JP2004317800A

JP2004317800A - Spatial light modulator, display device, projector, and dimming method for display device

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Publication number: JP2004317800A
Application number: JP2003111692A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ito; 嘉高伊藤; Junichi Nakamura; 旬一中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】発光強度に温度依存性を有する光源等と組み合わせた場合にも、照明光量を適切に制御でき、かつ好ましくは色度の経時的変化も補償することができる空間光変調装置及びプロジェクタを提供する。
【解決手段】空間光変調装置は、表示領域１１に、ＴＦＴ素子２５により駆動される表示画素２３が形成されるとともに、前記ＴＦＴ素子２５と同一基板上の表示領域１１周端外側に近接して光電変換素子３０ａ〜３０ｄ（フォトダイオード３２）が設けられており、前記光電変換素子３０ａ〜３０ｄの能動層とＴＦＴ素子２５の能動層とが、同一基板上に形成された半導体層で構成されている。
【選択図】図２A spatial light modulator and a projector capable of appropriately controlling the amount of illumination and preferably compensating for a temporal change in chromaticity even when combined with a light source or the like having a temperature dependence of emission intensity. provide.
In the spatial light modulator, a display pixel driven by a TFT element is formed in a display area, and the spatial light modulation apparatus is adjacent to an outer peripheral end of the display area on the same substrate as the TFT element. Photoelectric conversion elements 30a to 30d (photodiodes 32) are provided, and the active layers of the photoelectric conversion elements 30a to 30d and the active layer of the TFT element 25 are constituted by semiconductor layers formed on the same substrate. I have.
[Selection] Figure 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調装置、表示装置、及びプロジェクタ、並びに表示装置の調光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いたプロジェクタが検討されており、例えば（特許文献１）では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類の発光色のＬＥＤをそれぞれ備え、各ＬＥＤからの色光をライトバルブに入射させる形態としている。光源としてＬＥＤを用いることで、小型、高効率、瞬時点灯可能などの幾つかの利点を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２６０８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ＬＥＤには発光強度の温度依存性が大きいという問題がある。すなわち、点灯時間の経過に伴う素子温度の変化に対応して発光強度が変化するため、強度的に安定した照明光を得るのが困難になる。また、発光色によって素子構造や、構成材料が大きく異なるＬＥＤでは、３種類（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のＬＥＤ毎に発光強度の温度依存性も異なるため、点灯時間の経過とともに照明光の分光特性が変化し、所望の色再現性を実現できなくなる。また、これらの現象は、ＬＥＤに限らず、同様の発光強度の温度依存性を有するＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子や、ＦＥＤ（電界効果ダイオード）素子にも起こり得る。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、発光強度に温度依存性を有する光源等と組み合わせた場合にも、照明光量を適切に制御することができ、好ましくは色度の経時的変化も適切に補償することができる空間光変調装置を提供することを目的としている。
また本発明は、光源の状態によらず表示輝度を適切に制御でき、好ましくは表示の色合いも安定に保持できる表示装置、並びにプロジェクタを提供することを目的としている。
また本発明は、光源の状態によらず所望の色合いの表示を得ることができる表示装置の調光方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の空間光変調装置は、上記課題を解決するために、表示領域に入射した光を空間的に変調して出力する空間光変調装置であって、前記表示領域に、スイッチング素子を有する表示画素が形成されるとともに、前記スイッチング素子と同一基板上の表示領域周端外側に近接して光検出素子が設けられており、前記光検出素子とスイッチング素子とが、同一基板上に形成された半導体層からなる能動層を有していることを特徴としている。
この構成によれば、表示領域の外側に光検出素子が設けられていることで、照明系等の光源から照射された光量を前記光検出素子により測定することが可能になり、自身に入射する光量を監視することができる空間光変調装置を構成できる。従って、本構成の空間光変調装置によれば、光源の温度特性や経時的な劣化等による光量の変化を検出でき、係る情報に基づき前記光源を制御できる。また、前記光検出素子の能動素子を構成する能動層と、スイッチング素子の能動層とは、同一の基板上に形成された半導体層を用いて作製されているので、表示画素と光検出素子とを同じ製造プロセスを用いて一体的に効率よく製造することができる。また、入出力端子等も表示領域と一体化（あるいは共通化）することができるため、外部の機器への取り付けや扱いが簡素化できるという利点もある。
【０００７】
本発明の空間光変調装置は、前記光検出素子と、前記表示画素を駆動制御するための駆動回路とが接続され、前記駆動回路により前記光検出素子が駆動制御されることを特徴とする。
この構成によれば、光検出素子を駆動制御するための回路を別途設ける必要がないため、基板上の回路数を削減することができ、光検出素子を実装することによる空間光変調装置のコストや消費電力の上昇を抑制することができる。
【０００８】
本発明の空間光変調装置は、前記駆動回路から前記スイッチング素子に対してスイッチング信号を供給する走査線に、前記光検出素子が接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記光検出素子をスイッチングするためのタイミング信号を別途駆動回路から出力する必要が無くなるので、空間光変調装置の各回路のタイミングチャートの変更が不要になり、製造及び制御の容易性が向上する。
【０００９】
本発明の空間光変調装置は、１本の前記走査線に複数の光検出素子が接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、複数の光検出素子を同時に動作させることができるため、特に複数の光検出素子による測定結果を演算して照明光の平均強度や強度分布を得る場合に好適である。
【００１０】
本発明の空間光変調装置は、前記光検出素子が、前記表示領域に対して略対称に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記光検出素子により、照明光の平均強度や強度分布の均一性を測定することができる。上記光検出素子の配置は、前記表示領域が仮に平面視矩形状であるとするならば、表示領域の辺端中央又は頂点部に配置するのがよい。特に照明系の収差を考慮するならば、辺端中央に各光検出素子を配置することが好ましい。
【００１１】
本発明の空間光変調装置は、前記光検出素子が、前記表示領域を取り囲んで形成された遮光領域内に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、表示領域と前記遮光領域との間に前記光検出素子を配置するための平面領域を確保する必要が無くなるので、空間光変調装置の照明しろ（空間光変調装置の被照明領域のうち表示領域を除く領域）を最小にすることができ、照明系等の照明効率が低下するのを防止することができる。
【００１２】
本発明の空間光変調装置は、前記光検出素子が、特定波長域の光の強度を検出可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、当該空間光変調装置に照射される光のうち、特定波長域の成分の光強度のみを光検出素子により計測することができる。従って、本空間光変調装置に対して異なる色の光を発する光源を用いて複数の色光を含む光を照射した場合にも、特定の色光の強度を上記光検出素子により計測できる。
【００１３】
本発明の空間光変調装置は、前記光検出素子の光入射側に、特定波長域の光を透過する光学部材が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、上記特定波長域の成分の光強度のみを計測することができる光検出素子を備えた空間光変調装置を容易に構成することができる。
【００１４】
本発明の空間光変調装置は、複数の前記光検出素子のそれぞれに対応して前記光学部材が設けられており、透過する波長域の異なる２種類以上の前記光学部材が、前記基板上に混在していることを特徴する。
この構成によれば、１台の空間光変調装置で、複数の色光の強度を独立に測定することが可能になる。
【００１５】
本発明の空間光変調装置は、前記表示領域を含む平面領域に、前記表示領域に入射した光を特定の色光に変換して出力する色材層が設けられており、前記光学部材が、前記色材層の一部を成していることを特徴とする。
この構成によれば、カラー表示を実現するために設けられる色材層と、光検出素子の測定波長域をフィルタするための光学部材とを一体的に形成できるので、製造の効率性が向上する。
【００１６】
本発明の空間光変調装置は、複数の前記光検出素子に接続され、前記各光検出素子からの光検出信号を演算する演算回路が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、前記光検出素子から出力された光検出信号を直接又は演算処理して外部に出力することができるので、例えば外部の回路に照明光の強度分布等の演算結果を渡すことができ、空間光変調装置と外部との回路構成を簡素化することができる。
【００１７】
本発明の空間光変調装置は、前記演算回路が、前記光検出素子により検出された各波長域の光強度の差分値を算出する機能を有することを特徴とする。
この構成によれば、空間光変調装置に照射された複数の色光の強度の差分値を出力することができるので、例えば係る色光を発する光源の駆動回路に対して上記差分値を渡すことで、容易に照明光の色バランスを自動制御することも可能になる。また、外部の演算回路が不要になり、回路構成や装置の小型化が容易になるという利点もある。
【００１８】
次に、本発明の表示装置は、先に記載の本発明の空間光変調装置と、該空間光変調装置に光源の光を照射する照明系と、前記空間光変調装置の光検出素子から出力される光検出信号に基づき、前記光源の出力を制御する光源制御系を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、前記照明系から空間光変調装置に照射された光の強度を、空間光変調装置に実装された光検出素子により測定することができ、この光検出素子から出力される光検出信号に基づいて前記光源制御系によって光源の出力を制御することができるので、光源の温度変化や経年変化による発光特性の変化を適切に補正することが可能になる。従って、本表示装置によれば、長期に渡り安定した色再現性を得ることができる。また照明系を構成する光学部品の温度変化や経時劣化に伴う光学特性の変化についても、本表示装置では適切に補正することができる。
さらに、照明光の調光を行う場合にも、実際に空間光変調装置に照射される光強度に基づき調光を行うことができるため、照明系を構成する光学部品の光学特性の影響を受け難くなり、調光の確度が向上する。
【００１９】
本発明の表示装置は、前記光源制御系が、前記空間光変調装置の演算回路からの出力に基づき前記光源を制御するように構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、空間光変調装置に備えられた演算回路によって、光検出素子から出力された光検出信号に所定の演算処理を施して出力することができるので、表示装置の回路構成を簡素化でき、装置の小型化や製造の容易性の点で有効である。
【００２０】
本発明の表示装置は、前記照明系に、前記光源から放射される光束の強度分布を均一化する均一照明系が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、空間光変調装置に照射される光が、予め輝度分布を均一化された光となるため、複数の光検出素子による測定結果を平均することなく照明光量を測定でき、空間光変調装置への光検出素子の実装数を削減し、製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
本発明の表示装置は、前記照明系に、発光色の異なる複数の光源が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、発光色の異なる複数の光源から発せられる色光を直接又は色合成して空間光変調装置に照射するので、表示画像を構成する各色光の強度を空間光変調装置により測定し、この測定結果を前記光源制御系に対して出力することで、前記各光源の出力を制御することが可能になる。従って、前記各光源の温度特性や経年変化に伴う光量の変化を補正して適切な色バランスで表示を行うことが可能になる。また、表示画像の特定色を強調する等の色調の制御も極めて容易に行うことが可能になる。
【００２２】
本発明の表示装置は、前記照明系に、複数の副光源を平面的に配列した光源が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、光源から発せられる光の均一性が向上するので、表示画像の画質を向上させることができ、また各副光源の出力を制御することで光束の輝度分布を任意に制御できるため、表現の自由度が向上する。そして、本発明に係る表示装置では、空間光変調装置による測光結果に基づき光源の出力を制御できるため、例えば空間光変調装置の表示領域に照射された光の強度分布を測定し、その結果に基づき前記強度分布を調整することが容易に行える。
【００２３】
本発明の表示装置は、前記空間光変調装置の光検出素子が、該空間変調装置の表示領域に入射する光束の光軸に対して略対称に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、空間光変調装置に入射する光の平均強度や強度分布を容易かつ正確に測定できるようになるので、光源制御系によって正確に照明光の制御を行うことが可能になる。これにより、光量や色バランスが適切に制御された表示画像を得ることができる。
【００２４】
次に、本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の表示装置と、該表示装置により変調された光を投射する投射系とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、先の本発明の表示装置の表示画像を投射するので、光源の温度変化や経年変化による発光特性の変化を適切に補正することが可能であり、長期に渡り安定した色再現性を得ることができる。
また照明系を構成する光学部品の温度変化や経時劣化に伴う光学特性の変化についても、適切に補正することができる。
さらに、照明光の調光を行う場合にも、実際に空間光変調装置に照射される光強度に基づき調光を行うことができるため、照明系を構成する光学部品の光学特性の影響を受け難くなり、調光の確度が向上する。
【００２５】
本発明のプロジェクタは、前記表示装置の照明系が、発光色の異なる複数の光源と、該光源の光を合成する色合成光学系とを備えていることを特徴とする。
またこの構成において、前記表示装置が、前記照明系から照射された光を変調するとともに、表示画素毎に複数の色光に変換して出力する空間光変調装置を備えている構成も適用できる。
上記空間光変調装置の種類により異なる表示方式を採用できる。すなわち、照明光を色光に変換して出力可能なカラー空間光変調装置では、照明光として連続発光の白色光が用いられるが、モノクロの空間光変調装置を用いる場合には、前記複数色の光源を順次間欠的に点灯させる、いわゆるカラーシーケンシャル方式により表示を行う。
上記構成によれば、複数の光源からの色光を色合成して空間光変調装置に照射するので、照明光の色バランスを任意に設定することが可能になる。また、本発明の空間光変調装置では、波長域の異なる複数の色光の強度を独立に測定する構成も適用できるため、色合成後の照明光における各色光の光量比を容易に得ることができるとともに、その測定結果を光源にフィードバックして色バランスを容易かつ適切に調整することができる。従って、複数の光源の経時的な光学特性の変化も、容易かつ自動的に補正することが可能なプロジェクタを提供することができる。
【００２６】
本発明のプロジェクタは、前記表示装置が、発光色の異なる複数の光源を備えた照明系と、前記各光源から照射された各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、各色光に対応して設けられた空間光変調装置により光の変調を行うので、色光毎に空間光変調装置に照射された光の強度を測定し、色バランス等の調整を行うことができる。
【００２７】
本発明のプロジェクタは、前記表示装置が、光源の光を複数の色光に分離して放射する照明系と、該照明系から照射された前記各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、前記空間光変調装置に照射される光の強度に基づき前記光源の出力を制御することができるため、表示の調光を行う場合に、正確な光量の制御を行うことができる。
【００２８】
本発明のプロジェクタは、前記表示装置が、主光源と、特定の色光を発する１つ又は複数の補助光源とを備えた光源の光を複数の色光に分離して放射する照明系と、該照明系から照射された前記各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、前記補助光源により主光源の発光スペクトルを補正して表示画像の画質を向上させることができるとともに、本発明の空間光変調装置に備えられた光検出素子による測光結果を光源制御系にフィードバックして、前記主光源及び補助光源のそれぞれの出力を制御することができるので、色バランスや色調の調整を自在に行うことができる。
【００２９】
次に、本発明の表示装置の調光方法は、発光色の異なる複数の光源から放射される複数の色光を合成して放射する照明系と、該照明系から照射された光を変調する空間光変調装置とを備えた表示装置の調光方法であって、前記空間光変調装置の表示領域周端外側に近接して特定波長域の光強度を検出可能な光検出素子が複数設けられ、前記光検出素子の光検出信号に基づき前記光源の出力を制御する光源制御系が設けられている表示装置を用い、前記空間光変調装置に照射された光に含まれる各色光の強度を、各色光に対応する前記光検出素子により検出し、得られた色光強度に基づき、前記光源制御系により対応する色光を発する前記光源の出力を制御することを特徴とする。
この方法によれば、空間光変調装置の光検出素子により各色光の強度を独立に測定し、得られた測定結果を光源制御系にフィードバックして各光源の出力を制御するので、照明光として複数の色光を合成した光を用いる表示装置においても、容易に色バランスや色調の調整等を行うことができ、色再現性に優れ、高画質の表示が得られる。
【００３０】
本発明の表示装置の調光方法は、発光色の異なる複数の光源を備えた照明系と、前記各光源から照射された各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えた表示装置の調光方法であって、前記空間光変調装置の表示領域周端外側に近接して複数の光検出素子が設けられ、前記光検出素子の光検出信号に基づき前記光源の出力を制御する光源制御系が設けられている表示装置を用い、前記各空間光変調装置に照射された色光の強度を前記光検出素子により検出し、得られた色光強度に基づき、前記光源制御系により、前記各空間光変調装置に対応する各光源の出力を制御することを特徴とする。
この方法によれば、各空間光変調装置に設けられた光検出素子の測定結果を光源制御系にフィードバックして、対応する色光を発する光源の出力を制御するので、容易に色バランスや色調の調整を行うことができ、色再現性に優れ、高画質の表示が得られる。
【００３１】
本発明の表示装置の調光方法は、光源の光を複数の色光に分離して放射する照明系と、該照明系から照射された前記各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えた表示装置の調光方法であって、前記空間光変調装置の表示領域周端外側に近接して複数の光検出素子が設けられ、前記光検出素子の光検出信号に基づき前記光源の出力を制御する光源制御系が設けられている表示装置を用い、前記各空間光変調装置に照射された色光の強度を前記光検出素子により検出し、得られた色光強度に基づき、前記光源制御系により、前記光源の出力を制御することを特徴とする。
この方法によれば、空間光変調装置に設けられた光検出素子による測光結果を光源制御系にフィードバックすることにより、前記光源の出力を制御するので、実際に空間光変調装置に照射される光量を制御することができ、調光の確度を向上させることができる。
【００３２】
本発明の表示装置の調光方法は、主光源と、特定の色光を発する１つ又は複数の補助光源とを備えた光源の光を複数の色光に分離して放射する照明系と、該照明系から照射された前記各色光を変調する複数の空間光変調装置とを備えた表示装置の調光方法であって、前記空間光変調装置の表示領域周端外側に近接して複数の光検出素子が設けられ、前記光検出素子の光検出信号に基づき前記光源の出力を制御する光源制御系が設けられている表示装置を用い、前記各空間光変調装置に照射された色光の強度を前記光検出素子により検出し、得られた色光強度に基づき、前記光源制御系により、前記主光源又は補助光源の出力を制御することを特徴とする。
この方法によれば、前記補助光源により主光源の発光スペクトルを補正して表示画像の画質を向上させることができるとともに、空間光変調装置に備えられた光検出素子による測光結果を光源制御系にフィードバックして、前記主光源及び補助光源のそれぞれの出力を制御するので、色バランスや色調の調整を自在に行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［空間光変調装置］
図１（ａ）は、本発明に係る空間光変調装置の一実施の形態である液晶装置の平面構成図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＨ−Ｈ線に沿う断面構成図である。これらの図に示すように、本実施形態の液晶装置は、対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０との間に、液晶層１２を挟持しており、液晶層１２は、平面視略矩形枠状のシール材１５と、このシール材１５の開口部に設けられた封止材１６とにより封止されている。図１（ａ）に示すように、シール材１５の内周に沿って設けられた矩形枠状の遮光膜２１により遮光領域が形成されており、この遮光膜２１により囲まれた平面領域が本実施形態の液晶装置の表示領域１１とされている。シール材１５の外側のＴＦＴアレイ基板１０上には、Ｘドライバ（駆動回路）１３と、Ｙドライバ（駆動回路）１４と、複数の端子２２が設けられており、端子２２，…と、Ｘドライバ１３、Ｙドライバ１４とは図示略の配線により電気的に接続されている。また、図１（ｂ）に示すように、表示領域１１のＴＦＴアレイ基板１０の液晶層１２側に、複数の画素電極１８が配列形成されており、対向基板２０の液晶層１２側面に共通電極１９が形成されている。
【００３４】
図２（ａ）は、図１に示すＴＦＴアレイ基板の回路構成図である。図２（ａ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には、複数の表示画素２３がマトリクス状に配列された表示領域１１と、Ｘドライバ１３と、Ｙドライバ１４と、表示領域１１の四隅外側に配置された４個の光電変換素子（光検出素子）３０ａ〜３０ｄと、演算回路３７とが設けられている。表示領域１１を含む領域に、Ｘドライバ１３及び信号線Ｄａｔａにトランジスタ素子を介して接続された複数のデータ線１３ａと、Ｙドライバ１４から導出された複数の走査線１４ａとが互いに直交する向きに延在しており、データ線１３ａと、走査線１４ａとに囲まれた略矩形状の領域に各表示画素２３が形成されいている。
【００３５】
表示画素２３は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子２５と、蓄積容量２６と、液晶層１２とを備えて構成され、各ＴＦＴ素子２５の能動層はポリシリコン層により構成されている。ＴＦＴ素子２５のソース領域と先のデータ線１３ａとが電気的に接続され、ＴＦＴ素子２５のゲート電極と先の走査線１４ａとが電気的に接続されている。ＴＦＴ素子２５のドレイン領域は、画素電極１８と電気的に接続されるとともに、蓄積容量２６の一方の電極とも電気的に接続されている。そして、ＴＦＴ素子２５を一定期間だけオン状態とすることによりデータ線１３ａから供給される画像信号を所定のタイミングで書き込む。画素電極１８を介して液晶に書き込まれた画像信号は、共通電極１９との間で一定期間保持される。蓄積容量２６はこの液晶容量と並列の容量を形成して画像信号のリークを防止するようになっている。
【００３６】
光電変換素子３０ａ〜３０ｄは、照射光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオード３２と、このフォトダイオード３２に蓄積された電荷量の読み出し動作のスイッチングを行うＴＦＴ素子３５とを主体として構成されている。本実施形態に係る光電変換素子３０ａ〜３０ｄを構成する上記フォトダイオード３２は、その能動層が、先のＴＦＴ素子２５と同様のポリシリコン層により形成されている。この構成により、ＴＦＴ素子２５の作製工程とフォトダイオード３２の作製工程とを一部共通化することができ、製造の効率化を図ることができる。また上記ＴＦＴ素子３５の能動層も同様にポリシリコン層により形成することもでき、係る構成によれば、さらに製造の効率化を促進することができる。
【００３７】
さらに、上記のようにフォトダイオード３２とＴＦＴ素子２５とを一体的に製造できることから、光電変換素子３０ａ〜３０ｄの入出力端子を、表示領域１１から引き出される入出力端子と一体的に形成することも極めて容易であり、このようにして上記端子を形成することで、外部の機器への本液晶装置の取り付け等が容易になるという利点を得られる。
【００３８】
上記ＴＦＴ素子３５のゲート電極は、走査線１４ａと電気的に接続され、ソース領域は電源Ｖｅｅに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ素子３５のドレイン領域はフォトダイオード３２のカソード側、及び演算回路３７に電気的接続されている。フォトダイオード３２のアノード側は接地されている。従って、本実施形態に係る光電変換素子３０ａ〜３０ｄは、走査線１４ａを介して入力された信号によってＴＦＴ素子３５を動作させ、そのスイッチング動作により照射された光量に応じてフォトダイオード３２に蓄積された電荷を演算回路３７に対して出力できるようになっている。
【００３９】
光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側と反対側には、迷光等が素子に入射して検出精度が低下するのを防止するための遮光層を設けておくことが好ましい。また本実施形態の液晶装置では、この光電変換素子３０ａ〜３０ｄに対して設けられる遮光層についても、表示画素２３のＴＦＴ素子２５に設けられる遮光層と同一層に形成することができる。このような構成とすることで、上記ＴＦＴ素子２５及びフォトダイオード３２の能動層を作製するためのポリシリコン層の形成工程のみらなず、遮光層の形成工程も共通化することができるので、製造工程の一層の効率化を実現することができる。
【００４０】
本実施形態に係る光検出素子としては、図２（ｂ）に示す光電変換素子４０も適用することができる。この光電変換素子４０は、フォトトランジスタ４２と、このフォトトランジスタ４２のドレイン領域に電気的に接続された抵抗素子４５とを主体として構成されている。フォトトランジスタ４２のゲート電極は、先のＴＦＴ素子３５と同様に走査線１４ａ、及びＹドライバ１４に接続され、フォトトランジスタ４２のソース領域は電源Ｖｅｅと電気的に接続されている。また抵抗素子４５の他端は接地電位とされている。そして、Ｙドライバ１４から走査線１４ａを介して入力されたゲート出力信号によりフォトトランジスタ４２を動作させることにより、照射光量に応じた電流を演算回路３７に対して出力できるようになっている。
【００４１】
Ｘドライバ１３及びＹドライバ１４は、図３に回路図の一例を示すシフトレジスタを主体として構成されている。図２（ａ）及び図３に示すように、Ｙドライバ１４では、入力された垂直スタート信号ＤＹを垂直クロックＣＬＹに同期して順次シフトし、端子Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２，…，Ｙｎからゲート出力信号として出力する。一方、Ｘドライバ１３に備えられた図３と同様のシフトレジスタでは、前記Ｙドライバ１４から出力されるタイミング信号に応じて、水平クロックＣＬＸに同期して水平スタート信号ＤＸを順次シフトし、データ出力信号を順次端子Ｘ０，Ｘ１，…，Ｘｎへ出力するようになっている。
