォトルミネセンスである放射光Ｚの強度が限界値Ｉ０を超えたか否かを判定し、放射光Ｚの強度が限界値Ｉ０を超えたときにその旨を報知する。

より具体的には、判定部２には、波長が６００ｎｍから６５０ｎｍの放射光Ｚの強度に対して、第１液晶パネル１１０Ｂの寿命に対応する限界値Ｉ０（図７参照）が設定されている。判定部２は、検出した放射光Ｚの強度に基づいて、液晶パネル１１０の寿命までの期間を画像等によって報知する。また、判定部２は、放射光Ｚの強度が限界値Ｉ０を超えたときには、画像や音声等によって、第１液晶パネル１１０Ｂは寿命である旨を報知させる。画像は、画像処理部７１が生成する画像信号に重畳し、液晶パネル１１０に表示し、投射してもよい。また、画像や音声等によってその旨を報知する報知手段を備えてもよい。放射光Ｚの強度が限界値Ｉ０を超えたときに、第１液晶パネル１１０Ｂの寿命を報知するフローを図９に示す。判定部２は、光センサー装置１を介して、第１液晶パネル１１０Ｂのフォトルミネッセンスを監視し（ステップＳ１）、フォトルミネッセンスの強度が限界値Ｉ０を超えたと判断すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、第１液晶パネル１１０Ｂが寿命であること、または寿命までの期間を報知する（ステップＳ３）。

また、判定部２は、第１液晶パネル１１０Ｂの寿命の通知だけでなく、表示品位の低下を抑制するため、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動を補正させてもよい。判定部２は、図７に示す試験時間Ｔ０に対応するＶ－Ｔ曲線に近づけるように、画像処理部７１に階調信号ＶＬの補正指示を行う。駆動回路１０５は、補正された階調信号ＶＬに基づいて、補正された画像信号ＶＤ［ｊ］を複数の画素Ｐの各々に供給する。図１０に示すように、判定部２は、光センサー装置１を介して、第１液晶パネル１１０Ｂのフォトルミネッセンスである放射光Ｚを監視し（ステップＳ１１）、放射光Ｚの強度が閾値Ｉ１を超えたと判断すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動が補正できるかを判定する（ステップＳ１３）。判定部２は、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動が補正可能であれば、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動を補正し（ステップＳ１５）、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動が補正不可能であれば、第１液晶パネル１１０Ｂが寿命である旨を報知する（ステップＳ１４）。例えば、実験等により、判定部２は、図７に示す試験時間Ｔ２及びＴ３に対応するＶ－Ｔ曲線を試験時間Ｔ０のＶ－Ｔ曲線に近づける補正量を算出し、算出した補正量をそれぞれ試験時間Ｔ２及びＴ３に対応する放射光Ｚの光強度に対応づけて保持する。判定部２は、光センサー装置１が閾値Ｉ１を検出し、それに対応する補正量に基づいて、画像処理部７１が行う階調信号ＶＬの補正が可能であれば、階調信号ＶＬの補正を指示する。例えば、閾値Ｉ１は、図７の試験時間Ｔ２またはＴ３に対応する放射光Ｚの光強度であり、第１液晶パネル１１０Ｂの駆動の補正は可能である。図７の試験時間Ｔ４に対応する放射光Ｚの光強度が閾値Ｉ１の場合は、第１液晶パネル１１０の駆動の補正は不可能である。

かかる第１液晶パネル１１０Ｂから出射される放射光Ｚの監視は、表示装置２００において、第１液晶パネル１１０Ｂが表示動作を行っている期間中、実行される。また、第１液晶パネル１１０Ｂに白色光源部２１０２からの第１波長域の青色の光が照射される期間中であれば、第１液晶パネル１１０Ｂが表示動作を停止している期間中、第１液晶パネル１１０Ｂから出射される放射光Ｚの監視が行われる態様であってもよい。また、第１液晶パネル１１０Ｂに第１波長域の青色の光を照射させる機構を別機構として備えてもよい。

このように本実施形態では、第１液晶パネル１１０Ｂに第１波長域の光が入射した際に放射される第３波長域の放射光Ｚを検出する光センサー装置１が設けられており、放射光Ｚは、液晶分子の劣化に対応する燐光である。従って、光センサー装置１での検出結果に基づいて、第１液晶パネル１１０Ｂでの液晶の劣化を監視することができる。

また、本実施形態では、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒのうち、入射光の波長が最も短い第１液晶パネル１１０Ｂに対して光センサー装置１が設けられている。このため、他の第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒに光センサー装置１を設けなくても、表示装置２００における液晶パネル１１０の劣化を監視することができる。

