(57)【要約】第１光学的リターダンスを有するライトバルブ装置（１０５）は修正されたスキュー角度コンペンセータ（１０４）に光学的に結合され、第２光学的リターダンスを有し、第１光学的リターダンス及び第２光学的リターダンスの合計は所定の波長範囲に亘るλ／４リターダのリターダンスに等しい。液晶（ＬＣ）装置におけるディスプレイ光学系（１１１）の方に暗い状態の光が実質的に透過されないようにする方法は、偏光ビームスプリッタ（１１０）が光源（１０９）に戻る光を透過するように、暗い状態の光を回転する段階を有する。
2007528010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
修正されたスキュー角度リターダに光学的に結合されている第１光学的リターダンス；及び
第２光学的リターダンス；
を有するライトバルブ装置であり、
前記第１光学的リターダンス及び前記第２光学的リターダンスの合計は、所定の波長範囲に亘るλ／４リターダのリターダンスに実質的に等しい；
ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライトバルブ装置であって、前記第１光学的リターダンスは液晶装置のリターダンスである、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のライトバルブ装置であって、前記液晶装置は暗い状態に電圧駆動される、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のライトバルブ装置であって：
第１偏光状態の光を実質的に透過し、第２偏光状態の光を実質的に反射する偏光ビームスプリッタ；及び
ディスプレイ光学系；
を有する、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のライトバルブ装置であって、前記第２偏光状態は暗い状態の光である、ことを特徴とするライトバルブ装置。  
【請求項６】
請求項２に記載のライトバルブ装置であって、前記液晶装置の前記リターダンスは前記第２リターダンスに加算される、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項７】
請求項２に記載のライトバルブ装置であって、前記液晶装置の前記リターダンスは前記第２リターダンスから減算される、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のライトバルブ装置であって、前記の所定の波長範囲は約４００ｎｍ乃至約７００ｎｍの範囲である、ことを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項９】
“黒色”状態における動作中、非０リターダンスを有する液晶装置；及び
選択されたリターダンスの修正されたスキュー角度コンペンセータ；
を有する液晶装置ディスプレイであって、
前記スキュー角度コンペンセータの選択されたリターダンスと液晶装置の組み合わせの正味のリターダンスは、実質的に所定の波長範囲に亘るλ／４リターダンスである；
ことを特徴とする液晶装置ディスプレイ。
【請求項１０】
請求項９に記載の液晶装置ディスプレイであって：
第１偏光状態の光を実質的に透過し、第２偏光状態の光を実質的に反射する偏光ビームスプリッタ；及び
ディスプレイ光学系；
を有する、ことを特徴とする液晶装置ディスプレイ。
【請求項１１】
ライトバルブ装置において暗い状態の光及び明るい状態の光を選択的に与える方法であって：
ライトバルブ装置を用いて第１量だけ暗い状態の光の第１偏光状態の成分を変える段階；並びに
第２量だけ暗い状態の光の１つの成分の前記第１偏光状態を変える修正されたスキュー角度リターダに前記光バルブから前記の暗い状態の光を透過する段階であって、前記の修正されたスキュー角度リターダから発せられる前記の暗い状態の光はディスプレイ光学系に偏光ビームスプリッタにより透過されない第２偏光状態にある、段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、前記ライトバルブ装置は液晶装置を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記液晶装置のリターダンスは前記の修正されたスキュー角度コンペンセータのリターダンスに加算される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記液晶装置のリターダンスは前記の修正されたスキュー角度コンペンセータのリターダンスから減算される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって：
ライトバルブ装置を用いて第１量だけ明るい状態の光の第１偏光状態の成分を変える段階；並びに
