JP2022511034A - 外部リターダ付き液晶ディスプレイ - Google Patents

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Abstract

システムは、第１の基板、第２の基板、および第１の基板と第２の基板との間の液晶層を含む空間光変調器を含む。空間光変調器は、第１の遅延および第１の位相遅延によって特徴付けられ、光伝播のための第１の遅軸を有する。電圧源は、駆動電圧を空間光変調器に印加するように構成され、空間光変調器の第１の遅延は、駆動電圧の関数である。リターダは、空間光変調器の外部に配置され、第２の遅延および第２の位相遅延によって特徴付けられる。リターダは、光伝播のための第２の遅軸を有する。第２の遅延は、一組の照明波長内のすべての照明波長が０．２５の位相遅延値超または未満であるような値を有する。一組の照明波長は、少なくとも３つの異なる色スペクトルのそれぞれに少なくとも１つの照明波長を含む。

Description

本開示は、独立して動作可能なピクセルを有する空間光変調器（ＳＬＭ）（例えば、ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、液晶マイクロディスプレイ、および液晶空間光変調器（ＳＬＭ））に関する。より具体的には、本発明は、プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、および、拡張現実（ＡＲ）・複合現実・仮想現実（ＶＲ）のシステムまたはデバイス（ヘッドセットなど）を含むがこれらに限定されないアプリケーションで使用される、空間光変調器、例えば、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）空間光変調器またはＬＣｏＳ空間光ディスプレイに関する。
イメージングアプリケーション用の液晶ＳＬＭには、強誘電性液晶を使用するタイプとネマチック液晶を使用するタイプとがある。ネマチックタイプの液晶は、正または負の誘電異方性を持つことができる。負の異方性のタイプは、一般にコントラスト比が高く、ＡＲやＶＲヘッドセットなどの投影アプリケーションやニアアイアプリケーションに適している。負の誘電異方性を有する液晶を使用するＳＬＭは、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）表示モードおよびねじれ垂直配向ネマチック（ＴＶＡＮ）表示モードを含む電気光学モードを使用する。ＴＶＡＮについては、米国特許第８，７２４，０５９号および第９，５５１，９０１号に説明されており、それらは参照により本明細書に組み込まれる。
反射型液晶ＳＬＭからの画像を見るための従来の光学設計では、直線偏光をワイヤグリッドタイプの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）とマクニールキューブタイプのＰＢＳとを組み合わせて使用して、高コントラストの画像を実現する。これらのタイプのＰＢＳを使用することの欠点は、それらが比較的大きな体積を占めることであり、これは、ＡＲおよびＶＲヘッドセットで使用される合理化されたコンパクトな製品設計を取得することを困難にしている。さらに、ＰＢＳを使用すると、特にピクセルピッチが短い高解像度ＳＬＭデバイスで、画像の輝度が低下し、動的スイッチング時間が長くなり、隣接するピクセル間のフリンジフィールド効果の可視性が向上することが知られている。
ＰＢＳを使用したこれらの設計の不足分を克服するために、Ｋｕａｎ－Ｈｓｕ Ｆａｎ－Ｃｈｉａｎｇ、Ｓｈｕ－Ｈｓｉａ Ｃｈｅｎ、およびＳｈｉｎ－Ｔｓｏｎ Ｗｕは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第８７巻、第０３１１１０－１～０３１１１０－３頁（２００５）にて、ＰＢＳを使用しない光学設計について説明している。彼らのＶＡＮモードＬＣｏＳ ＳＬＭは、広帯域円偏光（ＣＰ）で（例えば、直線偏光の代わりに）照明され、シャープネスの低下、輝度の低下、応答時間の遅さといった長年の課題を克服する。電気光学（ＥＯ）曲線は、Ｃｈｉａｎｇ等の出版物において提示されておらず、照明の波長（複数可）についても与えられていない。さらに、その著者等は、円偏光子の１つの方向しか考慮していない。
当業者であれば、広帯域円偏光は、偏光軸が広帯域円偏光子の入力軸に平行または垂直に整列された直線偏光子によって生成することができることを認識するであろう。広帯域円偏光は、複数の複屈折層を含むリターダを含む広帯域１／４波長板（ＱＷＰ）の遅軸に対して偏光軸を±４５°に設定した直線偏光子によって生成することもできる。
位相遅延（phase retardation）（Φ）は、遅延（retardation）（Γ）を照明波長λで除して定義される無次元量（すなわち、Φ＝Γ／λ）である。遅延Γは、複屈折材料を通過した後の入射光の高速光線と低速光線の波面間の距離である。
多くのサプライヤから市販されている実用的な広帯域ＱＷＰは、理想的な広帯域ＱＷＰではない。例えば、帝人株式会社（東京、日本）は、ＦＭ－１４３単層広帯域ＱＷＰを提供している。ＦＭ－１４３広帯域ＱＷＰの位相遅延の波長依存性を図２のグラフに示す。グラフは、位相遅延Φが５５５ｎｍより短い波長では０．２５超であるが、５５５ｎｍより長い波長では０．２５未満であることを示している。位相遅延Φの０．２５からの偏差は、電気光学（ＥＯ）曲線の形状とコントラスト比に大きな影響を与えることが示される。
図３および図４は、Ｋｕａｎ－Ｈｓｕ Ｆａｎ－Ｃｈｉａｎｇの出版物に説明されているスキームに基づいて本開示で行われたコンピュータシミュレーションを示す。これらの電気光学（ＥＯ）曲線は、それぞれが６２８ｎｍ、５１３ｎｍ、および４５３ｎｍの赤、緑、および青の波長についての線形および対数スループットスケールで表されている。スループットは、直線偏光の入力光、透過率が１と０の理想的な偏光子、および反射率が１の理想的な反射器を想定した反射率である。
この場合、ＦＭ－１４３広帯域ＱＷＰの遅軸は、ＳＬＭの透過性の第１の基板と反射性の第２の基板とのそれぞれの内面上にある表面接触液晶配向子の方位角配向方向に平行なＶＡＮモードＳＬＭの遅軸に垂直に方向づけられる。青照明と緑照明についての図４の対数スケールのＥＯ曲線は、ゼロ以外の駆動電圧でのスループットでほぼゼロのスループット最小値を示しているが、赤の照明についてのＥＯ曲線はそうではない。
青照明と緑照明についてのＥＯ曲線のほぼゼロのスループット最小値を利用して、２０００を超えるコントラスト比を実現することができる。特に、駆動電圧は、青と緑の照明色についてのＥＯ曲線でほぼゼロのスループット最小値を達成するために、その電圧の値でまたはその電圧の近くの値で暗いピクセルを達成するように設定される。グレースケール連続体で明るいピクセルを実現するための駆動電圧は、ほぼゼロのスループット最小値を実現するために適用される電圧よりも高い電圧に設定される。
