KR101498137B1 - 단일 레이어 복굴절 결정 트림 리타더 - Google Patents

단일 레이어 복굴절 결정 트림 리타더 Download PDF

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Abstract

단일 레이어 복굴절 트림 리타더는 광학축이 경사진 각으로 되며 복굴절 결정이 비교적 두꺼울 때도 낮은 평면내 지연성 수치를 제공하도록 절개된 복굴절 결정을 포함한다. 높은 경사각 O-플레이트의 내재된 +C-플레이트 지연성을 보상하기 위하여, 단일 레이어 복굴절 결정은 전체 A/-C 플레이트 리타더 기능을 가지는 트림 리타더를 제공하는 -C 플레이트 박막 필름 리타더에 연결된다. 완전 기능 트림 리타더는 제조시에 실용적이며, LCoS 패널보상의 저감도 각 클록킹 조건에 적합한 두께와 방위각 공차로 된다.
복굴절, 리타더

Description

단일 레이어 복굴절 결정 트림 리타더{Single-layer birefringent crystal trim retarders}
본 발명은 광학 리타더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단일 레이어 복굴절 결정 및 이를 구비한 액정 표시 장치 기반의 마이크로 표시 투영 장치를 포함하는 트림 리타더에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD)는 대형 스크린 텔레비젼 및 모니터에 대한 프로젝션 표시장치에 널리 사용된다. 이러한 LCD 기반의 프로젝션 시스템에서, 광의 고에너지 비임은 LCD패널로 입사되기 전에 편광기를 통과하게 된다. 상기 LCD 패널은 입사광의 편광을 픽셀별로 제어하며 그것을 대응하는 편광기/분석기로 향하게 하며, 편광기/분석기는 적절한 편광을 가진 광을 스크린에 영상을 투영하는 투영 렌즈로 배향한다.
하나의 성공적인 LCD 기반의 프로젝션 시스템은 와이어 그리드 편광기(WGPs) 및 실리콘 상의 액정(LCoS) 패널을 모두 사용하는 WGP 기반의 LCoS 마이크로 디스플레이 시스템이다. 전달성 액정(xLCD), 디지털 광 프로세서(DLP), 및 직사 LCD와 같은 다른 마이크로 디스플레이 기술에 비교하여 높은 해상도와 영상 콘트라스트를 나타내는 이러한 마이크로 디스플레이 시스템은 스크린 휘도를 형상시키기 위하여 3개 이상의 마이크로패널(예를 들어 각각의 프라이머리 컬러 밴드를 위한 것 중 하나)을 사용하는 것이 일반적이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 3 패널 WGP 기반 LCoS 마이크로 디스플레이 시스템이 도시된다. 이러한 마이크로 디스플레이 시스템은 예를 들어 고압의 방출 램프인 광원(5), 및 광로드(7)를 포함한다. 상기 광로드(7)는 공간적으로 균일한 광분포를 나타내기 위하여 광원(5)에 의해 생성된 광의 원뿔을 균일화한다. 선택적으로, 상기 광로드(7)는 선형적으로 편광된 광을 생성하기 위하여 편광 변환 광 파이프(PCLP)이다. 제 1 렌즈(8a)는 제 1 다이크로익 필터(10)로 광을 배향하는 제 1 접힘 거울(9)로 광파이프(7)로부터 광을 통과시키게 된다. 상기 다이크로익 필터(10)는 나머지 광으로부터 청색 광을 분리하며 제 2 렌즈(8b) 및 제 2 렌즈(8c) 및 제 2 접힘 거울(17), 및 제 3 접힘 거울(16)을 통하여 청색 광을 제 1 LCoS 디스플레이 패널(20a)로 배향한다. 상기 다이크로익 필터(10)를 통하여 전달되는 나머지 광은 제 4 및 제 5 렌즈(8d, 8e) 및 제 4 접힘 거울(11)를 통하여 제 2 다이크로익 필터(12)로 배향된다. 상기 제 2 다이크로익 필터(12)는 나머지 광을 녹색 및 적색 광으로 분리하게 되며 그 전자는 제 2 LCoS 디스플레이 페널(20b)로 배향되며 후자는 제 2 LCoS 디스플레이 패널(20c)로 통과하게 된다.
