液晶装置及びプロジェクター
【課題】液晶層に印加される直流成分を減らしつつ、液晶層の配向性を良好に保持する。
【解決手段】液晶装置１は、液晶層、及び液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネル２と、１対の電極による液晶層の駆動が停止された状態で、液晶層を加熱するとともに液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層の温度を調整する温度調整部３と、を備える。温度調整部３は、例えば液晶層の温度を計測する温度センサー３１、及び転移温度を示す温度情報を記憶したメモリー３２を有し、温度センサー３１の計測結果と温度情報とを比較して液晶層の温度を調整する。
【解決手段】液晶装置１は、液晶層、及び液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネル２と、１対の電極による液晶層の駆動が停止された状態で、液晶層を加熱するとともに液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層の温度を調整する温度調整部３と、を備える。温度調整部３は、例えば液晶層の温度を計測する温度センサー３１、及び転移温度を示す温度情報を記憶したメモリー３２を有し、温度センサー３１の計測結果と温度情報とを比較して液晶層の温度を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、各種の光学機器に利用されている。液晶装置は、１対の基板に挟持された液晶層に電界を印加することによって、液晶層を通る光の偏光状態を制御することができる。液晶装置は、液晶層を通った光をその偏光状態に応じて吸収する偏光板を用いること等によって、液晶装置の透過率を制御することができ、例えばプロジェクター等の表示装置に利用することができる。
【０００３】
液晶層は、耐久性等の観点で、通常は交流駆動されている。交流駆動時に液晶層に印加される正極性電圧の実効値が負極性電圧の実効値と異なっていると、液晶層に直流成分が印加されることになる。また、１対の基板で構成要素の材質が異なること等によって電気的な特性が非対称であると、液晶層に含まれるイオンの偏り等が発生して、液晶層に直流成分が印加されることになる。
【０００４】
液晶層に直流成分が印加されると、正極性電圧の印加時と負極性電圧の印加時とで液晶装置の透過率が変化してしまい、例えば表示画像のちらつき等の不具合が発生することがある。液晶層に印加される直流成分は、液晶層の駆動を停止するとある程度は減少するが、液晶層の駆動を繰り返すうちに累積して不具合の顕在化を招く一因になりえる。
【０００５】
上述の直流成分の累積を抑制可能な技術として、下記の特許文献１に開示されている技術が挙げられる。特許文献１では、液晶層の駆動を停止した後に液晶層を加熱することによって、液晶層に印加された直流成分を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の技術は、液晶層が加熱によって等方相に転移して、液晶層の配向性が乱れてしま可能性がある。液晶層の配向性が乱れると、液晶層を通った光が所望の偏光状態にならなくなり、液晶装置における光の透過率を高精度に制御すること等が難しくなる。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、液晶層に印加される直流成分を減らしつつ、液晶層の配向性を良好に保持することが可能な液晶装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様の液晶装置は、液晶層、及び前記液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネルと、前記１対の電極による前記液晶層の駆動が停止された状態で、前記液晶層を加熱するとともに前記液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように前記液晶層の温度を調整する温度調整部と、を備える。
【００１０】
このようにすれば、温度調整部が、液晶層を加熱するとともに液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層の温度を調整するので、第１の態様の液晶装置は、液晶層に印加される直流成分を減らしつつ、液晶層の配向性を良好に保持することができる。したがって、第１の態様の液晶装置は、液晶層の配向性が良好に保持されるので光の透過率を高精度に制御することができるので高品質な画像を形成あるいは表示することができ、しかも液晶層に印加される直流成分が低減されるので画像のちらつき等を抑制することができる。
【００１１】
前記温度調整部は、前記液晶層の温度を計測する温度センサー、及び前記転移温度を示す温度情報を記憶したメモリーを有し、前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度を調整してもよい。
【００１２】
このようにすれば、温度調整部は、温度センサーの計測結果と温度情報とを比較して液晶層の温度を調整するので、液晶層の温度を高精度に制御することができる。
【００１３】
前記温度調整部は、前記液晶層を加熱するヒーター、及び前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度が前記転移温度未満になるように前記ヒーターを制御する温度コントローラーを有してもよい。
【００１４】
このようにすれば、温度コントローラーが液晶層の温度が転移温度未満になるようにヒーターを制御するので、温度調整部は、液晶層の温度が転移温度未満になるように液晶層の温度を高精度に制御することができる。
【００１５】
前記液晶パネルは、前記液晶層の厚み方向の一方側から前記液晶層へ入射した光が反射する反射面を有し、該反射面で反射した光が前記液晶層の前記一方側へ射出される反射型の液晶パネルであってもよい。
【００１６】
前記液晶パネルを駆動する駆動部を備え、前記１対の電極は、前記駆動部から供給される駆動信号により前記液晶層を駆動し、前記温度コントローラーは、前記一対の電極による前記液晶層の駆動の停止を示す制御信号を前記駆動部から受けて、前記ヒーターに前記液晶層の加熱を開始させてもよい。
【００１７】
温度コントローラーは、液晶パネルを駆動する駆動部から液晶層の駆動の停止を示す制御信号を受けて、ヒーターに液晶層の加熱を開始させるので、液晶層を加熱するタイミングを高精度に管理することができる。
【００１８】
一般的に、反射型の液晶パネルは、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすく、液晶層に印加される直流成分が累積しやすい。一方で、上記の構成によれば、電気的な特性の非対称性に起因する直流成分を減らしつつ、透過型の液晶パネルと比較して開口率を高めること等ができる。
【００１９】
前記ヒーターは、前記液晶層の厚み方向から見て前記液晶層と重なるように、前記反射面に対して前記液晶層とは反対側に配置されていてもよい。
【００２０】
ヒーターは、液晶層の厚み方向から見て液晶層と重なるように配置されているので液晶層を効果的に加熱することができ、しかも反射面に対して液晶層とは反対側に配置されているので液晶層から一方側に射出される光を遮ることがなくなる。
【００２１】
第２の態様のプロジェクターは、第１の態様の液晶装置を備える。
第１の態様の液晶装置は、高品質な画像を形成することができるとともに画像のちらつきを抑制することができるので、第２の態様のプロジェクターは、高品質な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の液晶装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の液晶パネルを示す平面図である。
【図３】本実施形態の液晶パネル、ヒーター及び温度センサーを示す断面図である。
【図４】本実施形態の液晶層の駆動方法を示す説明図である。
【図５】本実施形態の液晶層の温度を異ならせたときの共通電極電位の時間変化量の比較を示す図である。
【図６】本実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面中の各構造は、寸法や縮尺を実際と異ならせて図示されている場合がある。