１－５．第１実施形態の変形例１
図１１は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る投射型の表示装置２００の説明図であり、光センサー装置１は、ミラー２１０５に対して第１液晶パネル１１０Ｂとは反対側に配置される。なお、本形態の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。

図１に示す態様では、最下流のミラー２１０６をダイクロイックミラーとしたが、図１１に示すように、第１液晶パネル１１０Ｂから放射される第３波長域の放射光Ｚを合成光学系２１１２、ミラー２１０６、２１０５を介して検出してもよい。ミラー２１０６に、青色及び赤色の光を反射するダイクロイックミラーを用い、ミラー２１０５に、青色の光を反射し、赤色の光を透過するダイクロイックミラーを用いる。

１－６．第１実施形態の変形例２
図１２は、本発明の第１実施形態の変形例２に係る投射型の表示装置２００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。本形態の表示装置２００では、第３液晶パネル１１０Ｒに向かう赤色の光路には、赤色の光が光センサー装置１に向けて漏れることを防止する遮光部材４が設けられている。従って、光センサー装置１は、第１液晶パネル１１０Ｂから放射される第３波長域の燐光を精度よく検出することができる。

２．第２実施形態
図１３は、本発明の第２実施形態に係る投射型の表示装置３００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、第２実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。

第１実施形態に係る投射型の表示装置２００には透過型の液晶パネル１１０が用いられていたが、本形態の投射型の表示装置３００において、液晶パネル１１０は反射型である。より具体的には、図４に示す液晶パネル１１０において、画素電極１５は、アルミニウム等の反射性金属からなる。

かかる表示装置３００では、白色光源部３１０２から出射された光源光は、内部に配置された２枚のダイクロイックミラー３１０７、３１０８と、ミラー３１０９によって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色に分離して所定の方向に進行させる。具体的には、ダイクロイックミラー３１０７は、入射した光のうち、赤色（Ｒ）の光を反射し、その他の色の光を透過させることにより、入射光を赤色（Ｒ）の光とその他の色の光とに分離する。ミラー３１０９は、ダイクロイックミラー３１０７によって分離された他の色の光の光路上に配置される。ダイクロイックミラー３１０８は、入射した光のうち、緑色（Ｇ）の光を反射し、青色（Ｂ）の光を透過させることにより、入射光を緑色（Ｇ）の光と青色Ｂの光とに分離する。

ここで、表示装置３００は、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒと、ダイクロイックプリズムからなる合成光学系３１１２との間に液晶パネル１１０への光源光の入射光路と液晶パネル１１０からの変調光の出射光路とを合成する偏光ビームスプリッタ、３０８６Ｂ、３０８６ＧＢ３０８６Ｒが設けられている。従って、ダイクロイックミラー３１０７、３１０８を透過した青色の光は、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｂに入射して偏光光に変換され、第１液晶パネル１１０Ｂに照射される。ダイクロイックミラー３１０７を透過してダイクロイックミラー３１０８により反射した緑色の光は、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｇに入射して偏光光に変換され、第２液晶パネル１１０Ｇに照射される。ダイクロイックミラー３１０７を反射した赤色の光は、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｒに入射して偏光光に変換され、第３液晶パネル１１０Ｒに照射される。

第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒは各々、入射した光を変調して反射させ、各色に対応する偏光ビームスプリッタ３０８６Ｒ、３０８６Ｇ、３０８６Ｂに向けて変調光として出射する。偏光ビームスプリッタ３０８６Ｒ、３０８６Ｇ、３０８６Ｂは、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒから入射した変調光を合成光学系３１１２に入射させる。合成光学系３１１２は、３色の変調光を合成し、投射光学系３１１４に向けて出射し、投射光学系３１１４は、カラー画像をスクリーン等の被投射部材３１２０に拡大投射する。

本実施形態において、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｂに対して第１液晶パネル１１０Ｂとは反対側に光センサー装置１が配置されている。従って、光センサー装置１は、第１液晶パネル１１０Ｂに第１波長域の青色の光が入射した際、第１液晶パネル１１０Ｂが放射する第３波長域の赤色の放射光Ｚを検出することができる。なお、図示を省略するが、第１実施形態の変形例２と同様、第３液晶パネル１１０Ｒに向かう赤色の光路には、赤色の光が光センサー装置１に向けて漏れることを防止する遮光部材が設けられていることが好ましい。

２－１．第２実施形態の変形例
図１４は、本発明の第２実施形態の変形例に係る投射型の表示装置３００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、第２実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。図１３に示す表示装置３００において、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｂに対して第１液晶パネル１１０Ｂとは反対側に光センサー装置１が配置されていたが、図１４に示すように、偏光ビームスプリッタ３０８６Ｂの側方に光センサー装置１が配置されている態様であってもよい。また、感度を上げるため、光センサー装置１と偏光ビームスプリッタ３０８６Ｂとの間に集光レンズ１１を設けてもよい。

