JP2007004144A - 傾斜ｃプレート・リターダおよびそれを組み込んだディスプレイ・システム - Google Patents

Abstract

【課題】投射ディスプレイ・システムにおいて反射型液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）ディスプレイまたは透過型液晶（ＬＣ）ディスプレイの残留Ａプレート・リターダンスおよびＣプレート・リターダンスを補償するＣプレート補償器を提供する。
【解決手段】Ｃプレートは、複屈折性のコーティングを組み込み、Ｃプレートのリターダンスの大きさは、ディスプレイ・パネル（Ｘ−Ｙ）面に対して傾斜させることによって調節することができる。傾斜プレートは、ディスプレイ・パネルのスロー軸から指定量だけＺ軸の回りに回転される。補償パネルによって生成されるディスプレイ・システムのコントラストが最適化されるように、傾斜角度および回転角度を選択する基準が記述される。
【選択図】図３

Description

本発明は、透過型液晶ディスプレイならびに反射型液晶オン・シリコン・ディスプレイ、およびそのようなディスプレイに基づく映像投射システムに関する。具体的には、本発明は、液晶ディスプレイ・パネルの残留リターダンスを補償する改良手段を開示する。具体的には、適切な傾斜および回転を有するＣプレートが、ディスプレイ・パネルによって生成される像の像コントラストを向上させるために、リターダンス補償器として使用される。

ワイヤ格子偏光子（ＷＧＰ）に基づく液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）マイクロ・ディスプレイ投射システム（ＭＤＰＳ）［Ｃ．Ｐｅｎｔｉｃｏ、Ｍ．Ｎｅｗｅｌｌ、およびＭ．Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ、「Ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｃｏｌｏｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙｓ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１３０〜１３３ページ、２００３年、また、米国特許、Ｋｕｒｔｚら、第６５８５３７８号、およびＰｅｎｔｉｃｏら、第６８５７７４７号］は、他のマイクロ・ディスプレイ投射ディスプレイ技術（透過型液晶マイクロ・ディスプレイ（ｘＬＣＤ）およびデジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）など）、ならびに直視型ディスプレイ・パネルと比較して、高い分解能および高い像コントラストの両方を実現する。スクリーン上の輝度の欠如は、１つが各原色帯についてである３つのマイクロ・ディスプレイ・パネルを使用することによって緩和される。ＷＧＰに基づく投射システムの一例が、図１において与えられる。高圧放電灯からの光は、長い光ロッド（パイプ）によって一様化される。光は、優先的に偏光されることも可能であり、または、未使用部分が再利用されることも可能である。光パイプの出口における空間的に一様な光分布が、一連のレンズ、折りたたみミラー、および２色帯分割器によって１つまたは複数のＬＣｏＳパネルに撮像される（１、２、３、および４つのパネル偏光に基づくＭＤＰＳ）。ＷＧＰに基づくＭＤＰＳでは、ワイヤ格子偏光子の１次機能は、外出光ビームを入り光ビームから分離することである［Ｄ．Ｈａｎｓｅｎ、Ｅ．Ｇａｒｄｎｅｒ、Ｒ．Ｐｅｒｋｉｎｓ、Ｍ．Ｌｉｎｅｓ、およびＡ．Ｒｏｂｂｉｎｓ、「Ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｒｏｆｌｕｘ ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ」、ＳＩＤ０２ダイジェスト、７３０ページ、２００２年］。これに対して、ＷＧＰは、通常、所与のＬＣｏＳパネル照明アームにおける光伝播の主方向に対して±４５°に傾斜している。次いで、各ＬＣｏＳパネルから戻る光は、入り照明に対して直交する経路に向けられる（偏向される）。ＷＧＰは、偏光装置としても作用する。ＷＧＰは、格子偏光子であり、すなわち、平行マイクロワイヤの方向に対して直角に位置合わせされた線形偏光を透過し、ワイヤの方向に平行な相補線形偏光を反射する。垂直以外の入射において使用されるとき、ＷＧＰは、透過線形偏光が入射面（Ｐ面）に限定される場合、高偏光コントラスト・モードとして構成される。図１の図面では、この高コントラスト構成は、マイクロワイヤがＳ面（中心光線に対して入射面に直交）に平行に配向されることを必要とする。ワイヤは、図１の図面の面に垂直に位置合わせされる。光学システムの輝度とアパーチャとの兼ね合いのために（エテンデュ「Ｅｔｅｎｄｕｅ」）、ＭＤＰＳは、各光学素子の中程度の数値のアパーチャを使用することも必要とする。ｆ／２．４システム（空気入射において約±１２°）と共によく機能するように光学素子を構成することが一般的である。したがって、偏光のＰ面およびＳ面は、各局所ＷＧＰ素子に対する円錐束における中心光線（これ以後、主光線と呼ばれる）の線形偏光を指す。

図１に示される３パネルＷＧＰベースＭＤＰＳでは、ＬＣｏＳパネル１５、１５ａ、および１５ｂによって表示される像（それぞれ、赤、緑、および青の色チャネルに対応する）は、Ｘキューブ１９によって収集（収束）され、大きなスクリーンに投射される。各色チャネルは、ＬＣｏＳパネル、ビーム分割器および偏光子／検光子として＋４５°または−４５°に傾斜したＷＧＰ、ならびにそれぞれがパネル１５、１５ａ、および１５ｂにそれぞれ関連付けられる専用トリム・リターダ補償器２１、２１’、および２１’’を有する。各色チャネルは、また、Ｐ偏光を透過させるように配向されたそれ自体の前段偏光子（主光線に対して垂直入射角に配向されたＷＧＰあるいは２色シート偏光子の１つまたは複数の素子、これらは図１には示されていない）と、Ｓ偏光を透過させるように配向されたクリーンアップ検光子（主光線に対して垂直入射角に配向されたＷＧＰあるいは２色シート偏光子の１つまたは複数の素子、これらも図１には示されていない）とを有する。

トリム・リターダ補償器は、ＭＤＰＳの各色チャネルにある決定的な光学素子である。これは、パネル・オフ状態において残留ＬＣｏＳパネル・リターダンスを除去する［Ｄ．ＡｎｄｅｒｓｏｎおよびＫ．Ｓｈａｈｚａｄ、「Ｏｆｆ−ａｘｉｓ ＬＣｏＳ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１４３３〜１４３５ページ、２００３年］。残留ＬＣｏＳパネル・リターダンスは、面内（Ａプレートでもある）および面外（Ｃプレートでもある）の構成要素に分離することができる。ここで、「リターダンス」という用語は、特に断りのない限り、線形リターダンスの大きさを指す。線形リターダンスにより、線形リターダの異常軸および通常軸に位置合わせされた２つの直交線形偏光に位相差が生じる。また、「円形リターダンス」と呼ばれるタイプのリターダンスも存在し、右手円偏光および左手円偏光の相対位相差を生じる。円錐束の垂直入射光線は、Ａプレート・リターダンスのみを認識し、一方、軸外れ光線（両方とも斜め、すなわち、垂直ではないが、主Ｓ面およびＰ面に沿う；およびねじれ、すなわち垂直ではなく、主Ｓ面およびＰ面から離れて入射する）は、Ａプレート・リターダンスに加えて、Ｃプレート・リターダンスを経験する。Ａプレート・リターダンスは、複屈折媒体では、９０°の光線角度の自明な状況では認識されない。

公称のＡプレート補償シナリオでは、補償器のＡプレート・リターダンスは、オフ状態におけるＬＣｏＳパネルのＡプレート・リターダンスに整合する。補償器およびＬＣｏＳパネルの両方のスロー軸（ｓｌｏｗ ａｘｉｓ）は、直交方位角がずれて構成される（「交差軸」と呼ばれる）。同じことが、２つのファースト軸（ｆａｓｔ ａｘｉｓ）に当てはまる。ファースト／スロー軸の役割は、垂直入射光について、トリム・リターダ補償器要素からＬＣｏＳパネル要素に切り替えることである。所与の線形偏光の光は、２つの連続要素においてより多く、次いでより少なく、またはその反対に遅延される。正味の効果は入り偏光についてゼロ相対遅延である。したがって、オフ状態におけるトリム・リターダとパネルとの対からの出力偏光は、入射偏光に対して変化していない。次いで、この出力光は、ＷＧＰおよびクリーンアップ偏光子の組合わせによって拒否され、それにより、ＷＧＰの高反射軸およびクリーンアップ偏光子の高透過軸は、トリム・リターダとパネルとの対への入り偏光に関して垂直配向にある。したがって、ダーク状態パネルの照明は、スクリーン上に出現しない。トリム・リターダを補償器として導入することにより、状態のパネルのスループットも著しく変化しない。したがって、連続コントラスト（フル・オン／フル・オフ）は優れている。