【００２４】
図１は、本実施形態の液晶装置を示すブロック図である。図２は、本実施形態の液晶パネルを示す平面図である。図３は、本実施形態の液晶パネル、ヒーター及び温度センサーを示す断面図である。図１に示す液晶装置１は、液晶装置１の外部装置、例えばＰＣやＤＶＤ等から画像信号を受け取り、画像信号に規定された画像を形成あるいは表示することができる。
【００２５】
液晶装置１は、液晶パネル２、温度調整部３、及び駆動部４を備える。駆動部４は、液晶装置１に供給された画像信号に基づいて、液晶パネル２を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル２は、駆動部４から供給される駆動信号に基づいて光を変調する。変調された光は、画像の表示等に利用される。また、駆動部４は、液晶パネル２による光の変調の停止を示す制御信号を生成する。温度調整部３は、この制御信号を駆動部４から受けて、液晶パネル２内の液晶層を加熱するとともに、この液晶層の温度が等方相への転移温度未満となるように液晶層の温度を調整する。
【００２６】
図２に示すように、液晶パネル２は、素子基板１０及び対向基板１１を有している。液晶パネル２の中央部は表示領域Ａ１になっている。表示領域Ａ１の周辺部は、黒表示領域Ａ２になっている。表示領域Ａ１には、複数の画素が２次元的に配列されている。以下の説明で、画素の配列方向の一方を水平走査方向と称し、他方を垂直走査方向と称することがある。
【００２７】
素子基板１０には、水平走査方向にほぼ平行な複数の走査線１２が設けられている。素子基板１０には、垂直走査方向にほぼ平行な複数のデータ線１３が設けられている。走査線１２とデータ線１３は、互いに導通しないように離れて交差している。走査線１２とデータ線１３とに囲まれる各領域は、１つの画素に相当する。ここでいう画素は、光を変調することが可能な変調要素の最小単位のことであり、２以上の基本色の加法混色によりカラー画像を表示する場合には、サブ画素と呼ばれることもある。走査線１２とデータ線１３との各交差点付近に、各画素と１対１で対応するスイッチング素子１４が設けられている。
【００２８】
黒表示領域Ａ２の周辺部に、黒表示領域Ａ２を囲むようにシール材１５が設けられている。対向基板１１は、素子基板１０とシール材１５により貼り合わされている。素子基板１０と対向基板１１との間のシール材１５に囲まれる領域に、液晶層１６（図３参照）が注入されている。
【００２９】
表示領域Ａ１の外側において、素子基板１０と対向基板１１とが重ね合わされる領域、ここでは対向基板１１の４隅付近に基板間導通端子部１７が設けられている。画像の表示や形成に必要な駆動信号は、駆動部４から素子基板１０に供給され、そのうちで対向基板１１に必要な電気信号は、素子基板１０から基板間導通端子部１７を介して対向基板１１に供給される。
【００３０】
表示領域Ａ１の外側には、図示略の走査線駆動回路及びデータ線駆動回路が設けられている。複数の走査線１２は、走査線駆動回路と電気的に接続されている。複数のデータ線１３は、データ線駆動回路と電気的に接続されている。素子基板１０の周縁部には、複数の接続端子を有する接続端子部１８が設けられている。接続端子部１８の各接続端子の一端は、引き回し配線等により走査線駆動回路またはデータ線駆動回路と電気的に接続されており、各接続端子の他端は、ＦＰＣ基板等を介して駆動部４と電気的に接続されている。
【００３１】
図３に示す素子基板１０は、第１基板２０、第１基板２０上に形成された素子層２１、素子層２１上に形成された複数の画素電極２２、及び画素電極２２上に形成された第１配向膜２３を有する。対向基板１１は、第２基板２４、第２基板２４上に形成された共通電極２５、及び共通電極２５上に形成された第２配向膜２６を有する。素子基板１０は、第１基板２０に対して画素電極２２の形成側を、対向基板１１の第２基板２４に対する共通電極２５の形成側に向けて、対向基板１１と貼り合わされている。
【００３２】
画素電極２２及び共通電極２５は、液晶層１６を挟むように配置されており、液晶層１６に電界を印加可能な１対の電極をなしている。画素電極２２と共通電極２５は、これら電極間に印加される電界によって液晶層１６の液晶分子の方位角を変化させることができ、液晶層１６を駆動することができる。液晶層１６の液晶分子の方位角が変化すると、液晶層１６の複屈折性が変化し、液晶層１６を通る光の偏光状態が変化する。液晶装置１を表示装置に利用する場合には、液晶層１６に対する光の入射側及び射出側に偏光板が設けられる。射出側に配置される偏光板は、液晶層１６を通った光のうちで所定の偏光成分を吸収するように、吸収軸あるいは透過軸の方向が設定される。
【００３３】
本実施形態の液晶パネル２は、反射型の液晶パネルである。液晶層１６の厚み方向の一方側、すなわち液晶層１６に対して対向基板１１の配置側から液晶層１６へ入射した光は、液晶層１６の内部を通った後に素子基板１０で反射して折り返され、液晶層１６の内部を通って対向基板１１の配置側から射出される。
【００３４】
素子基板１０の第１基板２０は、例えばガラス基板やシリコン基板、樹脂基板等である。素子層２１は、上記の走査線１２やデータ線１３等の各種配線、スイッチング素子１４、図示略の層間絶縁膜やパッシベーション膜等を有する。スイッチング素子１４は、ゲート電極が走査線１２と電気的に接続されている。スイッチング素子１４は、ソース領域及びドレイン領域の一方がデータ線１３と電気的に接続されており、他方が画素電極２２と電気的に接続されている。複数の画素電極２２のそれぞれは、各画素と１対１の対応で島状に設けられている。
【００３５】
本実施形態の画素電極２２は、アルミニウム等の光が反射する材料で形成されている。画素電極２２において、液晶層１６を向く面は、液晶層１６を通って画素電極２２へ入射した光が反射する反射面として機能する。画素電極２２は、多層膜で構成されていてもよく、例えば光が透過する層と光が反射する層とが互いに積層された構造でもよい。また、液晶層１６を通って画素電極２２へ入射した光が反射する反射面は、画素電極２２とは別の層、例えば画素電極２２の下地となる層に設けられていてもよい。
【００３６】
対向基板１１の第２基板２４は、例えばガラス基板等の透光性を有する基板である。共通電極２５は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透光性を有する材料で形成されている。共通電極２５は、図１に示した基板間導通端子部１７を介して、素子基板１０の素子層２１と電気的に接続されている。
【００３７】
素子基板１０の第１配向膜２３及び対向基板１１の第２配向膜２６は、液晶層１６の配向性を制御することができる。第１配向膜２３及び第２配向膜２６は、例えばシリコン酸化物等の無機材料を斜方蒸着法や斜方スパッタ法等の斜方成膜法により成膜して形成された無機配向膜である。本実施形態の液晶層１６は、誘電異方性が負の液晶材料からなる。第１配向膜２３は、液晶層１６の液晶分子が所定のプレチルトになるように、液晶層１６の配向状態を制御する。
【００３８】
図１に示す温度調整部３は、液晶層１６を加熱可能なヒーター３０、液晶層１６の温度を計測可能な温度センサー３１、液晶層１６が液晶相から等方相に転移する転移温度を示す温度情報を記憶したメモリー３２、及び温度センサー３１の計測結果とメモリー３２に記憶された温度情報とを比較して液晶層１６の温度が転移温度未満になるようにヒーター３０を制御する温度コントローラー３３を有する。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態のヒーター３０は、液晶層１６の厚み方向から見て液晶層１６のほぼ全域と重なるように配置されている。ヒーター３０は、画素電極２２の反射面に対して液晶層１６とは反対側に配置されている。ヒーター３０は、素子基板１０の第１基板２０において液晶層１６とは反対を向く面に、取付けられている。ヒーター３０は、例えばペルチェ素子等により構成され、温度コントローラー３３から供給される駆動電力に応じた熱量だけ発熱する。ヒーター３０は、その熱が素子基板１０を介して液晶層１６に伝わることによって、間接的に液晶層１６を加熱することができる。
【００４０】
温度センサー３１は、素子基板１０においてヒーター３０が取付けられた領域の周辺に取付けられている。温度センサー３１は、素子基板１０を介して液晶層１６の温度を計測可能である。温度センサー３１は、液晶層１６の温度に対応する測定結果を示す情報を温度コントローラー３３へ出力する。