LCoS 디스플레이 패널(20a, 20b, 20c)에 도달하기 전에, 입사광은 우선 WGP(15, 14, 13)을 통과하고 트림 리타더 보상기(21a, 21b, 21c)를 각각 통과하게 된다. 각각의 WGP(15, 14, 13)는 나란한 마이크로 와이어의 방향에 수직한 편광을 가지는 광을 전달하고 와이어의 방향에 나란한 편광을 가지는 광을 반사하는 다수의 나란한 마이크로 와이어로부터 형성된 편광기/분석기이다 (예를 들어 상기 편광기가 도 1에 도시된 바와 같이 수평 또는 P-편광된 광으로 통과하도록 설계된다면 마이크로 와이어는 도 1의 평면에 수직하게 된다). 각각의 LCoS 패널(20a, 20b, 20c)는 선형적으로 편광된 입사광의 편광을 픽셀별로 변환하여 대응하는 WGP(15, 14, 13)에 조절된 광을 다시 반사한다. 각각의 WGP(15, 14, 13)는 편광기/분석기로 기능하는 것에 추가하여, 광전파의 기준 방향에 대하여 약 ±45°의 각으로 배향되기 때문에, 각각의 WGP(15, 13, 14)은 유입되는 광경로에 수직한 출력 광 경로를 따라 각 LCoS 패널로부터 반사되는 광을 조정하거나 반사함으로써 출력되는 광과 유입되는 광을 분리하기 위한 비임 스플리터로서 기능한다. 보다 자세하게는, 각각의 WGP(15, 14, 13)는 S-편광된 광(예를 들어 ON상태에서 픽셀에 의해 90도 회전된 편광된 광)을 X-큐브(19)로 반사한다. 상기 X-큐브(19)는 3개의 각각의 컬러 채널로부터 영상을 결집시키며, 투영 렌즈(18)를 통하여, 대형 스크린(미도시)에 최종 영상을 투영한다. 선택적으로, 각각의 컬러 채널은 예를 들어 하나 이상의 WGP 및 또는 다이크로익 시트 편광기를 포함하는 클린업 편광기(미도시) 및/또는 예비 편광기(미도시)를 추가적으로 포함한다. 상기 트림 리타더 보상기(trim retarder compensator: 21a, 21b, 21c)(이하 트림 리타더로 지칭됨)는 어두운 상태(예를 들어 오프된 상태)에서 LCoS 패널의 잔류 복굴절성에 의해 제한되는, 마이크로 디스플레이 시스템의 콘트라스트 성능 수준을 향상시키는데 사용되는 보상기 요소이다. 특히, 각각의 트림 리타더(21a, 21b, 21c)는 대응하는 LCoS 패널의 내재적인 복굴절성으로부터 유래하는 지연성(retardance)을 취소하는 상 지연성(phase-retardance)을 나타낸다. 여기서 사용되는 용어인 '지연성(retardance)' 및 '지연(retardation)'은 별달리 기재되어 있지 않다면 원형 지연성 총합에 대응하는 선형 지연성 총합을 가리킨다. 선형 지연성은 광학 부재의 두께의 2개의 수직 굴절율의 배수 사이의 차이이다. 선행 지연성으로 인하여 2개의 수직 선형 편광사이에는 위상차가 발생하여, 하나의 편광은 선형 리타더의 특수한 축에 나란하게 배열되는 다른 편광은 선형 리타더의 정규 축(normal axis)에 나란하게 배열된다. 비교하여, 원형 지연성으로 인하여 우측 및 좌측방향 원형 편광된 광들 사이에는 상대적인 위상차가 발생한다.