実際には、ＬＣｏＳおよび補償器の両方のＡプレート・リターダンスは、装置の厚さの製造許容度、および材料の複屈折制御、ならびに動作ドリフト（温度、機械的応力など）のために、ある範囲の値を示す。したがって、補償器では、公称ＬＣｏＳパネル・リターダンスの値より高いＡプレート・リターダンスを見込むことが一般的である［Ｊ．Ｃｈｅｎ、Ｍ．Ｇ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、およびＧ．Ｄ．Ｓｈａｒｐ、「Ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ＬＣｏＳ ｐａｎｅｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ０４、ダイジェスト９９０〜９９３ページ、２００４年］。たとえば、垂直配向型ネマチック（ＶＡＮ）ＬＣｏＳが、２ｎｍＡプレート・リターダンス（λ＝５５０ｎｎｍにおいて）を呈示する可能性があり、一方、トリム・リターダ補償器が、５ｎｍ（λ＝５５０ｎｎｍにおいて）Ａプレート・リターダンスを有して製造されることが可能である。Ａプレート値のこの不整合は、トリム・リターダ補償器／ＬＣｏＳパネル対の公称交差軸構成に関して、補償器の光学軸をずらすことを必要とする。ＶＡＮ−ＬＣｏＳでは、パネルのスロー軸は、通常、Ｓ面およびＰ面の二等分線にほぼ平行に構成される（すなわち、スロー軸は、±４５°および±１３５°にあり、Ｐ偏光は、０°／１８０°に平行であり、Ｓ偏光は±９０°に平行である）。この構成は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルを効率的な電気制御複屈折（ＥＣＢ）装置として使用するのに決定的であり、この反射装置の交差偏光変換は、以下によって与えられる。

Ｉ（出力交差偏光）＝Ｉ（入力線形偏光）＊［ｓｉｎ（Δｎｄ／λ）＊ｓｉｎ（２φ）］^２

上式で、Δｎｄは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの単一パス・リターダンス、λは照明波長、φはＰ偏光に対するスロー軸の配向である。ＥＣＢ要件の結果として、ＶＡＮ−ＬＣｏＳは、通常、単一パス（パネル・オン状態において）のほぼ４分の１波プレート・リターダとして構成され、そのスロー／ファースト軸は、Ｓ偏光面およびＰ偏光面をほぼ二等分する。

本発明を記述するために、ＶＡＮモードＬＣｏＳマイクロ・ディスプレイ投射コア光学機構にある単一色チャネルを参照する。単一チャネルの記述は、１つまたは複数のパネルＷＧＰに基づくマイクロ・ディスプレイ投射システムの一部である。また、ＷＧＰの前の前段偏光子およびＷＧＰ反射後のクリーンアップ偏光子は、主光線伝播方向に対して傾斜せずに位置合わせされる。前段偏光子は、格子に基づく（反射）偏光子（アルミニウム・ワイヤ格子）あるいは規則的な２色シート（吸収）偏光子のほぼ平行な素子の１つまたは複数のステージを備える。クリーンアップ偏光子は、ほぼ平行な吸収偏光子素子の１つまたは複数のステージを備える。

図１の光エンジンの赤チャネルまたは青チャネルのコア光学機構２００の概略図が、図２に示される。偏光されていない、または部分的に偏光されている、先行ステージ光パイプ（またはフライ（Ｆｌｙ）のアイ・アレイなどの他のホモゲナイザ）から出力された光の円錐は、前段偏光子２０１によって線形偏光される。この偏光子の透過軸２２０は、その後のＷＧＰ素子２０２の透過軸にほぼ平行である。この線形偏光方向は、主光線およびＷＧＰ素子の円錐の山を基準にして、「Ｐ偏光」と呼ばれる。ＷＧＰ素子は、＋Ｙ軸の回りに＋４５°、および＋Ｚ軸に関して回転されている（または、単にＺ軸に対して４５°に傾斜している）と言われる。これは、右手ＸＹＺ座標システム（ＲＨ−ＸＹＺ）でのオイラー角回転の慣例に準拠する。同様に、緑チャネル（図示せず）のコア光学機構は、Ｚ軸に対して−４５°に傾斜したＷＧＰ、およびＷＧＰへのリターン・パスを有し、ＷＧＰは、リターン・パスにおいてＷＧＰの反射ポートに配置されたクリーンアップ偏光子に向けられる。

ＷＧＰ素子２０２の表面上のマイクロワイヤは、図面のＹ軸に平行に位置合わせされる。ワイヤは、ＷＧＰ基板の背面に配置され（入力から離れて）、それにより、線形偏光が基板における熱および機械的応力に誘起される複屈折によって受ける影響はより小さくなる。完全２重パス後、トリム・リターダ補償器（ＴＲ）２０３およびＶＡＮ−ＬＣｏＳ２０４の平行ステージを横断しており、ビームは、ＷＧＰ素子によって分析される。ＷＧＰ素子のワイヤ側によって反射された直交偏光、Ｓ偏光は、前段偏光子に垂直な透過軸を有するクリーンアップ偏光子２０５に向かって偏光される。検光子の偏光は、２２１として示される。この反射光は、ＷＧＰ基板を通過せず、したがって、基板において誘起される複屈折によって受ける影響は小さくなる。

ＬＣｏＳパネルは、スロー軸（ＳＡ）２３０がＲＨ−ＸＹＺ座標システムの第１象限に位置し、一方、第１パス（ＲＨ−ＸＹＺ）の観測者に入るビームを認識する状態で示されている。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのＳＡの記述では、極角度の傾斜が＋ｚ軸（正の傾斜）に向かう状態でＳＡの方位角配向を基準とする。示されているこの従来技術の例では、ＬＣｏＳ ＳＡは、方位角２３５によって与えられ、Ｘ軸から反時計回り（ＣＣＷ）が正の角度である。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのファースト軸（ＦＡ）は、ＳＡ配向に直交するように画定される（すなわち、ＳＡに対して±９０°の方位角のずれ）。このＦＡ２３１は、Ｘ軸から＋１３５°／−４５°の方位角において、象限２および４に位置するように示されている。より高い値のリターダンスの場合のトリム・リターダ補償器２０３は、ＬＣｏＳ ＳＡに隣接する象限においてＳＡを配向させるように回転またはクロックされなければならず、それにより、２つのセットのスロー軸は交差しない。一般的なトリム・リターダ補償器の一例が、素子２０３として示され、そのスロー軸２４０は、方位角２４５において配向される。中程度により高いトリム・リターダ補償器リターダンスおよびかなり低いＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・リターダンスでは、トリム・リターダ補償器ＳＡは、通常、最も近いＳ軸またはＰ軸から３０°までずれることができるが、１５°未満のずれが好ましい。用語ＳＡおよびＦＡは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルおよびトリム・リターダ補償器の両方について使用されるとき、線形リターダンスが垂直入射において測定されるときび２つの直交複屈折軸を指す。ＳＡおよびＦＡの配向は、軸外れ照明と共に変化し、十分大きな入射角における負の面外リターダンス構成要素について、ＳＡ／ＦＡの役割は反対になる。

従来技術の開示では、最適なトリム・リターダ補償器は、Ａプレート素子および−Ｃプレート素子（負の符号の複屈折を有する面外リターダンス）を組み込む。このトリム・リターダ補償器は、ＬＣｏＳ Ｘ−Ｙ面にほぼ平行に位置合わせされる。良好なトリム・リターダ補償器装置の要件は、周知である［たとえば、Ｋ．Ｔａｎら、「Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ＬＣｏＳ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＳＩＤ２００５、１８１０ページ、２００５年参照］。補償器のＡプレート・リターダンスおよび−Ｃプレート・リターダンスを実現するために使用される様々な材料が存在する。従来、等方ポリマーが、１つまたは２つの軸において伸張され、結果的な２軸または１軸負の層を使用して、ＬＣｏＳパネル・リターダンスを完全に補償することができる。［Ｈ．Ｍｏｒｉら、「Ｎｏｖｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ａ ｄｉｓｃｏｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ ｆｏｒ ｗｉｄｅ−ｖｉｅｗｉｎｇ−ａｎｇｌｅ ＬＣＤｓ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１０５８ページ、２００３年］。

より最近では、ポリマー・ホストに交差架橋された液晶混合物（ＬＣＰ）が、対象リターダンス値の信頼性、一様性、および容易性についてより多目的であることが示されている［Ｚｉｅｂａら、米国特許出願公開２００５０１２８３８０］。ＬＣＰ層は、−Ｃプレート構成要素を実現するために、無機薄膜と統合される［Ｔａｎら、米国特許出願公開２００５０１２８３９１］。完全機能トリム・リターダ補償器は、優れたコントラストの補償を提供し、ならびに環境的に安定であることが示されている［Ｍ．Ｄｕｅｌｌｉら、「Ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ ＶＡＮ−ｍｏｄｅ ＬＣｏＳ ｐａｎｅｌｓ」、ＳＩＤ０５ダイジェスト、８９２ページ、２００５年］。
米国特許第６５８５３７８号 米国特許第６８５７７４７号 米国特許出願公開２００５０１２８３８０ 米国特許出願公開２００５０１２８３９１ Ｃ．Ｐｅｎｔｉｃｏ、Ｍ．Ｎｅｗｅｌｌ、およびＭ．Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ、「Ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｃｏｌｏｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙｓ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１３０〜１３３ページ、２００３年 Ｄ．Ｈａｎｓｅｎ、Ｅ．Ｇａｒｄｎｅｒ、Ｒ．Ｐｅｒｋｉｎｓ、Ｍ．Ｌｉｎｅｓ、およびＡ．Ｒｏｂｂｉｎｓ、「Ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｒｏｆｌｕｘ ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ」、ＳＩＤ０２ダイジェスト、７３０ページ、２００２年 Ｄ．ＡｎｄｅｒｓｏｎおよびＫ．Ｓｈａｈｚａｄ、「Ｏｆｆ−ａｘｉｓ ＬＣｏＳ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１４３３〜１４３５ページ、２００３年 Ｊ．Ｃｈｅｎ、Ｍ．Ｇ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、およびＧ．Ｄ．Ｓｈａｒｐ、「Ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ＬＣｏＳ ｐａｎｅｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ０４、ダイジェスト９９０〜９９３ページ、２００４年 Ｋ．Ｔａｎら、「Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ＬＣｏＳ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＳＩＤ２００５、１８１０ページ、２００５年 Ｈ．Ｍｏｒｉら、「Ｎｏｖｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ａ ｄｉｓｃｏｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ ｆｏｒ ｗｉｄｅ−ｖｉｅｗｉｎｇ−ａｎｇｌｅ ＬＣＤｓ」、ＳＩＤ０３ダイジェスト、１０５８ページ、２００３年 Ｍ．Ｄｕｅｌｌｉら、「Ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ ＶＡＮ−ｍｏｄｅ ＬＣｏＳ ｐａｎｅｌｓ」、ＳＩＤ０５ダイジェスト、８９２ページ、２００５年