３．第３実施形態
図１５は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の説明図であり、第１液晶パネル１１０Ｂの端部の構成を拡大して示す断面図である。図２等を参照して説明した液晶パネル１１０において、画素電極１５に画像信号を供給して液晶層５０を駆動すると、液晶分子が振動し、図２に示す矢印Ｃ１、Ｃ２で示した斜め蒸着方向に液晶分子のフローが生ずる。従って、光化学反応等によって液晶材料が劣化した際にイオン性不純物が発生すると、イオン性不純物は、液晶分子のフローに沿って画素領域Ｅの隅部Ｅａ、Ｅｂに向かって移動し、隅部Ｅａ、Ｅｂに偏在しようとする。かかるイオン性不純物の偏在が発生した領域では、液晶層５０に印加される電圧が低下し、光変調特性が低下する。また、第１液晶パネル１１０Ｂ、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｒのうち、最も波長域が低い光入射する第１液晶パネル１１０Ｂでは、光化学反応等による液晶材料の劣化が著しい。

そこで、本実施形態では、第１基板１０においてシール材４０と画素領域Ｅとの間の周辺領域Ｆに、表示領域Ｅ１の液晶層５０に存在する不純物を表示領域Ｅ１の外側に引き寄せる不純物吸引用の電極１３０が設けられており、第１液晶パネル１１０Ｂでは、図１等に示す光センサー装置１による放射光Ｚの強度の検出結果に基づいて電極１３０を駆動する。例えば、共通電極２３に印加される共通電位Ｖｃｏｍを基準電位としたときの電位が正極性と負極性とに交互に切り換わる交流信号Ｖｔが電極１３０に印加される。

より具体的には、光センサー装置１による放射光Ｚの強度の検出結果において、放射光Ｚの強度が設定値より高くなった際、電極１３０を駆動する。従って、電極１３０が正極性の期間、液晶材料の劣化によって発生したイオン性不純物のうち、アニオン性の不純物が電極１３０に吸引される。また、電極１３０が負極性の期間、液晶材料の劣化によって発生したイオン性不純物のうち、カチニオン性の不純物が電極１３０に吸引される。その結果、表示領域Ｅ１の液晶層５０に存在する不純物は、表示領域Ｅ１から周辺領域Ｆに掃き出されるので、イオン性不純物が表示領域Ｅ１の隅等に偏在しにくい。

ここで、電極１３０は、少なくともイオン性不純物が偏在しようとする画素領域Ｅの隅部とシール材４０の隅部との間に設けられている。本実施形態において、図２に示す矢印Ｃ１、Ｃ２で示した斜め蒸着方向（液晶分子の配向方向）に対応して、電極１３０は、少なくとも、画素領域Ｅの対角方向における２つの隅部Ｅａ、Ｅｂとシール材４０の前記対角方向における２つの隅部４０ａ、４０ｂとの間の各々に設けられている。但し、電極１３０は、画素領域Ｅとシール材４０のとの間で画素領域Ｅを囲むように枠状に設けてもよい。また、電極１３０を複数、並列するように配置し、隣り合う電極１３０に交流電位を印加してもよい。また、電極１３０に直流電位を印加してもよい。また、電極１３０は、第１液晶パネル１１０Ｂに限らず、第２液晶パネル１１０Ｇ、及び第３液晶パネル１１０Ｂにも設けてもよい。

４．他の実施形態
上記実施形態では、第１波長域に対応する第１液晶パネルを青色（Ｂ）に対応する液晶パネル１１０としたが、第１波長域に対応する第１液晶パネルを緑色（Ｇ）に対応する液晶パネル１１０としてもよい。この場合、各波長の光、及び液晶パネル１１０は各々、以下のように定義される。この場合、緑色（Ｇ）に対応する液晶パネル１１０に光センサー装置１が設けられる。
第１波長域の光＝緑色（Ｇ）の光
第２波長域の光＝青色（Ｂ）の光
第３波長域の光＝赤色（Ｒ）の光
緑色（Ｇ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第１液晶パネル
青色（Ｂ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第２液晶パネル
赤色（Ｒ）の光が入射する液晶パネル１１０＝第３液晶パネル

また、青色の光に対応する液晶パネル１１０、及び緑色の光に対応する液晶パネル１１０の双方に光センサー装置１が設けられた態様であってもよい。

５．他の電子機器
光源部として、各色の光を出射するＬＥＤやレーザーダイオード等の発光素子等を用い、かかる発光素子から出射された色光を光源光として用いてもよい。また、本発明を適用した液晶パネル１１０を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型の表示装置２００、３００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に本発明を適用した液晶パネル１１０を用いてもよい。