【００４１】
メモリー３２は、例えば不揮発性のメモリー素子によって構成される。本実施形態のメモリー３２は、液晶層１６を加熱するときの上限温度の設定値を示す設定温度情報（温度情報）、及び液晶層１６を加熱するときの時間の設定値を示す設定時間情報を記憶している。液晶層１６を加熱するときの上限温度は、液晶層１６の転移温度未満の温度範囲に設定される。
【００４２】
なお、温度調整部３は、外部からの入力デバイスと電気的に接続されており、この入力デバイスから入力された設定温度情報と設定時間情報の少なくとも一方をメモリー３２に記憶させてもよい。温度調整部３は、入力デイバスから入力された設定温度情報が示す温度が液晶層１６の転移温度以上であるときに、その旨を示す情報を出力してもよく、また設定温度情報が示す温度に代えて、転移温度未満の温度を上限温度に設定してもよい。
【００４３】
本実施形態の温度コントローラー３３は、液晶層１６の駆動の停止を示す制御信号を駆動部４から受け取る。制御信号は、液晶パネル２に対して電力の供給を停止することを示す信号でもよいし、例えば液晶パネル２を用いた画像の表示を休止すること（スリープ状態）を示す信号でもよい。温度コントローラー３３は、液晶層の駆動が停止された状態でヒーター３０にヒーター３０を駆動する駆動電力を供給し、ヒーター３０に液晶層１６の加熱を開始させる。温度コントローラー３３は、温度センサー３１から出力された測定結果を示す情報と、メモリー３２に記憶された温度情報とを比較し、液晶層１６の温度が転移温度未満になるように、ヒーター３０を駆動するための駆動電力を調整する。
【００４４】
例えば、温度コントローラー３３は、液晶層１６の温度と転移温度との差分が予め設定された所定の値以下になったときに、ヒーター３０に供給する駆動電力（例えば電流値）を減少させて、ヒーター３０の発熱を抑制する。また、温度コントローラー３３は、上記の設定時間情報をメモリー３２から読み出して、ヒーター３０による液晶層１６の加熱を開始してから設定時間情報が示す時間が経過した後に、ヒーター３０に対する駆動電力の供給を停止することができる。
【００４５】
次に、液晶層の駆動方法の一例を説明する。図４は、液晶層の駆動方法を示す説明図である。図４には、リークの影響を省いた実効電圧の波形が図示されており、図中の横軸は駆動開始からの時間経過を示し、縦軸は電位を示す。
【００４６】
本実施形態において、上述の走査線駆動回路は、駆動部４から供給される駆動信号に基づき、複数の走査線１２に対して時間順次で走査線ごとにゲート電圧ＶＧを印加する。ゲート電圧ＶＧが印加された走査線１２と電気的に接続されたスイッチング素子１４は、オン状態となり、チャネル領域に電流を流すことが可能になる。
【００４７】
上述のデータ線駆動回路は、駆動部４から供給される駆動信号に基づき、オン状態のスイッチング素子１４のチャネル領域及びデータ線１３を介して、画素電極２２に駆動電圧を印加する。所定の階調を表示するときに画素電極２２に印加される駆動電圧は、ゲート電圧ＶＧの立ち上がりと同期して、高電位ＶＨ（例えば１２Ｖ）と低電位ＶＬ（例えば２Ｖ）とに交互に切替わる。高電位ＶＨと低電位ＶＬは、例えば１フレームごとに切替わる。駆動電圧が高電位ＶＨであるときに、画素電極２２の電位、すなわち液晶層１６に印加される実効電圧ＶＥＦは、概ね高電位ＶＨまで上昇する。
【００４８】
スイッチング素子１４がオフになると、スイッチング素子１４のゲート電極とチャネル領域等との寄生容量に蓄積された電荷がソース領域、ドレイン領域に分配されて画素電極２２に流れること（フィールドスルー）により、実効電圧ＶＥＦが低下する。次にゲート電圧ＶＧが立ち上がると駆動電圧が低電位ＶＬになり、画素電極２２が放電されて、実効電圧ＶＥＦが低電位ＶＬまで降下する。そして、スイッチング素子１４がオフになると、フィールドスルーによる電圧降下Ｖ２が生じる。
【００４９】
本実施形態の駆動部４は、共通電極電位ＶＣＯＭを生成し、基板間導通端子部１７を介して共通電極２５に共通電極電位ＶＣＯＭを印加する。共通電極電位ＶＣＯＭは、低電位ＶＬよりも高く、高電位ＶＨよりも低い電位に設定される。液晶層１６には、共通電極電位ＶＣＯＭと画素電極２２の電位との電位差に応じた電界が印加される。すなわち、液晶層１６は、駆動電圧が高電位ＶＨであるときに正極性電圧が印加され、また駆動電圧が低電位ＶＬであるときに負極性電圧が印加されて、交流駆動される。
【００５０】
共通電極電位ＶＣＯＭは、実効電圧ＶＥＦの共通電極電位ＶＣＯＭに対する正極性（高電位）側と負極性（低電位）側とのバランスを取るように、予め設定されている。すなわち、実効電圧ＶＥＦと共通電極電位ＶＣＯＭとに囲まれる領域の面積が、正極性電圧の印加期間と負極性電圧の印加期間とでほぼ同じになるように、共通電極電位ＶＣＯＭが設定されている（以下、最適化という）。共通電極電位ＶＣＯＭは、フィールドスルーやリークによる実効電圧ＶＥＦの変動を加味して、例えば、高電位ＶＨと低電位ＶＬの平均値である中間電位ＶＭよりも低電位に設定される。
【００５１】
共通電極２５の電位を共通電極電位ＶＣＯＭに保持すれば、正負極性での電気的なバランスを取ることができるように思われるが、実際には素子基板１０と対向基板１１の構造の違いに起因して、液晶層１６に電荷の偏りが残ることがある。特に、反射型の液晶パネルは、液晶層を挟持する１対の基板のうちで、一方の基板は光が透過する特性であるのに対して他方の基板は光が反射する特性であり、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすい。液晶層１６に電荷の偏りが残ると、液晶層１６に直流成分が印加されることになる。本実施形態の液晶装置１は、液晶層１６の駆動が停止された状態で、温度調整部３が液晶層を加熱するので、液晶層１６の電荷の偏りの緩和を促進することができる。
【００５２】
図５は、液晶層の温度を異ならせたときの共通電極電位の時間変化量の比較を示す図である。図５中の縦軸は、所定の時間だけ駆動した時点の液晶層１６に最適化した共通電極電位ＶＣＯＭから、各時点での液晶層１６に最適化した共通電極電位ＶＣＯＭへの変化量を示す。図５中の横軸は、液晶層１６の駆動停止からの経過時間を示す。すなわち、横軸の値が０であるときに、液晶層１６は電荷の偏りが生じている状態であり、共通電極電位ＶＣＯＭは、駆動開始前の液晶層１６に最適化された共通電極電位ＶＣＯＭよりも高電位になっている。
【００５３】
図５から分かるように、共通電極電位ＶＣＯＭは、液晶層１６の駆動停止から時間が経過するにしたがって、単調に減少している。すなわち、駆動停止から時間が経過するにしたがって、共通電極電位ＶＣＯＭは駆動開始前の液晶層１６に最適化された共通電極電位ＶＣＯＭへ近づいており、液晶層１６の電荷の偏りが緩和されることが分かる。ここで、液晶層１６の温度の違いに着目すると、温度調整部３で加熱した液晶層１６の温度が高いほど、共通電極電位ＶＣＯＭが駆動開始前とほぼ同じになるまでの時間が短くなる。例えば、共通電極電位ＶＣＯＭが駆動開始前とほぼ同じになるまでの時間は、液晶層１６を５０℃まで加熱した場合に３０分程度であるのに対して、液晶層１６を６０℃まで加熱した場合に１０分程度であり、液晶層１６を７０℃まで加熱した場合に５分程度である。以上のように、液晶層１６を加熱することにより、液晶層１６に印加される直流成分を効果的に減らすことができる。一方、液晶層１６が液晶相から等方相への転移温度以上に加熱されると、液晶層１６の配向性が乱れることによって、液晶層１６を通る光を所望の偏光状態に制御できなくなる可能性がある。
【００５４】
本実施形態の液晶装置１において、温度調整部３は、液晶層１６を加熱するとともに液晶層１６の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層１６の温度を調整する。したがって、液晶層１６に印加される直流成分を効果的に減らすことができ、しかも液晶層１６の等方相への転移による配向性の乱れが抑制されるので液晶層１６の配向性を良好に保持することができる。よって、共通電極電位ＶＣＯＭを可変に制御しなくともフリッカーや焼つき等の発生を抑制することができるとともに、配向性の乱れによる画像品質の低下等を抑制することができる。
【００５５】