本明細書において開示される本発明は、ダーク状態（ｄａｒｋ−ｓｔａｔｅ）において反射型ＬＣｏＳ装置または透過型ＬＣ装置のリターダンスを補償するために、ある角度に傾斜した複屈折膜の形態を使用し、これにより、コントラストが著しく改善される。複屈折膜は、１軸屈折率楕円体を有し、装置の垂線に平行なＣ軸を有して構成される。

そのような複屈折構成要素は、有機材料を含まず、その結果、従来技術のリターダ応用分野の有機複屈折装置に固有の危険性である時間の経過に伴う信頼性の欠如またはコントラストの低下を回避する。Ｃプレートのみのリターダは、複屈折素子であり、光学対象軸は、ほぼ平行なプレートの装置の法線に沿う。Ｃプレート・リターダは、垂直入射光線について正味のリターダンスを呈示しない。垂直以外の光線である異常光線（ｅ波）については、リターダンスの有効屈折率は、直交する通常光線（ｏ波）の偏光の屈折率値より大きい、または小さいとすることができる。これは、Ｃプレートが、正のＣまたは負のＣのリターダンスを有することができることを意味する。

従来技術のリターダ技術に対する信頼性の改善に加えて、傾斜位置合わせにあるＣプレートのみのリターダを使用することは、光学システムの要素の数を低減し、ならびに組立てを簡単にすることによって、リターダのコストを大きく下げることが利点である。

本発明は、透過型ならびに反射型の液晶ディスプレイおよびディスプレイ・システムの像コントラストを改善するために、Ｃプレート・リターダンス補償器を使用することに関する。残留リターダンス補償の改善は、システムのＸ−Ｙ面に対して小さい傾斜角度を補償器に導入し、ならびにディスプレイ・パネルのスロー軸に関してＺ軸の回りの傾斜プレートの適切な回転角度を選択することによって達成される。

ここで、本発明の例示的な特徴が、以下の図面と関連して記述される。

本発明の好ましい実施形態は、図３の例によって示される。コア光学機構３００の概略図では、偏光されていない、または一部偏光されている先行ステージの光パイプ（またはフライのアイ・アレイなどの他のホモゲナイザ）から出力された光の円錐は、前段偏光子３０１によって線形偏光される。この偏光子の透過軸３２０は、その後のＷＧＰ素子３０２の透過軸にほぼ平行である。これは、Ｐ偏光軸である。ＷＧＰ素子は、Ｚ軸に対して約＋４５°に極角３１０において傾斜される。トリム・リターダ補償器（ＴＲ）３０３の非平行ステージ、およびＸ軸に対して方位角３３５に配向されたスロー軸３３０を有するＶＡＮ−ＬＣｏＳ（ＬＣｏＳ）パネル３０４を横切る完全２重パス後、ビームは、ＷＧＰ素子３０２によって検出される。ＷＧＰ素子のワイヤ側によって反射された直交偏光であるＳ偏光は、前段偏光子に直交する透過軸を有するクリーンアップ偏光子３０５に向けて偏向される。検光子の偏光は、３２１として示される。

光学素子３０３は、いくつかの枢要な態様において従来技術のリターダ補償器とは異なる。光学素子３０３は、従来技術の光学システム２００のより一般的なＡ／−Ｃプレート・リターダ、Ａプレートのみリターダ、または光学システム２００の２軸リターダ２０３とは対照的に、Ｃプレート・リターダとして構成される。

Ｃプレート・リターダ素子３０３は、装置面がＬＣｏＳ３０４の装置面と非平行であるように位置合わせされ、一方、平行位置合わせは、従来技術の光学システム２００の対応するリターダ補償器２０３およびＬＣｏＳ２０４において通常見られる。光学システム３００では、Ｃプレート・リターダ補償器３０３は、システムのＸ軸に対して極角傾斜３１１において、およびシステムのＹ軸に対して極角傾斜３１２において位置合わせされる。この２次元傾斜により、Ｘ軸に対して方位角３４５に配向された回転軸３４０が生じる。回転軸３４０は、ＬＣｏＳ装置面（システムのＸ−Ｙ面でもある）に平行であり、Ｚ軸は、第１パスに関して主光線の伝播軸である。

オイラー角回転の慣例に準拠することによって（＋Ｘ、＋Ｙ、および＋Ｚ軸の回りのＣＣＷ回転について正の角度）、Ｘ軸およびＹ軸の回りの有効極角成分は、それぞれ、θ_ｘ＝θ_ｔ＊ｓｉｎ（φ_ａｘ）およびθ_ｙ＝θ_ｔ＊ｃｏｓ（φ_ａｘ）と書くことができる。θ_ｔは、方位角φ_ａｘに位置合わせされた軸の回りの、面外に回転されているＣプレート・リターダ３０３の全傾斜角度である。回転する際に、Ｃプレート・リターダ補償器３０３は、ＬＣｏＳ３０４に非平行になる。回転軸は、前方傾斜と後方傾斜とを区別するために、０から３６０°を張る。本発明の傾斜Ｃプレート・リターダ補償器は、本明細書において示されるＸＹＺ座標システムに従って、２次元において傾斜されなければならない。これは、傾斜Ｃプレートの有効なファースト軸およびスロー軸が、コア光学システム３００のシステムのＳ偏光軸またはＰ偏光軸に位置合わせされるべきではないことを意味する。すなわち、φ_ａｘ≠０°、φ_ａｘ≠±９０°、およびφ_ａｘ≠１８０°である。

Ｃプレート・リターダ補償器の極角の傾斜θ_ｔは、０．１°から４５°、好ましくは０．１°から３０°、より好ましくは０．１°から１５°の範囲とすることができる。極角の傾斜は、面外傾斜の大きさを表し、正および負の極角（それぞれ、ＬＣｏＳ面に向かう前方傾斜およびＬＣｏＳ面からの後方傾斜）は、回転軸によって決定される。極角の傾斜は、設計されたＣプレート・リターダンス、追加のＺ軸空間要件、および傾斜プレートによって導入される視差の結果である許容可能な像損傷を考慮に入れて、適切な量の正味のリターダンスを生成するように設定される。

垂直入射において使用されるとき、Ｃプレート・リターダ補償器は、ファースト／スロー軸を有さないが、その理由は、残留する正味のリターダンスが非常に小さく、基板において誘起された複屈折によって主に寄与されるからである。好ましい実施形態では、補償器は、−Ｃプレート・リターダを使用する。傾斜−Ｃプレートの公称回転軸は、ＬＣｏＳパネルのファースト軸に平行に配向される（通常、ＷＧＰの入射面であるＰ面に対して±４５°の方位角）。Ｃプレート・リターダは、ＬＣｏＳ素子に対する平行位置合わせから傾斜されるので、ナノメートル単位の正味のリターダンス（リターダンスの大きさ）は、以下によって与えられる。

ｅ波およびｏ波（σ_ｅ，σ_０）の固有モードは、以下によって与えられる。

上式で、ｎ_ｅおよびｎ_０は、それぞれ、波長λにおける入射光線の異常屈折率および通常屈折率である。光は、Ｃプレート装置の法線に対してθの極角で空気中において入射し、ｄ_ＴＲは、ナノメートル単位で表されたＣプレート・リターダの厚さである。正味のリターダンスは、＋Ｃプレートについて正の符号を有し、−Ｃプレートのリターダについて負の符号を有する。

１軸複屈折媒体の光学対称性が、図４に示される。図４（ａ）には、Ａプレート・リターダ素子が描かれ、光学軸は、装置面（Ｘ−Ｙ面）に平行に位置合わせされる。装置の法線は、Ｚ軸に平行である。この部分のＸおよびＹの寸法は、Ｚ軸に沿った厚さの寸法よりはるかに大きいと想定される。Ｃプレートの対称性が、図４（ｂ）に示される。光学軸は、装置の法線に平行に位置合わせされる。正の１軸複屈折が描かれ、異常（ｅ）屈折率は、通常（ｏ）屈折率より大きく、ｅ波はＺ軸に沿って向いていることに留意されたい。本発明の好ましい実施形態である−Ｃプレート素子では、屈折率の屈折率楕円体は、「ディスク」状であり、ｅ波の方向は、再びＺ軸に沿って向く。一般的な光学軸の位置合わせでは、斜め対象性（Ｏプレート）は、図４（ｃ）に示されるように得られる。この構成は、面内（Ａプレートとも呼ばれる）リターダンスを有し、ファースト／スロー軸は、Ｘ−Ｙ面の上への投射に平行および垂直に配向される。面外（Ｃプレートとも呼ばれる）成分も、一般的なＯプレート・リターダ素子について存在する。装置のＸ、Ｙ、およびＺ方向は、図４（ｄ）の矢印によって示されるようなものである。