선형 지연성은 평면상의 지연성 또는 평면 밖의 지연성으로 설명된다. 광학적 경로 길이 차이로 설명되는 평면 지연성은 광학적 부재의 물리적인 두께의 2개의 수직한 평면의 굴절율 배수간의 차이를 나타낸다. 평면 밖의 지연성은 광학 부재의 물리적 두께의 하나의 평면 굴절률(또는 평균 평면 굴절율) 및 광학 부재의 두께 방향(z 방향)으로의 굴절률의 차이를 나타낸다. 원뿔 다발에서의 입사 광선은 평면 지연성만을 볼 수 있는 반면에, 경사진 광선(즉, 이론적인 S-평면 및 P-평면을 따르지만 정규적(normal)이지 않은 경우) 및 구부러진 광선(즉, 이론적인 S-평면 및 P-평면으로부터 입사되며 정규적이지 않은 경우)을 포함하는 오프-축(off-axis) 광선은 평면 밖의 지연성 및 평면 지연성을 모두 경험하게 된다. 평면 지연성은 복굴절 매체에서 90도의 작은 광선각의 경우에는 관찰되지 않는다.
트림 리타더(21a-c)가 없는 경우, 어두운 상태(오프 상태)에서 각각의 마이 크로 디스플레이 패널을 조사하는 P-편광된 광은 LCoS 패널(20a-c)의 잔류 복굴절성에 기인하여 반사시에 약간 타원으로 편광된다. P-요소 및 S-요소를 모두 포함하는 타원으로 편광된 광이 대응하는 WGP(15, 14, 13)으로 전달되며, S-요소는 X-큐브에 반사되어, 대형 스크린에 어두운 상태의 광 누설을 일으키게 되며 프로젝션 시스템의 콘트라스트를 제한하게 된다.
상기 트림 리타더(21a-c)는 LCoS 패널(20a-c)에서의 잔류 복굴절성으로부터 나타나는 지연성을 보상하는 평면 지연성을 제공함으로써 콘트라스트 수준이 향상된다. 따라서, 각각의 트림 리타더(21a-c)는 대응 LCoS 패널(20a-c)의 저속축(slow axis)("크로스된 축")에 대한 수직 방위각으로 정렬부에 구성된 저속축을 가지는 A-플레이트를 포함하는 반면에, 고속축(fast axis)은 대응 LCoS 패널(20a-c)의 고속축에 대하여 수직 방위각 정렬부에서 구성된다. 여기서 사용된 용어인 저속축(SA)과 고속축(FA)은 선형 지연성이 정규 입사시에 측정될 때 2개의 수직 복굴절 축을 가리킨다. SA 및 FA 위치는 오프 축 조사에 따라 변화하며 큰 입사각에서의 음의 평면 밖의 지연성 요소에 대한 SA/FA 역할을 역전시키게 된다.
LCoS 패널(20a-c) 및 트림 리타더(21a-c)의 저속축은 수직 방위각 방향에서 구성되며, 상기 고속/저속 축의 역할은 정규 입사광에 대하여 상기 트림 리타더(21a-c)로부터 LCoS 패널(20a-c)로 스위칭된다. 환언하면, 특정 편광을 가진 광은 선택적으로 다소 지연되거나, 상기 트림 리타더(21a-c) 및 LCoS 패널(20a-c)각각에서 반대로 된다. 들어오는 편광에 대한 순효과는 0(null) 으로 상대적으로 지연되며, 그 결과 편광이 변화하기 않게 된다(즉, 출력 광은 타원으로 편광되지 않는다). 대응 WGP(15, 14, 13) 및/또는 선택적인 클린업 편광기는 출력 광을 거절하여 어두운 상태의 패널 광 누출은 스크린에 나타나지 않게 된다. 상기 트림 리타더(21a-c)는 온 상태에서 패널을 통하여 현저하게 변화하지는 않게 되며 그 결과로 순차적인 콘트라스트(완전히 온/완전히 오프)는 우수하게 된다.