ここで図３および図４を参照すると、横軸は、０～１０ボルトの電圧の連続体を示す。ピクセルは、ほぼゼロのスループット最小値に対応する電圧で最も暗い状態にある。グレーレベルは、スループットが増加する連続体にこのほぼゼロのスループット最小値の電圧よりも高い電圧を印加することによって達成される。
ただし、赤照明については、ＥＯ曲線にはそのようなほぼゼロのスループット最小値はなく、コントラスト比は５０前後にすぎない。コントラスト比は、ＥＯ曲線の最大スループットを最小スループットで割った比率として定義される。
同様に、図５および図６は、ＦＭ－１４３広帯域ＱＷＰの遅軸がＶＡＮモードＳＬＭの遅軸に平行に方向づけられている場合の線形および対数スケールのＥＯ曲線を示す。図６の対数スケールでの赤照明についてのＥＯ曲線のスループットは、ゼロ以外の駆動電圧でほぼゼロのスループット最小値を示す。これに対し、青照明と緑照明についてのＥＯ曲線は、ゼロ以外の駆動電圧でほぼゼロのスループット最小値を示していない。
赤照明についてのＥＯ曲線のほぼゼロのスループット最小値を利用することにより、赤のコントラスト比は２０００をはるかに超えさせることができる。ただし、青照明と緑照明については、ＥＯ曲線にほぼゼロのスループット最小値がないため、青照明と緑照明についてのコントラスト比は、それぞれ１１０と２１０と許容できないほど低い。したがって、広帯域ＱＷＰは、高品質のフルカラー画像に必要なすべての照明波長に対して高コントラスト（例えば、２０００超）を必要とするアプリケーションには適していない。
本発明は、コンパクトで合理化された設計、短い動的スイッチング時間、およびピクセル間欠陥の近不可視性を含む、関連技術の広帯域ＱＷＰスキームの利点を維持する。さらに、本発明は、高コントラストのフルカラー動作に必要なすべての照明波長に対して高コントラスト比を達成することができないという欠点を克服する。
本発明にかかるシステムは、空間光変調器（例えば、反射型液晶ディスプレイなどのディスプレイまたは反射型ＬＣｏＳディスプレイなどのＬＣｏＳディスプレイ）の外部にある１つ以上のリターダ（retarder）を含む。リターダは、カラー画像（例えば、フルカラー画像）を形成するために使用される少なくとも３つの照明波長に対して０．２５超の位相遅延Φを生成する。例えば、位相遅延Φは、０．２６と０．４０の間で変動する。
あるいは、リターダは、カラー画像（例えば、フルカラー画像）を形成するために使用される少なくとも３つの照明波長に対して０．２５未満の位相遅延を生成する。例えば、位相遅延は、０．１０と０．２４の間で変動する。
本発明の一実施形態では、少なくとも３つの照明波長は、少なくとも赤、緑、および青に対応する波長を含むが、黄色などの他の色の波長を含むこともできる。例えば、本発明の実施形態では、空間光変調器の外部にある、リターダ、または異なる遅延Γを有するリターダの組み合わせは、すべての照明波長に対して０．２５超の位相遅延Φ、またはすべての照明波長に対して０．２５未満の位相遅延Φを生成する。照明波長は、フルカラー画像などのカラー画像を含む画像を取得するために使用される。
本発明の一実施形態では、外部リターダの位相遅延Φは、３つの異なる照明波長または色について０．２５超である。例えば、本発明の一実施形態では、３つの異なる照明波長または色、例えば、赤、緑、および青の各照明波長帯域（すなわち、赤の場合は６２５～７４０ｎｍの波長帯域、緑の場合は５００～５６５ｎｍの波長帯域、青の場合は４５０～４８５ｎｍの波長帯域）の波長に対応する照明波長は、ディスプレイ、例えばフルカラーディスプレイで使用される。したがって、ＳＬＭに入射するいかなる光も、これらの波長では円偏光されない（例えば、０．２５の位相遅延は円偏光を生成する）。照明色がまた、例えば、黄色の照明色を含み得ることは、当業者には理解されるだろう。
一実施形態では、リターダの遅軸は、ＳＬＭ、例えば、ＶＡＮまたはＴＶＡＮ ＳＬＭの遅軸に垂直に、または実質的に垂直に整列される。ＳＬＭにゼロボルトが印加されたときのＳＬＭ（例えば、液晶ＳＬＭ内の表面接触配向子のプレチルト角で導入される）の遅延Γの残量は、外部リターダによって生成される遅延Γから差し引かれる。ここで、ＳＬＭとリターダとによって生成される合計位相遅延Φは、０．２５超となり、スループットがゼロ以外になり得る。ＳＬＭに印加される電圧がゼロから増加すると、リターダとＳＬＭとの合計位相遅延Φが０．２５に等しくなる時点に到達するまで、ＳＬＭの遅延Γは増加し、外部リターダの遅延Γから差し引かれる。この時点では、入力偏光は９０°回転し、反射時に偏光子に吸収されるため、合計のスループットはゼロになる。電圧がさらに増加すると、偏光回転が９０°ではなくなるため、合計位相遅延Φは、０．２５から減少し、同時にスループットが増加する。
したがって、ゼロボルトでは、スループットはゼロではない。スループットは、合計位相遅延Φが０．２５である電圧でほぼゼロの最小値に低下し、その後、より高い電圧（例えば、ほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧よりも高い）で再び増加する。このタイプの電気光学曲線では、ピクセル駆動電圧を、電気光学曲線においてほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧またはその近くの電圧に設定して暗いピクセルを実現することにより、高いスループットとコントラスト比（例えば、２０００超）を実現すること
ができる。ピクセル駆動電圧は、ほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧を超えて増加し、輝度が増加したピクセルグレーレベルを実現する。コントラスト比は、最大スループットをＥＯ曲線においてほぼゼロの最小値でのスループットで除した比率として定義される。
本発明の別の実施形態では、外部リターダの位相遅延Φは、カラーディスプレイ（例えば、フルカラーディスプレイ）で使用される赤、緑、および青の波長に対して０．２５未満であり、これは、ＬＣｏＳイメージングセルに入射する光がこれらの波長では円偏光されないことを意味する（例えば、０．２５の位相遅延は円偏光を生成する）。この実施形態では、リターダの遅軸は、ＶＡＮまたはＴＶＡＮ ＳＬＭの遅軸に平行または実質的に平行に整列される。ゼロボルトが印加されたときの液晶ＳＬＭ内の表面接触配向子の９０°以外のプレチルト角で導入されるＳＬＭの残遅延Γは、外部リターダの遅延に追加される。ここで、リターダとＳＬＭとの合計位相遅延Φは０．２５未満になり、スループットがゼロ以外になり得る。