また、温度調整部３は、温度センサー３１の計測結果とメモリー３２に記憶された温度情報とを比較して液晶層１６の温度を調整するので、液晶層１６の温度を高精度に制御することができる。また、温度調整部３は、液晶層１６を加熱するヒーター、及び温度センサー３１の計測結果と温度情報とを比較して液晶層１６の温度が転移温度未満になるようにヒーター３０を制御する温度コントローラー３３を有しているので、液晶層１６の温度が転移温度未満になるように液晶層１６の温度を高精度に制御することができる。
【００５６】
また、温度調整部３の温度コントローラー３３は、液晶パネル２を駆動する駆動部４から液晶層１６の駆動の停止を示す制御信号を受けて、ヒーター３０に液晶層１６の加熱を開始させるので、液晶層１６を加熱するタイミングを高精度に管理することができる。
【００５７】
一般的に、反射型の液晶パネルは、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすく、液晶層に印加される直流成分が累積しやすい。一方、本実施形態の液晶装置１は、電気的な特性の非対称性に起因する直流成分を減らすことができるので、フリッカーや焼つきの発生を抑制しつつ、透過型の液晶パネルよりも開口率を高めること等ができる。
【００５８】
また、温度調整部３のヒーター３０は、液晶層１６の厚み方向から見て液晶層１６と重なるように、反射面（画素電極２２）に対して液晶層１６とは反対側に配置されているので、液晶層を均一かつ迅速に加熱することができ、しかも液晶層１６から射出される光を遮ることがなくなる。
【００５９】
次に、本実施形態の液晶装置を備えるプロジェクターの一例を説明する。図６は、本実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【００６０】
図６に示すプロジェクター４０は、光源４１、インテグレーター光学系４２、色分離光学系４３、３系統の画像形成系４４〜４６、色合成素子４７、及び投写光学系４８を備えている。３系統の画像形成系４４〜４６は、それぞれ、本実施形態の液晶装置を含んで構成されている。
【００６１】
光源４１から射出された光源光は、インテグレーター光学系４２に入射する。インテグレーター光学系４２に入射した光源光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が揃えられて射出される。インテグレーター光学系４２から射出された光源光は、色分離光学系４３により赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、及び青色光ＬＢに分離され、色光ごとに異なる系統の画像形成系４４〜４６に入射する。画像形成系４４は赤画像を形成し、画像形成系４５は緑画像を、画像形成系４６は青画像をそれぞれ形成する。すなわち、各画像形成系に入射した色光は、表示すべき画像の画像データに基づき変調されて、各色の画像になる。３系統の画像形成系４４〜４６から射出された３色の画像光は、色合成素子４７により合成された後に、投写光学系４８によりスクリーン等の被投射面（図示略）に投射される。これにより、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
【００６２】
３系統の画像形成系４４〜４６は、いずれも同様の構成になっており、ここでは赤画像用の画像形成系４４の構成について代表的に説明する。
画像形成系４４は、液晶装置５０、入射側偏光板５１、偏光分離素子５２、光学補償板５３、及び射出側偏光板５４を含んでいる。入射側偏光板５１は、偏光分離素子５２に対するＰ偏光の赤色光を透過させる。偏光分離素子５２を透過した赤色光は、光学補償板５３を通って液晶装置５０に入射して変調され、画像を示す偏光成分（偏光分離素子５２に対するＳ偏光）を含んだ光になる。
【００６３】
液晶装置５０から射出された光は、光学補償板５３を通り、偏光分離素子５２に入射する。液晶装置５０に変調された光のうちのＳ偏光は、偏光分離素子５２で反射して、射出側偏光板５４に入射する。射出側偏光板５４は、上記のＳ偏光を通すようになっている。射出側偏光板５４を通った光は、色合成素子４７に入射し、上述のように合成された後に投射される。
【００６４】
本実施形態のプロジェクター４０にあっては、上記の液晶装置５０により画像を形成するので、液晶層１６に印加される直流成分に起因するフリッカーや焼付きの発生を抑制することができ、しかも液晶層１６の配向性の乱れに起因する画像品質の低下を抑制することができるので、高品質な画像を表示することができる。
【００６５】
なお、上記の実施形態において、液晶パネル２は反射型であるが、透過型であってもよい。液晶パネル２が透過型である場合に、液晶パネル２から射出される光の光路に配置される素子基板１０の各部は、透光性を有する材料で形成される。また、液晶パネル２が透過型である場合に、ヒーター３０や温度センサー３１は、液晶パネル２から射出される光を遮らないように表示領域Ａ１を避けて、黒表示領域Ａ２や黒表示領域Ａ２の外側に配置される。
【００６６】
上記の実施形態において、ヒーター３０の熱により液晶層１６を加熱しているが、ヒーター３０以外の熱源を利用して、液晶層１６を加熱する構成でもよい。例えば、液晶装置１は、液晶パネル２を冷却する冷却機構を備え、液晶層１６が外気温度よりも高温になるように温度調整部３が冷却機構による冷却を抑制する構成でもよい。また、ヒーター３０は、例えばペルチェ素子のように、液晶層１６を加熱可能であり、かつ液晶パネル２の少なくとも一部を冷却可能でもよい。この場合に、温度調整部３は、液晶パネル２により画像を形成又は表示しているときに液晶パネル２を冷却するか、もしくは放熱を促進する構成でもよい。また、温度調整部３は、液晶パネル２により画像を形成又は表示しているときに、液晶層１６の温度が転移温度以上にならないように、液晶層１６の温度を調整してもよい。また、温度調整部３は、液晶層１６が結晶相へ転移しないように、液晶層１６の温度を調整してもよい。温度調整部３は、駆動部４からの制御信号を受けることなく、例えばユーザーの入力等により液晶層１６の温度を調整してもよい。
【００６７】
また、上記の実施形態において、ヒーター３０及び温度センサー３１は、液晶パネル２の外部に取り付けられているが、ヒーター３０と温度センサー３１の少なくとも一方が液晶パネル２の内部に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１、５０・・・液晶装置、２・・・液晶パネル、３・・・温度調整部、４・・・駆動部、１６・・・液晶層、２２・・・画素電極（１対の電極）、２５・・・共通電極（１対の電極）、３０・・・ヒーター、３１・・・温度センサー、３２・・・メモリー、３３・・・温度コントローラー、４０・・・プロジェクター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、各種の光学機器に利用されている。液晶装置は、１対の基板に挟持された液晶層に電界を印加することによって、液晶層を通る光の偏光状態を制御することができる。液晶装置は、液晶層を通った光をその偏光状態に応じて吸収する偏光板を用いること等によって、液晶装置の透過率を制御することができ、例えばプロジェクター等の表示装置に利用することができる。
【０００３】
液晶層は、耐久性等の観点で、通常は交流駆動されている。交流駆動時に液晶層に印加される正極性電圧の実効値が負極性電圧の実効値と異なっていると、液晶層に直流成分が印加されることになる。また、１対の基板で構成要素の材質が異なること等によって電気的な特性が非対称であると、液晶層に含まれるイオンの偏り等が発生して、液晶層に直流成分が印加されることになる。
【０００４】
液晶層に直流成分が印加されると、正極性電圧の印加時と負極性電圧の印加時とで液晶装置の透過率が変化してしまい、例えば表示画像のちらつき等の不具合が発生することがある。液晶層に印加される直流成分は、液晶層の駆動を停止するとある程度は減少するが、液晶層の駆動を繰り返すうちに累積して不具合の顕在化を招く一因になりえる。
【０００５】