각각의 트림 리타더(21a-c)의 작동 원리는 단일 채널 광 엔진의 코어 광학부를 참조하여 도 2에 추가적으로 도시된다. 이러한 코어 광학부는 예비편광비(30, WGP(31), 트림 리타더(32), 수직 정렬 네마틱(nematic) (VAN) 모드 LCoS 패널(33) 및 클린업 편광기(미도시)를 포함한다. 작동시에, 이전 상태의 조사(미도시)로부터 출력된 부분 편광된 광 또는 편광되지 않은 광은 상기 예비편광기(30)를 통하여 P-편광된 광을 얻기 위하여 통과된다. 상기 광은 WGP(31)를 통과하며 그 편광 감광(polarization extinction) 비율은 증진된다. 상기 트림 리타더(32)는 유입되는 P-편광 비임을 미리 조정하며, 타원 출력을 생성한다. 이론적으로, 어두운 상태(오프 상태)에 있는 LCoS 패널(33)에 유입되는 편광광의 타원율은 잔류 패널 지연성에 의해 행해진다. VAN-LCoS 패널(33) 및 트림 리타더(32)를 통하여 이중 통과된 뒤에, 반사된 광은 P-편광된 상태로 남게 된다. WGP(31)에 의해 통과된 나머지 P-편광 요소는 조명 시스템으로 주입되며 결국 상실된다.
전술한 바와 같이, 상기 트림 리타더(32)는 어두운 상태에서 대응 LCoS 패널(33)의 평면 내 지연성에 매칭되는 평면 내 지연성을 이론적으로 제공한다. 그러나, 실제로, LCoS 패널(33) 및 트림 리타더(32)의 평면내 지연성(즉, A-플레이 트 지연성)은 작동 표류(operational drift) (온도, 기계적 응력, 등)과 장치 두께 및 재료의 복굴절 제어에서의 제조 공차에 기인하여 각각의 요소 내에서 변화하게 된다. 그 결과, 적절한 보상을 위하여, LCoS 패널(33)에 의해 나타나는 것보다 트림 리타더(32)에서 높은 A-플레이트 지연성을 제공하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 10nm(λ=550nm 인 경우)의 A-플레이트 지연성을 가진 트림 리타더는 어두운 상태에서 2nm A-플레이트 지연성(λ=550nm 인 경우)을 나타내는 VAN-모드 LCoS 를 위한 보상을 제공하도록 제공된다.
당업자에게 알려진 바와 같이 A-플레이트에서의 이러한 오정렬은 전수한 바와 같은 정규 크로스된 축 구조에 대하여, 트림 리타더(32)의 광학 축을 오프셋할 것을 요구하게 된다. 환언하면, 이러한 트림 리타더는 크로스된 축 구조로부터 그 방위각 방향으로 회전함으로써 클록-인(clock-in) 된다. 예를 들어, SID 04, 다이제스트, pp990-993, 2004, "LCoS 패널보상", 첸 엠지 로빈슨 및 지.디. 샤프의 논문을 참조하라. LCoS 패널 및 트림 리타더 저속축의 상대적인 방위각 방향을 나타내는 도 3은 각도(φ)만큼, 인접한 사분면에서, S 편광 평면 및 P- 편광 평면의 이등분선으로부터 어떠한 높은 수치의 트림 리타더가 클록되는지를 나타낸다. 전술한 바와 같이, VAN-LCoS 패널의 저속축 및 고속축이 S-평광면 및 P-편광면을 이등분할 때, LCoS 리타더가 매우 작고(예를 들어 <<λ/50), 트림 리타더 A-플레이트 지연성이 1/4 파장 이하일 때, 오버클록된 각(φ)은 거의 아래와 같이 주어진다.