ＳＬＭに印加される電圧がゼロから増加すると、リターダとＳＬＭとの合計位相遅延Φが０．２５になる時点に到達するまで、ＳＬＭの遅延Γは増加し、外部リターダの遅延Γに追加される。この時点では、入力偏光は９０°回転し、反射時に偏光子に吸収されるため、合計のスループットはゼロになる。電圧がさらに増加すると、偏光回転が９０°ではなくなるため、合計位相遅延Φは、０．２５から増加し、同時にスループットが増加する。
したがって、ゼロボルトでは、スループットはゼロではない。スループットは、合計位相遅延Φが０．２５である電圧でほぼゼロの最小値に低下し、その後、より高い電圧で再び増加する。このタイプの電気光学曲線では、ピクセル駆動電圧を、電気光学曲線においてほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧またはその近くの電圧に設定して暗いピクセルを実現することにより、高いスループットと２０００超のコントラスト比を実現することができる。ピクセル駆動電圧は、この値を超えて増加して、輝度が増加したピクセルグレーレベルを達成する。
前述は、さまざまな実施形態のいくつかの態様および特徴を大まかに概説しており、これらは、本開示のさまざまな潜在的な用途の単なる例示であると解釈されるべきである。他の有益な結果は、開示された情報を異なる方法で適用することによって、または開示された実施形態のさまざまな態様を組み合わせることによって得ることができる。したがって、他の態様およびより包括的な理解は、請求の範囲によって定義される範囲に加えて、添付の図面と併せて取り上げられる例示的な実施形態の詳細な説明を参照することによって得られ得る。
本発明にかかるＳＬＭディスプレイシステムの拡大概略図である。 従来技術の広帯域１／４波長板（ＱＷＰ）の位相遅延Φの波長依存性を示す。 リターダの遅軸とＳＬＭの遅軸が互いに垂直であるＶＡＮモードＳＬＭを備えた従来の広帯域ＱＷＰを使用して、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 リターダの遅軸とＳＬＭの遅軸が互いに垂直であるＶＡＮモードＳＬＭを備えた従来の広帯域ＱＷＰを使用して、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 リターダの遅軸とＳＬＭの遅軸が互いに平行であるＶＡＮモードＳＬＭを備えた従来の広帯域ＱＷＰを使用して、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 リターダの遅軸とＳＬＭの遅軸が互いに平行であるＶＡＮモードＳＬＭを備えた従来の広帯域ＱＷＰを使用して、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 本発明の例示的な実施形態による１６６ｎｍリターダの位相遅延の波長依存性、および本発明の例示的な実施形態による１０７ｎｍリターダの位相遅延の波長依存性を示す。 １６６ｎｍリターダを使用するＶＡＮモードＳＬＭを用いた本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 １６６ｎｍリターダを使用するＶＡＮモードＳＬＭを用いた本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 １０７ｎｍリターダを使用するＶＡＮモードＳＬＭを用いた本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 １０７ｎｍリターダを使用するＶＡＮモードＳＬＭを用いた本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ９０°ねじれＴＶＡＮモードＳＬＭを用いた１６６ｎｍリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ９０°ねじれＴＶＡＮモードＳＬＭでの１６６ｎｍリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ９０°ねじれＴＶＡＮモードＳＬＭでの１０７ｎｍリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ９０°ねじれＴＶＡＮモードＳＬＭでの１０７ｎｍリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ＶＡＮモードＳＬＭでの位相遅延Φが一定の０．２６であるリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての線形スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 ＶＡＮモードＳＬＭでの位相遅延Φが一定の０．２６であるリターダを使用する本発明の例示的な実施形態による、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長についての対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学曲線を示すグラフである。 本発明の例示的な実施形態によるディスプレイシステムを形成する例示的な方法を示すフローチャートである。
必要に応じて、詳細な実施形態を本明細書に開示する。開示された実施形態は、さまざまな代替形態の単なる例示であることを理解されたい。本明細書で使用される場合、「例示的」という用語は、例示、標本、モデル、またはパターンとして機能する実施形態を指すために広範に使用される。図は必ずしも縮尺どおりではなく、特定のコンポーネントの詳細を示すために、一部の機能が誇張または最小化されている場合がある。他の例では、本開示が曖昧とならないように、当業者に知られている周知のコンポーネント、システム、材料、または方法については詳細に説明されていない。したがって、本明細書に開示される特定の構造的および機能的詳細は、限定的であると解釈されるべきではなく、単に請求の範囲の基礎として、および当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。
本発明にかかるシステムは、空間光変調器（ＳＬＭ）の外部にある、リターダまたは遅延Γを有するリターダの組み合わせを含む。リターダまたはリターダの組み合わせは、すべての照明波長に対して０．２５超、またはすべての照明波長に対して０．２５未満の位相遅延Φを生成する。照明波長は画像をレンダリングする。例えば、この画像はフルカラー画像などのカラー画像である。
本発明にかかるシステムによれば、ＳＬＭは、例えば、反射型液晶ディスプレイなどの液晶ディスプレイである。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＳＬＭディスプレイシステム１０の拡大図である。本発明の一実施形態では、ＳＬＭディスプレイシステム１０は、直線偏光子１００、外部リターダ２００、および反射型ＳＬＭ３００を備える。光源４００からの赤、緑、および青の照明１２０は、ＳＬＭディスプレイシステム１０のピクセルに向けられ得、その結果、光源のうちの１つ以上からの照明は、時系列的な方法（例えば、赤色光が一定期間向けられ、次に緑色光が一定期間向けられ得、次に青色光が一定期間向けられ得るシーケンス）で、ピクセルの少なくとも一部またはすべてのピクセルで受け取られる。これらの色の他のシーケンスも使用できることを理解されたい。照明１２０は、直線偏光子１００に入射し、直線偏光子１００を通過すると、偏光軸１６０に沿って直線偏光される。