上述の直流成分の累積を抑制可能な技術として、下記の特許文献１に開示されている技術が挙げられる。特許文献１では、液晶層の駆動を停止した後に液晶層を加熱することによって、液晶層に印加された直流成分を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の技術は、液晶層が加熱によって等方相に転移して、液晶層の配向性が乱れてしま可能性がある。液晶層の配向性が乱れると、液晶層を通った光が所望の偏光状態にならなくなり、液晶装置における光の透過率を高精度に制御すること等が難しくなる。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、液晶層に印加される直流成分を減らしつつ、液晶層の配向性を良好に保持することが可能な液晶装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様の液晶装置は、液晶層、及び前記液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネルと、前記１対の電極による前記液晶層の駆動が停止された状態で、前記液晶層を加熱するとともに前記液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように前記液晶層の温度を調整する温度調整部と、を備える。
【００１０】
このようにすれば、温度調整部が、液晶層を加熱するとともに液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層の温度を調整するので、第１の態様の液晶装置は、液晶層に印加される直流成分を減らしつつ、液晶層の配向性を良好に保持することができる。したがって、第１の態様の液晶装置は、液晶層の配向性が良好に保持されるので光の透過率を高精度に制御することができるので高品質な画像を形成あるいは表示することができ、しかも液晶層に印加される直流成分が低減されるので画像のちらつき等を抑制することができる。
【００１１】
前記温度調整部は、前記液晶層の温度を計測する温度センサー、及び前記転移温度を示す温度情報を記憶したメモリーを有し、前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度を調整してもよい。
【００１２】
このようにすれば、温度調整部は、温度センサーの計測結果と温度情報とを比較して液晶層の温度を調整するので、液晶層の温度を高精度に制御することができる。
【００１３】
前記温度調整部は、前記液晶層を加熱するヒーター、及び前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度が前記転移温度未満になるように前記ヒーターを制御する温度コントローラーを有してもよい。
【００１４】
このようにすれば、温度コントローラーが液晶層の温度が転移温度未満になるようにヒーターを制御するので、温度調整部は、液晶層の温度が転移温度未満になるように液晶層の温度を高精度に制御することができる。
【００１５】
前記液晶パネルは、前記液晶層の厚み方向の一方側から前記液晶層へ入射した光が反射する反射面を有し、該反射面で反射した光が前記液晶層の前記一方側へ射出される反射型の液晶パネルであってもよい。
【００１６】
前記液晶パネルを駆動する駆動部を備え、前記１対の電極は、前記駆動部から供給される駆動信号により前記液晶層を駆動し、前記温度コントローラーは、前記一対の電極による前記液晶層の駆動の停止を示す制御信号を前記駆動部から受けて、前記ヒーターに前記液晶層の加熱を開始させてもよい。
【００１７】
温度コントローラーは、液晶パネルを駆動する駆動部から液晶層の駆動の停止を示す制御信号を受けて、ヒーターに液晶層の加熱を開始させるので、液晶層を加熱するタイミングを高精度に管理することができる。
【００１８】
一般的に、反射型の液晶パネルは、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすく、液晶層に印加される直流成分が累積しやすい。一方で、上記の構成によれば、電気的な特性の非対称性に起因する直流成分を減らしつつ、透過型の液晶パネルと比較して開口率を高めること等ができる。
【００１９】
前記ヒーターは、前記液晶層の厚み方向から見て前記液晶層と重なるように、前記反射面に対して前記液晶層とは反対側に配置されていてもよい。
【００２０】
ヒーターは、液晶層の厚み方向から見て液晶層と重なるように配置されているので液晶層を効果的に加熱することができ、しかも反射面に対して液晶層とは反対側に配置されているので液晶層から一方側に射出される光を遮ることがなくなる。
【００２１】
第２の態様のプロジェクターは、第１の態様の液晶装置を備える。
第１の態様の液晶装置は、高品質な画像を形成することができるとともに画像のちらつきを抑制することができるので、第２の態様のプロジェクターは、高品質な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の液晶装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の液晶パネルを示す平面図である。
【図３】本実施形態の液晶パネル、ヒーター及び温度センサーを示す断面図である。
【図４】本実施形態の液晶層の駆動方法を示す説明図である。
【図５】本実施形態の液晶層の温度を異ならせたときの共通電極電位の時間変化量の比較を示す図である。
【図６】本実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面中の各構造は、寸法や縮尺を実際と異ならせて図示されている場合がある。
【００２４】
図１は、本実施形態の液晶装置を示すブロック図である。図２は、本実施形態の液晶パネルを示す平面図である。図３は、本実施形態の液晶パネル、ヒーター及び温度センサーを示す断面図である。図１に示す液晶装置１は、液晶装置１の外部装置、例えばＰＣやＤＶＤ等から画像信号を受け取り、画像信号に規定された画像を形成あるいは表示することができる。
【００２５】
液晶装置１は、液晶パネル２、温度調整部３、及び駆動部４を備える。駆動部４は、液晶装置１に供給された画像信号に基づいて、液晶パネル２を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル２は、駆動部４から供給される駆動信号に基づいて光を変調する。変調された光は、画像の表示等に利用される。また、駆動部４は、液晶パネル２による光の変調の停止を示す制御信号を生成する。温度調整部３は、この制御信号を駆動部４から受けて、液晶パネル２内の液晶層を加熱するとともに、この液晶層の温度が等方相への転移温度未満となるように液晶層の温度を調整する。
【００２６】
図２に示すように、液晶パネル２は、素子基板１０及び対向基板１１を有している。液晶パネル２の中央部は表示領域Ａ１になっている。表示領域Ａ１の周辺部は、黒表示領域Ａ２になっている。表示領域Ａ１には、複数の画素が２次元的に配列されている。以下の説明で、画素の配列方向の一方を水平走査方向と称し、他方を垂直走査方向と称することがある。
【００２７】
素子基板１０には、水平走査方向にほぼ平行な複数の走査線１２が設けられている。素子基板１０には、垂直走査方向にほぼ平行な複数のデータ線１３が設けられている。走査線１２とデータ線１３は、互いに導通しないように離れて交差している。走査線１２とデータ線１３とに囲まれる各領域は、１つの画素に相当する。ここでいう画素は、光を変調することが可能な変調要素の最小単位のことであり、２以上の基本色の加法混色によりカラー画像を表示する場合には、サブ画素と呼ばれることもある。走査線１２とデータ線１３との各交差点付近に、各画素と１対１で対応するスイッチング素子１４が設けられている。
【００２８】
黒表示領域Ａ２の周辺部に、黒表示領域Ａ２を囲むようにシール材１５が設けられている。対向基板１１は、素子基板１０とシール材１５により貼り合わされている。素子基板１０と対向基板１１との間のシール材１５に囲まれる領域に、液晶層１６（図３参照）が注入されている。
【００２９】
表示領域Ａ１の外側において、素子基板１０と対向基板１１とが重ね合わされる領域、ここでは対向基板１１の４隅付近に基板間導通端子部１７が設けられている。画像の表示や形成に必要な駆動信号は、駆動部４から素子基板１０に供給され、そのうちで対向基板１１に必要な電気信号は、素子基板１０から基板間導通端子部１７を介して対向基板１１に供給される。
【００３０】
表示領域Ａ１の外側には、図示略の走査線駆動回路及びデータ線駆動回路が設けられている。複数の走査線１２は、走査線駆動回路と電気的に接続されている。複数のデータ線１３は、データ線駆動回路と電気的に接続されている。素子基板１０の周縁部には、複数の接続端子を有する接続端子部１８が設けられている。接続端子部１８の各接続端子の一端は、引き回し配線等により走査線駆動回路またはデータ線駆動回路と電気的に接続されており、各接続端子の他端は、ＦＰＣ基板等を介して駆動部４と電気的に接続されている。