【００４２】
次に、上記構成の本実施形態の液晶装置の動作を、図４及び図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。図４には、連続する２フレームのタイミングチャートが示されており、同図中、ＣＬＹはＹドライバ１４に入力される垂直クロック、ＤＹは垂直スタート信号、Ｙ０〜ＹｎはＹドライバ１４の端子から出力されるタイミング信号、ＤＯＵＴ１ａ，ＤＯＵＴ１ｂは走査線１４ａを介して端子Ｙ０に接続された光電変換素子３０ａ，３０ｂから演算回路３７へ出力される光検出信号、ＤＯＵＴｎａ，ＤＯＵＴｎｂは、走査線１４ａを介して端子Ｙｎに接続された光電変換素子３０ｃ，３０ｄから演算回路３７へ出力される光検出信号である。
図５は、図４に示す期間Ａに対応するＸドライバ１３のタイミングチャートであり、同図中、ＣＬＸはＸドライバ１３に入力される水平クロック、ＤＡＴＡは画像信号の出力である。
【００４３】
図４に示すように、Ｙドライバ１４は、垂直クロックＣＬＹに同期して垂直スタート信号ＤＹをシフトさせ、順次端子Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙｎへゲート出力信号（スイッチング信号）を供給し、各端子から導出されたゲート線１４ａに接続されたＴＦＴ素子２５を一定期間オン状態とする。一方、図４に示す期間Ａの間に、図２及び図５に示すように、水平クロックＣＬＸに同期して端子Ｘ０，Ｘ１，…，Ｘｎから出力されたデータ出力信号により、対応するデータ線１３ａに接続されたトランジスタ素子１３ｂをオン状態とし、それによって画像信号Ｄ０，Ｄ１，…，Ｄｎをそれぞれのデータ線１３ａに書き込む。そして、上記ゲート出力信号によりオン状態とされたＴＦＴ素子２５に上記画像信号Ｄ０，Ｄ１，…，Ｄｎが書き込まれるようになっている。
【００４４】
また、上記Ｙドライバ１４の端子Ｙ０，Ｙｎに接続されたゲート線１４ａには、それぞれ２個ずつの光電変換素子３０が接続されており、端子Ｙ０，Ｙｎから出力されたゲート出力信号により、対応するゲート線１４ａに接続された各ＴＦＴ素子２５とともにオン状態とされる。これにより、図２に示すように、端子Ｙ０からゲート出力信号が出力された場合には、光電変換素子３０ａ，３０ｂからそれぞれ光検出信号ＤＯＵＴ１ａ，ＤＯＵＴ１ｂが演算回路３７に対して出力される。また同様に、端子Ｙｎからのゲート出力信号により光電変換素子３０ｃ，３０ｄからそれぞれ光検出信号ＤＯＵＴｎａ，ＤＯＵＴｎｂが出力される。すなわち、本実施形態に係る液晶装置では、Ｙドライバ１４からのゲート出力信号により光電変換素子３０ａ〜３０ｄがスイッチングされるので、ＴＦＴアレイ基板上に形成した光電変換素子を駆動するための駆動回路を別途設けることなく光電変換素子を動作させることができるようになっている。
【００４５】
図２（ａ）に示す演算回路３７は、４個の光電変換素子３０ａ〜３０ｄから照射光の強度に応じて出力される光検出信号ＤＯＵＴ１ａ、ＤＯＵＴ１ｂ、ＤＯＵＴｎａ、ＤＯＵＴｎｂに基づき、液晶装置に照射された光の平均強度や光強度分布等の情報を出力する機能を備えており、必要に応じて光電変換素子３０ａ〜３０ｄの分光特性を補正する回路等を備えることもできる。また、この演算回路３７はＴＦＴ回路基板１０上に形成されていてもよく、外付けの回路としてもよい。液晶装置に接続される制御回路等の一部として提供されるものであってもよい。
【００４６】
上記構成を備えた本実施形態の液晶装置は、バックライトやフロントライト等を備えた直視型の表示装置の画像表示手段や、投射型表示装置の光変調手段として好適に用いることができる。本実施形態の液晶装置を備えた上記表示装置では、照明系から照射された光の強度を光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより測定することができるとともに、上記演算回路３７により光強度分布を算出することが可能であるので、例えば演算回路３７からの出力に基づき照明系に備えられた光源の出力を調整するならば、表示画像の状態や光源の状態に応じて液晶装置に照射される光の強度を適切に制御することができ、表現力に優れ、かつ高画質の表示を提供することができる。
【００４７】
上記光電変換素子３０ａ〜３０ｄは、図６（ａ）〜図６（ｃ）の模式平面図に示すように、種々の形態でＴＦＴアレイ基板１０上に配置することができる。図６（ａ）は、矩形状の表示領域１１の辺端中央外側にそれぞれの光電変換素子３０ａ〜３０ｄを配置した例であり、図６（ｂ）は、矩形状の表示領域１１の各頂点部外側に光電変換素子３０ａ〜３０ｄを配置した例であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）と同様に表示領域１１の各頂点部外側であって、表示領域１１を取り囲んで設けられた矩形枠状の遮光膜２１の形成領域内に各光電変換素子３０ａ〜３０ｄを配置した例である。
【００４８】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したいずれの配置においても、光電変換素子３０ａ〜３０ｄは表示領域１１の中心部に対して対称に配置されており、表示領域１１に対して照射された光の平均強度や強度分布を適切に測定することができるようになっている。特に、図６（ａ）に示す例のように表示領域１１の辺端中央部に光電変換素子３０ａ〜３０ｄを配置すれば、表示領域１１の中心からの距離を最も短くできるので、照明系の光学収差による強度分布の影響を小さくすることができ、高精度の光強度測定が可能になる。また、図６（ｃ）に示すように、遮光膜２１の形成領域内に光電変換素子３０ａ〜３０ｄを配置すれば、光電変換素子の実装に起因して液晶装置が大型化されることがなく都合がよい。さらに、表示領域１１の周囲に設ける照明しろを最小にすることができるため、光電変換素子３０ａ〜３０ｄを設けることに起因して照明系等の照明光率が低下しないようにすることができる。
【００４９】
本実施形態では、４個の光電変換素子３０ａ〜３０ｄのうち、光電変換素子３０ａ、３０ｂをＹドライバ１４の端子Ｙ０に接続された走査線１４ａに接続し、光電変換素子３０ｃ、３０ｄをＹドライバ１４の端子Ｙｎに接続された走査線１４ａに接続した構成について説明したが、本発明に係る光電変換素子の個数や、駆動回路への接続形態は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、Ｙドライバ１４から導出された全ての走査線１４ａのそれぞれに対して光電変換素子を設けた構成としてもよく、１本の走査線１４ａに、３個以上の光電変換素子が接続された構成とすることもできる。さらには、Ｘドライバ１３の端子Ｘ０，Ｘ１，…、Ｘｎから導出され、トランジスタ素子１３ｂに接続されている配線に光電変換素子を接続し、Ｘドライバ１４から出力されるデータ出力信号をスイッチング信号として光電変換素子のスイッチングを行うようにすることもできる。
【００５０】
上記光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側には、特定波長域の光のみを透過させる光学部材を設けることができ、光電変換素子３０ａ〜３０ｄ毎に透過波長域の異なる光学部材を設けることもできる。この種の光学部材としては、例えば特定色の色材層を有するカラーフィルタや誘電体多層膜によるダイクロイックフィルタを例示することができる。
このように光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側に光学部材を設けることで、各光電変換素子３０ａ〜３０ｄは光学部材の透過波長域の光の強度のみを検出するようになるため、液晶装置を照明する光源の分光特性等を容易に検出することができるようになる。特に、異なる発光色を有する複数の光源を用いて液晶装置を照明し、画像の表示を行う場合には、上記各光源の発光色に対応する色材層を光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側に設けておくことで、各光源の光強度を対応する光電変換素子で測定できるようになり、各光源の出力状態や、照明光の色バランス等の情報を光電変換素子を介して容易に取得することが可能になる。
従って、本構成の液晶装置を表示装置の画像表示手段や光変調手段として備えるならば、上記液晶装置により得られた情報に基づき光源を制御することが可能になり、例えば光学部品の経時変化等を補正して高画質の表示が得られる表示装置を提供することができる。
【００５１】
また、上記光電変換素子３０ａ〜３０ｄ用の色材層や誘電体多層膜は、本液晶装置をカラー表示対応とするために設けられるカラーフィルタやダイクロイックフィルタの一部として形成することもできる。すなわち、本実施形態の液晶装置は、各表示画素２３毎に特定の色光への変換を行う色材層とともに、光電変換素子３０ａ〜３０ｄ用の色材層が平面的に配置されたカラーフィルタを備えた構成とすることができる。このような構成とすることで、前記カラーフィルタの作製工程において、光電変換素子３０ａ〜３０ｄ用の色材層も同時に作製できるため、製造を効率化することができる。
【００５２】
以上の実施の形態では、本発明に係る空間光変調装置としてＴＦＴ素子を備えた液晶装置を例示して説明したが、本発明の技術範囲は液晶装置に限定されず、例えばＴＦＤ（薄膜ダイオード）素子を備えた形態やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等としての形態も含むものである。
【００５３】
［プロジェクタ］
次に、本発明に係るプロジェクタの実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図７は、プロジェクタの第１実施形態における平面構成図である。この図に示すプロジェクタは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色を発する３個の光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと、これらの光源から放射される各色光を集光する集光レンズ１０２〜１０４と、前記各色光を重畳する色合成光学系を成すクロスダイクロイックプリズム１２５とを備えた照明系と、前記クロスダイクロイックプリズム１２５から射出された光を、画像情報に基づき空間的に変調する液晶ライトバルブ（空間光変調装置）１２０と、液晶ライトバルブ１２０により変調された光を投射する投射系１２６とを備えている。
【００５４】
各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、それぞれ光源駆動回路（光源制御系）１３１〜１３３と接続され、各光源駆動回路１３１〜１３３は電源１３５と接続されている。光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、例えばＬＥＤ、ＥＬ、ＦＥＤ、レーザー等の特定色の色光を発する発光素子を備えており、各光源駆動回路１３１〜１３３によってその出力（発光強度）を調整可能に構成されている。
【００５５】
液晶ライトバルブ１２０は、図１及び図２に示した本発明の液晶装置を主体として構成されるとともに、表示領域１１にカラーフィルタが設けられてカラー表示が可能に構成されており、図７に示すように各光源駆動回路１３１〜１３３と電気的に接続されている。また図２に示す光電変換素子３０ａ〜３０ｄのうち、少なくとも３個の光電変換素子の光入射側に、上記光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの発する色光のみを透過する色材層がそれぞれ設けられており、クロスダイクロイックプリズム１２５を介して照射された光に含まれる各色光の強度を、光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより独立に測定することができるようになっている。そして、得られた光強度に対する演算を、必要に応じて演算回路３７により行い、得られた演算結果（色差データや色光毎の色バランスデータ）を各光源駆動回路１３１〜１３３に対して出力できるようになっている。
【００５６】
上記構成のプロジェクタは、各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂから発せられた光を、集光レンズ１０２〜１０４を介してクロスダイクロイックプリズム１２５に入射させて色合成して照明光を生成する。次いで、得られた照明光を液晶ライトバルブ１２０に入射させ、この液晶ライトバルブ１２０において表示画像情報に基づき変調するとともに表示画素毎に所定の色強度に変換することでカラー表示画像を得る。そして、投射系１２６により前記カラー表示画像をスクリーン等の被投射体に投射するようになっている。
【００５７】
また本実施形態のプロジェクタでは、上記の表示動作に際して、液晶ライトバルブ１２０に備えられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄを用いて、クロスダイクロイックプリズム１２５から照射される照明光に含まれるそれぞれの色光成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光強度を測定するとともに演算し、上記光電変換素子３０ａ〜３０ｄで得られた各色光の光強度を光源駆動回路１３１〜１３３にフィードバックする。そして、各光源駆動回路１３１〜１３３は、液晶ライトバルブ１２０から得た演算結果に基づき、対応する光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの出力を制御し、もって表示の調光を行うようになっている。
【００５８】
このように、本実施形態のプロジェクタでは、液晶ライトバルブ１２０に対して照射される照明光の情報を、各駆動回路に対してフィードバックすることができるようになっているので、例えば、予め設定されている（あるいは観察者の嗜好によって設定される）色バランスを最適化して表示可能な色域を拡大したり、光学部品の経時変化（温度特性、経時劣化等）に伴う表示状態の変化を補正したり、観察者の好みの色調（例えば特定色が強調された色調等）を正確に表現することができる。
また、先の本発明に係る液晶装置を主体とする液晶ライトバルブ１２０には、演算回路３７が内蔵されているので、液晶ライトバルブ１２０から直接色光強度の差分データ等を光源駆動回路１３１〜１３３に対して出力することが可能になっており、液晶ライトバルブ１２０から光源駆動回路１３１〜１３３への回路を比較的簡素に構成できる。
【００５９】
また、上記光源駆動回路１３１〜１３３には、色バランス等の初期データを保持したメモリ等を設けることもでき、このような構成とすることで、光源駆動回路１３１〜１３３が、液晶ライトバルブ１２０から受け取ったデータと上記メモリに保持されたデータとを参照、比較して光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの制御を行うことができるようになり、さらに光源制御の精度を高め、高画質の表示を提供できるようになる。
【００６０】
上記第１の実施形態では、カラーフィルタを備えた液晶ライトバルブ１２０を用いてカラー表示を実現する場合について説明したが、図７に示す構成において、液晶ライトバルブ１２０としてカラーフィルタを備えないモノクロ液晶ライトバルブとし、各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを順次間欠的に点灯させて表示を行うカラーシーケンシャル方式のプロジェクタとして構成することもできる。
【００６１】
上記のカラーシーケンシャル方式のプロジェクタにおいても、液晶ライトバルブ１２０に備えられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより照明系から照射された色光の強度を測定することができ、係る光検出信号を演算回路３７により演算処理した後、演算結果を各光源駆動回路１３１〜１３３に出力することができる。そして、光源駆動回路１３１〜１３３により各光源の出力を制御することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
図８は、プロジェクタの第２実施形態における平面構成図である。この図に示すプロジェクタは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色を発する３個の光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと、これらの光源から放射される各色光を集光する集光レンズ１０２〜１０４とを備えた照明系と、前記各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの光を画像情報に基づき変調する液晶ライトバルブ（空間光変調装置）１２２〜１２４と、各液晶ライトバルブ１２２〜１２４により変調された光を重畳して表示画像を生成するクロスダイクロイックプリズム（色合成光学系）１２５と、このクロスダイクロイックプリズム１２５から出力された光を投射する投射系１２６とを備えて構成されている。前記各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、それぞれ対応する光源駆動回路（光源制御系）１３１〜１３３と接続され、これらの光源駆動回路１３１〜１３３により出力を調整されるようになっている。
尚、図８に示す各構成要素のうち、図７と同一の構成要素には共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施形態の場合、液晶ライトバルブ１２２〜１２４は、図１及び図２に示した本発明の液晶装置を主体として構成されたモノクロ液晶ライトバルブであり、これらの液晶ライトバルブ１２２〜１２４と光量比演算回路１３４とが電気的に接続され、この光量比演算回路１３４と光源駆動回路１３１〜１３３とが電気的に接続されている。各液晶ライトバルブ１２２〜１２４は、そのＴＦＴアレイ基板１０上に設けられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより、入射光の光強度を測定することができるようになっている。前記光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側には色材層は設けられていないが、入射する色光を透過する色材層を設けてもよいのは勿論である。
尚、本実施形態に係る液晶ライトバルブ１２２〜１２４において、前記光電変換素子は各液晶ライトバルブに少なくとも１個ずつ設けられていればよいが、複数の光電変換素子を液晶ライトバルブに設けることで、光強度測定を高精度、かつ多彩な方式で行うことが可能になる。例えば、複数の光電変換素子からのデータを基に平均値を算出すれば、光強度データの高精度化を実現できる。本実施形態及び第１の実施形態のプロジェクタにおいても、後述する第３の実施形態におけるプロジェクタのように、各光源１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂと各集光レンズ１０２〜１０４との間に均一照明系１１２を配置できるため、この様な形態の場合に複数の光電変換素子を用いて光強度データの平均値を算出するように構成すれば、光強度データの一層の高精度化を達成できる。
【００６４】
上記構成の本実施形態のプロジェクタは、その表示動作に際して、各液晶ライトバルブ１２２〜１２４に備えられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄを用いて、各光源から照射された色光の強度を測定し、光電変換素子３０ａ〜３０ｄから出力された光検出信号を、光量比演算回路１３４に入力するようになっている。光量比演算回路１３４は、前記光検出信号から色光間の光量比等を演算し、その演算結果を光源駆動回路１３１〜１３３に対して出力する。そして、光源駆動回路１３１〜１３３により各光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの出力が適宜調整されて表示の調光が行われるようになっている。
【００６５】
また、本実施形態のプロジェクタでは、光量比演算回路１３４により色差データや色光毎の色バランスデータ等の演算を行うことができるようになっているので、液晶ライトバルブ１２２〜１２４に実装されている演算回路３７の機能を部分的に光量比演算回路１３４に内蔵して演算回路３７を簡素化することや、演算回路３７では複数の光電変換素子３０ａ〜３０ｄからの出力に基づき、平均強度や光強度分布を算出することが可能になっている。さらに場合によっては、液晶ライトバルブ１２２〜１２４には演算回路３７を設けず、各光電変換素子３０ａ〜３０ｄから出力される光検出信号を直接演算回路１３４に入力し演算するように構成しても構わない。
【００６６】
上記光量比演算回路１３４は、例えば、予め設定され光量比演算回路１３４に保持されている光量比や、使用者の嗜好により設定された光量比と、液晶ライトバルブ１２２〜１２４から出力された光検出信号から算出した光量比との差分値を算出し、この差分データを光源駆動回路１３１〜１３３に対してフィードバックする機能を提供する。これにより、照明光の色バランスを最適化して表示可能な色域を拡大したり、光学部品の経時変化（温度特性、経時劣化等）に伴う表示状態の変化を補正したり、観察者の好みの色調を正確に表現することが可能になっている。
【００６７】
（第３の実施形態）
図９は、プロジェクタの第３実施形態における平面構成図である。本実施形態においても、図９に示す各構成要素のうち、図７及び図８と同一の構成要素には共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図９に示すプロジェクタは、白色光を発する光源１０１と、この光源から放射される光を各色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分離するダイクロイックミラー１１３，１１４と、集光レンズ１０２〜１０４とを主体とする照明系と、前記各色光を画像情報に基づき変調する液晶ライトバルブ（空間光変調装置）１２２〜１２４と、各液晶ライトバルブ１２２〜１２４により変調された光を重畳して表示画像を生成するクロスダイクロイックプリズム（色合成光学系）１２５と、クロスダイクロイックプリズム１２５から射出された光を投射する投射系１２６とを備えて構成されている。
【００６８】
前記光源１０１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光を発するランプにより構成されており、電源１３５を備えた光源駆動回路（光源制御系）１３６と接続され、この光源駆動回路１３６により出力の調整が可能になっている。また光源１０１とダイクロイックミラー１１３との間に、均一照明系１１２が設けられて光源１０１から発せられた光束の輝度分布を均一化するようになっている。ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１１５間、及び２つの反射ミラー１１５，１１７間には、レンズ１１８，１１９が設けられてリレーレンズ系を構成している。
【００６９】
本実施形態に係る液晶ライトバルブ１２２〜１２４は、図１及び図２に示した本発明の液晶装置を主体として構成されたモノクロ液晶ライトバルブであり、これらの液晶ライトバルブ１２２〜１２４と光源駆動回路１３６とが電気的に接続されている。各液晶ライトバルブ１２２〜１２４は、そのＴＦＴアレイ基板１０上に設けられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより、入射光の光強度を測定することができ、必要に応じて演算回路３７による演算処理を施して出力できるようになっている。前記光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側には色材層は設けられていないが、入射する色光を透過する色材層を設けてもよいのは勿論である。
尚、本実施形態に係る液晶ライトバルブ１２２〜１２４において、前記光電変換素子は液晶ライトバルブ１２２〜１２４のうち少なくとも１個の液晶ライトバルブに１個の光電変換素子が設けられていればよいが、各液晶ライトバルブに光電変換素子を備えていてもよい。また複数の光電変換素子を液晶ライトバルブに設けるならば、光強度測定を高精度、かつ多彩な方式で行うことが可能になる。
【００７０】
上記構成の本実施形態のプロジェクタは、その表示動作に際して、各液晶ライトバルブ１２２〜１２４に対して照射された各色光の強度を、それぞれの液晶ライトバルブ１２２〜１２４に設けられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより測定し、各光電変換素子から出力された光検出信号を光源駆動回路１３６に対して出力するようになっている。前記光検出信号を受け取った光源駆動回路１３６は、必要に応じて前記光検出信号を演算処理し、光源１０１の出力を制御するようになっている。
【００７１】
本実施形態の場合、光源１０１は、出力を変化させても分光特性にほとんど変化を生じない白色ランプで構成されているため、表示画像等に応じて色光の成分比を独立に制御する用途には不向きであるが、例えば、当該プロジェクタの使用環境や、表示画像の内容・種類（一般的にビデオ系は暗い絵作り、データ系は明るい絵作り）に応じて、照明光量を変化させて使用する場合に好適である。
勿論、先の実施形態と同様に、液晶ライトバルブ１２２〜１２４で検出される光強度の経時的変化から、光学部品の温度特性や経時劣化によって生じる光量変化を自動的に補正することもできる。
【００７２】
（第４の実施形態）
図１０は、図７ないし図９に示す各実施形態のプロジェクタに適用できる光源の他の構成例を示す図であり、同図には、図９に示すプロジェクタに本光源を適用した場合を示している。
図１０に示す光源は、主光源１０１Ａと、特定の色光を発する補助光源１０５と、これらの光源から発せられた光（Ｌ１，Ｌ２）を合成するダイクロイックミラー（色合成光学系）１１０とを備えて構成されている。係る構成の光源は、主光源１０１Ａの特定の色光の強度不足を補助光源１０５により補えるようになっている。図１０に示す構成では、主光源１０１Ａと、補助光源１０５とはいずれも光源駆動回路１３６に接続されている。この構成により、液晶ライトバルブ１２２〜１２４の光電変換素子３０ａ〜３０ｄから出力された光検出信号に基づき、光源駆動回路１３６により主光源１０１Ａあるいは補助光源１０５の出力を制御できるようになっている。
【００７３】
上記構成において、光源駆動回路１３６は、液晶ライトバルブ１２２〜１２４からフィードバックされた光情報に基づき、補助光源１０５の出力を制御するようにしてもよい。このように補助光源１０５の出力を調整することで、特定の色光の光量を主光源１０１Ａとは独立して変化させることができる。また、液晶ライトバルブ１２２〜１２４の光電変換素子３０ａ〜３０ｄの光入射側に、補助光源１０５から発せられる色光のみを透過させる光学部材を設ければ、補助光源１０５の出力を主光源１０１Ａとは独立して検出することが可能になる。
【００７４】
また、図１０に示す光源は、図７又は図８に示すプロジェクタにも容易に適用することができ、その場合には、主光源１０１Ａとして、特定の色光を発する光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを用いる。この構成によれば、補助光源１０５から発せられる色光の選択や出力の制御によって色調や色域を容易に変化させることが可能なプロジェクタを提供することができる。
【００７５】
（第５の実施形態）
図１１は、図７ないし図９に示す各実施形態のプロジェクタに適用できる光源のさらに他の構成例を示す図であり、同図には、図９に示すプロジェクタの光源１０１及び均一照明系１１２に代えて本実施形態の光源を適用した場合を示している。
図１１に示す光源１０７は、複数の白色光を発する副光源１０６を平面状に配列して構成された、いわゆるアレイ光源（図１１では断面方向に沿って並ぶ４個のみが描かれている）であり、その前面側（発光側）には、集光レンズアレイ１２７が設けられている。係る構成の光源１０７は、複数の副光源１０６を平面的に配列することで、均一照明系を実現しており、液晶ライトバルブ１２２に対して均一な照明光を照射することができるようになっている。図１１に示す構成では、液晶ライトバルブ１２２と接続された光源駆動回路１３６と、各副光源１０６とが電気的に接続されており、液晶ライトバルブ１２２に設けられた光電変換素子３０ａ〜３０ｄにより測定された光強度の情報に基づき、光源駆動回路１３６が各副光源１０６の出力を独立に制御できるようになっている。
【００７６】
従って、本実施形態の光源１０７を備えたプロジェクタでは、光電変換素子３０ａ〜３０ｄからの光検出信号から、液晶ライトバルブ１２２に設けられた演算回路３７により照明光の強度分布を算出して光源駆動回路１３６に出力し、この強度分布に基づき光源駆動回路１３６により各副光源１０６の出力を調整することで、液晶ライトバルブ１２２に照射される照明光の強度分布を均一化することができ、もって高品質の画像表示を実現できるようになっている。
また、図１１に示す光源は、図７又は図８に示すプロジェクタにも容易に適用することができ、Ｒ，Ｇ，Ｂ等の特定の色光を発する副光源を用いて色毎に光源１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂを構成し、光源１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂに代えて用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、空間光変調装置の一実施形態である液晶装置の平面構成図、図１（ｂ）は、同、断面構成図。
【図２】図２は、図１に示す液晶装置の回路構成図。
【図３】図３は、図２に示すＹドライバの一回路構成例。
【図４】図４は、実施形態に係る液晶装置のタイミングチャート。
【図５】図５は、図４に示すＡ部のタイミングチャート。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態に係る光検出素子の配置例。
【図７】図７は、プロジェクタの第１実施形態における平面構成図。
【図８】図８は、プロジェクタの第２実施形態における平面構成図。
【図９】図９は、プロジェクタの第３実施形態における平面構成図。
【図１０】図１０は、図９に示す光源の他の構成例。
【図１１】図１１は、図９に示す光源の他の構成例。
【符号の説明】