第２量だけ暗い状態の光の１つの成分の前記第１偏光状態を変える修正されたスキュー角度リターダに前記光バルブから前記の暗い状態の光を透過する段階であって、前記の修正されたスキュー角度リターダから発せられる前記の暗い状態の光はディスプレイ光学系に偏光ビームスプリッタにより透過されない第２偏光状態にある、段階；
を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、前記ライトバルブ装置のリターダンス及び前記の修正されたスキュー角度リターダのリターダンスの合計は所定波長範囲に亘るλ／４リターダのリターダンスに等しい、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶技術は、幾つかの例を挙げると、投射型テレビジョンで用いる投射ディスプレイ、コンピュータモニタ、販売ディスプレイのポイント及び電子映画において適用されてきた。
【背景技術】
【０００２】
周知であるように、ＬＣ装置（パネル）と画像を生成するために用いられる投射光学系との間に偏光識別装置を有することがしばしば必要である。しばしば、それらの偏光識別装置はＭａｃＮｅｉｌｌｅ型偏光ビームスプリッタであり、そのビームスプリッタは、１つの偏光状態（例えば、Ｓ偏光光）にある光を理想的には完全に反射し、直交偏光状態（例えば、Ｐ偏光光）にある光を完全に透過する。反射型ＬＣＤディスプレイと協働する投射システムにおいて、ＰＢＳ又は類似装置は、その装置から反射される‘明るい状態の’光を‘暗い状態の’光から分離するために用いられ、その‘明るい状態の’光は投射レンズに入り、理想的には、光源の方に反射して戻されるスクリーン上に画像化される。
【０００３】
そのようなＰＢＳの好的な透過（Ｐ偏光された）偏光状態及び反射（Ｓ偏光された）偏光状態は、本質的には幾何学的であり、傾けられた光学的コーティング表面の法線方向と、光線の伝搬方向とにより規定される。投射システムは、システムの瞳により規定される角度の有限範囲に亘ってＬＣ装置を照射し、それ故、透過されたＰ偏光面は瞳の位置の関数である。
【０００４】
残念ながら、暗い状態にある完全な“ミラー状態の”ＬＣ装置からの反射の際に、システムの対称性は維持されず、殆どの瞳は重要なＳ偏光成分を有する偏光状態を有する。このＳ偏光成分はＰＢＳにより拒絶されず、投射レンズ及びスクリーンを透過し、結果として、コントラストにおいて重大な減少がもたらされる。それらの効果はスキュー角度効果として知られていて、スキュー角度コンペンセータと呼ばれるλ／４板リターダを組み込むことにより部分的に補償されることが可能である。この補償を効果的にするために、スキュー角度コンペンセータの遅相軸はＰＢＳのＰ偏光方向に対して方向合わせがなされる。
【０００５】
λ／４リターダの使用は、ＬＣ装置から反射される“明るい” 偏光状態及び“暗い”偏光状態の分離において支援するように組み込まれてきた一方、画像品質、特に、コントラストにおいて悪影響を及ぼす複雑性を有する。例えば、実質的に最大コントラストを達成するために、ＬＣ装置は黒色状態にある光に対して‘ミラー’として作用する必要がある。従って、ＬＣ装置の正味のリターダンスは０である必要がある。しかしながら、実際には、ＬＣ装置の正味のリターダンスは、常に０ではなく、装置のリターダンスの寄与は、ＬＣＤから反射された偏光状態を分離する問題点を更に悪化させる。最終的に、これは、投射画像のコントラストに影響する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
必要なものは、それ故、上記の技術の少なくとも足りない部分について対処する方法及び装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
例示としての実施形態に従って、第１光学的リターダンスを有するライトバルブ装置が、修正されたスキュー角度コンペンセータに光学的に結合され、そのスキュー角度コンペンセータは第２光学的リターダンスを有する。第１光学的リターダンスと第２光学的リターダンスとの合計は、所定の波長範囲に亘るλ／４リターダのリターダンスに実質的に等しい。
【０００８】
本発明については、添付の図面を参照して読むとき、以下の詳細説明から非常によく理解される。種々の特徴については、必ずしもスケーリングして描かれてはいないことを強調しておく。実際には、寸法は、説明の明確化のために、任意に拡大又は縮小されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の詳細説明においては、限定的でない説明目的のために、特定の詳細に関して開示する例示としての実施形態について、本発明の理解を通して提供するために記載している。しかしながら、本発明は、以下に詳述される特定の詳細から逸脱した他の実施形態において実行可能であることは、本発明の開示についての有利点を理解することにより、当業者には明らかになるであろう。更に、周知の装置、方法及び材料についての説明は、本発明の内容を不明瞭にしないように、ここでは省くこととする。