この偏光は、次に、その面内遅軸２２０が入射偏光方向または偏光軸１６０に対して＋４５°（または実質的に＋４５°）に向けられた状態で外部リターダ２００に入射する。リターダ２００を通過すると、直線偏光は楕円偏光に変換されるが、円偏光されずにＳＬＭ３００に入射する。円偏光は、角度が４５度でかつ０．２５の位相遅延を伴った際に生成することができる。０．２５以外の位相遅延では、光は楕円偏光になる。
一実施形態では、ＳＬＭ３００の面内遅軸３４０の方向は、外部リターダ２００の遅軸２２０の方向に対して垂直（または実質的に垂直）であり、リターダは、すべての照明波長に対して０．２５超の位相遅延値を有する。別の実施形態では、ＳＬＭ３００の面内遅軸３２０の方向は、外部リターダ２００の遅軸２２０の方向に対して平行（または実質的に平行）であり、リターダは、すべての照明波長に対して０．２５未満の位相遅延値を有する。
ＳＬＭ３００からの反射光１４０は、外部リターダ２００および偏光子１００を通り抜けて戻る反対方向の第２の通路を辿り、その偏光子１００において、反射光１８０が現れ
または出て行き、例えば、目または他の検出器によって検出されることになる。反射光１８０の強度は、ＳＬＭ３００の個々のピクセルに印加される電圧に依存する。
具体的に、図１を参照すると、ＳＬＭ３００は、第１の配向層３０２、第２の配向層３０４、および第１の配向層３０２と第２の配向層３０４との間の液晶材料層３０６を含む。液晶層３０６は、第１の配向層３０２および第２の配向層３０４上の表面接触液晶配向子３０８、および液晶層３０６のバルク内の非表面接触液晶（ＬＣ）配向子３０９を含む。表面接触配向子３０８は、例えば、配向層３０２、３０４の事前調整された方向に従った、方位角配向方向を有する。例えば、事前調整された方向は、斜め方向から表面に堆積された材料により、斜めに入射する偏光ＵＶ光によって照射された表面上の感光性材料により、またはベルベットのような布で表面を一方向にこすることにより生成することができる。
ＶＡＮモードでは、ＳＬＭ３００の遅軸は、表面接触ＬＣ配向子３０８の方位角配向方向（例えば、４５度）に平行である。ＴＶＡＮモードでは、ＳＬＭ３００の遅軸は、表面接触配向子３０８の方位角配向方向（例えば、０度および９０度）を二等分する線に平行である。説明の目的のため、１つの表面接触ＬＣ配向子のみが下部配向層３０４に示されているが、液晶層は、下部配向層３０４および上部配向層３０２のそれぞれに複数の表面接触ＬＣ配向子を含む。同様に、液晶層３０６のバルク（例えば、配向層３０２、３０４から離れた内部または中間）は、液晶層３０６の厚さ全体にわたって複数の配向子を含む。
さらに、表面接触ＬＣ配向子３０８は、プレチルト角３１０によって特徴付けられる。液晶層３０６のバルク内の配向子３０９のプレチルト角３１０およびチルト角３１１は、ＳＬＭ３００の遅延Γを決定する。例示的な実施形態によれば、液晶材料３０６は、負の誘電異方性を有する。
さらに、ＳＬＭ３００は、電圧源３１６に接続された第１の電極３１２および第２の電極３１４を含む複数のピクセル電極を含む。電圧源３１６は、電圧３１７を電極３１２、３１４に供給し、それにより、ＳＬＭ３００の第２の電極３１４の個々のピクセルの液晶層３０６に電圧３１７を印加するように構成される。液晶層３０６を通る電圧３１７は、液晶層３０６のバルク内の配向子３０９のチルト角３１１を変化させ、それにより、ＳＬＭ３００の全体的な遅延Γを変化させる。電圧源３１６は、所定の電圧を記憶するか、そうでなければ、各波長およびピクセルの暗い状態および明るい状態に関連付けられた電圧を生成する。
ＳＬＭ３００は、電極３１２、３１４の外側に基板層３１８、３１９をさらに含む。具体的には、基板層３１８は、電極３１２の上にあり、基板層３１９は、電極３１４の下にある。
以下でさらに詳細に説明するように、個々のピクセルについての電気光学曲線は、ゼロ以外の波長依存の駆動電圧３１７によって動作可能である。オフ状態または暗い状態の波長依存駆動電圧３１７は、各波長について、その波長についてのスループットの電気光学曲線が最小のほぼゼロ（例えば、０．００１未満）のスループット値を有する電圧であると決定される。オフ状態の波長依存駆動電圧よりも高いオン状態または明るい状態の波長依存ピクセル駆動電圧３１７が個々のピクセルに印加されて、ピクセルスループットを増加させ、グレーレベルを提供する。
したがって、光源４００から受光した照明波長に対して、各ピクセルは、照明波長に対応するオン状態の波長依存駆動電圧３１７またはオフ状態の波長依存駆動電圧３１７で制
御される。
偏光子１００、リターダ２００およびＳＬＭ３００（例えば、図１に示されるＬＣｏＳ
ＳＬＭ）が、本発明にかかる光学構成の一例にすぎないことは、当業者には明らかであろう。例えば、外部リターダ２００の遅軸２２０はまた、入射偏光方向または偏光軸１６０に対して－４５°（または実質的に－４５°）に方向づけされ得る。コントラスト比の低下を引き起こし得る、または低下に寄与し得る照明源４００からの前面反射を抑制するために、偏光子１００およびリターダ２００は、片面または両面に反射防止コーティング１１０が堆積され、ＳＬＭ３００は、ＳＬＭ３００の基板層３１８の上面に反射防止コーティング１１０を有してもよい。あるいは、要素１００、２００、および３００のうちの２つ（または、これらの要素の３つすべてでも）は、光学的に結合され、例えば、一緒に積層されて、界面での反射を減らしてもよい。
わかりやすくするために、レンズ、プリズム、ミラーなどの関連する光学素子は図１には示されていない。本発明の実施形態による、赤、緑、および青の照明源４００またはフルカラー動作に利用される光源としては、固体フルカラーダイオード、発光ダイオード（例えば、有機発光ダイオード）、固体レーザおよびガスレーザ、および／またはキセノン、金属ハロゲン化物、またはタングステンハロゲンランプから到来するフィルタ処理された光などの他の電磁放射源が挙げられる。一部のガスレーザや固体レーザダイオードの場合のように、光源がすでに直線偏光されている場合は、反射経路に偏光子を保持しながら、入射照明経路の偏光子を取り除くことができる。本実施形態では、反射経路に偏光子を保持しながら入射照明経路の偏光子を取り除く場合、反射経路の偏光子の偏光方向は、入射光源の偏光方向に平行または実質的に平行である。
外部リターダ：遅延の選択