傾斜Ｃプレート・リターダ補償器のファースト／スロー軸の割当ては、Ｃプレート・リターダンスの符号に依存する。これは、図５に示される。図５（ａ）では、−Ｃプレート５５は、Ｘ軸に対して方位角５４（φ_ａｘ）に配向された回転軸５１の回りにおいて面外に傾斜される。回転軸５１は、Ｘ−Ｙ面に平行である。傾斜後、この軸は、光学システム３００における主光線の有効なスロー軸である。この傾斜−Ｃプレートのファースト軸５０は、スロー軸から±９０°にずれた傾斜表面上にある。この軸がＸ−Ｙ面上に投射されるとき、有効ファースト軸は、極角の傾斜が小さい場合、依然としてスロー軸５１にほぼ垂直である。図５（ｂ）は、＋Ｃプレート５６におけるファースト軸５３およびスロー軸５２の割当てが、−Ｃプレート５５における割当てとは反対であることを示す。回転軸は、Ｘ軸に対して方位角５４を作る。この傾斜−Ｃプレートのスロー軸５２は、ファースト軸から±９０°ずれた傾斜表面上にある。

トリム・リターダによるＬＣｏＳ残留補償の応用分野では、理想的なシナリオは、補償器の有効な軸上リターダンスをＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスの有効な軸上リターダンスに整合させることを含む（「整合値補償」と呼ばれる）。リターダおよびＬＣｏＳのファースト／スロー軸のセットは、従来技術において示されているように交差軸にある。傾斜−Ｃプレート・リターダを補償器として使用する場合では、回転軸（補償器のスロー軸でもある）は、極角が、ＬＣｏＳ Ａプレートの場合と同じ量のリターダンスを傾斜−Ｃプレートにおいて生成するように調節される場合、ＬＣｏＳファースト軸にほぼ平行に位置合わせされる。しかし、高歩留まりＬＣｏＳエンジン・アセンブリは、ＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスより大きい値において補償器の軸上リターダンスを設定し、像コントラスト性能を最適にするために、相対方位角（ＬＣｏＳおよびリターダ）のオーバークロッキングに依拠することを必要とする。リターダンス補償の当業者には、本明細書では、傾斜Ｃプレートのみ補償器の回転軸は、ＬＣｏＳパネルのファースト軸に平行または垂直にほぼ位置合わせされることを必要としないことに留意されたい。ＰＢＳ Ｐ面に対して±４５°の公称ＬＣｏＳファースト軸では、傾斜−Ｃプレートのみ素子のスロー軸（回転軸でもある）は、傾斜Ｃプレート軸上正味リターダンスの大きさがＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスより大きい場合、ＬＣｏＳファースト軸から離れて「オーバークロック」することができる。オーバークロッキング角度（すなわち、Ｓ偏光軸およびＰ偏光軸の二等分線からの方位角のずれ角度）は、以下によって与えられる。

上式で、Γ_ＬＣは、ＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスである。Γ_ＴＲは、主光線によって認識される傾斜Ｃプレート素子の軸上リターダンスである。Γ_ＴＲ≧Γ_ＬＣである。

この「オーバー値補償」方式の相対方位角が、図６に示される。「オーバー値補償」は、ＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンス６５（Γ_ＬＣ）より大きい傾斜−Ｃプレートの軸上リターダンス６４（Γ_ＴＲ）を有することを表す。相対方位角クロッキングのために、この補償は、２つのステージを横断する光について、全体的な正味のリターダンス〜０を生成する。ＬＣｏＳイメージャの非対称の特徴を相殺するために（ＶＡＮモードＬＣ層の正の傾斜と負の傾斜とＴＮモードＬＣ層の入口から出口のねじれスパンとを区別するなど）、ＬＣｏＳのスロー軸は、０°から３６０°の円にわたって一意に画定される。図６の例は、１３５°の方位角において位置合わせされたＬＣｏＳスロー軸６６を有する。公称の場合、傾斜−Ｃプレートは、適切な極角度傾斜６０について調節され、この場合、整合されたＣプレート・リターダ軸上リターダンスおよびＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスが実現され、回転軸は、＋４５°方位角６３において固定される。「オーバー値補償」の場合、極角の傾斜は、公称の場合より大きい。回転軸は、この場合はφ_ｏｂだけＳ偏光軸とＰ偏光軸の二等分線から偏向し、４つの局所的な最適配向を与え、その２つが６１および６２として示される。方位角のずれを選択することによって、より良好な補償結果を得ることができ、結果的な補償器のスロー軸は、ＷＧＰのＳ偏光よりＰ偏光に近く配向される。

したがって、図６の「第１最適解」６１は、「第２最適解６２」より好ましい。すべての４つの象限にわたる任意のＬＣｏＳスロー軸配向（具体的には、ＶＡＮモード・イメージャＬＣ傾斜の正の傾斜を指す）の解空間が、表１において与えられる。ＬＣｏＳのスロー軸は、方位角許容度δを有して光学システムにおいてＳ面およびＰ面の二等分線に公称的には位置合わせされ、δは、±２０°、より好ましくは±１０°、さらにより好ましくは±５°とすることができる。この許容度角度は、式（４）によって予測される方位角のずれに対して小さい影響を有する。これは、ＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスのｃｏｓ^２（２δ）修正であり、この関数は、小さい角度においてかなり不感応である。所与のＬＣｏＳスロー軸の位置合わせについて、２つの好ましい回転軸は、等しいコントラスト結果を生成しない可能性がある。これらの２つの好ましい解の一方は、＋４５°と−４５°のＷＧＰ傾斜の両方の場合を対にするのに最適である可能性がある（複数パネル光エンジンの異なる色チャネルにおいて）。

対照的に、±４５°の方向から小さくずれている方位角においてファースト／スロー軸が位置合わせされているＬＣｏＳパネルでは、傾斜−Ｃプレート補償器の回転軸は、ＬＣｏＳ素子のファースト軸と同じ象限において±４５°に固定することが可能であるが、これは、ＬＣｏＳパネルのＡプレート・リターダンスに対して、より小さい軸上リターダンスが傾斜によって生成されるように、傾斜角度が制御されることを条件とする。これは、「アンダー値補償」方式と呼ばれ、相対方位角クロッキングのために、補償は、２つのステージを横断する光について、ゼロに近い全体的な正味の補償を生成する。

この補償方式の相対方位角が、図７に示される。本質的に、ＬＣｏＳパネル７５の残留リターダンスΓ_ＬＣは、−Ｃプレート軸上リターダンスΓ_ＴＲ７４を補償するために使用される。ＬＣｏＳスロー軸７６およびファースト軸７３は、通常、ＰＢＳのＰ面に対して±４５°の方位角に非常に近いが、その理由は、有効電気制御複屈折（ＥＣＢ）ＬＣ装置が、グレイ状態においてＬＣｏＳセルを経て電圧を駆動することによって創出されなければならないからである。しかし、ＬＣｏＳ製造プロセスにより、スロー／ファースト軸は、しばしば、理想的な「Ｓ」および「Ｐ」二等分線位置合わせから小さな偏向７２（φ_ｏｂ）を生ずる（たとえば、最高で±１０°）。この方位角偏向７２のために、「補償器」と「補償された」装置の役割を反対にすることができる。−Ｃプレート・リターダの面外傾斜７０は、Ｓ面とＰ面をほぼ二等分するように位置合わせされた回転軸７１の回りにおいて実施される。ＬＣｏＳシステムにおいて傾斜−Ｃプレートを導入する場合、傾斜角度は、より小さい軸上リターダンス要件により小さくすることができる。この結果、ある程度空間を節約し、ならびに傾斜光学素子の使用による像品質損傷を軽減することができる。傾斜−Ｃプレートの軸上リターダンスは、ＬＣｏＳ軸のずれおよび以下の近似式によるＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスに関係付けられる。

上式でΓ_ＴＲおよびΓ_ＬＣは、以前のように確定されるが、Γ_ＴＲ＜Γ_ＬＣである。

複屈折補償器は、＋Ｃプレート・リターダとすることも可能であり、傾斜を実施する回転軸は、整合値補償の場合、パネルのスロー軸にほぼ平行に配向される。これは、回転軸が、傾斜＋Ｃプレート・リターダのファースト軸になるからである。一般に、＋Ｃプレートの回転軸は、傾斜＋Ｃプレートの結果的なスロー軸がＷＧＰのＰ面により近く位置合わせされるように、Ｐ偏光よりＳ偏光に近い。＋Ｃプレート・リターダが傾斜角度にあるオーバー値補償の一般的な場合が、表２に示される。再び、２つの好ましい解は、等しいコントラスト結果を生成しない可能性があり、一方は、ＷＧＰの位置合わせに依存する他方より良好である可能性がある。アンダー値補償のシナリオは、＋Ｃプレート・リターダ補償器の使用については本明細書では示されていない。一般的には、回転軸およびＬＣｏＳスロー軸は、同じ象限において配向される。