１０ＴＦＴアレイ基板（基板）、１１表示領域、２３表示画素、２５ＴＦＴ（スイッチング素子）、３０ａ〜３０ｄ光電変換素子（光検出素子）、３７演算回路、４０光検出素子、１２０，１２２〜１２４液晶装置（空間光変調装置）、１０１（ＲＧＢ）光源、１０５補助光源、１０６副光源、１１２均一照明系、１２６投射系、１３１〜１３３，１３６光源駆動回路（光源制御系）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spatial light modulation device, a display device, a projector, and a dimming method for a display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, projectors using LEDs (light-emitting diodes) as light sources have been studied. For example, in Patent Document 1, LEDs of three types of emission colors, R (red), G (green), and B (blue), are used. The light valves are provided so that the color light from each LED is incident on the light valve. By using an LED as a light source, it is possible to obtain several advantages of small size, high efficiency, and instantaneous lighting.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-32080
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the LED has a problem that the emission intensity has a large temperature dependency. That is, since the light emission intensity changes in accordance with the change in the element temperature with the elapse of the lighting time, it becomes difficult to obtain illumination light that is stable in intensity. In the case of LEDs whose element structure and constituent materials differ greatly depending on the emission color, the temperature dependence of the emission intensity also differs for each of the three types (R, G, B) of the LEDs. And the desired color reproducibility cannot be realized. In addition, these phenomena can occur not only in LEDs but also in EL (electroluminescence) elements and FED (field effect diode) elements having similar temperature dependence of light emission intensity.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and can appropriately control the amount of illumination even when combined with a light source or the like having a temperature-dependent emission intensity. It is an object of the present invention to provide a spatial light modulator capable of appropriately compensating for a temporal change in the degree.
It is another object of the present invention to provide a display device and a projector that can appropriately control display luminance regardless of the state of a light source and preferably can stably maintain display color.
Another object of the present invention is to provide a dimming method for a display device that can obtain a display with a desired color tone regardless of the state of a light source.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a spatial light modulator of the present invention is a spatial light modulator that spatially modulates light incident on a display area and outputs the modulated light, wherein the display area includes a switching element. A pixel is formed, and a photodetector is provided in proximity to the periphery of the display area on the same substrate as the switching element, and the photodetector and the switching element are formed on the same substrate. It is characterized by having an active layer made of a semiconductor layer.
According to this configuration, since the light detection element is provided outside the display area, the amount of light emitted from a light source such as an illumination system can be measured by the light detection element, and the light enters the light detection element. A spatial light modulator capable of monitoring the amount of light can be configured. Therefore, according to the spatial light modulator of the present configuration, it is possible to detect a change in the amount of light due to the temperature characteristic of the light source or deterioration with time, and to control the light source based on the information. Further, since the active layer constituting the active element of the light detection element and the active layer of the switching element are manufactured using the semiconductor layer formed on the same substrate, the display pixel and the light detection element Can be integrally and efficiently manufactured using the same manufacturing process. In addition, since the input / output terminals and the like can be integrated with (or shared with) the display area, there is an advantage that attachment and handling to external devices can be simplified.
[0007]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that the photodetector is connected to a drive circuit for driving and controlling the display pixels, and the drive circuit controls the drive of the photodetector.
According to this configuration, since it is not necessary to separately provide a circuit for driving and controlling the photodetector, the number of circuits on the substrate can be reduced, and the cost of the spatial light modulator by mounting the photodetector can be reduced. And an increase in power consumption can be suppressed.
[0008]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that the photodetector is connected to a scanning line for supplying a switching signal from the drive circuit to the switching element.
According to this configuration, it is not necessary to separately output a timing signal for switching the photodetector from the drive circuit, so that it is not necessary to change the timing chart of each circuit of the spatial light modulator, and it is not necessary to perform manufacturing and control. Easiness is improved.
[0009]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that a plurality of photodetectors are connected to one scanning line.
According to this configuration, since a plurality of photodetectors can be operated simultaneously, it is particularly suitable when calculating the measurement results of the plurality of photodetectors to obtain the average intensity and intensity distribution of the illumination light.
[0010]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that the photodetectors are arranged substantially symmetrically with respect to the display area.
According to this configuration, the average intensity of the illumination light and the uniformity of the intensity distribution can be measured by the photodetector. As for the arrangement of the photodetectors, if the display area is assumed to be rectangular in plan view, it is preferable to arrange the photodetectors at the center of the side edge or the vertex of the display area. In particular, if the aberration of the illumination system is taken into consideration, it is preferable to dispose each photodetector at the center of the side edge.
[0011]
The spatial light modulator according to the present invention is characterized in that the photodetector is formed in a light-shielding region formed so as to surround the display region.
According to this configuration, there is no need to secure a plane area for disposing the photodetector between the display area and the light-shielding area, so that the illumination of the spatial light modulator (the illumination of the spatial light modulator) is not required. Regions other than the display region in the region) can be minimized, and a decrease in lighting efficiency of a lighting system or the like can be prevented.
[0012]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that the photodetector is configured to detect the intensity of light in a specific wavelength range.
According to this configuration, of the light applied to the spatial light modulator, only the light intensity of the component in the specific wavelength range can be measured by the light detection element. Therefore, even when the spatial light modulator is irradiated with light including a plurality of color lights using a light source that emits light of different colors, the intensity of the specific color light can be measured by the photodetector.
[0013]
The spatial light modulator of the present invention is characterized in that an optical member that transmits light in a specific wavelength range is provided on the light incident side of the photodetector.
According to this configuration, it is possible to easily configure a spatial light modulator including a photodetector capable of measuring only the light intensity of the component in the specific wavelength range.
[0014]
In the spatial light modulator of the present invention, the optical member is provided corresponding to each of the plurality of photodetectors, and two or more types of optical members having different wavelength ranges to be transmitted are mixed on the substrate. It is characterized by doing.
According to this configuration, it is possible to independently measure the intensities of a plurality of color lights with one spatial light modulator.
[0015]
In the spatial light modulator of the present invention, a color material layer that converts light incident on the display area into specific color light and outputs the light is provided in a plane area including the display area, and the optical member is It is characterized by forming a part of the color material layer.
According to this configuration, the color material layer provided for realizing the color display and the optical member for filtering the measurement wavelength range of the photodetector can be formed integrally, so that the manufacturing efficiency is improved. .
[0016]
The spatial light modulator according to the present invention is characterized in that an arithmetic circuit connected to the plurality of photodetectors and operating a photodetection signal from each of the photodetectors is provided.
According to this configuration, since the light detection signal output from the light detection element can be directly or arithmetically processed and output to the outside, for example, the calculation result such as the intensity distribution of the illumination light can be passed to an external circuit. And the circuit configuration between the spatial light modulator and the outside can be simplified.
[0017]
The spatial light modulation device according to the present invention is characterized in that the arithmetic circuit has a function of calculating a difference value of the light intensity of each wavelength band detected by the light detection element.
According to this configuration, it is possible to output a difference value of the intensity of the plurality of color lights emitted to the spatial light modulation device.For example, by passing the difference value to a drive circuit of a light source that emits the color light, It is also possible to easily automatically control the color balance of the illumination light. Further, there is an advantage that an external arithmetic circuit is not required, and the circuit configuration and the size of the device can be easily reduced.
[0018]
Next, the display device of the present invention includes the spatial light modulation device of the present invention described above, an illumination system for irradiating the spatial light modulation device with light from a light source, and an output from a light detection element of the spatial light modulation device. A light source control system for controlling the output of the light source based on the detected light detection signal.
According to this configuration, the intensity of light emitted from the illumination system to the spatial light modulator can be measured by the photodetector mounted on the spatial light modulator, and the light output from the photodetector can be measured. Since the output of the light source can be controlled by the light source control system based on the detection signal, it is possible to appropriately correct a change in the light emission characteristics due to a temperature change or an aging change of the light source. Therefore, according to the present display device, stable color reproducibility can be obtained for a long time. In addition, the present display device can also appropriately correct changes in optical characteristics due to temperature changes and deterioration over time of optical components constituting the illumination system.
Further, even when dimming the illumination light, since the dimming can be performed based on the light intensity actually applied to the spatial light modulator, it is affected by the optical characteristics of the optical components constituting the illumination system. It becomes difficult, and the accuracy of dimming is improved.
[0019]
The display device of the present invention is characterized in that the light source control system is configured to control the light source based on an output from an arithmetic circuit of the spatial light modulator.
According to this configuration, the arithmetic circuit provided in the spatial light modulator can perform predetermined arithmetic processing on the photodetection signal output from the photodetector and output it, thereby simplifying the circuit configuration of the display device. This is effective in terms of miniaturization of the device and ease of manufacturing.
[0020]
The display device according to the present invention is characterized in that the illumination system is provided with a uniform illumination system for equalizing an intensity distribution of a light beam emitted from the light source.
According to this configuration, the light applied to the spatial light modulator becomes light having a uniform luminance distribution in advance, so that the amount of illumination can be measured without averaging the measurement results obtained by the plurality of photodetectors, The number of photodetectors mounted on the light modulator can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[0021]
The display device according to the present invention is characterized in that the illumination system is provided with a plurality of light sources having different emission colors.