Figure 112008009448333-pat00001
여기서, Гa(TR) 은 트림 리타더 A-플레이트 지연성이며 Гa(LC) 는 LCoS A-플레이트 지연성이다. 따라서, 오버 클록된 각도는, LCoS 가 2mm 평면내 지연성(in-plane retardance)을 나타내고 트림 리타더가 약 10mm 의 평면내 지연성을 제공한다면, 약 39도가 된다.
평면내 지연성을 제공하는 것에 추가하여, 상기 트림 리타더(32)는 LCoS 패널의 시야범위를 증가시키도록 평면외 지연성(out-plane retardance)을 제공할 필요가 있게 된다. 평면외 지연성 보상에는 C-플레이트 요소가 종종 제공된다. C-플레이트는 정규 입사 광선에 대한 임의의 순 지연성을 제공하지 않는 반면에(즉, 정규 입사광은 복굴절성에 의해 영향을 받지 않는다), 광입사 오프축(즉 비상한 축(extraordinary axis)에 대한 각도에서)은 입사각에 비례하는 순(net) 지연을 경험하게 된다. 지연성이 입사각과 함께 증가하게 되면 C-플레이트는 양(positive)으로 판단되고, 지연성이 입사각과 함께 감소하게 되면 C-플레이트는 음(negative)으로 판단된다. 선택적으로, 복굴절성 제품의 지연성(△nd)가 음이라면(즉, ne-no 가 음인 경우), C-플레이트는 양인 것으로 판단된다. VAN-모드 LCoS 패널이 +C-플레이트로서 기능하게 되기 때문에, 트림 리타더가 평면내 지연성(즉 A-플레이트 지연성)을 보상하는 A-플레이트 요소와, 음의 평면외 지연성(즉 C-플레이트 지연성)을 보상하기 위한 C-플레이트 요소를 모두 포함하는 것이 일반적이다. 결과적인 트림 리타더는 편리하게 용어 정의된 A/-C 플레이트 트림 리타더가 된다.
선택적으로, 이러한 완전 기능 A/-C 플레이트 트림 리타더는 O-플레이트를 포함한다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, O-플레이트는 평면내 지연성과 평면외 지연성을 모두 구비한다. O-플레이트는 다양한 LCD 프로젝션 시스템에 향상된 보상을 제공하게 되는 것으로 진술된 바 있다(미국 특허 출원 번호 20040085487호 및 IEEE J. Displ. Technol., Vol 2, No. 3, pp223, 2006, 작성자는 루(Lu) 인 "O 플레이트 보상된 평면내 스위칭 액정 표시 장치" 를 참조). 명확하게 하기 위하여, A-플레이트는 플레이트의 평면에 나란한 방향으로 배향된 비상한 축을 가지는 광학 지연 요소이며, C-플레이트는 플레이트의 평면에 수직하게 배향된(즉 정규 입사광의 방향에 나란하게) 비상한 축을 가지는 광학적 지연 요소이며, O-플레이트는 플레이트의 평면에 대하여 경사진 각으로 배향된 비상한 축(즉 그 광학 축 또는 C 축)을 가지는 광학 요소이다.
트림 리타더는 일반적인 광학 리타더(예를 들어, A-플레이트, C-플레이트, 및/또는 O-플레이트로 구성)를 형성하는데 사용되는 재료나 그 결합으로부터 제조된다. 예를 들어, 일부 가능한 재료로는 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리카보네이트(PC) 필름, 디스코틱 필름(discotic film), 액정 폴리머(LCP)의 정렬된 필름 재료, 셀룰로오스 아세테이트와 같은 유기 호일, 복굴절 수정, 유전체 박막 필름을 포함한다. 일반적으로, 이러한 선택된 재료는 a) 균일하며 정확하고 재생산가능한 A-플레이트 지연성을 제공하여야 하고, b) 정확하며 재생산가능한 C-플레이트 지연성 프로파일을 제공하여야 하며, c) 높은 광유입 및 고온 조건하에서도 견딜 수 있어야 한다. 또한, 이러한 특성들은 트림 리타더가 상대적으로 낮은 지연성 수치를 가지고 있는 경우에도 달성되어야 한다. 예를 들어, VAN-모드 LCoS 마이크로 디스플레이 패널을 보상하는데 사용되는 트림 리타더는 약 30nm 이하의 A-플레이트 지연성과 550nm 파장에서 약 100-380nm 의 C-플레이트 지연성을 구비할 것이 요구된다.