【００１０】
要約すると、例示としての実施形態は、スキュー角度コンペンセータ／ＬＣ装置の組み合わせの正味のリターダンスは実質的にλ／４リターダのリターダンスであるように選択されたリターダンスのスキュー角度コンペンセータを備えることにより、“黒色”状態における動作中にＬＣ装置の非０リターダンスを補償することができる。
【００１１】
図１は、例示としての実施形態に従った反射型ＬＣＤ装置１００を示している。光源１０９からの入力ビーム１０１は主にＰ偏光されていて、例示としてのＭａｃＮｉｅｌｌｅ型ビームスプリッタであるＰＢＳ１１０に入射する。理想的な場合、入力ビーム１０１からの光全てがＰＢＳ１１０に入射する。この場合、ＰＢＳ１１０は第１偏光状態の光１０３（例えば、Ｐ偏光光）を透過し、第１偏光状態に対して直交する第２偏光状態（例えば、Ｓ偏光光）の光１０２を反射する。
【００１２】
例示としての実施形態に従って、光１０３は、主にＰ偏光光を有する。この光は、スキュー角度補償リターダ１０４と、例示として、ＬＣＯＳ装置である反射型ＬＣ装置１０５とを横断する。光１０３は、スキュー角度コンペンセータ１０４により透過され、ＬＣＯＳ装置１０５により反射され、そして、スキュー角度コンペンセータ１０４により再び透過される。スキュー角度コンペンセータ１０４を出た光１１２は、光１０３の入力偏光状態に関連して変換される偏光状態を有する。
【００１３】
例示としての実施形態に従って、スキュー角度リターダ１０４による反射及び透過の際に、スキュー角度リターダ１０４及びＬＣ装置１０５のリターダンスの合計は、選択された波長範囲に亘るλ／２リターダについての合計に実質的に等しい。この効果的な“合計された”リターダの遅相軸はＰＢＳの名目上のＰ偏光方向に方向が合わせされていることに留意する必要がある。スキュー角度コンペンセータ１０４とＬＣ装置１０５を有する効果的なλ／２リターダは、修正されたスキュー角度リターダ１０４を出た光が実質的にＰ偏光され、それ故、光源１０９の方に戻るＰＢＳ１１０により透過される（即ち、拒絶される）ように照明瞳を横断して偏光フィールドを変換する。修正されたスキュー角度コンペンセータ１０４及びＬＣ装置により影響される偏光変換は、ＬＣ装置のリターダンスがディスプレイ光学系１１１に対してＰＢＳにより暗い状態の光が実質的に反射されないようにし、それ故、画像のコントラストを改善する。
【００１４】
明るい状態の光は、ＬＣ装置によりＰ偏光光からＳ偏光光への偏光変換を受け、ディスプレイ光学系１１１に対する光１０８としてＰＢＳ１１０により反射されることに留意する必要がある。この処理は周知の光学的原理からもたらされ、ＬＣＤ装置１００の構成からもたらされる。従って、その処理については、本発明の実施形態から外れないように、更に説明しないことにする。
【００１５】
最終的に、ＬＣＤ装置１００の要素の構成は単なる例示であり、他の構成を用いることが可能であることに留意する必要がある。例えば、図１の実施形態の構造は、代替として、光がＰＢＳからＬＣ装置に先ず反射され、続いて、投射レンズの方にＰＢＳにより透過されるように、構成されることが可能である。勿論、ここで説明している実施形態は、そのような構成に対して容易に適合されることが可能である。
【００１６】
図２は、例示としての実施形態の装置１０５の簡単化されたリターダンスモデルを有する種々のリターダの遅相軸のオリエンテーションを模式的に示している。例示としては、ＬＣ装置は、装置１０５として用いられることが可能であるノーマリホワイト型の４５ＴＮ０  ＬＣＯＳモデルである。例示としての実施形態のＬＣＯＳ装置は、“黒色”状態に電圧駆動されるとき、２つの主リターダンスソースを有する。第１ソースは装置の上部基板のＬＣアライメント層（上部ラブ（ｒｕｂ））を伴い、第２ソースはシリコン基板のＬＣ配向層(下部ラブ)を伴っている。特に、ＬＣＯＳ装置が製造されるとき、ＬＣ材料の分子は好ましいオリエンテーションを与えられる。例えば、４５ＴＮ０における分子は、下部基板と上部基板との間において４５°の相対的ツイスト角を伴って配向している。電界を印加することにより、分子のバルクはその電界（即ち、装置の垂直方向に対して平行の）によりホメオトロピック配向シテイル。しかしながら、上部配向界面及び下部配向界面において、ＬＣ分子の幾つかの層はその配向層に強く固定され、印加されている電界により大きく影響されず、それにより、それらの界面における残留リターダンスがもたらされる。
【００１７】
ＬＣを“黒色”状態に駆動する印加電界を用いると、ＬＣＯＳ装置は、図示しているように、それぞれ遅相軸２０７及び２０６を有する２つのリターダ２０１及び２０２により表されることが可能である。付加装置コンペンセータ（リターダ）２０３を、結果として残留装置リターダ２０４を得る後方ラブ２０１を非常に補償するために装置に有し、そのリターダは、入射偏光方向（Ｐ偏光された）に対して平行か又は垂直である方向に遅相軸を有する。