以下に説明するように、選択された遅延を有する外部リターダは、ＳＬＭディスプレイシステムのパフォーマンスを向上させることができる。外部リターダの遅延の選択について、図７を参照して論じる。
図７は、本発明にかかる一実施形態における１６６ｎｍの外部リターダ２００の位相遅延Φの波長依存性と、本発明にかかる別の実施形態で使用される１０７ｎｍの外部リターダ２００の位相遅延の波長依存性と、を示す。
位相遅延Φは、複屈折層または複屈折層の組み合わせを通って伝播した高速光線と低速光線との間の位相シフトを特徴付ける無次元量であり、遅延Γを照明波長λで割ることによって定義される（すなわち、Φ＝Γ／λ）。遅延Γは、複屈折材料または複屈折材料の組み合わせを通過した後の入射偏光の高速光線と低速光線の波面間の距離である。
一実施形態では、外部リターダ２００は、ＳＬＭ３００照明に伝達される電磁放射（例えば、光）の最長波長の４分の１超（かつ、例えば、１７５ｎｍ以下）の遅延Γ値を有する。例えば、最長の照明波長が６２８ｎｍの赤色波長である場合、その波長での外部リターダ２００の遅延Γは、６２８／４ｎｍ、すなわち１５７ｎｍよりも大きくなければならない。これは、本発明の実施形態に対応する図７に示される例によって示され、ここで、外部リターダ２００によって達成される遅延Γは１６６ｎｍであり、外部リターダ２００によって受光される最長波長は６２８ｎｍの赤色波長である。例えば、遅延Γの値は、最長波長の４分の１から１７５ｎｍの範囲にある。図７において、遅延Γの値が１６６ｎｍである外部リターダ２００の場合、位相遅延Φは、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの各波長について０．２５超である。外部リターダ２００の遅延Γが、３つの異なる色の少なくとも３つの波長のそれぞれについて０．２５超の位相遅延Φを有するように、波長および遅延を代替的に選択することができることは、当業者であれば理解するだろ
う。例えば、外部リターダ２００の遅延Γは、上記のように、光源４００によって生成される最長波長に従って選択される。
別の実施形態では、外部リターダ２００は、ディスプレイ照明に使用される最短波長の４分の１未満（かつ、例えば、１００ｎｍ以上）である遅延Γの値を有する。例えば、最短の照明波長が４５３ｎｍの青色波長である場合、外部リターダ２００の遅延Γは、４５３／４ｎｍ未満、すなわち１１３．２５ｎｍでなければならない。これは、外部リターダ２００によって達成される遅延が１０７ｎｍであり、最短波長が４５３ｎｍの青色波長である、図７に示される例によって示されている。例えば、遅延Γの値は、１００ｎｍから最短波長の４分の１の範囲にあり、図７では、遅延Γの値が１０７ｎｍである外部リターダ２００の場合、位相遅延Φは、４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの各波長について０．２５未満である。外部リターダ２００の遅延Γが３つの異なる色のうちの少なくとも３つの波長のそれぞれについて０．２５未満である位相遅延Φを有するように、波長および遅延を代替的に選択できることは、当業者であれば理解するだろう。例えば、外部リターダ２００の遅延Γは、上記のように、光源４００によって生成される最短波長に従って選択される。
以下の表１は、本発明の実施形態の例についての３つの波長での位相遅延Φを列挙している。例えば、本発明の一実施形態は、遅延Γが１６６ｎｍである外部リターダ２００を組み込み、別の実施形態は、遅延Γが１０７ｎｍである外部リターダ２００を組み込む。なお、位相遅延Φは、遅延Γが１６６ｎｍである外部リターダ２００を組み込んだ実施形態では３つの波長λのすべてについて０．２５超であり、遅延Γが１０７ｎｍである外部リターダ２００を組み込んだ実施形態では３つの波長のすべてについて０．２５未満である。
Figure 2022511034000002
上記の表１に反映されている本発明の実施形態では、青、緑、および赤の波長は、それぞれ４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍであるように選択される。青色、緑色、および赤色を有する他の波長も使用でき、黄色を含むがこれに限定されない他の色を追加してフルカラーディスプレイの色域を拡大できることは、当業者であれば明らかであろう。
位相遅延の差ΔΦは、外部リターダ２００の組み合わせの位相遅延Φと０．２５の位相遅延Φとの間の差である（すなわち、光は、０．２５の位相遅延Φで円偏光される）。位相遅延の差ΔΦは、外部リターダ２００の遅延Γが１６６ｎｍである実施形態では正であり、外部リターダ２００の遅延Γが１０７ｎｍである実施形態では負である。本発明の一実施形態では、本発明にかかるＳＬＭ（例えば、ディスプレイ）は、位相遅延の差ΔΦの大きさ（すなわち、｜ΔΦ｜）が３つの波長すべてについて０．０１以上であるとき、すべての波長、例えば、３つの波長について、二千（２０００）以上の高コントラスト比を達成する。ここで、｜ΔΦ｜についてのこの値は、１６６ｎｍの外部リターダ２００の場合のすべての波長で位相遅延が０．２５超であるか、または１０７ｎｍの外部リターダ２００の場合の３つの波長すべてで０．２５未満であることを達成するかまたは保証する。ＳＬＭディスプレイシステムのパフォーマンスの向上：ＥＯ曲線での最小スループット
ＳＬＭディスプレイデバイスで上記のように選択された遅延を有する外部リターダを使用すると、ＳＬＭディスプレイシステムのパフォーマンスが向上し、これは、ＳＬＭディスプレイシステムのＥＯ曲線を調べることで実証すことができる。ＥＯ曲線は、電圧源３１６によって印加される電圧の関数として、光源４００からの波長に対するＳＬＭディスプレイシステム１０のスループットを示す。コントラスト比は、ＥＯ曲線の最大スループットをＥＯ曲線においてほぼゼロ（例えば０．００１未満）のスループット最小値で除した比率として定義される。
シミュレーションは、ＬＣＤＢｅｎｃｈのバージョン６．４２やＡｎａｌｙｚｅｒのバージョン６．６０などの商用ソフトウェアパッケージを使用して実行し得、どちらもＳｈｉｎｔｅｃｈ（東京、日本）から入手することができる。本発明の一実施形態では、ＳＬＭにおいて、セルギャップ（すなわち、液晶層３０６のピクセルに面する第１の配向層３０２と第２の配向層３０４の表面間の距離）は０．９μｍであり、液晶複屈折Δｎは、４５３ｎｍで０．２２０６、５１３ｎｍで０．２０１６、６２８ｎｍで０．１８５９であり、プレチルト角は８４°であり、光は法線入射し、反射器と偏光子は理想的なものである。