전술한 광학 리타더 재료에서, 복굴절 결정은 높은 광유입 및 고온의 조건하에서 가장 내구성이 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, 복굴절 플레이트는 가공되지 않은 복굴절 결정으로부터 절개되어, 그 광학축은 플레이트(즉 A-플레이트)의 평면에 나란하거나, 플레이트(C-플레이트)의 평면에 수직하거나, 플레이트(즉 O-플레이트)의 평면에 대하여 경사지게 된다. 이러한 복굴절 플레이트는 소정의 지연성(예를 들어 0 차수의 사분면 파장 A-플레이트 지연성)을 제공하는 소정의 두께로 연마된다. 또한, 복굴절 결정 파장 플레이트의 영역에서, 의사-0 차수 리타더(pseudo-zero order retarder)는 2개의 복굴절 결정 플레이트의 광학축을 교차함으로써 반복적으로 제조된다. 개별 레이어는 양의 복굴절성(예를 들어, 단일-결정 쿼츠 또는 단일 결정 플루오르 마그네슘) 또는 음의 복굴절성(예를 들어, 방해석 결정)을 가진다. 이러한 교차 축 배열은 적절한 분포를 가진 2개의 파장 플레이트 요소(단일 결정 쿼츠 및 플루오르 마그네슘의 결합)를 사용하는 수색성(achromatic) 파장 플레이트를 제조하는데 사용된다.
복굴절 결정은 높은 광유입 및 고온의 환경하에서 높은 내구성을 가진 것으로 알려져 있기는 하지만, 전술한 바와 같은 마이크로 디스플레이 시스템(MDPS)과 같은 낮은 지연성의 장치에서 트림 리타더로서 사용하는 것은 이상적이지 못한 것으로 판단된다. 일반적으로, 이러한 것은 A-플레이트 또는 낮은 경사각의 O-플레이트로 구성되는 대부분의 복굴절 결정은 비교적 높은 복굴절율을 가져서 VAN-모드 LCoS 마이크로디스플레이 패널(예를 들어 진정 0 차수 리타더(true-zero order retarder))와 관련된 낮은 지연성 수치를 제공하기 위하여 매우 얇게 될 필요가 있다는 사실과 관련된다. 낮은 볼굴절율(즉, λ= 550nm 에서 △n ~ 0.009)에서도, 쿼츠 A-플레이트의 물리적 두께는 공칭 10nm 트림 리타더를 제조하기 위하여 약 1.1 ㎛가 될 필요가 있다. 이트륨 밴데이트(Yittrium Vandate(YVO4)(λ=550nm 일때 △n ~ 0.23)와 같은 높은 복굴절율 A-플레이트를 가지고서, 물리적 두께는 공칭 10nm 트림 리타더에 대하여 약 43nm 가 된다. 명확하게, 이렇게 얇은 플레이트로 작업을 하는 것은 실용적이지 못하다. 또한, 이러한 극히 작은 두께로 인하여 균일하고 정확하며 재생산 가능한 A-플레이트 지연성을 제공하는 것은 어려운 작업이 된다. 특히, 원하는 균일성 조건(예를 들어 2%)을 만족하는 것은 어려운 일이며, 일반적인 연마 방법으로써 절대적인 지연성을 목표로 하는 것은 도전적인 것이다.