１…光センサー装置、２…判定部、４…遮光部材、１０…第１基板、１５…画素電極、１８…第１配向膜、２０…第２基板、２１…見切り部、２３…共通電極、２８…第２配向膜、４０…シール材、５０…液晶層、７０…制御部、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…ライトバルブ、１１０…液晶パネル、１１０Ｂ…第１液晶パネル、１１０Ｇ…第２液晶パネル、１１０Ｒ…第３液晶パネル、１１１…入射側偏光分離素子、１１２…出射側偏光分離素子、１３０…電極、２００、３００…表示装置、２１０２、３１０２…白色光源部、３１０７、３１０８…ダイクロイックミラー、２１１２、３１１２…合成光学系、２１１４、３１１４…投射光学系、Ｅ…画素領域、Ｅ１…表示領域、Ｅ２…ダミー画素領域、Ｆ…周辺領域、Ｐ…画素、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…放射光

Claims (16)

1. 第１液晶パネルと、
   前記第１液晶パネルに第１波長域の光が入射した際に前記第１液晶パネルから放射される、前記第１波長域より長波長域の放射光を検出する光センサー装置と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記第１波長域と異なる第２波長域の光が入射する第２液晶パネルと、
   前記第１波長域及び前記第２波長域より長波長の第３波長域の光が入射する第３液晶パネルと、
   を有し、
   前記第１液晶パネルによって変調された前記第１波長域の光、前記第２液晶パネルによって変調された前記第２波長域の光、及び前記第３液晶パネルによって変調された前記第３波長域の光を合成して出射する合成光学系と、
   前記合成光学系から出射された光を投射する投射光学系と、
   を有することを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記第１波長域は、前記第２波長域より低波長域であることを特徴する表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置において、
   前記放射光は、前記第３波長域の光であることを特徴する表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   前記第３液晶パネルに入射する前記第３波長域の光、及び前記第３液晶パネルから出射される前記第３波長域の光が前記光センサー装置に入射することを妨げる遮光部材を有することを特徴する表示装置。
6. 請求項２から５までの何れか一項に記載の表示装置において、
   前記第１液晶パネルは、透過型の液晶パネルであり、
   前記光センサー装置は、前記第１液晶パネルの光入射側の面から出射された前記放射光を検出することを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置において、
   光源から出射された光のうち、前記第１波長域の光を前記第１液晶パネルに導くダイクロイックミラーを備え、
   前記光センサー装置は、前記ダイクロイックミラーに対して前記第１液晶パネルとは反対側に配置され、前記ダイクロイックミラーを介して前記放射光を検出することを特徴する表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置において、
   前記光センサー装置と前記ダイクロイックミラーの間には、集光レンズを備えることを特徴する表示装置。
9. 請求項２から５までの何れか一項に記載の表示装置において、
   前記第１液晶パネルは、反射型の液晶パネルであり、
   前記光センサー装置は、前記第１液晶パネルの出射側の面から出射された前記放射光を検出することを特徴とする表示装置。
10. 請求項９に記載の表示装置において、
    前記第１液晶パネルへの光源光の入射光路と前記第１液晶パネルからの変調光の出射光路とを合成する偏光ビームスプリッタとを備え、
    前記光センサー装置は、前記偏光ビームスプリッタを介して前記放射光を検出することを特徴とする表示装置。
11. 請求項１から１０までの何れか一項に記載の表示装置において、
    前記光センサー装置による前記放射光の強度の検出結果に基づいて前記第１液晶パネルの寿命を判定する判定部を有することを特徴とする表示装置。
12. 請求項１から１０までの何れか一項に記載の表示装置において、
    前記光センサー装置が前記放射光の強度が設定値を超えたことを報知する報知手段を有することを特徴とする表示装置。
13. 請求項１から１０までの何れか一項に記載の表示装置において、
    前記第１液晶パネルは、表示領域の液晶層に存在する不純物を前記表示領域の外側に引き寄せる不純物吸引用の電極を備え、
    前記光センサー装置による前記放射光の強度の検出結果に基づいて前記電極を駆動することを特徴とする表示装置。
14. 請求項１から１３までの何れか一項に記載の表示装置において、
    前記光センサー装置は、前記第１液晶パネルが表示動作を行っている期間中、前記放射光の検出を行うことを特徴とする表示装置。
15. 請求項１から１３までの何れか一項に記載の表示装置において、
    前記光センサー装置は、前記第１液晶パネルが表示動作を停止している期間中、前記放射光の検出を行うことを特徴とする表示装置。
16. 液晶パネルを備えた表示装置の制御方法であって、
    前記液晶パネルに第１波長域の光を入射させ、
    前記液晶パネルから放射される、前記第１波長域より長波長域の放射光を検出することを特徴とする表示装置の制御方法。

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