好ましい実施形態では、Ｃプレート・リターダは、複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）コーティングの形態で透明基板の上に作成される。誘電体コーティングされた−Ｃプレートは、２つ以上の異なる屈折率の材料の一連の交互薄層を使用し、結果的な誘電体スタックは、ＬＣｏＳエンジンの反射幾何学的形状によって必要とされる低反射率を生成する。

誘電体複屈折性のコーティングによって達成可能な正味のリターダンスの一例が、図８に示される。１０°の入射角度（ＡＯＩ）において、または等価的には、−Ｃプレート・リターダ補償器の極傾斜角度θ_ｔにおいて、ＬＣｏＳディスプレイを補償するために、約２ｎｍ軸上リターダンスを得ることができる。Ｃプレート・リターダの理論的なリターダンスの特性と実験測定との間には、良好な一致が見られる。リターダンスの特性、したがって所与の傾斜角度において必要な正味のリターダンスは、誘電体設計によって任意に調節することができる。

傾斜−Ｃプレートの軸上および軸外れの正味のリターダンスは、図９に示されるように実現される。「Ｄ５５」ＦＢＡＲ設計は、λ＝６３３ｎｍにおける−１１０ｎｍのＣプレート・リターダンスを対象としていた。シミュレーションは、この−Ｃプレート・リターダは、法線から７°ずれた幾何学的形状において取り付けられると想定する。λ＝６３３ｎｍの主光線は、７°の極角度において入射し、ほぼ１．４ｎｍの単一パス正味のリターダンスを認識する。主光線の正味のリターダンスは、第２パスでは２倍になる。正のＡＯＩ光線では、第１パス入射は、傾斜角度より大きいＡＯＩにおいて傾斜プレートに当たり、正味のリターダンスの大きさは、主光線の正味のリターダンスよりかなり大きい。ＬＣｏＳパネルから反射される際に、これらの光線は、傾斜−Ｃプレートの反対方位角に折りたたまれ、それにより、第２パスのＡＯＩ、したがって正味のリターダンスの値は、第１パスより小さくなる。同様の２重パス折りたたみが、第１パスの負のＡＯＩ光線について行われる。結果は、回転軸に関する自己鏡像対称リターダンスの特性となる。

図９のプロットは、単一入射面（−Ｃプレート・リターダの面に対応する）に沿った正味のリターダンスの特性を示す。全体的な視円錐にわたって（たとえば、ＬＣｏＳ装置の法線に対して最高で±１２°ＡＯＩにおける空気中のｆ／２．４ＬＣｏＳシステム）、ＬＣｏＳ装置の正味のリターダンスは、極角および方位角の視角の関数として変化する。関連するスロー／ファースト軸も、視角の関数として変化する。しかし、適切な−Ｃリターダンスを有して設計され、適切な量の軸上リターダンスを誘起するように適切に傾斜された傾斜−Ｃプレートは、各光線角度のＬＣｏＳ正味のリターダンスに整合する。２重パス傾斜−Ｃプレートのスロー軸は、ＬＣｏＳ装置のスロー軸にほぼ直交する。

図１０は、λ＝６３３ｎｍにおいて１．４ｎｍのＡプレート・リターダンスおよび２５０ｎｍのＣプレート・リターダンスを有するＬＣｏＳモデルのシミュレーションした２重パス正味リターダンスを（ａ）において示し、スロー軸配向を（ｂ）において示す。垂直入射におけるスロー軸は、反射ビューイングに対して約−４５°に配向される（図１０（ｂ）に示されるように、または透過ビューイングに対して＋４５°）。これは、主光線に関してスロー軸でもあるＦＢＡＲ−Ｃプレートの回転軸が、ＲＨ−ＸＹＺ座標セットの透過ビューイングに対して１３５°に位置合わせされなければならないことを意味する。これは、整合値補償の公称の場合にも当てはまる。７°に傾斜したＦＢＡＲ−Ｃプレートの対応する正味のリターダンスおよびリターダのスロー軸の配向が、それぞれ図１１（ａ）および（ｂ）に示される。プロットのあいまいさは、一度に視円錐の１つの入射面をサンプリングし、プロットおよび円錐重み付けコントラスト計算のために矩形サンプル格子にデータを変換するアーチファクトである。傾斜ＦＢＡＲ−Ｃプレートのリターダンスの特性は、ＬＣｏＳのリターダンスの特性に密接に整合することに留意されたい。ＦＢＡＲ−Ｃプレートのスロー配向は、反射ビューイングに対して公称４５°を有する（図１１（ｂ）に示されるように、または透過ビューイングに対して−４５°）。これは、円錐全体の各光線が、リターダンスの量に関係なく、リターダ補償器およびＬＣｏＳステージにおいて、より多く次いでより少なく、またはその反対に交互に遅延されることを意味する。結果的なＬＣｏＳパネル・ダーク状態は、優れている。全反射２重パスの１セットの交差偏光子を通過するダーク状態漏れ強度が、図１２において与えられる。〜８０，０００：１の未加工２重パス・コントラストが、モデリングされた。構造全体の反射も非常に小さかった。しかし、トリム・リターダ補償器がある傾斜において位置合わせされている状態では、漂遊反射光の一部のみが、最終システム開口数によって捕獲される。６．０００：１の基準光学システムコントラストを想定することによって、傾斜−ＣプレートとＶＡＮモードＬＣｏＳのこの組合わせは、約５，３００：１のフルオン対フルオフ・コントラスト比を与える。

Ｃプレートのみ補償器は、ＬＣｏＳパネルに対してある角度に傾斜される。プレートの傾斜は、ＬＣｏＳパネルの残留Ａプレート・リターダンスを補正する量について、主光線によって認識される正味のリターダンスを導入する。−Ｃプレート上の複屈折性のコーティングは、軸外れ性能の適切なＣプレート補正を依然として見込む。この構成により、単一−Ｃプレートのみ構成要素が、高コントラスト像を達成するように、軸上および軸外れの両方のＬＣｏＳリターダンス補償を見込むことが可能になる。

理論モデリングおよび実験測定は、この構成により高コントラストが得られることを確認した。図１３に示されるプロットは、理論計算であり、予期されるコントラスト値をディスプレイ・パネルのＡプレーン・リターダンスの関数として示す。非傾斜Ｃプレート補償が、非常に小さいＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンスに十分であるが（たとえば＜０．５ｎｍ）、計算結果は、共通ＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンス値（最高で２ｎｍ）についてある傾斜にＣプレートを位置合わせすることによって、コントラストの著しい増大を得ることができることを示す。このモデルでは、回転軸は４５°において固定され、傾斜角度も面外に７°において固定される。−Ｃプレート ＦＢＡＲコーティング設計は、６３０ｎｍ波長において−１１０ｎｍのＣプレート・リターダンスを有する。７°の傾斜における軸上リターダンスは、約１．４ｎｍである。その結果、残留Ａプレート・リターダンス〜１．４ｎｍを有するＬＣｏＳパネルのみが、適切に補償される。しかし、分析から、固定傾斜角度にある単一補償器で、大きな範囲のパネル・リターダンスを著しく補償することができることがわかる。

はるかにより高いまたはより低いＡプレート・リターダンスを有するパネルでは（たとえば、２．５ｎｍより大きい、または０．５ｎｍより小さい）、傾斜は調節されなければならず、回転軸は変更されなければならず、−Ｃプレートの値は調節されなければならず、または３つのすべての組合わせとしなければならない。当業者なら、固定値の補償器プレートは、−Ｃプレートの正味リターダンスがＬＣ装置のＡプレート・リターダンスを過剰補償するとき、補償器プレートを傾斜させることによって、および／または回転（すなわち、クロッキング）によって、パネル・リターダンスと整合するように調節することができることを理解するであろう。

わずかな傾斜におけるＦＢＡＲ−ＣプレートをＶＡＮモードＬＣｏＳと対にする数値的許容度の結果が、図１４に示される。図は、−Ｃプレート補償器面外傾斜および回転軸の変化の関数としてコントラストの変化を示す。ＬＣｏＳパネルのオーバー値補償は、プレートの回転を調節することによって固定傾斜角度において最適にすることができる。このＬＣｏＳおよびＦＢＡＲの設計の例では、７°のプレート傾斜および４５°の回転（ＬＣｏＳパネルのファースト軸と位置合わせされている）で達成することができる。高コントラストは、ＬＣｏＳファースト軸との平行位置合わせから±２５°回転している９°のプレート傾斜においても達成することができる。ＷＧＰが使用される実際の光学システムでは、約２０°の最適な回転軸は、より良好なコントラストを与える可能性が高い。

本明細書において実施される数値モデルでは、ＷＧＰ−ＰＢＳは、約４５０：１の透過偏光コントラストおよび３０：１の反射偏光コントラストを有する漏れ偏光子としてモデリングされる。前段偏光子およびクリーンアップ検光子は、円錐軸に対する垂直入射において使用される１０００：１偏光コントラスト素子としてモデリングされる。これらの理想的な条件下では、所与のＬＣｏＳスロー軸位置合わせの４つの局所コントラスト最大値（傾斜Ｃプレート回転軸の２つの配向が２つの隣接象限のそれぞれに位置する）のそれぞれにおいて、コントラスト数値の差は無視可能である。実際の光学システムでは、ＷＧＰは、Ｚ軸に対して−４５°または＋４５°に位置合わせされ、ＷＧＰは、主要な非減衰量（ｄｉａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）機能に加えて、寄生リターダンス特性を有する回折素子である。傾斜Ｃプレートの回転軸の最適位置合わせを確認する１つの迅速な方式は、コントラスト・データを実験により収集することである。