【００１８】
従って、結果として得られる補償装置を表す残留装置リターダ２０４は、有効なλ／４（反射においてはλ／２）リターダを生成するために修正されたスキュー角度コンペンセータと結合される。特に、修正されたスキュー角度コンペンセータは、ＬＣ装置の異常な複屈折挙動の責任を負い、ＬＣ装置及び修正されたスキュー角度コンペンセータは共に、ＰＢＳにおいて幾何学的スキュー角度効果を実質的に補償する。
【００１９】
図２の例示としての実施形態において、コンペンセータ２０３は、残留リターダンス２０４を生成するＬＣ装置の後方ラブ２０１のリターダンス効果を実質的に‘取り消す’。この残留装置リターダンスについて、図３ａ及び３ｂに示し、それらの図においては、装置（３０１、３０４）の遅相軸及び修正されたスキュー角度コンペンサータ３０２、３０３の遅相軸に依存し、装置リターダンスは、修正されたスキュー角度コンペンセータ３０２、３０３に加算される（図３ａ）か又はその修正されたスキュー角度コンペンセータから減算される。このようにして、スキュー角度コンペンセータは装置の残留複屈折に対して責任を負うように修正される必要がある。
【００２０】
上記の説明から、ＬＣ装置のリターダンスを補償するために‘理想的な’λ／４リターダのリターダンスに加算する又はそれから減算することが必要であることが明らかである。図４ａは、後方ラブのリターダンス（即ち、本質的には、前方ラブのリターダンスのみが残留している）を取り消すためにコンペンセータを有する“黒色”状態において動作する４５ＴＮ０装置の波長に対する残留リターダンス４０１を示している。スキュー角度の遅相軸が前方ラブの遅相軸に平行又は垂直であることに依存して、スキュー角度リターダのリターダンスはそれぞれ、減算又は加算される。換言すれば、参照番号４０３においてより大きいリターダンスを有するように、理想的なλ／４装置４０２のリターダンスに対してそのリターダンスを増加させることが必要であり得、又は、参照番号４０４より小さいリターダンスを有するように、そのリターダンスを減少させることが必要であり得る。
【００２１】
図４ｂは、所定のスペクトル領域に亘る２つのサンプルのスキュー角度リターダ４０５、４０６のリターダンス分散曲線を示している。装置の前方ラブの遅相軸が理想的なＱＷ遅相軸に対して垂直である場合、曲線４０５のスキュー角度リターダのようなスキュー角度リターダが、約４６０ｎｍ乃至約５８０ｎｍの波長範囲に亘って参照番号４０３におけるようにリターダンスを近似するために用いられることが可能である。対象的に、装置の前方ラブの遅相軸が理想的なＱＷ遅相軸に対して平行である場合、曲線４０６のスキュー角度リターダが、曲線４０４において示されているようなリターダンスを近似するために、約５５０ｎｍ乃至５７０ｎｍの波長範囲に亘って用いられることが可能である。勿論、それらは単なる例示であり、例示としての実施形態を制限するものではない。本発明の開示内容の有利点を有しつつ、多くの変形方法で同じものになることが可能であることは、当業者にとって明らかであろう。そのような変形は、本発明の主旨及び範囲から逸脱しているとはみなされず、そのような修正が、同時提出の特許請求の及びそれらと法律的等価の範囲内に含まれるように意図されていることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】例示としての実施形態に従った投射システムにおける反射型ＬＣＤ装置の透視図である。
【図２】例示としての実施形態に従ったＬＣ装置の基板界面における強く固定された液晶と装置コンペンセータを表す一連のリターダの概念図である。
【図３ａ】例示としての実施形態に従ったスキュー角度コンペンセータのリターダンスに加算するか又はそれから減算するＬＣＯＳ装置の残留リターダンスを示す透視図である。
【図３ｂ】例示としての実施形態に従ったスキュー角度コンペンセータのリターダンスに加算するか又はそれから減算するＬＣＯＳ装置の残留リターダンスを示す透視図である。
【図４ａ】例示としての実施形態に従った修正されたスキュー角度コンペンセータに対する光学的リターダンス（ｎｍ）の理論的グラフィック表現である。
【図４ｂ】例示としての実施形態に従った修正されたスキュー角度コンペンセータに対する光学的リターダンス（ｎｍ）の実際のグラフィック表現である。
【図１】
2007528010.tif 000003
【図２】
2007528010.tif 000004
【図３ａ】
2007528010.tif 000005
【図３ｂ】
2007528010.tif 000006
【図４ａ】
2007528010.tif 000007
【図４ｂ】
2007528010.tif 000008
【国際調査報告】
2007528010.tif 000009
2007528010.tif 000010