According to this configuration, since the color light emitted from a plurality of light sources having different emission colors is directly or color-combined and irradiated to the spatial light modulator, the intensity of each color light constituting the display image is measured by the spatial light modulator. By outputting the measurement result to the light source control system, the output of each light source can be controlled. Therefore, it becomes possible to correct the temperature characteristic of each light source and the change in the light amount due to aging, and to perform display with an appropriate color balance. Further, it is possible to extremely easily control a color tone such as emphasizing a specific color of a display image.
[0022]
The display device according to the present invention is characterized in that the illumination system is provided with a light source in which a plurality of sub light sources are arranged in a plane.
According to this configuration, since the uniformity of the light emitted from the light source is improved, the image quality of the display image can be improved, and the luminance distribution of the light beam can be arbitrarily controlled by controlling the output of each sub light source. Therefore, the degree of freedom of expression is improved. Then, in the display device according to the present invention, since the output of the light source can be controlled based on the photometric result by the spatial light modulator, for example, the intensity distribution of light applied to the display area of the spatial light modulator is measured, and the result is measured. The intensity distribution can be easily adjusted based on the intensity distribution.
[0023]
The display device according to the present invention is characterized in that the light detecting elements of the spatial light modulator are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis of a light beam incident on a display area of the spatial light modulator.
According to this configuration, the average intensity and the intensity distribution of the light incident on the spatial light modulator can be measured easily and accurately, so that the illumination light can be accurately controlled by the light source control system. This makes it possible to obtain a display image whose light amount and color balance are appropriately controlled.
[0024]
Next, a projector according to the invention includes the display device according to the invention described above and a projection system that projects light modulated by the display device.
According to this configuration, since the display image of the display device of the present invention is projected, it is possible to appropriately correct a change in the light emission characteristic due to a temperature change or an aging change of the light source, and to obtain a stable color for a long time. Reproducibility can be obtained.
In addition, it is possible to appropriately correct a change in optical characteristics due to a change in temperature or deterioration with time of the optical components constituting the illumination system.
Further, even when dimming the illumination light, since the dimming can be performed based on the light intensity actually applied to the spatial light modulator, it is affected by the optical characteristics of the optical components constituting the illumination system. It becomes difficult, and the accuracy of dimming is improved.
[0025]
The projector according to the present invention is characterized in that the illumination system of the display device includes a plurality of light sources having different emission colors and a color combining optical system for combining light from the light sources.
In this configuration, it is also possible to apply a configuration in which the display device includes a spatial light modulator that modulates light emitted from the illumination system, converts the light into a plurality of color lights for each display pixel, and outputs the light.
Different display methods can be adopted depending on the type of the spatial light modulator. That is, in a color spatial light modulator capable of converting illumination light into color light and outputting the same, continuous white light is used as the illumination light. However, when a monochrome spatial light modulator is used, the light source of the plurality of colors is used. Are sequentially and intermittently turned on, that is, display is performed by a so-called color sequential system.
According to the above configuration, since the color lights from the plurality of light sources are color-combined and irradiated to the spatial light modulator, the color balance of the illumination light can be set arbitrarily. Further, in the spatial light modulator of the present invention, since a configuration in which the intensities of a plurality of color lights having different wavelength ranges are independently measured can be applied, the light amount ratio of each color light in the illumination light after the color synthesis can be easily obtained. At the same time, the measurement result can be fed back to the light source to easily and appropriately adjust the color balance. Therefore, it is possible to provide a projector capable of easily and automatically correcting changes in optical characteristics of a plurality of light sources over time.
[0026]
In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the display device includes an illumination system including a plurality of light sources having different emission colors, and a plurality of spatial light modulation devices that modulate each color light emitted from each of the light sources. Features.
According to this configuration, since the light is modulated by the spatial light modulator provided for each color light, the intensity of the light applied to the spatial light modulator for each color light is measured, and the color balance and the like are adjusted. It can be performed.
[0027]
The projector of the present invention includes an illumination system in which the display device separates light from a light source into a plurality of color lights and emits the light, and a plurality of spatial light modulators that modulate the respective color lights emitted from the illumination system. It is characterized by having.
According to this configuration, since the output of the light source can be controlled based on the intensity of the light applied to the spatial light modulator, accurate light amount control can be performed when dimming the display. it can.
[0028]
The projector according to the present invention is such that the display device separates the light from a light source provided with a main light source and one or more auxiliary light sources emitting a specific color light into a plurality of color lights and emits the light, A plurality of spatial light modulators for modulating the respective color lights emitted from the system.
According to this configuration, the emission spectrum of the main light source can be corrected by the auxiliary light source to improve the image quality of the displayed image, and the light measurement result obtained by the photodetector provided in the spatial light modulator of the present invention can be used as the light source. Since the outputs of the main light source and the auxiliary light source can be controlled by feeding back to the control system, the color balance and the color tone can be adjusted freely.
[0029]
Next, a dimming method for a display device according to the present invention includes an illumination system that combines and emits a plurality of color lights emitted from a plurality of light sources having different emission colors, and a space that modulates light emitted from the illumination system. A light modulation method for a display device including a light modulation device, wherein a plurality of light detection elements capable of detecting light intensity in a specific wavelength region in proximity to a display region peripheral end outside of the spatial light modulation device are provided, Using a display device provided with a light source control system that controls the output of the light source based on the light detection signal of the light detection element, the intensity of each color light included in the light applied to the spatial light modulator, The output of the light source that emits the corresponding color light is controlled by the light source control system based on the obtained color light intensity detected by the light detection element corresponding to the light.
According to this method, the intensity of each color light is independently measured by the photodetector of the spatial light modulator, and the obtained measurement result is fed back to the light source control system to control the output of each light source. Even in a display device using light obtained by combining a plurality of color lights, it is possible to easily adjust the color balance and the color tone, and to obtain high-quality display with excellent color reproducibility.
[0030]
A dimming method for a display device according to the present invention is directed to a display device including: an illumination system including a plurality of light sources having different emission colors; and a plurality of spatial light modulation devices configured to modulate each color light emitted from each of the light sources. A light control method, wherein a plurality of light detection elements are provided close to the outer periphery of a display area of the spatial light modulator, and light source control for controlling an output of the light source based on a light detection signal of the light detection element. Using a display device provided with a system, the intensity of the color light applied to each of the spatial light modulators is detected by the light detection element, and based on the obtained color light intensity, the light source control system controls The output of each light source corresponding to the light modulation device is controlled.
According to this method, the measurement result of the photodetector provided in each spatial light modulator is fed back to the light source control system to control the output of the light source that emits the corresponding color light, so that the color balance and color tone can be easily adjusted. Adjustment can be performed, and excellent color reproducibility and high quality display can be obtained.
[0031]
A dimming method for a display device according to the present invention includes an illumination system that separates light from a light source into a plurality of color lights and emits the light, and a plurality of spatial light modulators that modulate the respective color lights emitted from the illumination system. A light control method for a display device, wherein a plurality of light detection elements are provided close to the outer periphery of a display area of the spatial light modulator, and an output of the light source is provided based on a light detection signal of the light detection element. Using a display device provided with a light source control system to control, the intensity of the color light irradiated to each of the spatial light modulators is detected by the light detection element, based on the obtained color light intensity, by the light source control system The output of the light source is controlled.
According to this method, the output of the light source is controlled by feeding back the light measurement result obtained by the photodetector provided in the spatial light modulator to the light source control system, so that the amount of light actually applied to the spatial light modulator Can be controlled, and the accuracy of dimming can be improved.
[0032]
A dimming method for a display device according to the present invention includes an illumination system that separates light from a light source including a main light source and one or more auxiliary light sources that emit a specific color light into a plurality of color lights and emits the light, and the illumination system. And a plurality of spatial light modulators for modulating each of the color lights emitted from the system. An element is provided, using a display device provided with a light source control system that controls the output of the light source based on the light detection signal of the light detection element, the intensity of the color light emitted to each of the spatial light modulators is The output of the main light source or the auxiliary light source is controlled by the light source control system based on the color light intensity detected by the light detection element and obtained.
According to this method, the emission spectrum of the main light source can be corrected by the auxiliary light source to improve the image quality of the displayed image, and the photometry result by the photodetector provided in the spatial light modulator can be transmitted to the light source control system. Since the output of each of the main light source and the auxiliary light source is controlled by feedback, the color balance and the color tone can be adjusted freely.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Spatial light modulator]