本明細書において使用されるすべての方位角（実験モデルおよび数値モデル）は、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムを基準にする。装置モデルが指定されるとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムは、入射を基準とし、透過場を見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムは、透過ビームを基準とする。反射場または２重パス透過場を見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムは、戻りビームを基準とする。この慣例の結果、透過側および入射側の座標セットは、互いに一貫しているが、反射側の座標セットは、入射座標セットに対して左右鏡の特性を有する。楕円偏光子およびリターダの記述では、円形固有偏光の符号は、入射側、透過側、および反射側において矛盾なく使用される。

ＲＨ−ＸＹＺ座標システムは、図１８（ａ）に示される。座標軸は、入射ビームを正面から見ることに関してオイラー角を指定するとき（１軸媒体について２つの角度、および２軸媒体について３つの角度）のＲＨ−ＸＹＺを表す。この文書を通して、各１軸層の極角および方位角は、（θ_ｃ，φ_ｃ）によって表される。反射（または２重パス透過）装置を入射側から見るとき、ＲＨ−ＸＹＺシステムは、Ｘ軸の方向を反対にすることによって維持される。反射ビューイングのＲＨ−ＸＹＺ座標セットは、入射ビームを基準とする（すなわち、入射の背面を見る）ＬＨ−ＸＹＺ座標セットと等価である。これは、図１８（ｂ）に示される。ＲＨ−ＸＹＺ座標システムおよびＬＨ−ＸＹＺ座標システムの両方において（世界的な定義、両方とも入射を基準とする）、方位角は、正のＸ軸から反時計回り（ＣＣＷ）の回転について正と定義される。この軸配向は、たとえば、リターダのファースト／スロー軸を記述するために使用される。光円錐において視面を指定するために、透過視面は、入射面に対して位置合わせされる。しかし、反射（または２重パス透過）システムでは、視面は、入射面から１８０°ずれている（３６０°の方位角面の範囲および０から９０°の極角の範囲について）。

確立されているＸＹＺ座標システムの慣例を用いて、傾斜−Ｃプレート・リターダ補償器およびＬＣｏＳ配向のすべての可能な構成が、ＷＧＰがＺ軸に対して−４５°に配向されている場合について、図１９（ａ）〜（ｄ）に示される。光学システム構成は、５００、５２０、５４０、および５６０と名称付けされる。これらは、ＬＨ−ＸＹＺ座標システムを基準として、それぞれ象限３（５０４）、１（５２４）、４（５４４）、および２（５６４）において配向されているＬＣｏＳ ＳＡに対応する。パネルのＳＡ配向は、システムのＳ偏光方向およびＰ偏光方向をほぼ二等分する（たとえば、二等分線の±１０°以内において）と想定される。傾斜ＣプレートのＳＡは、面外傾斜を実施する回転軸に対応する。この軸は、Ｘ−Ｙ面にある。

同様に、ＷＧＰがｚ軸に対して＋４５°に配向されるとき、４つの可能なＬＣｏＳパネルＳＡ配向が、１６の可能な傾斜−ＣプレートＳＡ配向と共に、図２０（ａ）〜（ｄ）に示される。構成６００、６２０、６４０、および６６０は、それぞれ、構成５００、５２０、５４０、および５６０の鏡像（ｙ軸の回り）である。構成６００、６２０、６４０、および６６０のＬＣｏＳパネルＳＡ配向は、それぞれ、象限４（６０４）、２（６２４）、３（６４４）、および１（６６４）に位置する。ＣＣＷの正の方位角の慣例によるＬＨ−ＸＹＺ座標システムが、傾斜−ＣプレートおよびＬＣｏＳスロー軸の配向を記述するために使用されているが、示されている配向は、ＬＣｏＳ装置の光学軸が、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムに対して＋Ｚ方向に向かって傾斜していることを実際には意味することに留意されたい。傾斜−Ｃプレート・リターダ補償器の傾斜面は、回転軸からＣＣＷにさらに９０°にあり、この傾斜面は、＋Ｚ軸に対して前方に傾いている。

４つの可能な傾斜−Ｃプレート配向のそれぞれにおけるシステムのコントラスト性能は、各所与のＬＣｏＳ ＳＡ配向（４つから）および各ＷＧＰ配向（２つから）において実験的に評価された。実験は、光のｆ／２．４収束円錐を使用した。３つの素子の配向を含めて（ＷＧＰ、傾斜−Ｃプレート、およびＬＣｏＳ）、３２の可能な構成が存在する。これらの実験では、構成５００ｓおよび６００ｓのミラー特性を使用し、１６の一様でない構成を排除した。λ＝５５０ｎｍを中心とする緑の波長帯域が選択された。傾斜−Ｃプレート配向に対するコントラスト比の相対依存性は、３つの色帯域のそれぞれにおいてほぼ同様である（青の帯域ではわずかにより悪い可能性がある）。

これらの実験において使用されたＶＡＮモードＬＣｏＳは、λ＝５５０ｎｍにおいて約２ｎｍのＡプレートおよび２５０ｎｍのＣプレート・リターダンスを有していた。−Ｃプレート・リターダは、約２０°の極角度に傾斜していた。設計は、−１９５ｎｍのＣプレート・リターダンス単一パスを対象とする。〜２０°の傾斜における正味のリターダンスは、λ＝５５０ｎｍにおいて約１０．５ｎｍである。正味のリターダンスの分散が、図２１に示される。０から３６０°の視面にわたって最高で２０°の円錐における単一パスの正味のリターダンスが、図２２に示される。実験のコントラストの結果は、ＰＲ−７０５放射計で収集された。光オフ状態および光オン状態の強度は、緑色帯域（λ＝４９０から６２０ｎｍ）において光学的に重み付けされている。これらの結果は、構成５００、５２０、５４０、および５６０について表３に列挙される。構成６００、６２０、６４０、および６６０の実験結果は、光学セットアップの対称性を考慮に入れて、構成５００ｓから導出される。これらのコントラストの結果は、表４にまとめられている。トリム・リターダ補償器がない場合の対応するパネル・コントラスト比は、光学構成５００および６００について緑チャネルでは１２００：１から２３００：１の範囲である。

複数パネルＬＣｏＳディスプレイ・システムがどのように構成されるかに応じて、傾斜−Ｃプレート・スロー軸の４つの解のいずれか１つまたは複数の最適な取出しが必要になる。一例として、ディスプレイ・システムのベンダは、各色帯域におけるＷＧＰの両方の配向に対して位置合わせする適応性を維持することを意図し、選択された１つのＬＣｏＳスロー軸のみが存在する。このシナリオでは、傾斜−Ｃプレート・リターダの回転軸は、Ｐ偏光軸に最も近く位置合わせされるとき、最適である。リターダ補償器のスロー軸は、両方とも主光線を基準にするリターダの正味のリターダンスとＬＣｏＳ Ａプレートのリターダンスとの大きな不整合のために、Ｐ偏光軸にほぼ平行である。２つのＷＧＰ方式のそれぞれのコントラスト性能の相違は、このようにして最小限に抑えられる。各局所最適条件にある円の１／８内における傾斜−Ｃプレートの回転軸の最適位置合わせ空間が、ＬＣｏＳ ＳＡ配向に応じて４つのカテゴリにグループ分けされるすべての８つの光学構成について、表５に列挙される。

一方、所与の色チャネルが、１つのＷＧＰ配向と共に作用するように構成され、２つのＬＣｏＳスロー軸配向が、同等なコントラスト性能を見込む場合、選択は、シリーズ５００ｓおよび６００ｓの範囲内で行われる。一例として、−４５°および−１３５°の両方のＬＣｏＳスロー軸配向が、−４５°位置合わせＷＧＰシステムに必要な場合、傾斜−Ｃプレートの最適なスロー軸の位置は、構成５００および５４０から選択することができる。表３の実験コントラストのエントリから、６４００：１および６８００：１のコントラストをそれぞれ提供する配向５０７および５４６が、それぞれ、構成５００および５４０について最適な取出しである。隣接象限における他の２つのスロー軸配向について、同様な最適−Ｃプレート・リターダ回転軸を見つけることができる。最適な解は、Ｓ偏光にほぼ平行に配向され、光学構成５００ｓについて垂直に上を向き、光学構成６００ｓについて垂直に下を向く−Ｃプレート・スロー軸を選択することを必要とする。

他のシナリオは、全体的な非着色ダーク状態について、最も弱いコントラストのチャネル（通常、青チャネル）のコントラストをブーストし、より最適なコントラストのチャネル（通常、緑チャネルおよび赤チャネル）のコントラストをトレード・オフすることを含む。青チャネルのコントラストは、性能がかなりより不良な光学機構、具体的には交差偏光子およびＷＧＰ素子のために、通常最悪である。この場合、青チャネルを意図した−Ｃプレート・リターダは、Ｓ偏光にほぼ平行で、光学構成５００ｓについて垂直に上を向き、光学構成６００ｓについて垂直に下を向く軸の回りに回転され、一方、緑チャネルおよび赤チャネルの回転軸は、Ｐ偏光にほぼ平行に位置合わせされる（光学構成あたり２つの選択肢）。