【００３１】
図３に示す素子基板１０は、第１基板２０、第１基板２０上に形成された素子層２１、素子層２１上に形成された複数の画素電極２２、及び画素電極２２上に形成された第１配向膜２３を有する。対向基板１１は、第２基板２４、第２基板２４上に形成された共通電極２５、及び共通電極２５上に形成された第２配向膜２６を有する。素子基板１０は、第１基板２０に対して画素電極２２の形成側を、対向基板１１の第２基板２４に対する共通電極２５の形成側に向けて、対向基板１１と貼り合わされている。
【００３２】
画素電極２２及び共通電極２５は、液晶層１６を挟むように配置されており、液晶層１６に電界を印加可能な１対の電極をなしている。画素電極２２と共通電極２５は、これら電極間に印加される電界によって液晶層１６の液晶分子の方位角を変化させることができ、液晶層１６を駆動することができる。液晶層１６の液晶分子の方位角が変化すると、液晶層１６の複屈折性が変化し、液晶層１６を通る光の偏光状態が変化する。液晶装置１を表示装置に利用する場合には、液晶層１６に対する光の入射側及び射出側に偏光板が設けられる。射出側に配置される偏光板は、液晶層１６を通った光のうちで所定の偏光成分を吸収するように、吸収軸あるいは透過軸の方向が設定される。
【００３３】
本実施形態の液晶パネル２は、反射型の液晶パネルである。液晶層１６の厚み方向の一方側、すなわち液晶層１６に対して対向基板１１の配置側から液晶層１６へ入射した光は、液晶層１６の内部を通った後に素子基板１０で反射して折り返され、液晶層１６の内部を通って対向基板１１の配置側から射出される。
【００３４】
素子基板１０の第１基板２０は、例えばガラス基板やシリコン基板、樹脂基板等である。素子層２１は、上記の走査線１２やデータ線１３等の各種配線、スイッチング素子１４、図示略の層間絶縁膜やパッシベーション膜等を有する。スイッチング素子１４は、ゲート電極が走査線１２と電気的に接続されている。スイッチング素子１４は、ソース領域及びドレイン領域の一方がデータ線１３と電気的に接続されており、他方が画素電極２２と電気的に接続されている。複数の画素電極２２のそれぞれは、各画素と１対１の対応で島状に設けられている。
【００３５】
本実施形態の画素電極２２は、アルミニウム等の光が反射する材料で形成されている。画素電極２２において、液晶層１６を向く面は、液晶層１６を通って画素電極２２へ入射した光が反射する反射面として機能する。画素電極２２は、多層膜で構成されていてもよく、例えば光が透過する層と光が反射する層とが互いに積層された構造でもよい。また、液晶層１６を通って画素電極２２へ入射した光が反射する反射面は、画素電極２２とは別の層、例えば画素電極２２の下地となる層に設けられていてもよい。
【００３６】
対向基板１１の第２基板２４は、例えばガラス基板等の透光性を有する基板である。共通電極２５は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透光性を有する材料で形成されている。共通電極２５は、図１に示した基板間導通端子部１７を介して、素子基板１０の素子層２１と電気的に接続されている。
【００３７】
素子基板１０の第１配向膜２３及び対向基板１１の第２配向膜２６は、液晶層１６の配向性を制御することができる。第１配向膜２３及び第２配向膜２６は、例えばシリコン酸化物等の無機材料を斜方蒸着法や斜方スパッタ法等の斜方成膜法により成膜して形成された無機配向膜である。本実施形態の液晶層１６は、誘電異方性が負の液晶材料からなる。第１配向膜２３は、液晶層１６の液晶分子が所定のプレチルトになるように、液晶層１６の配向状態を制御する。
【００３８】
図１に示す温度調整部３は、液晶層１６を加熱可能なヒーター３０、液晶層１６の温度を計測可能な温度センサー３１、液晶層１６が液晶相から等方相に転移する転移温度を示す温度情報を記憶したメモリー３２、及び温度センサー３１の計測結果とメモリー３２に記憶された温度情報とを比較して液晶層１６の温度が転移温度未満になるようにヒーター３０を制御する温度コントローラー３３を有する。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態のヒーター３０は、液晶層１６の厚み方向から見て液晶層１６のほぼ全域と重なるように配置されている。ヒーター３０は、画素電極２２の反射面に対して液晶層１６とは反対側に配置されている。ヒーター３０は、素子基板１０の第１基板２０において液晶層１６とは反対を向く面に、取付けられている。ヒーター３０は、例えばペルチェ素子等により構成され、温度コントローラー３３から供給される駆動電力に応じた熱量だけ発熱する。ヒーター３０は、その熱が素子基板１０を介して液晶層１６に伝わることによって、間接的に液晶層１６を加熱することができる。
【００４０】
温度センサー３１は、素子基板１０においてヒーター３０が取付けられた領域の周辺に取付けられている。温度センサー３１は、素子基板１０を介して液晶層１６の温度を計測可能である。温度センサー３１は、液晶層１６の温度に対応する測定結果を示す情報を温度コントローラー３３へ出力する。
【００４１】
メモリー３２は、例えば不揮発性のメモリー素子によって構成される。本実施形態のメモリー３２は、液晶層１６を加熱するときの上限温度の設定値を示す設定温度情報（温度情報）、及び液晶層１６を加熱するときの時間の設定値を示す設定時間情報を記憶している。液晶層１６を加熱するときの上限温度は、液晶層１６の転移温度未満の温度範囲に設定される。
【００４２】
なお、温度調整部３は、外部からの入力デバイスと電気的に接続されており、この入力デバイスから入力された設定温度情報と設定時間情報の少なくとも一方をメモリー３２に記憶させてもよい。温度調整部３は、入力デイバスから入力された設定温度情報が示す温度が液晶層１６の転移温度以上であるときに、その旨を示す情報を出力してもよく、また設定温度情報が示す温度に代えて、転移温度未満の温度を上限温度に設定してもよい。
【００４３】
本実施形態の温度コントローラー３３は、液晶層１６の駆動の停止を示す制御信号を駆動部４から受け取る。制御信号は、液晶パネル２に対して電力の供給を停止することを示す信号でもよいし、例えば液晶パネル２を用いた画像の表示を休止すること（スリープ状態）を示す信号でもよい。温度コントローラー３３は、液晶層の駆動が停止された状態でヒーター３０にヒーター３０を駆動する駆動電力を供給し、ヒーター３０に液晶層１６の加熱を開始させる。温度コントローラー３３は、温度センサー３１から出力された測定結果を示す情報と、メモリー３２に記憶された温度情報とを比較し、液晶層１６の温度が転移温度未満になるように、ヒーター３０を駆動するための駆動電力を調整する。
【００４４】
例えば、温度コントローラー３３は、液晶層１６の温度と転移温度との差分が予め設定された所定の値以下になったときに、ヒーター３０に供給する駆動電力（例えば電流値）を減少させて、ヒーター３０の発熱を抑制する。また、温度コントローラー３３は、上記の設定時間情報をメモリー３２から読み出して、ヒーター３０による液晶層１６の加熱を開始してから設定時間情報が示す時間が経過した後に、ヒーター３０に対する駆動電力の供給を停止することができる。
【００４５】
次に、液晶層の駆動方法の一例を説明する。図４は、液晶層の駆動方法を示す説明図である。図４には、リークの影響を省いた実効電圧の波形が図示されており、図中の横軸は駆動開始からの時間経過を示し、縦軸は電位を示す。
【００４６】
本実施形態において、上述の走査線駆動回路は、駆動部４から供給される駆動信号に基づき、複数の走査線１２に対して時間順次で走査線ごとにゲート電圧ＶＧを印加する。ゲート電圧ＶＧが印加された走査線１２と電気的に接続されたスイッチング素子１４は、オン状態となり、チャネル領域に電流を流すことが可能になる。
【００４７】
上述のデータ線駆動回路は、駆動部４から供給される駆動信号に基づき、オン状態のスイッチング素子１４のチャネル領域及びデータ線１３を介して、画素電極２２に駆動電圧を印加する。所定の階調を表示するときに画素電極２２に印加される駆動電圧は、ゲート電圧ＶＧの立ち上がりと同期して、高電位ＶＨ（例えば１２Ｖ）と低電位ＶＬ（例えば２Ｖ）とに交互に切替わる。高電位ＶＨと低電位ＶＬは、例えば１フレームごとに切替わる。駆動電圧が高電位ＶＨであるときに、画素電極２２の電位、すなわち液晶層１６に印加される実効電圧ＶＥＦは、概ね高電位ＶＨまで上昇する。