FIG. 1A is a plan view of a liquid crystal device which is an embodiment of the spatial light modulator according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line HH shown in FIG. FIG. As shown in these drawings, the liquid crystal device of the present embodiment has a liquid crystal layer 12 sandwiched between a TFT array substrate 10 and a counter substrate 20 which are arranged to face each other. The sealing member 15 is sealed by a substantially rectangular frame-shaped sealing member 15 in a plan view and a sealing member 16 provided at an opening of the sealing member 15. As shown in FIG. 1A, a light-shielding region is formed by a rectangular frame-shaped light-shielding film 21 provided along the inner periphery of the sealing material 15, and a planar region surrounded by the light-shielding film 21 This is the display area 11 of the liquid crystal device of the embodiment. An X driver (drive circuit) 13, a Y driver (drive circuit) 14, and a plurality of terminals 22 are provided on the TFT array substrate 10 outside the sealing material 15, and the terminals 22,. 13, and the Y driver 14 are electrically connected by wiring (not shown). Further, as shown in FIG. 1B, a plurality of pixel electrodes 18 are arranged and formed on the liquid crystal layer 12 side of the TFT array substrate 10 in the display area 11, and a common electrode is formed on the side surface of the liquid crystal layer 12 of the counter substrate 20. 19 are formed.
[0034]
FIG. 2A is a circuit configuration diagram of the TFT array substrate shown in FIG. As shown in FIG. 2A, on the TFT array substrate 10, a display area 11, in which a plurality of display pixels 23 are arranged in a matrix, an X driver 13, a Y driver 14, and four corners of the display area 11. Four photoelectric conversion elements (light detection elements) 30a to 30d arranged outside and an arithmetic circuit 37 are provided. In a region including the display region 11, a plurality of data lines 13a connected to the X driver 13 and the signal line Data via a transistor element and a plurality of scanning lines 14a derived from the Y driver 14 are arranged in a direction orthogonal to each other. Each display pixel 23 is formed in a substantially rectangular area that extends and is surrounded by the data line 13a and the scanning line 14a.
[0035]
The display pixel 23 includes a TFT (thin film transistor) element 25, a storage capacitor 26, and the liquid crystal layer 12, and an active layer of each TFT element 25 is formed of a polysilicon layer. The source region of the TFT element 25 is electrically connected to the preceding data line 13a, and the gate electrode of the TFT element 25 is electrically connected to the preceding scanning line 14a. The drain region of the TFT element 25 is electrically connected to the pixel electrode 18 and is also electrically connected to one electrode of the storage capacitor 26. Then, the image signal supplied from the data line 13a is written at a predetermined timing by turning on the TFT element 25 for a certain period. An image signal written to the liquid crystal via the pixel electrode 18 is held between the common electrode 19 and a certain period. The storage capacitor 26 forms a capacitor in parallel with the liquid crystal capacitor to prevent image signal leakage.
[0036]
The photoelectric conversion elements 30a to 30d are mainly composed of a photodiode 32 that accumulates electric charge according to the amount of irradiation light, and a TFT element 35 that performs a switching operation for reading out the amount of electric charge accumulated in the photodiode 32. . In the photodiode 32 constituting the photoelectric conversion elements 30a to 30d according to the present embodiment, the active layer is formed by the same polysilicon layer as the TFT element 25 described above. With this configuration, the manufacturing process of the TFT element 25 and the manufacturing process of the photodiode 32 can be partially shared, and the manufacturing efficiency can be increased. Also, the active layer of the TFT element 35 can be formed of a polysilicon layer in the same manner, and according to such a configuration, the efficiency of production can be further promoted.
[0037]
Further, since the photodiode 32 and the TFT element 25 can be integrally manufactured as described above, the input / output terminals of the photoelectric conversion elements 30a to 30d are formed integrally with the input / output terminals drawn from the display area 11. Also, it is extremely easy to form the terminals in this way, and the advantage is obtained that the liquid crystal device can be easily attached to an external device.
[0038]
The gate electrode of the TFT element 35 is electrically connected to the scanning line 14a, and the source region is electrically connected to the power supply Vee. The drain region of the TFT element 35 is electrically connected to the cathode side of the photodiode 32 and the arithmetic circuit 37. The anode side of the photodiode 32 is grounded. Therefore, the photoelectric conversion elements 30a to 30d according to the present embodiment operate the TFT element 35 by a signal input via the scanning line 14a, and are stored in the photodiode 32 according to the amount of light irradiated by the switching operation. The accumulated charge can be output to the arithmetic circuit 37.
[0039]
It is preferable to provide a light-shielding layer on the opposite side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d from the light incident side to prevent stray light or the like from being incident on the elements and lowering the detection accuracy. In the liquid crystal device of the present embodiment, the light shielding layer provided for the photoelectric conversion elements 30a to 30d can be formed in the same layer as the light shielding layer provided for the TFT element 25 of the display pixel 23. With such a configuration, not only the process of forming the polysilicon layer for forming the active layers of the TFT element 25 and the photodiode 32 but also the process of forming the light shielding layer can be shared. Further efficiency of the manufacturing process can be realized.
[0040]
The photoelectric conversion element 40 shown in FIG. 2B can also be applied as the light detection element according to the present embodiment. The photoelectric conversion element 40 mainly includes a phototransistor 42 and a resistance element 45 electrically connected to a drain region of the phototransistor 42. The gate electrode of the phototransistor 42 is connected to the scanning line 14a and the Y driver 14, similarly to the TFT element 35, and the source region of the phototransistor 42 is electrically connected to the power supply Vee. The other end of the resistance element 45 is set to the ground potential. By operating the phototransistor 42 in response to a gate output signal input from the Y driver 14 via the scanning line 14a, a current corresponding to the irradiation light amount can be output to the arithmetic circuit 37.
[0041]
The X driver 13 and the Y driver 14 are mainly configured by a shift register whose circuit diagram is shown in FIG. 3 as an example. As shown in FIGS. 2A and 3, the Y driver 14 sequentially shifts the input vertical start signal DY in synchronization with the vertical clock CLY, and outputs the gate output from the terminals Y0, Y1, Y2,. Output as a signal. On the other hand, in the shift register provided in the X driver 13 as shown in FIG. 3, the horizontal start signal DX is sequentially shifted in synchronization with the horizontal clock CLX in accordance with the timing signal output from the Y driver 14, and the data output is performed. The signals are sequentially output to terminals X0, X1,..., Xn.
[0042]
Next, the operation of the liquid crystal device according to the present embodiment having the above configuration will be described with reference to timing charts shown in FIGS. FIG. 4 shows a timing chart of two consecutive frames. In FIG. 4, CLY is a vertical clock input to the Y driver 14, DY is a vertical start signal, and Y0 to Yn are from the terminals of the Y driver 14. The output timing signals DOUT1a and DOUT1b are photodetection signals output from the photoelectric conversion elements 30a and 30b connected to the terminal Y0 via the scanning line 14a to the arithmetic circuit 37, and the DOUTna and DOUTnb are output via the scanning line 14a. A light detection signal output from the photoelectric conversion elements 30c and 30d connected to the terminal Yn to the arithmetic circuit 37.
FIG. 5 is a timing chart of the X driver 13 corresponding to the period A shown in FIG. 4. In FIG. 5, CLX is a horizontal clock input to the X driver 13 and DATA is an output of an image signal.
[0043]
As shown in FIG. 4, the Y driver 14 shifts the vertical start signal DY in synchronization with the vertical clock CLY, and sequentially supplies gate output signals (switching signals) to the terminals Y0, Y1, Y2,. The TFT element 25 connected to the gate line 14a derived from each terminal is turned on for a certain period. On the other hand, during the period A shown in FIG. 4, as shown in FIGS. 2 and 5, the data output signals output from the terminals X0, X1,. The transistor element 13b connected to the transistor 13a is turned on, thereby writing the image signals D0, D1,..., Dn to the respective data lines 13a. Then, the image signals D0, D1,..., Dn are written to the TFT element 25 turned on by the gate output signal.
[0044]
Further, two photoelectric conversion elements 30 are respectively connected to the gate lines 14a connected to the terminals Y0 and Yn of the Y driver 14, and corresponding to the gate output signals output from the terminals Y0 and Yn. And the respective TFT elements 25 connected to the corresponding gate line 14a. Thereby, as shown in FIG. 2, when the gate output signal is output from the terminal Y0, the photodetection signals DOUT1a and DOUT1b are output from the photoelectric conversion elements 30a and 30b to the arithmetic circuit 37, respectively. Similarly, photodetection signals DOUTna and DOUTnb are output from the photoelectric conversion elements 30c and 30d, respectively, according to the gate output signal from the terminal Yn. That is, in the liquid crystal device according to the present embodiment, since the photoelectric conversion elements 30a to 30d are switched by the gate output signal from the Y driver 14, a driving circuit for driving the photoelectric conversion elements formed on the TFT array substrate is provided. The photoelectric conversion element can be operated without being separately provided.
[0045]
The arithmetic circuit 37 illustrated in FIG. 2A irradiates the liquid crystal device based on the light detection signals DOUT1a, DOUT1b, DOUTna, and DOUTnb output from the four photoelectric conversion elements 30a to 30d according to the intensity of the irradiation light. It has a function of outputting information such as average intensity and light intensity distribution of the light, and may include a circuit for correcting the spectral characteristics of the photoelectric conversion elements 30a to 30d, if necessary. The arithmetic circuit 37 may be formed on the TFT circuit board 10 or may be an external circuit. It may be provided as a part of a control circuit or the like connected to the liquid crystal device.
[0046]
The liquid crystal device of the present embodiment having the above-described configuration can be suitably used as an image display unit of a direct-view display device including a backlight, a front light, and the like, and a light modulation unit of a projection display device. In the display device including the liquid crystal device of the present embodiment, the intensity of light emitted from the illumination system can be measured by the photoelectric conversion elements 30a to 30d, and the light intensity distribution is calculated by the arithmetic circuit 37. For example, if the output of the light source provided in the illumination system is adjusted based on the output from the arithmetic circuit 37, the intensity of the light applied to the liquid crystal device according to the state of the display image or the state of the light source Can be appropriately controlled, and a display with excellent expression and high image quality can be provided.
[0047]
As shown in the schematic plan views of FIGS. 6A to 6C, the photoelectric conversion elements 30a to 30d can be arranged on the TFT array substrate 10 in various forms. FIG. 6A shows an example in which the photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged outside the center of the side edge of the rectangular display area 11, and FIG. 6B shows each vertex of the rectangular display area 11. FIG. 6C shows an example in which the photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged on the outside of each of the vertexes of the display area 11 and surrounds the display area 11 as in FIG. 6B. This is an example in which the respective photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged in the formed region of the rectangular frame-shaped light shielding film 21.
[0048]
In any of the arrangements shown in FIGS. 6A to 6C, the photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged symmetrically with respect to the center of the display area 11, and irradiate the display area 11. The average intensity and intensity distribution of the emitted light can be appropriately measured. In particular, if the photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged at the center of the side edge of the display area 11 as in the example shown in FIG. 6A, the distance from the center of the display area 11 can be minimized. The influence of the intensity distribution due to the optical aberration can be reduced, and highly accurate light intensity measurement can be performed. Further, as shown in FIG. 6C, when the photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged in the formation region of the light shielding film 21, the liquid crystal device does not become large due to the mounting of the photoelectric conversion elements. convenient. Furthermore, since the illumination margin provided around the display area 11 can be minimized, it is possible to prevent the illumination light rate of an illumination system or the like from being reduced due to the provision of the photoelectric conversion elements 30a to 30d.