−Ｃプレート回転軸の位置合わせに関する不等コントラスト性能が、ＷＧＰ素子における複屈折の結果である。完全な数値モデルが最終的な目的であるが、解空間の迅速な実験確認は、より容易に行うことができる。これらのコントラスト数字の誤差および再現性は、公称の５０００：１のコントラスト値について約±２００点、すなわち±４％である。相対コントラスト値は、観測された傾斜−Ｃプレートのスロー軸の関数として、この許容度を大きく超える。

他の実施形態が、Ｃプレートに対して切断された無機複屈折結晶の使用を含むことが可能である。Ｃプレートのみのリターダは、マイクロ・ディスプレイ・イメージャの面において適切な量の正味のリターダンスを実現し、ならびに適切な量の面外リターダンスを提供するような方式でも使用される。この傾斜結晶Ｃプレートは、ベレク（Ｂｅｒｅｋ）補償器とほぼ同様に機能する。小さい負の複屈折を有する単一結晶プレートが適切である（たとえば、Δｎ＝−０．０１を有する単一結晶ＭｇＦ_２）。必要なプレートの厚さは、約２００から５００ｎｍの−Ｃプレート・リターダンスを送達するために、数１０ミクロンの範囲にある。

本発明の他の実施形態は、Ｃプレート・プレート１５０（たとえば、ＦＢＡＲコーティング・プレートまたは結晶プレート）をくさび形基板の間に挟むことを追求する。この実施形態は、図１５に示される。挟まれた素子の外表面１５３は、ほぼ平行であり、ＡＲコーティングされ、リターダ・アセンブリは、ＬＣｏＳステージ１５４にほぼ平行に位置合わせされる。これにより、第１パス・ビーム１５１および第２パス・ビーム１５２の視差による像品質の損傷が低減される。この場合の軸上リターダンスは、挟まれたＣプレートに対する主光線の非ゼロ入射角度によって誘起される。＋Ｃプレートおよび−Ｃプレートの両方をこのように使用することができるが、Ｃプレートのみが、ＬＣｏＳダーク状態の面内リターダンスおよび面外リターダンスを同時に補償することができる。傾斜＋Ｃプレートの軸上性能は、傾斜Ｃプレート補償ＬＣｏＳと同程度に良好とすることができる。しかし、軸外れ光線は、ＬＣｏＳパネルのみよりはるかに大きい正味のリターダンスを認識する。この＋Ｃプレート構成は、非常に限定された円錐入射角度についてのみ有用である。

図１６に示される他の実施形態は、残留Ａプレート・リターダンスを補正するために、くさび形基板の間に埋め込まれた傾斜＋Ｃプレート１６０を使用し、ＬＣパネル１６４のＣプレート・リターダンスを補正するために、垂直入射外表面１６３の上の−Ｃプレートを使用する。第１パス・ビームおよび第２パス・ビームは、１６１および１６２によってそれぞれ示される。

浸漬および非浸漬Ｃプレート・リターダのすべての応用分野において、Ｃプレート・リターダ素子の有効な回転軸は、ＷＧＰのＰ偏光またはＳ偏光に平行であってはならない。スロー／ファースト軸がディスプレイ・システムのＳ面およびＰ面に平行に位置合わせされているリターダ素子（傾斜および非傾斜）は、２つのビーム伝播モードが欠如していることによって打ち消される軸上リターダンス効果を有する。

傾斜ＦＢＡＲ−Ｃプレートをマイクロ・ディスプレイ投射システムの補償器として使用するシミュレーションおよび実験は、反射型ＶＡＮモードＬＣｏＳイメージャを使用したが、傾斜プレート補償器は、透過型マイクロ・ディスプレイ投射システムにも適している。傾斜−Ｃプレート・リターダは、単一素子から軸上リターダンスおよび軸外れリターダンスの両方を生成する。軸上リターダンスは、ＴＮモードＬＣＤおよびＶＡＮモードＬＣＤなど、透過型ディスプレイ・パネルの残留Ａプレート・リターダンスを消去するために使用することができる。透過型パネルは、ＬＣ層において厚さが約２倍であり、したがって、傾斜Ｃプレートに必要な軸上リターダンスの量は、著しくより多いことに留意されたい。イメージャ・パネルおよび傾斜−Ｃプレート補償器の両方とも、単一パス透過において使用されるとき、円錐角度に対する非対称リターダンス特性の問題に直面する可能性が高い。ＴＮモード・パネルの場合、パネル・オフ状態の少量の円形リターダンスは、傾斜−Ｃプレートなどのライナ・リターダによって補償されない。

透過型光学システムにおいて傾斜Ｃプレートを組み込む本発明の実施形態が、図１７に示される。コア光学機構４００では、先行ステージ光パイプ（またはフライのアイ・アレイなどの他のホモゲナイザ）から出力された光の円錐は、前段偏光子４０１によって線形偏光される。この偏光子４２０の透過軸は、円全体にわたって任意に、より一般的には±４５°、０°、または９０°において位置合わせすることができる。図は、０°の偏光入射４２０を使用する。前段偏光子を通過する光は、透過型ＬＣＤイメージャ４０４の上に当たる。イメージャは、前段偏光子の透過軸に対して±４５°にずれた方位角４３５において位置合わせされたスロー軸４３０を有する。次いで、この光は、透過軸４２１が前段偏光子軸４２０に垂直に位置合わせされた状態で、後段偏光子４０５を介してシステムを出る。トリム・リターダ補償器４０３の１つまたは複数のステージが、前段偏光子４０１と後段偏光子４０５との間に挿入される。トリム・リターダ素子は、イメージャの前またはイメージャの後、あるいはその両方において位置合わせすることができる。トリム・リターダ素子の少なくとも１つは、傾斜して取り付けられたＣプレートのみリターダを使用する。この傾斜素子は、イメージャの前に配置されて光学システム４００において示されている。４１１および４１２の組み合わされた非ゼロ傾斜は、方位角４４０において回転軸を設定する。傾斜−Ｃプレート・リターダでは、関連する角度４４５は、イメージャのスロー軸４３５に公称的には垂直である。または、傾斜＋Ｃプレート・リターダでは、関連する角度４４５は、イメージャのスロー軸４３５に公称的には平行である。リターダンス補償の一般的な実施は、オーバー値補償方式を実施することによって、Ｃプレート・リターダのスロー軸を平行または垂直の位置合わせからイメージャのスロー軸にオーバークロックすることである。

透過パネルがＶＡＮモード・イメージャである場合、−Ｃプレートの傾斜は、主光線より大きいＡＯＩを認識する円錐入射の所与の方位面に沿った傾斜−Ｃプレートにおける光線が、正の１軸ＶＡＮ−ＬＣ材料の異常軸（ｅ端）に関してより大きい角度差をも経験するように実施されなければならない。単一パス透過システムにより、補償の効果について方位角にある程度依存することになる。上記の要件は、傾斜−Ｃプレート・リターダおよび斜めＬＣ位置合わせを有するという望ましくない影響を緩和するのを助ける。

透過パネルがねじれネマチック（ＴＮ）イメージャである場合、全ねじれ角は約９０度以下であり、−Ｃプレート・リターダの傾斜は、ＴＮねじれ角範囲の二等分線にほぼ直交する回転軸の回りにおいて実施されなければならない。傾斜Ｃプレート・リターダンスの大きさおよび極角度傾斜のサイズは、傾斜−Ｃプレート・リターダおよびＴＮセルのコノスコープ正味リターダンス・マップの非対称性が十分に整合するように調節されなければならない。単一パス透過システムにより、補償の有効性について方位角にある程度依存することになる。上記の要件は、傾斜−Ｃプレート・リターダおよびダーク状態におけるＴＮセル内の斜めＬＣ位置合わせおよびねじれ（ｔｗｉｓｔ）を有するという望ましくない影響を緩和するのを助ける。

本発明は、様々な例示的な実施形態に関して上記で記述された。しかし、当業者なら、本発明の範囲から逸脱せずに、例示的な実施形態に対して変更および修正を実施することが可能であることを理解するであろう。たとえば、様々な要素は、たとえば他の光学構成または光学配置を提供することによってなど、代替方式で実施することが可能である。これらの代替は、特定の応用分野に応じて、またはシステムの動作に関連する任意の数の因子を考慮して、適切に選択することができる。さらに、これらおよび他の変更または修正は、以下の請求項において示されるように、本発明の範囲内に含まれることを意図する。