関連技術についての図３、図４、図５、および図６のシミュレートされたＥＯ曲線に示されるものを含む、本開示で使用されるすべてのシミュレーションについて、ＬＣｏＳセルギャップは０．９μｍであり、液晶複屈折Δｎは、４５３ｎｍで０．２２０６、５１３ｎｍで０．２０１６、６２８ｎｍで０．１８５９である。プレチルト角（すなわち、ＳＬＭ３００内の液晶層３０６の表面接触配向子３０８がＳＬＭ３００の平面とでなす角度３１０）は、ＳＬＭ３００の平面から測定した８４°である。シミュレーションは、理想的な１００％反射器および理想的な偏光子１００を想定して、法線入射光で実行される。当業者であれば、これが、本発明を表すために選択され得たであろう多くの例のうちの１つにすぎないことを認識するであろう。例えば、本発明の実施形態では、セルギャップは、使用される液晶の屈折率に応じて、０．５μｍと３．０μｍとの間で変動し得、また、プレチルト角の制限は、８９°と７５°との間で変動し得る。
図８および図９は、外部リターダ２００が、１６６ｎｍの遅延Γを有し、その遅軸２２０がＶＡＮモードＳＬＭ３００の遅軸３４０に対して垂直に方向づけられている場合の、本発明にかかる実施形態の４５３ｎｍ、５１３ｎｍ、および６２８ｎｍの青、緑、および赤の波長の例について、線形および対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学（ＥＯ）曲線を示す。
図９の対数スケールは、３色すべてについてのＳＬＭディスプレイシステム１０の例示的な実施形態のＥＯ曲線において、０．００００１未満に達するほぼゼロのスループット最小値を示す。本発明が、例えば、上記のように遅延Γが１６６ｎｍであるリターダ２００を使用し、外部広帯域ＱＷＰを使用する従来技術のスキームには存在しないため（例えば、０．００１未満のスループット最小値のみを示す図４および図６を参照）、すべての照明色について０．００１未満のこれらのほぼゼロのスループット最小値は、本発明によって達成される。
図１０および図１１は、１０７ｎｍの遅延Γを有する外部リターダ２００を含み、その遅軸２２０はＶＡＮモードＳＬＭ３００の遅軸３２０に平行に方向づけられている、本発明にかかるＳＬＭディスプレイシステム１０の実施形態の線形および対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学（ＥＯ）曲線を示す。
図１１の対数スケールは、本発明にかかる、例示的なＳＬＭディスプレイシステム１０のＥＯ曲線のほぼゼロのスループット最小値を示し、これは、３色すべて（すなわち、赤
、青、および緑）についてのＥＯ曲線において０．００００１未満に達する。すべての照明色についての０．００１以下のこれらのほぼゼロのスループット最小値は、本発明の特徴であり、外部広帯域ＱＷＰを使用する従来技術のスキームには存在しない。
図１２および図１３は、外部リターダ２００が、１６６ｎｍの遅延Γを有し、その遅軸２２０が９０°ねじれＴＶＡＮモードＳＬＭ３００の遅軸３４０に対して垂直に方向づけられている場合の、本発明にかかる実施形態の線形および対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学（ＥＯ）曲線を示す。コンピュータシミュレーションの場合、ＴＶＡＮモードの遅軸３４０は、ＳＬＭ３００の配向層３０２、３０４上の方位角配向方向の二等分線に平行である。
図１３の対数スケールは、３色すべてについてのＥＯ曲線において０．０００１４未満に達するほぼゼロのスループット最小値を示している。すべての照明色についてのこれらのスループット最小値は、本発明の特徴であり、外部広帯域ＱＷＰを使用する従来技術のスキームには存在しない。
図１４および図１５は、外部リターダ２００が、１０７ｎｍの遅延Γを有し、その遅軸２２０がＴＶＡＮモードＳＬＭ３００の遅軸３２０に対して平行に方向づけられている場合の、本発明にかかるＴＶＡＮの実施形態の線形および対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学（ＥＯ）曲線を示す。
図１５の対数スケールは、３色すべてについてのＥＯ曲線において０．０００１未満に達するほぼゼロのスループット最小値を示している。すべての照明色についてのほぼゼロのスループット最小値は、本発明の特徴であり、外部広帯域ＱＷＰを使用する従来技術のスキームには存在しない。
暗い状態と明るい状態の駆動電圧
一実施形態では、液晶ディスプレイ１０は、駆動電圧３１７によって動作可能であり、液晶ディスプレイ１０の個々のピクセルを、各照明波長に対してオフ状態に維持し得る。液晶ディスプレイ１０は、各照明波長についての電気光学曲線においてゼロまたはほぼゼロのスループット最小値が存在する電圧でオフ状態になる。
液晶ディスプレイ１０はまた、駆動電圧３１８によって動作可能であり、および／または動作して、液晶ディスプレイ１０の個々のピクセルを、各照明波長に対してオン状態に維持する。液晶ディスプレイは、オフ状態の電圧を超える電圧でオン状態になる。
本発明の実施形態では、ＥＯ曲線のスループット最小値は、合計位相遅延Φが０．２５である電圧で発生する。外部リターダの遅延とＳＬＭの遅延との合計により、ほぼゼロのスループット最小値の電圧で円偏光が生成される。これは、照明波長ごとに異なる電圧で発生する。これに対し、上記の選択された遅延を有する外部リターダは、選択された遅延を決定するために使用される波長で楕円偏光を生成する。
図１１および図１５の本発明の実施形態では、液晶層３０６の遅延Γが外部リターダ２００の遅延Γに追加されて、０．２５の合計位相遅延Φを達成する。所与の色に対して２０００超のコントラスト比を達成するために、本発明にかかるＳＬＭ、例えば、ＬＣｏＳ
ＳＬＭは、ピクセル駆動電圧３１７で駆動される。ピクセル駆動電圧３１７は、暗いピクセル（例えば、オフ状態）を達成するための、本発明にかかるＬＣｏＳ ＳＬＭの電気光学曲線においてほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧またはその近くの電圧である。本発明の一実施形態では、ピクセル駆動電圧３１７は、オフ状態電圧よりも高く増加して、輝度が増加したピクセルグレーレベルを達成する。
図９および図１３の本発明の実施形態では、液晶層３０６の遅延Γが外部リターダ２００の遅延Γから差し引かれ、結果として、０．２５の合計位相遅延Φが得られる。所与の色に対して２０００以上のコントラスト比を達成するために、ＬＣｏＳディスプレイ１０は、ピクセル駆動電圧３１７で駆動される。ピクセル駆動電圧３１７は、暗いピクセル（すなわち、オフ状態）を達成するための、本発明にかかるＳＬＭの電気光学性能に対応する電気光学曲線においてほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧またはその近くの電圧である。ピクセル駆動電圧３１７は、このオフ状態電圧を超えて増加し、輝度が増加した（すなわち、オン状態）のピクセルグレーレベルを達成する。
一定の位相遅延を有する外部リターダ