[0049]
In the present embodiment, of the four photoelectric conversion elements 30a to 30d, the photoelectric conversion elements 30a and 30b are connected to the scanning line 14a connected to the terminal Y0 of the Y driver 14, and the photoelectric conversion elements 30c and 30d are connected to the Y driver Although the configuration connected to the scanning line 14a connected to the terminal Yn of the fourteen has been described, the number of photoelectric conversion elements according to the present invention and the form of connection to the drive circuit are not limited to the above embodiment. For example, a configuration in which a photoelectric conversion element is provided for each of all the scanning lines 14a derived from the Y driver 14, or a configuration in which three or more photoelectric conversion elements are connected to one scanning line 14a. It can also be. Further, a photoelectric conversion element is connected to a wiring derived from the terminals X0, X1,..., Xn of the X driver 13 and connected to the transistor element 13b, and a data output signal output from the X driver 14 is used as a switching signal. Switching of the photoelectric conversion element may be performed.
[0050]
On the light incident side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d, an optical member that transmits only light in a specific wavelength range can be provided, and an optical member having a different transmission wavelength range can be provided for each of the photoelectric conversion elements 30a to 30d. it can. Examples of this type of optical member include a color filter having a color material layer of a specific color and a dichroic filter using a dielectric multilayer film.
By providing the optical member on the light incident side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d in this manner, each of the photoelectric conversion elements 30a to 30d detects only the intensity of light in the transmission wavelength range of the optical member, and thus the liquid crystal device , The spectral characteristics of the light source that illuminates the light can be easily detected. In particular, when an image is displayed by illuminating the liquid crystal device using a plurality of light sources having different emission colors, the color material layers corresponding to the emission colors of the light sources are incident on the photoelectric conversion elements 30a to 30d. Side, the light intensity of each light source can be measured by the corresponding photoelectric conversion element, and information such as the output state of each light source and the color balance of illumination light can be easily obtained via the photoelectric conversion element. It becomes possible to acquire.
Therefore, if the liquid crystal device having this configuration is provided as an image display unit or a light modulation unit of a display device, it is possible to control a light source based on information obtained by the liquid crystal device. And a display device capable of obtaining a high-quality display by correcting the above.
[0051]
In addition, the color material layers and the dielectric multilayer film for the photoelectric conversion elements 30a to 30d can be formed as a part of a color filter or a dichroic filter provided to make the present liquid crystal device compatible with color display. That is, the liquid crystal device according to the present embodiment includes a color filter in which color material layers for photoelectric conversion elements 30a to 30d are arranged in a plane, together with a color material layer for performing conversion into specific color light for each display pixel 23. It can be provided with a configuration. With such a configuration, in the process of manufacturing the color filter, the color material layers for the photoelectric conversion elements 30a to 30d can be simultaneously manufactured, so that the manufacturing efficiency can be increased.
[0052]
In the above embodiment, the liquid crystal device including the TFT element is described as an example of the spatial light modulator according to the present invention. However, the technical scope of the present invention is not limited to the liquid crystal device, and may be, for example, a TFD (thin film diode). This also includes a form having an element and a form as a DMD (digital mirror device).
[0053]
[projector]
Next, an embodiment of a projector according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 7 is a plan view of the projector according to the first embodiment. The projector shown in this figure includes three light sources 101R, 101G, and 101B that emit R (red), G (green), and B (blue) colors, and a collector that condenses each color light emitted from these light sources. An illumination system including optical lenses 102 to 104 and a cross dichroic prism 125 forming a color synthesizing optical system for superimposing the respective color lights, and a light emitted from the cross dichroic prism 125 is spatially converted based on image information. The liquid crystal display includes a liquid crystal light valve (spatial light modulator) 120 for modulating the light, and a projection system 126 for projecting light modulated by the liquid crystal light valve 120.
[0054]
The light sources 101R, 101G, and 101B are connected to light source driving circuits (light source control systems) 131 to 133, respectively, and the light source driving circuits 131 to 133 are connected to a power supply 135. Each of the light sources 101R, 101G, and 101B includes a light-emitting element that emits light of a specific color such as an LED, an EL, an FED, or a laser. Have been.
[0055]
The liquid crystal light valve 120 is mainly composed of the liquid crystal device of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 and is provided with a color filter in the display area 11 so as to be capable of color display. As shown, they are electrically connected to the respective light source driving circuits 131 to 133. Further, among the photoelectric conversion elements 30a to 30d shown in FIG. 2, a color material layer that transmits only the color light emitted from the light sources 101R, 101G, and 101B is provided on the light incident side of at least three photoelectric conversion elements. The intensity of each color light included in the light irradiated through the cross dichroic prism 125 can be independently measured by the photoelectric conversion elements 30a to 30d. The calculation for the obtained light intensity is performed by the calculation circuit 37 as necessary, and the obtained calculation result (color difference data or color balance data for each color light) can be output to each of the light source driving circuits 131 to 133. It has become.
[0056]
In the projector having the above-described configuration, light emitted from each of the light sources 101R, 101G, and 101B is made incident on the cross dichroic prism 125 via the condenser lenses 102 to 104 to perform color synthesis to generate illumination light. Next, the obtained illuminating light is incident on the liquid crystal light valve 120, and the liquid crystal light valve 120 modulates the light based on display image information and converts the display light into a predetermined color intensity for each display pixel, thereby obtaining a color display image. Then, the color display image is projected onto a projection target such as a screen by a projection system 126.
[0057]
Further, in the projector of the present embodiment, at the time of the above-described display operation, the respective color light components included in the illumination light emitted from the cross dichroic prism 125 using the photoelectric conversion elements 30a to 30d provided in the liquid crystal light valve 120 ( R, G, and B) are measured and calculated, and the light intensities of the respective color lights obtained by the photoelectric conversion elements 30a to 30d are fed back to the light source driving circuits 131 to 133. Each of the light source driving circuits 131 to 133 controls the output of the corresponding light source 101R, 101G, 101B based on the calculation result obtained from the liquid crystal light valve 120, thereby performing light control of the display.
[0058]
As described above, in the projector according to the present embodiment, information on the illumination light emitted to the liquid crystal light valve 120 can be fed back to each drive circuit. Optimizing the color balance (or set according to the preference of the observer) to expand the displayable color gamut, and compensating for changes in the display state due to aging of optical components (temperature characteristics, aging, etc.) Or a color tone that the observer prefers (for example, a color tone in which a specific color is emphasized) can be accurately expressed.
Further, since the arithmetic circuit 37 is built in the liquid crystal light valve 120 mainly including the liquid crystal device according to the present invention, difference data of color light intensity and the like are directly transmitted from the liquid crystal light valve 120 to the light source driving circuits 131 to 133. , And the circuit from the liquid crystal light valve 120 to the light source driving circuits 131 to 133 can be configured relatively simply.
[0059]
Further, the light source driving circuits 131 to 133 may be provided with a memory or the like holding initial data such as color balance. With such a configuration, the light source driving circuits 131 to 133 The light sources 101R, 101G, and 101B can be controlled by referring to and comparing the data received from the memory with the data held in the memory, further improving the accuracy of the light source control and providing a high-quality display. become able to.
[0060]
In the first embodiment, the case where color display is realized using the liquid crystal light valve 120 having a color filter has been described. However, in the configuration shown in FIG. It is also possible to configure a light-sequential projector in which the light sources 101R, 101G, and 101B are sequentially intermittently turned on to perform display.
[0061]
Also in the color sequential projector, the intensity of the color light emitted from the illumination system can be measured by the photoelectric conversion elements 30a to 30d provided in the liquid crystal light valve 120, and the light detection signal is calculated by the arithmetic circuit 37. After the arithmetic processing, the arithmetic result can be output to each of the light source driving circuits 131 to 133. The output of each light source can be controlled by the light source driving circuits 131 to 133.
[0062]
(Second embodiment)
FIG. 8 is a plan view of a second embodiment of the projector. The projector shown in this figure includes three light sources 101R, 101G, and 101B that emit R (red), G (green), and B (blue) colors, and a collector that condenses each color light emitted from these light sources. An illumination system including optical lenses 102 to 104; liquid crystal light valves (spatial light modulators) 122 to 124 for modulating light from the light sources 101R, 101G, and 101B based on image information; A cross dichroic prism (color synthesizing optical system) 125 that generates a display image by superimposing the light modulated by 124 and a projection system 126 that projects the light output from the cross dichroic prism 125 are provided. I have. The light sources 101R, 101G, and 101B are connected to corresponding light source driving circuits (light source control systems) 131 to 133, respectively, and the output is adjusted by these light source driving circuits 131 to 133.
Note that among the components shown in FIG. 8, the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0063]
In the case of the present embodiment, the liquid crystal light valves 122 to 124 are monochrome liquid crystal light valves mainly composed of the liquid crystal device of the present invention shown in FIGS. 1 and 2. The ratio operation circuit 134 is electrically connected, and the light amount ratio operation circuit 134 and the light source drive circuits 131 to 133 are electrically connected. Each of the liquid crystal light valves 122 to 124 can measure the light intensity of incident light by the photoelectric conversion elements 30 a to 30 d provided on the TFT array substrate 10. Although no color material layer is provided on the light incident side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d, a color material layer that transmits incident color light may be provided.
In the liquid crystal light valves 122 to 124 according to the present embodiment, at least one photoelectric conversion element may be provided for each liquid crystal light valve, but a plurality of photoelectric conversion elements may be provided for the liquid crystal light valve. In addition, the light intensity measurement can be performed with high accuracy and in various methods. For example, if an average value is calculated based on data from a plurality of photoelectric conversion elements, it is possible to realize high-precision light intensity data. Also in the projectors of the present embodiment and the first embodiment, like the projector in a third embodiment described later, a uniform illumination system 112 is provided between each of the light sources 101R, 101G, and 101B and each of the condenser lenses 102 to 104. Therefore, in such a case, if the average value of the light intensity data is calculated using a plurality of photoelectric conversion elements, it is possible to further improve the accuracy of the light intensity data.