【００４８】
スイッチング素子１４がオフになると、スイッチング素子１４のゲート電極とチャネル領域等との寄生容量に蓄積された電荷がソース領域、ドレイン領域に分配されて画素電極２２に流れること（フィールドスルー）により、実効電圧ＶＥＦが低下する。次にゲート電圧ＶＧが立ち上がると駆動電圧が低電位ＶＬになり、画素電極２２が放電されて、実効電圧ＶＥＦが低電位ＶＬまで降下する。そして、スイッチング素子１４がオフになると、フィールドスルーによる電圧降下Ｖ２が生じる。
【００４９】
本実施形態の駆動部４は、共通電極電位ＶＣＯＭを生成し、基板間導通端子部１７を介して共通電極２５に共通電極電位ＶＣＯＭを印加する。共通電極電位ＶＣＯＭは、低電位ＶＬよりも高く、高電位ＶＨよりも低い電位に設定される。液晶層１６には、共通電極電位ＶＣＯＭと画素電極２２の電位との電位差に応じた電界が印加される。すなわち、液晶層１６は、駆動電圧が高電位ＶＨであるときに正極性電圧が印加され、また駆動電圧が低電位ＶＬであるときに負極性電圧が印加されて、交流駆動される。
【００５０】
共通電極電位ＶＣＯＭは、実効電圧ＶＥＦの共通電極電位ＶＣＯＭに対する正極性（高電位）側と負極性（低電位）側とのバランスを取るように、予め設定されている。すなわち、実効電圧ＶＥＦと共通電極電位ＶＣＯＭとに囲まれる領域の面積が、正極性電圧の印加期間と負極性電圧の印加期間とでほぼ同じになるように、共通電極電位ＶＣＯＭが設定されている（以下、最適化という）。共通電極電位ＶＣＯＭは、フィールドスルーやリークによる実効電圧ＶＥＦの変動を加味して、例えば、高電位ＶＨと低電位ＶＬの平均値である中間電位ＶＭよりも低電位に設定される。
【００５１】
共通電極２５の電位を共通電極電位ＶＣＯＭに保持すれば、正負極性での電気的なバランスを取ることができるように思われるが、実際には素子基板１０と対向基板１１の構造の違いに起因して、液晶層１６に電荷の偏りが残ることがある。特に、反射型の液晶パネルは、液晶層を挟持する１対の基板のうちで、一方の基板は光が透過する特性であるのに対して他方の基板は光が反射する特性であり、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすい。液晶層１６に電荷の偏りが残ると、液晶層１６に直流成分が印加されることになる。本実施形態の液晶装置１は、液晶層１６の駆動が停止された状態で、温度調整部３が液晶層を加熱するので、液晶層１６の電荷の偏りの緩和を促進することができる。
【００５２】
図５は、液晶層の温度を異ならせたときの共通電極電位の時間変化量の比較を示す図である。図５中の縦軸は、所定の時間だけ駆動した時点の液晶層１６に最適化した共通電極電位ＶＣＯＭから、各時点での液晶層１６に最適化した共通電極電位ＶＣＯＭへの変化量を示す。図５中の横軸は、液晶層１６の駆動停止からの経過時間を示す。すなわち、横軸の値が０であるときに、液晶層１６は電荷の偏りが生じている状態であり、共通電極電位ＶＣＯＭは、駆動開始前の液晶層１６に最適化された共通電極電位ＶＣＯＭよりも高電位になっている。
【００５３】
図５から分かるように、共通電極電位ＶＣＯＭは、液晶層１６の駆動停止から時間が経過するにしたがって、単調に減少している。すなわち、駆動停止から時間が経過するにしたがって、共通電極電位ＶＣＯＭは駆動開始前の液晶層１６に最適化された共通電極電位ＶＣＯＭへ近づいており、液晶層１６の電荷の偏りが緩和されることが分かる。ここで、液晶層１６の温度の違いに着目すると、温度調整部３で加熱した液晶層１６の温度が高いほど、共通電極電位ＶＣＯＭが駆動開始前とほぼ同じになるまでの時間が短くなる。例えば、共通電極電位ＶＣＯＭが駆動開始前とほぼ同じになるまでの時間は、液晶層１６を５０℃まで加熱した場合に３０分程度であるのに対して、液晶層１６を６０℃まで加熱した場合に１０分程度であり、液晶層１６を７０℃まで加熱した場合に５分程度である。以上のように、液晶層１６を加熱することにより、液晶層１６に印加される直流成分を効果的に減らすことができる。一方、液晶層１６が液晶相から等方相への転移温度以上に加熱されると、液晶層１６の配向性が乱れることによって、液晶層１６を通る光を所望の偏光状態に制御できなくなる可能性がある。
【００５４】
本実施形態の液晶装置１において、温度調整部３は、液晶層１６を加熱するとともに液晶層１６の温度が等方相への転移温度未満になるように液晶層１６の温度を調整する。したがって、液晶層１６に印加される直流成分を効果的に減らすことができ、しかも液晶層１６の等方相への転移による配向性の乱れが抑制されるので液晶層１６の配向性を良好に保持することができる。よって、共通電極電位ＶＣＯＭを可変に制御しなくともフリッカーや焼つき等の発生を抑制することができるとともに、配向性の乱れによる画像品質の低下等を抑制することができる。
【００５５】
また、温度調整部３は、温度センサー３１の計測結果とメモリー３２に記憶された温度情報とを比較して液晶層１６の温度を調整するので、液晶層１６の温度を高精度に制御することができる。また、温度調整部３は、液晶層１６を加熱するヒーター、及び温度センサー３１の計測結果と温度情報とを比較して液晶層１６の温度が転移温度未満になるようにヒーター３０を制御する温度コントローラー３３を有しているので、液晶層１６の温度が転移温度未満になるように液晶層１６の温度を高精度に制御することができる。
【００５６】
また、温度調整部３の温度コントローラー３３は、液晶パネル２を駆動する駆動部４から液晶層１６の駆動の停止を示す制御信号を受けて、ヒーター３０に液晶層１６の加熱を開始させるので、液晶層１６を加熱するタイミングを高精度に管理することができる。
【００５７】
一般的に、反射型の液晶パネルは、液晶層の厚み方向で電気的な特性が非対称になりやすく、液晶層に印加される直流成分が累積しやすい。一方、本実施形態の液晶装置１は、電気的な特性の非対称性に起因する直流成分を減らすことができるので、フリッカーや焼つきの発生を抑制しつつ、透過型の液晶パネルよりも開口率を高めること等ができる。
【００５８】
また、温度調整部３のヒーター３０は、液晶層１６の厚み方向から見て液晶層１６と重なるように、反射面（画素電極２２）に対して液晶層１６とは反対側に配置されているので、液晶層を均一かつ迅速に加熱することができ、しかも液晶層１６から射出される光を遮ることがなくなる。
【００５９】
次に、本実施形態の液晶装置を備えるプロジェクターの一例を説明する。図６は、本実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【００６０】
図６に示すプロジェクター４０は、光源４１、インテグレーター光学系４２、色分離光学系４３、３系統の画像形成系４４〜４６、色合成素子４７、及び投写光学系４８を備えている。３系統の画像形成系４４〜４６は、それぞれ、本実施形態の液晶装置を含んで構成されている。
【００６１】
光源４１から射出された光源光は、インテグレーター光学系４２に入射する。インテグレーター光学系４２に入射した光源光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が揃えられて射出される。インテグレーター光学系４２から射出された光源光は、色分離光学系４３により赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、及び青色光ＬＢに分離され、色光ごとに異なる系統の画像形成系４４〜４６に入射する。画像形成系４４は赤画像を形成し、画像形成系４５は緑画像を、画像形成系４６は青画像をそれぞれ形成する。すなわち、各画像形成系に入射した色光は、表示すべき画像の画像データに基づき変調されて、各色の画像になる。３系統の画像形成系４４〜４６から射出された３色の画像光は、色合成素子４７により合成された後に、投写光学系４８によりスクリーン等の被投射面（図示略）に投射される。これにより、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
【００６２】
３系統の画像形成系４４〜４６は、いずれも同様の構成になっており、ここでは赤画像用の画像形成系４４の構成について代表的に説明する。