上記の本発明の実施形態は、１６６ｎｍおよび１０７ｎｍの別個の遅延Γを有する外部リターダ２００を含む。シミュレーションでは、これらの遅延Γは波長に依存しないと想定されており、ポリビニルアルコール製のリターダ２００で近似される。ただし、これらのリターダの位相遅延Φは、図７に示すように波長に依存する。これは、位相遅延ΦがΦ＝Γ／λとして与えられるからである。遅延Γは一定であるため、位相遅延Φは波長の関数となる。
図１６および図１７は、外部リターダ２００が、０．２６の一定の位相遅延Φを有し、その遅軸２２０がＶＡＮモードＳＬＭ３００の遅軸３４０に対して垂直に方向づけられている場合の、本発明にかかる実施形態の線形および対数スケールで表されたシミュレートされた電気光学（ＥＯ）曲線を示す。図１７の対数スケールは、３色すべてについてのＥＯ曲線において０．０００１未満に達するほぼゼロのスループット最小値を示している。一実施形態では、ピクセル駆動電圧３１７でＳＬＭ３００を駆動することにより、所与の色に対して２０００超のコントラスト比を達成することができる。ピクセル駆動電圧３１７は、暗いピクセルを達成するために、電気光学曲線においてほぼゼロのスループット最小値が発生する電圧またはその近くの電圧に設定される。ピクセル駆動電圧３１７は、この値を超えて増加して、輝度が増加したピクセルグレーレベルを達成する。
図８のＥＯ曲線（遅延Γが１６６ｎｍであるリターダ２００を使用する本発明にかかる実施形態の場合）を、図１６の対応するＥＯ曲線（位相遅延Φが一定の０．２６であり、リターダ２００の遅軸２２０がＳＬＭ遅軸３４０と垂直であるリターダ２００を使用する本発明にかかる実施形態の場合）と比較すると、青および緑の波長についてのＥＯ曲線が、より急勾配であり、かつＥＯ曲線がほぼゼロの最小値を有する場合の上記駆動電圧３１７でより高いスループットを達成するということがわかる。特にＳＬＭ３００のピクセル回路の設計によって駆動電圧がより低い値に制限されている場合、一定の位相遅延Φを有する外部リターダ２００は、一定の遅延Γを有する外部リターダよりも好ましい場合がある。
同様に、位相遅延Φが一定の０．２４であり、かつその遅軸２２０の方向がＳＬＭ遅軸３２０と平行であるリターダ２００を使用する実施形態の例のシミュレーションは、図１６および図１７のものと実質的に同一のＥＯ曲線を示す。
これらの例で使用されている位相遅延Φは、高スループットで急勾配のＥＯ曲線を実現するために、完全に一定である必要はない。本発明にかかるそのようなリターダ２００、例えば、本発明にかかる位相遅延がほぼ一定の０．２６であるリターダ２００は、Ｓ．Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ，Ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｄｉａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ．ＸＬＩ，Ｎｏ．４，Ｓｅｃ．Ａ，ページ１３０～１４４，１９５５のＰａｒｔ Ｉ ａｎｄ Ｐａｒｔ ＩＩによって教示されるものと同様の方法で、異なる遅延Γおよび配向角の３つの外部リターダを組み合
わせる。
方法
図１８を参照すると、本発明の例示的な実施形態にかかる例示的な方法５００が説明されている。第１のステップ５１０によれば、一組の照明波長５１０が決定される。一組の照明波長は、少なくとも３つの異なる色スペクトルのそれぞれに少なくとも１つの照明波長を含む。例えば、少なくとも１つの照明波長は、赤の場合は６２５～７４０ｎｍの波長帯域、緑の場合は５００～５６５ｎｍの波長帯域、および青の場合は４５０～４８５ｎｍの波長帯域のそれぞれから決定される。
第２のステップ５２０ａによれば、遅延を有する外部リターダが、最小遅延に関して選択される。遅延は、一組の照明波長内の波長のそれぞれについて、位相遅延が０．２５超となるようなものである。具体的には、最小遅延は、最長波長（例えば、上記の例の赤色帯域からの波長）の４分の１として計算される。
第３のステップ５３０ａによれば、選択された遅延を有する外部リターダの遅軸は、ＳＬＭの遅軸に対して方向づけられている。リターダの遅軸は、ＳＬＭの遅軸に対して垂直になるように方向づけられている。
別の方法として、第１のステップ５１０に続いて、第２のステップ５２０ｂに従って、遅延を有する外部リターダが、最大遅延に関して選択される。遅延は、一組の照明波長内の波長のそれぞれについて、位相遅延が０．２５未満となるようなものである。具体的には、最大遅延は、最短波長（例えば、上記の例の青色帯域からの波長）の４分の１として計算される。
第３のステップ５３０ｂによれば、選択された遅延を有する外部リターダの遅軸は、ＳＬＭの遅軸に対して方向づけられている。リターダの遅軸は、ＳＬＭの遅軸に対して平行になるように方向づけられている。
上述の実施形態は、原理を明確に理解するために説明されている実装の単なる例示である。変形、修正、および組み合わせは、請求の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に対して行い得る。そのようなすべての変形、修正、および組み合わせは、本開示の範囲および以下の請求の範囲によって本明細書に含まれる。

Claims (22)

  1. 第１の基板、第２の基板、および前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層を含む空間光変調器であって、第１の遅延および第１の位相遅延によって特徴付けられ、光伝播のための第１の遅軸を有する、空間光変調器と、
    前記空間光変調器の外部に配置されるリターダであって、第２の遅延および第２の位相遅延によって特徴付けられ、前記第１の遅軸に垂直である光伝播のための第２の遅軸を有する、リターダと、
    を備え、
    前記第２の遅延は、前記リターダが一組の照明波長内のすべての照明波長について０．２５超の位相遅延値を有するような値を有し、
    前記一組の照明波長は、少なくとも３つの異なる色スペクトルのそれぞれに少なくとも１つの照明波長を含む、ディスプレイシステム。
  2. 偏光軸を有する偏光子を含み、前記リターダは、前記偏光子と前記空間光変調器との間にあり、前記第２の遅軸は、前記偏光軸に対して４５度回転されている、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  3. 前記第２の遅延は、前記一組の照明波長の最長の照明波長の４分の１超の値を有する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  4. 前記空間光変調器に駆動電圧を印加するように構成された電圧源を含み、
    前記空間光変調器の前記第１の遅延は、前記駆動電圧の関数であり、
    前記一組の照明波長内の前記照明波長のそれぞれについて、オフ状態のための前記駆動電圧は、コントラスト比が２０００超となるように前記第１の位相遅延と前記第２の位相遅延の合計の値が０．２５または０．２５の近くであるオフ状態駆動電圧に設定される、