[0064]
The projector of the present embodiment having the above configuration measures the intensity of the color light emitted from each light source using the photoelectric conversion elements 30a to 30d provided in each of the liquid crystal light valves 122 to 124 during the display operation. The light detection signals output from the conversion elements 30a to 30d are input to the light amount ratio calculation circuit 134. The light amount ratio calculation circuit 134 calculates the light amount ratio between the color lights from the light detection signal, and outputs the calculation result to the light source driving circuits 131 to 133. Then, the output of each of the light sources 101R, 101G, and 101B is appropriately adjusted by the light source driving circuits 131 to 133, so that dimming of the display is performed.
[0065]
Further, in the projector of the present embodiment, since the calculation of the color difference data and the color balance data for each color light can be performed by the light amount ratio calculation circuit 134, the projector is mounted on the liquid crystal light valves 122 to 124. The function of the arithmetic circuit 37 is partially incorporated in the light amount ratio arithmetic circuit 134 to simplify the arithmetic circuit 37, and the arithmetic circuit 37 calculates the average intensity and light intensity based on the outputs from the plurality of photoelectric conversion elements 30a to 30d. It is possible to calculate the intensity distribution. Further, in some cases, the liquid crystal light valves 122 to 124 are not provided with the arithmetic circuit 37, and the light detection signals output from the photoelectric conversion elements 30a to 30d may be directly input to the arithmetic circuit 134 to perform arithmetic. I do not care.
[0066]
The light amount ratio calculation circuit 134 is, for example, a light amount ratio set in advance and held in the light amount ratio calculation circuit 134, a light amount ratio set according to the user's preference, and the light output from the liquid crystal light valves 122 to 124. A function is provided for calculating a difference value from the light amount ratio calculated from the detection signal and feeding back the difference data to the light source driving circuits 131 to 133. This optimizes the color balance of the illumination light to expand the color gamut that can be displayed, corrects changes in the display state due to changes over time (temperature characteristics, deterioration over time, etc.) of the optical components, and adjusts the viewer's preference. It is possible to express the color tone accurately.
[0067]
(Third embodiment)
FIG. 9 is a plan view of a third embodiment of the projector. Also in this embodiment, among the components shown in FIG. 9, the same components as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The projector shown in FIG. 9 includes a light source 101 that emits white light, dichroic mirrors 113 and 114 that separate light emitted from the light source into respective color lights (R, G, and B), and condenser lenses 102 to 104. A main illumination system, liquid crystal light valves (spatial light modulators) 122 to 124 for modulating the respective color lights based on image information, and light modulated by the liquid crystal light valves 122 to 124 are superimposed to display images. A cross dichroic prism (color combining optical system) 125 for generating the light and a projection system 126 for projecting light emitted from the cross dichroic prism 125 are provided.
[0068]
The light source 101 is configured by a lamp that emits white light such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and a halogen lamp. The light source 101 is connected to a light source driving circuit (light source control system) 136 having a power supply 135, and The output can be adjusted by the drive circuit 136. Further, a uniform illumination system 112 is provided between the light source 101 and the dichroic mirror 113 so as to make the luminance distribution of the light beam emitted from the light source 101 uniform. Lenses 118 and 119 are provided between the dichroic mirror 114 and the reflection mirror 115 and between the two reflection mirrors 115 and 117 to constitute a relay lens system.
[0069]
The liquid crystal light valves 122 to 124 according to the present embodiment are monochrome liquid crystal light valves mainly composed of the liquid crystal device of the present invention shown in FIGS. 1 and 2. The circuit 136 is electrically connected. Each of the liquid crystal light valves 122 to 124 can measure the light intensity of the incident light by the photoelectric conversion elements 30 a to 30 d provided on the TFT array substrate 10, and execute the arithmetic processing by the arithmetic circuit 37 as necessary. And output it. Although no color material layer is provided on the light incident side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d, a color material layer that transmits incident color light may be provided.
In the liquid crystal light valves 122 to 124 according to the present embodiment, it is sufficient that at least one of the liquid crystal light valves 122 to 124 has one photoelectric conversion element. Each liquid crystal light valve may include a photoelectric conversion element. If a plurality of photoelectric conversion elements are provided in the liquid crystal light valve, light intensity measurement can be performed with high accuracy and in various methods.
[0070]
In the projector of the present embodiment having the above-described configuration, during the display operation, the intensity of each color light applied to each of the liquid crystal light valves 122 to 124 is changed by the photoelectric conversion element 30a provided in each of the liquid crystal light valves 122 to 124. 30d, and outputs a light detection signal output from each photoelectric conversion element to the light source drive circuit 136. The light source drive circuit 136 that has received the light detection signal performs an arithmetic process on the light detection signal as needed, and controls the output of the light source 101.
[0071]
In the case of the present embodiment, since the light source 101 is constituted by a white lamp that hardly changes in spectral characteristics even when the output is changed, the light source 101 is used for independently controlling the component ratio of color light according to a display image or the like. Is not suitable for use, for example, by changing the amount of illumination according to the usage environment of the projector or the content and type of the displayed image (generally, a video system creates a dark picture, and a data system uses a bright picture). It is suitable when it does.
As a matter of course, similarly to the above-described embodiment, it is also possible to automatically correct a change in the amount of light caused by a temperature characteristic or deterioration with time of the optical component from a change with time of the light intensity detected by the liquid crystal light valves 122 to 124.
[0072]
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of a light source applicable to the projectors of the respective embodiments shown in FIGS. 7 to 9. FIG. 10 shows a case where the present light source is applied to the projector shown in FIG. ing.
The light source shown in FIG. 10 includes a main light source 101A, an auxiliary light source 105 that emits specific color light, and a dichroic mirror (color combining optical system) 110 that combines light (L1, L2) emitted from these light sources. It is configured. In the light source having such a configuration, the auxiliary light source 105 can compensate for the lack of intensity of the specific color light of the main light source 101A. In the configuration shown in FIG. 10, the main light source 101A and the auxiliary light source 105 are both connected to the light source drive circuit 136. With this configuration, the output of the main light source 101A or the auxiliary light source 105 can be controlled by the light source driving circuit 136 based on the light detection signals output from the photoelectric conversion elements 30a to 30d of the liquid crystal light valves 122 to 124.
[0073]
In the above configuration, the light source driving circuit 136 may control the output of the auxiliary light source 105 based on the optical information fed back from the liquid crystal light valves 122 to 124. By adjusting the output of the auxiliary light source 105 in this manner, the amount of specific color light can be changed independently of the main light source 101A. In addition, if an optical member that transmits only the color light emitted from the auxiliary light source 105 is provided on the light incident side of the photoelectric conversion elements 30a to 30d of the liquid crystal light valves 122 to 124, the output of the auxiliary light source 105 is different from that of the main light source 101A. It becomes possible to detect independently.
[0074]
Further, the light source shown in FIG. 10 can be easily applied to the projector shown in FIG. 7 or FIG. 8, in which case, as the main light source 101A, the light sources 101R, 101G, and 101B emitting specific color lights are used. . According to this configuration, it is possible to provide a projector that can easily change a color tone and a color gamut by selecting and outputting color light emitted from the auxiliary light source 105.
[0075]
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing still another configuration example of the light source applicable to the projectors of the respective embodiments shown in FIGS. 7 to 9. FIG. 11 shows the light source 101 and the uniform illumination system 112 of the projector shown in FIG. And a case where the light source according to the present embodiment is applied instead.
The light source 107 shown in FIG. 11 is a so-called array light source configured by arranging a plurality of sub-light sources 106 emitting white light in a plane (only four light sources arranged in a cross-sectional direction are drawn in FIG. 11). A condensing lens array 127 is provided on the front side (light emitting side). The light source 107 having such a configuration realizes a uniform illumination system by arranging the plurality of sub light sources 106 in a plane, and can irradiate the liquid crystal light valve 122 with uniform illumination light. ing. In the configuration illustrated in FIG. 11, the light source driving circuit 136 connected to the liquid crystal light valve 122 and each sub light source 106 are electrically connected, and the photoelectric conversion elements 30 a to 30 d provided in the liquid crystal light valve 122 The light source drive circuit 136 can independently control the output of each sub light source 106 based on the information on the measured light intensity.
[0076]
Therefore, in the projector including the light source 107 of the present embodiment, the intensity distribution of the illuminating light is calculated by the arithmetic circuit 37 provided in the liquid crystal light valve 122 from the light detection signals from the photoelectric conversion elements 30a to 30d to drive the light source. By outputting the output to the circuit 136 and adjusting the output of each sub light source 106 by the light source driving circuit 136 based on the intensity distribution, the intensity distribution of the illumination light applied to the liquid crystal light valve 122 can be made uniform. High-quality image display can be realized.
Also, the light source shown in FIG. 11 can be easily applied to the projector shown in FIG. 7 or FIG. 8, and the light sources 107R, 107R, 107G and 107B may be configured and used instead of the light sources 101R, 101G and 101B.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view of a liquid crystal device as an embodiment of a spatial light modulator, and FIG. 1B is a sectional view of the same.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the liquid crystal device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit configuration example of a Y driver shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a timing chart of the liquid crystal device according to the embodiment.
FIG. 5 is a timing chart of a part A shown in FIG. 4;
FIG. 6A to FIG. 6C are arrangement examples of the photodetector according to the embodiment.
FIG. 7 is an exemplary plan view of the projector according to the first embodiment;
FIG. 8 is an exemplary plan view of a projector according to a second embodiment;
FIG. 9 is a plan configuration diagram of a third embodiment of the projector.
FIG. 10 is another configuration example of the light source shown in FIG. 9;
FIG. 11 is another configuration example of the light source shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 TFT array substrate (substrate), 11 display area, 23 display pixels, 25 TFT (switching element), 30a to 30d photoelectric conversion element (light detection element), 37 arithmetic circuit, 40 light detection element, 120, 122 to 124 liquid crystal Device (spatial light modulator), 101 (RGB) light source, 105 auxiliary light source, 106 auxiliary light source, 112 uniform illumination system, 126 projection system, 131 to 133, 136 Light source drive circuit (light source control system)