画像形成系４４は、液晶装置５０、入射側偏光板５１、偏光分離素子５２、光学補償板５３、及び射出側偏光板５４を含んでいる。入射側偏光板５１は、偏光分離素子５２に対するＰ偏光の赤色光を透過させる。偏光分離素子５２を透過した赤色光は、光学補償板５３を通って液晶装置５０に入射して変調され、画像を示す偏光成分（偏光分離素子５２に対するＳ偏光）を含んだ光になる。
【００６３】
液晶装置５０から射出された光は、光学補償板５３を通り、偏光分離素子５２に入射する。液晶装置５０に変調された光のうちのＳ偏光は、偏光分離素子５２で反射して、射出側偏光板５４に入射する。射出側偏光板５４は、上記のＳ偏光を通すようになっている。射出側偏光板５４を通った光は、色合成素子４７に入射し、上述のように合成された後に投射される。
【００６４】
本実施形態のプロジェクター４０にあっては、上記の液晶装置５０により画像を形成するので、液晶層１６に印加される直流成分に起因するフリッカーや焼付きの発生を抑制することができ、しかも液晶層１６の配向性の乱れに起因する画像品質の低下を抑制することができるので、高品質な画像を表示することができる。
【００６５】
なお、上記の実施形態において、液晶パネル２は反射型であるが、透過型であってもよい。液晶パネル２が透過型である場合に、液晶パネル２から射出される光の光路に配置される素子基板１０の各部は、透光性を有する材料で形成される。また、液晶パネル２が透過型である場合に、ヒーター３０や温度センサー３１は、液晶パネル２から射出される光を遮らないように表示領域Ａ１を避けて、黒表示領域Ａ２や黒表示領域Ａ２の外側に配置される。
【００６６】
上記の実施形態において、ヒーター３０の熱により液晶層１６を加熱しているが、ヒーター３０以外の熱源を利用して、液晶層１６を加熱する構成でもよい。例えば、液晶装置１は、液晶パネル２を冷却する冷却機構を備え、液晶層１６が外気温度よりも高温になるように温度調整部３が冷却機構による冷却を抑制する構成でもよい。また、ヒーター３０は、例えばペルチェ素子のように、液晶層１６を加熱可能であり、かつ液晶パネル２の少なくとも一部を冷却可能でもよい。この場合に、温度調整部３は、液晶パネル２により画像を形成又は表示しているときに液晶パネル２を冷却するか、もしくは放熱を促進する構成でもよい。また、温度調整部３は、液晶パネル２により画像を形成又は表示しているときに、液晶層１６の温度が転移温度以上にならないように、液晶層１６の温度を調整してもよい。また、温度調整部３は、液晶層１６が結晶相へ転移しないように、液晶層１６の温度を調整してもよい。温度調整部３は、駆動部４からの制御信号を受けることなく、例えばユーザーの入力等により液晶層１６の温度を調整してもよい。
【００６７】
また、上記の実施形態において、ヒーター３０及び温度センサー３１は、液晶パネル２の外部に取り付けられているが、ヒーター３０と温度センサー３１の少なくとも一方が液晶パネル２の内部に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１、５０・・・液晶装置、２・・・液晶パネル、３・・・温度調整部、４・・・駆動部、１６・・・液晶層、２２・・・画素電極（１対の電極）、２５・・・共通電極（１対の電極）、３０・・・ヒーター、３１・・・温度センサー、３２・・・メモリー、３３・・・温度コントローラー、４０・・・プロジェクター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層、及び前記液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネルと、
前記１対の電極による前記液晶層の駆動が停止された状態で、前記液晶層を加熱するとともに前記液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように前記液晶層の温度を調整する温度調整部と、を備える液晶装置。
【請求項２】
前記温度調整部は、前記液晶層の温度を計測する温度センサー、及び前記転移温度を示す温度情報を記憶したメモリーを有し、前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度を調整する請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記温度調整部は、前記液晶層を加熱するヒーター、及び前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度が前記転移温度未満になるように前記ヒーターを制御する温度コントローラーを有する請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記液晶パネルを駆動する駆動部を備え、
前記１対の電極は、前記駆動部から供給される駆動信号により前記液晶層を駆動し、
前記温度コントローラーは、前記一対の電極による前記液晶層の駆動の停止を示す制御信号を前記駆動部から受けて、前記ヒーターに前記液晶層の加熱を開始させる請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは、前記液晶層の厚み方向の一方側から前記液晶層へ入射した光が反射する反射面を有し、該反射面で反射した光が前記液晶層の前記一方側へ射出される反射型の液晶パネルである請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記ヒーターは、前記液晶層の厚み方向から見て前記液晶層と重なるように、前記反射面に対して前記液晶層とは反対側に配置されている請求項５に記載の液晶装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置を備えるプロジェクター。
【請求項１】
液晶層、及び前記液晶層を駆動する１対の電極を有する液晶パネルと、
前記１対の電極による前記液晶層の駆動が停止された状態で、前記液晶層を加熱するとともに前記液晶層の温度が等方相への転移温度未満になるように前記液晶層の温度を調整する温度調整部と、を備える液晶装置。
【請求項２】
前記温度調整部は、前記液晶層の温度を計測する温度センサー、及び前記転移温度を示す温度情報を記憶したメモリーを有し、前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度を調整する請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記温度調整部は、前記液晶層を加熱するヒーター、及び前記温度センサーの計測結果と前記温度情報とを比較して前記液晶層の温度が前記転移温度未満になるように前記ヒーターを制御する温度コントローラーを有する請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記液晶パネルを駆動する駆動部を備え、
前記１対の電極は、前記駆動部から供給される駆動信号により前記液晶層を駆動し、
前記温度コントローラーは、前記一対の電極による前記液晶層の駆動の停止を示す制御信号を前記駆動部から受けて、前記ヒーターに前記液晶層の加熱を開始させる請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは、前記液晶層の厚み方向の一方側から前記液晶層へ入射した光が反射する反射面を有し、該反射面で反射した光が前記液晶層の前記一方側へ射出される反射型の液晶パネルである請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記ヒーターは、前記液晶層の厚み方向から見て前記液晶層と重なるように、前記反射面に対して前記液晶層とは反対側に配置されている請求項５に記載の液晶装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置を備えるプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５０３４７（Ｐ２０１２−１５０３４７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８９５（Ｐ２０１１−９８９５）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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