従来技術のウルトレックス（Ｕｌｔｒｅｘ）−３ ３パネル・ワイヤ格子偏光子（ＷＧＰ）に基づく液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）投射光エンジンの概略図である。 ＬＣＯＳパネル、ＷＧＰ、トリム・リターダ補償器、ならびに前段偏光子およびポスト偏光子を含む、ワイヤ格子偏光子（ＷＧＰ）に基づく光エンジンの従来技術のサブシステムを示す図である。 ＬＣＯＳパネル、ＷＧＰ、傾斜Ｃプレートのみリターダ補償器、ならびに前段偏光子および後段偏光子を含む、ワイヤ格子偏光子（ＷＧＰ）に基づく光エンジンのサブシステムの一実施形態を示す図である。 装置の面がＸＹ面に平行であり、Ｚ軸が装置の垂線に平行である図である（ｄ）の所与のＸＹＡ座標システムについて、使用される１軸複屈折の屈折率楕円体の構成（ａ）Ａプレート、（ｂ）Ｃプレート、および（ｃ）Ｏプレートを画定する図である。 Ｃプレートの複屈折が負（ａ）および正（ｂ）である傾斜Ｃプレートの有効ファースト／スロー軸の関係を示す図である。 傾斜Ｃプレート・リターダ補償器がＬＣｏＳのＡプレート・リターダンス以上の軸上リターダンスを有する場合について、ＬＣｏＳファースト／スロー軸と傾斜−Ｃプレートの回転軸との間の相対方位角を示す図である。 傾斜Ｃプレート・リターダ補償器がＬＣｏＳのＡプレート・リターダンスより小さい軸上リターダンスを有する場合について、ＬＣｏＳファースト／スロー軸と傾斜−Ｃプレートの回転軸との間の相対方位角を示す図である。 空気中においてある範囲の入射角にある誘電体−Ｃプレート・リターダについて測定された正味のリターダンスおよび設計上の正味のリターダンスを示すグラフである。 傾斜−Ｃプレート素子の傾斜面に沿った計算された第１パス、第２パス、および全体的な２重パスの正味のリターダンスを示すグラフである。 ＬＣｏＳのＡプレート・リターダンスおよびＣプレート・リターダンスの値が、それぞれ、λ＝６３３ｎｍにおいて１．４ｎｍおよび２５０ｎｍである場合について、垂直配向型ネマチック（ＶＡＮ）ＬＣｏＳについて計算したコノスコープの正味のリターダンスおよびスロー軸のマップの輪郭プロットを示す図である。 ４５度の回転軸の回りに７度傾斜した、１１０ｎｍＣプレートのみリターダについて計算したコノスコープの正味のリターダンスおよびスロー軸のマップの輪郭プロットを示す図である。 １３５°の回転軸の回りに７°傾斜した傾斜ＦＢＡＲ−ＣプレートとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルとをカスケードすることについてシミュレーションした２重パス漏れ強度の輪郭プロットである。 ＬＣｏＳスロー軸が方位角γ＝１３５°に配向され、ＦＢＡＲプレートがγ＝４５°の方位角の回りに回転されている、ある範囲のＬＣｏＳ Ａプレート・リターダンス値について、７°傾斜ＦＢＡＲ−Ｃプレートおよび傾斜なしＦＢＡＲ−Ｃプレートのシミュレーションしたコントラスト性能のプロットを示す図である。 回転軸および極角傾斜が変更されている、傾斜ＦＢＡＲ−Ｃプレートのシミュレーションした許容度の輪郭プロットを示す図である。 積層内のＣプレート・リターダ素子の有効回転軸が、ＷＧＰのＰ偏光またはＳ偏光と平行であってはならない場合である、ＬＣｏＳ装置に対して面平行に位置合わせされた補償器素子を生成するように、適切な屈折率の２つのくさび形プリズムに挟まれた＋Ｃプレート・リターダまたは−Ｃプレート・リターダの概略図である。 一方または両方の外表面が、全体的な正味の−Ｃリターダンスを見込むために、−ＣプレートＦＢＡＲコーティングを加えられ、積層内のＣプレート・リターダ素子の有効回転軸が、ＷＧＰのＰ偏光またはＳ偏光と平行であってはならない場合である、ＬＣｏＳ装置に面平行に位置合わせされた補償器素子を生成するように、適切な屈折率の２つのくさび形プリズムに挟まれた＋Ｃプレート・リターダの概略図である。 軸上光線および軸外れ光線のディスプレイ素子リターダンスをほぼ補償するように、傾斜Ｃプレートの１つまたは複数が入射側偏光子と出***差偏光検光子との間に配置される場合の透過型マイクロ・ディスプレイ投射システムを示す図である。 （ａ）は、正の方位角について反時計回り（ＣＣＷ）の慣例で、観測者に至るビームを見るとき、右手ＸＹＺ座標システムを画定する図であり（「ＲＨ−ＸＹＺ」と呼ばれる）、（ｂ）は、正の方位角について反時計回り（ＣＣＷ）の慣例で、観測者から離れてビームを見るとき、左手ＸＹＺ座標システムを画定する図である（「ＬＨ−ＸＹＺ」と呼ばれる）。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが−４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが−４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが−４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが−４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが＋４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが＋４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが＋４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 各局所コントラスト最大におけるトリム・リターダ・スロー軸と、ＷＧＰが＋４５°に傾斜している異なるパネル配向のファースト／スロー軸との相対位置合わせを示す概略図である。 主光線に対して約２０°に傾斜した−Ｃプレート・リターダの実験正味リターダンス・スペクトルを示すグラフである。 傾斜−Ｃプレートの面外傾斜および結果的なスロー軸を実施する際の回転軸が、ＲＨ−ＸＹＺ座標システムにおいて約２０°ＣＣＷに配向され、収束視円錐が、方位角面に沿って±２０°の極角に広がる場合である、Ｘ−Ｙ面に対して約２０°に傾斜した−Ｃプレート・リターダの実験正味リターダンス・マップの輪郭プロットを示す図である。

符号の説明

３００ コア光学機構
３０１ 前段偏光子
３０２ ＷＧＰ素子
３０３ トリム・リターダ補償器 Ｃプレート・リターダ補償器
３０４ ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル
３０５ クリーンアップ偏光子
３１０ 極角度
３１１ 極角度傾斜
３１２ 極角度傾斜
３２０ 偏光子の透過軸
３２１ 検光子の偏光
３３０ スロー軸
３３５ 方位角
３４０ 回転軸
３４５ 方位角
４００ コア光学機構
４０１ 前段偏光子
４０３ トリム・リターダ補償器
４０４ 透過型ＬＣＤイメージャ
４０５ 後段検光子
４１１ 非ゼロ傾斜
４１２ 非ゼロ傾斜
４２０ 偏光子
４２１ 透過軸
４３０ スロー軸
４３５ ±４５°方位角のずれ
４４０ 方位角
４４５ 角度

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源によって放出された光を主軸を有する必要な光路に収束させる光照明システムと、
   前記光学照明システムによって収束された前記光を光学的に変調するために、パネル面において配向され、かつ内部にスロー軸およびファースト軸を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
   前記液晶ディスプレイ・パネルによって変調された前記光を拡大および投射する投射レンズと、
   第１線形偏光軸を有する第１線形偏光をほぼ垂直入射において前記液晶ディスプレイ・パネルの上に透過させるための、前記光照明システムによって収束された光を受光するように配置された第１偏光手段と、
   第２線形偏光軸を有する第２線形偏光を放出して、それを前記投射レンズに出力するための、前記液晶ディスプレイ・パネルによって光学的に変調された前記光を受光するように配置された第２偏光手段と、
   傾斜軸の回りに鋭角傾斜角度だけ前記パネル面から離れて傾斜し、かつ前記液晶ディスプレイ・パネルと前記第１偏光手段または前記第２偏光手段との間に配置された、１軸Ｃ対称性を有するリターダンス補償プレートとを備え、
   前記傾斜軸が前記パネル面に平行であり、
   前記リターダンス補償プレートのスロー軸またはファースト軸が、前記傾斜軸と位置合わせされ、
   前記傾斜軸が、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記スロー軸または前記ファースト軸とほぼ平行に配向され、
   前記傾斜軸が、前記第１偏光軸および前記第２偏光軸と非平行である、液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
2. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、透過型液晶ディスプレイ・パネルである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
3. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、反射型液晶ディスプレイ・パネルであり、
   前記第１偏光手段および前記第２偏光手段が、前記主軸から約４５度に配向されそれぞれ透過および反射のために配置されたビーム分割表面を有する偏光ビーム分割器に統合され、
   前記第１偏光軸および前記第２偏光軸が直交する、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
4. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、垂直配向型ネマチック液晶オン・シリコン（ＶＡＮ−ＬＣｏＳ）パネルである、請求項３に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
5. 前記リターダンス補償プレートが、複数の無機透明層をもつ複屈折性反射防止コーティングを有し、入口表面および出口表面の少なくとも一方の上に配置される、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
6. 前記複屈折性反射防止コーティングが、＋Ｃプレート・リターダンスまたは−Ｃプレート・リターダンスを有する、請求項５に記載のリターダンス補償プレート。
7. リターダンスを補償する前記リターダンス補償プレートの大きさが、前記液晶ディスプレイ・パネルの残留リターダンスの大きさより大きくなるように、前記傾斜角度が調節される、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
8. 前記液晶ディスプレイ・パネルにおいて生成される像が、前記第２偏光手段の出口側において最適なコントラストを有するように、前記主軸の回りの前記傾斜角度の方位角配向が選択される、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
9. 前記リターダンス補償プレートの前記スロー軸が、前記第１線形偏光軸から約４５度または約１３５度に傾斜される、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。
10. 前記リターダンス補償プレートが、それぞれが前記傾斜角にほぼ等しいくさび角度を有する２つのくさび形プリズムの間に挟まれ、それにより、前記２つのくさび型プリズムおよび前記リターダンス補償プレートが、平行平面を有する光学素子を形成する、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクタ。

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