Claims

A spatial light modulator that spatially modulates light incident on a display area and outputs the light,
In the display area, a display pixel having a switching element is formed, and a light detection element is provided in proximity to the outer periphery of the display area on the same substrate as the switching element,
The spatial light modulation device, wherein the light detection element and the switching element have an active layer made of a semiconductor layer formed on the same substrate.

The spatial light modulator according to claim 1, wherein the photodetector is connected to a drive circuit for driving and controlling the display pixel, and the drive circuit controls the drive of the photodetector. .

The spatial light modulator according to claim 2, wherein the photodetector is connected to a scanning line that supplies a switching signal from the drive circuit to the switching element.

The spatial light modulator according to claim 3, wherein a plurality of photodetectors are connected to one scanning line.

The spatial light modulator according to claim 1, wherein the light detection elements are arranged substantially symmetrically with respect to the display area.

The spatial light modulator according to claim 1, wherein the photodetector is formed in a light-shielding region surrounding the display region.

The spatial light modulation device according to claim 1, wherein the photodetector is configured to be capable of detecting the intensity of light in a specific wavelength range.

The spatial light modulator according to claim 7, wherein an optical member that transmits light in a specific wavelength range is provided on a light incident side of the light detection element.

The optical member is provided corresponding to each of the plurality of light detection elements,
9. The spatial light modulator according to claim 8, wherein two or more types of the optical members having different wavelength ranges to be transmitted are mixed on the substrate.

A color material layer that converts light incident on the display area into specific color light and outputs the light is provided in a plane area including the display area,
The spatial light modulator according to claim 8, wherein the optical member forms a part of the color material layer.

The spatial light according to any one of claims 1 to 10, further comprising: an arithmetic circuit connected to the plurality of photodetectors and operating a photodetection signal from each of the photodetectors. Modulation device.

The spatial light modulator according to claim 11, wherein the arithmetic circuit has a function of calculating a difference value of light intensity of each wavelength range detected by the light detection element.

13. The spatial light modulator according to claim 1, an illumination system for irradiating the spatial light modulator with light from a light source, and light detection output from a light detecting element of the spatial light modulator. A display device, comprising: a light source control system that controls an output of the light source based on a signal.

14. The display device according to claim 13, wherein the light source control system is configured to control the light source based on an output from an arithmetic circuit of the spatial light modulator.

The display device according to claim 13, wherein the illumination system includes a uniform illumination system that equalizes an intensity distribution of a light beam emitted from the light source.

The display device according to claim 13, wherein a plurality of light sources having different emission colors are provided in the illumination system.

The display device according to any one of claims 13 to 15, wherein the illumination system includes a light source in which a plurality of sub light sources are arranged in a plane.

18. The spatial light modulator according to claim 13, wherein the light detecting elements of the spatial light modulator are arranged substantially symmetrically with respect to an optical axis of a light beam incident on a display area of the spatial light modulator. A display device according to claim 1.

19. A projector comprising: the display device according to claim 13; and a projection system configured to project light modulated by the display device.

20. The projector according to claim 19, wherein the illumination system of the display device includes a plurality of light sources having different emission colors, and a color combining optical system for combining light from the light sources.

21. The display device according to claim 20, wherein the display device includes a spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination system and converts and outputs a plurality of color lights for each display pixel. projector.

20. The display device according to claim 19, further comprising: an illumination system including a plurality of light sources having different emission colors; and a plurality of spatial light modulators for modulating each color light emitted from each of the light sources. A projector according to claim 1.

The display device includes an illumination system that separates light from a light source into a plurality of color lights and emits the light, and a plurality of spatial light modulators that modulate the respective color lights emitted from the illumination system. The projector according to claim 19, wherein

The display device, a main light source, an illumination system that emits light of a light source having one or more auxiliary light sources that emits specific color light into a plurality of color lights, and an illumination system that emits the light from the illumination system. 20. The projector according to claim 19, further comprising a plurality of spatial light modulators that modulate each color light.

A dimming method for a display device comprising: an illumination system that combines and emits a plurality of color lights emitted from a plurality of light sources having different emission colors; and a spatial light modulator that modulates light emitted from the illumination system. So,
A plurality of light detection elements capable of detecting light intensity in a specific wavelength range are provided in proximity to the outer periphery of the display area of the spatial light modulator, and control the output of the light source based on a light detection signal of the light detection element. Using a display device provided with a light source control system,
The intensity of each color light included in the light applied to the spatial light modulator is detected by the light detection element corresponding to each color light, and based on the obtained color light intensity, a corresponding color light is emitted by the light source control system. A dimming method for a display device, comprising controlling an output of the light source.

An illumination system including a plurality of light sources having different emission colors, and a dimming method for a display device including a plurality of spatial light modulators that modulate each color light emitted from each of the light sources,
A display in which a plurality of light detection elements are provided in proximity to the outer periphery of the display area of the spatial light modulator, and a light source control system that controls an output of the light source based on a light detection signal of the light detection element is provided. Using the device,
The intensity of the color light applied to each of the spatial light modulators is detected by the photodetector, and based on the obtained color light intensity, the light source control system outputs the output of each light source corresponding to each of the spatial light modulators. A dimming method for a display device, comprising controlling.

An illumination system that separates light from a light source into a plurality of color lights and emits the light, and a dimming method for a display device including a plurality of spatial light modulators that modulate the respective color lights emitted from the illumination system,
A display in which a plurality of light detection elements are provided in proximity to the outer periphery of the display area of the spatial light modulator, and a light source control system that controls an output of the light source based on a light detection signal of the light detection element is provided. Using the device,
A display device, wherein the intensity of the color light applied to each of the spatial light modulators is detected by the light detection element, and the output of the light source is controlled by the light source control system based on the obtained color light intensity. Dimming method.

An illumination system that separates and emits light from a light source having a main light source and one or more auxiliary light sources that emit a specific color light into a plurality of color lights; and modulates each of the color lights emitted from the illumination system. A dimming method for a display device including a plurality of spatial light modulators,
A display in which a plurality of light detection elements are provided in proximity to the outer periphery of the display area of the spatial light modulator, and a light source control system that controls an output of the light source based on a light detection signal of the light detection element is provided. Using the device,
The intensity of the color light applied to each of the spatial light modulators is detected by the light detection element, and the output of the main light source or the auxiliary light source is controlled by the light source control system based on the obtained color light intensity. Dimming method for a display device.