    請求項１に記載のディスプレイシステム。
  5. 前記オフ状態駆動電圧よりも大きいオン状態駆動電圧での各照明波長についての最大スループットは、それぞれの電気光学曲線に存在する、請求項４に記載のディスプレイシステム。
  6. 前記空間光変調器は、入射光を受光して画像を出力するように構成され、前記画像は、前記一組の照明波長内の照明波長のそれぞれに対応する少なくとも３つの異なる色を含み、前記３つの異なる色のそれぞれのコントラスト比は２０００超である、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  7. 前記少なくとも３つの異なる色スペクトルは、赤、緑、および青の色スペクトルを含む、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  8. 前記リターダは、すべての照明波長について０．２６から０．４０の範囲の値を有する、すべての照明波長についての位相遅延Φを生成する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  9. 前記ディスプレイシステムは、ＶＡＮモードとＴＶＡＮモードのうちの少なくとも１つで動作するＬＣｏＳディスプレイである、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  10. 前記リターダは、複数のリターダを含む、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  11. 第１の基板、第２の基板、および前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層を含
    む空間光変調器であって、第１の遅延および第１の位相遅延によって特徴付けられ、光伝播のための第１の遅軸を有する、空間光変調器と、
    前記空間光変調器の外部に配置されるリターダであって、第２の遅延および第２の位相遅延によって特徴付けられ、前記第１の遅軸に平行である光伝播のための第２の遅軸を有する、リターダと、
    を備え、
    前記第２の遅延は、前記リターダが一組の照明波長内のすべての照明波長について０．２５未満の位相遅延値を有するような値を有し、
    前記一組の照明波長は、少なくとも３つの異なる色スペクトルのそれぞれに少なくとも１つの照明波長を含む、ディスプレイシステム。
  12. 偏光軸を有する偏光子を含み、前記リターダは、前記偏光子と前記空間光変調器との間にあり、前記第２の遅軸は、前記偏光軸に対して４５度回転されている、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
  13. 前記第２の遅延は、前記一組の照明波長の最短の照明波長の４分の１未満の値を有する、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
  14. 前記空間光変調器に駆動電圧を印加するように構成された電圧源を含み、
    前記空間光変調器の前記第１の遅延は、前記駆動電圧の関数であり、
    前記一組の照明波長内の前記照明波長のそれぞれについて、オフ状態のための前記駆動電圧は、コントラスト比が２０００超となるように前記第１の位相遅延と前記第２の位相遅延の合計の値が０．２５または０．２５の近くであるオフ状態駆動電圧に設定される、
    請求項１１に記載のディスプレイ。
  15. 前記それぞれのオフ状態駆動電圧でのゼロまたはほぼゼロの最小値は、各照明波長についての電気光学曲線に存在する、請求項１４に記載のディスプレイシステム。
  16. 前記空間光変調器は、入射光を受光して画像を出力するように構成され、前記画像は、前記一組の照明波長内の照明波長のそれぞれに対応する少なくとも３つの異なる色を含み、前記３つの異なる色のそれぞれのコントラスト比は２０００超である、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
  17. 前記少なくとも３つの異なる色スペクトルは、赤、緑、および青の色スペクトルを含む、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
  18. 前記リターダは、すべての照明波長について０．１０から０．２４の範囲の値を有する、すべての照明波長についての位相遅延Φを生成する、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
  19. 一組の照明波長を決定することであって、前記一組の照明波長が、少なくとも３つの異なる色スペクトルのそれぞれに少なくとも１つの照明波長を含む、決定することと、
    遅延を有する外部リターダを選択することであって、前記遅延は、前記一組の照明波長内の前記波長のそれぞれについて、位相遅延が０．２５超となるようなもの、または前記一組の照明内の前記波長のそれぞれについて、位相遅延が０．２５未満となるようなものである、選択することと、を含む、方法。
  20. 前記外部リターダの遅軸を空間光変調器の遅軸に方向づけることを含み、
    前記位相遅延が前記一組の照明波長内の前記波長のそれぞれについて０．２５超である場合、前記リターダの前記遅軸は、前記空間光変調器の前記遅軸に垂直となるように方向
    づけられるか、または前記位相遅延が前記一組の照明波長内の前記波長のそれぞれについて０．２５未満である場合、前記リターダの前記遅軸は、前記空間光変調器の前記遅軸に平行となるように方向づけられる、請求項１９に記載の方法。
  21. 空間光変調器システムであって、
    第１の基板、第２の基板、および前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層を含む空間光変調器であって、光伝播のためのＳＬＭ遅軸を有する、空間光変調器と、
    前記空間光変調器と前記リターダとの間の光路に沿って前記空間光変調器の外部に配置されるリターダであって、前記システムによって受光された光が前記光路に沿って前記空間光変調器から前記リターダに伝達されるようにする、リターダと、
    を備え、
    前記リターダは、リターダ位相遅延によって特徴付けられ、前記リターダ位相遅延は、０．２５超であり、前記リターダは、光伝播のためのリターダ遅軸が前記ＳＬＭ遅軸に垂直となるように配置される、空間光変調器システム。
  22. 光路に沿って配置され、かつ偏光軸を有する偏光子をさらに備え、前記リターダは、前記偏光子と前記空間光変調器との間に配置され、前記リターダ遅軸は、前記偏光軸に対して４５度の角度で配置される、請求項２１に記載のシステム。
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