전술한 바와 같은 MDPS에 트림 리타더로서 복굴절성 결정을 사용하는 방법은 다중-파장 지연을 사용하는 것이다. 예를 들어, 지연성의 10-파장 플러스 10nm 는 주어진 중심 파장 길이에서의 진정 0 차수 10nm 리타더로서 효력있는 동일한 지연을 제공한다. 쿼츠 복굴절 플레이트에 대하여, 10-파장 플러스 10nm 리타더(λ=550nm)는 약 610㎛ 두께가 된다. 이러한 공칭 두께는 작업하기에 더욱 합리적인 수준이지만, 균일하고 정확하며 재생산 가능한 A-플레이트 지연성을 제공하기에는 여전히 어려운 문제점이 있다. 예를 들어 ±5% 순지연성(net retardance) 공차를 갖기 위하여, 원하는 두께의 정확도가 ±0.0064%이다. 예를 들어, 이러한 두께 공차는 ±30nm 물리적 두께 공차를 요구하는, 7nm ±5% 공차를 목표로 하는 것과는 다르다. 또한, 다중-차수 리타더는 와이드 밴드 콘트라스트 보상에 있어서 널리 분포된다.
전술한 MDPS 에서의 트림 리타더로서 복굴절 결정을 사용하는 다른 시도는 소정의 방위각 오프셋 각으로 2개의 결정 플레이트 요소를 캐스캐이드 연결하는 것이다.
도 4a를 참조하면, 2개의 실질적으로 동일한 크기의 A-플레이트 리타더 요소의 비수직 각 케스케이드 연결의 예가 도시되어있다. 제 1 및 제 2 A-플레이트 리타더의 크기는 각각 Г1 및 Г2에 의해 주어지는데(여기서 Γ1≒Γ2), 반면에 방위각 오프셋 각은 φ 로 주어진다. 결과적으로 이중 레이어 리타더는 φc 의 방위각에서 정렬되는 저속축을 가지며 거의 (Г1+Г2)cos(φ0)로 주어지는 평면내 지연성(Гa)을 가지는 평면내 리타더로서 기능하게 된다. 2개의 A-플레이트 리타더 요소는 φ0≒88.2°에서 정렬되며 연마되는 쿼츠 사분의 일 파장 플레이트이어서, λ=550nm 에서 Γ1≒Γ2≒140.5nm로서, 이중 레이어 리타더의 평면내 순지연성은 약 7nm 가 된다.
도 4b를 참조하면, 교차된 리타더 축을 가진 2개의 A-플레이트 요소의 캐스캐이스 연결 구조의 예가 도시되고 있다. 제 1 및 제 2 A-플레이트 리타더의 크기는 각각 Г1 및 Г2로 주어지는데, 방위각 오프셋 각(φ)은 90도이다. 교차된 축 리타더는 φc 방위각으로 정렬된 저속축을 가지며 거의 (Г1-Г2)로 주어진 평면내 지연성(Гa)을 가지는 평면내 리타더로서 기능하게 된다. 환언하면, 평면내 순지연성은 제 1 및 제 2 A-플레이트 사이에서 크기가 맞아떨어지지 않는 것으로부터 인식된다. 제 1 A-플레이트가 207nm 지연성을 가진 쿼츠 A-플레이트이고 제 2 A-플레이트가 200nm 의 지연성을 가진 다른 쿼츠 A-플레이트일 경우에, 교차된 축 방향으로, 평면내 순지연성은 약 7nm가 된다.
각각의 경우에, 2개의 A-플레이트의 캐스케이드는 의사(pseudo)-C 플레이트를 제공하게 된다. 도 5 및 도 6은 이중 레이어 리타더 및 교차 축 리타더 각각의 모델링된 오프축 리타더를 도시한다. 보다 상세하게는, 도 5 및 도 6은 공기중에서 선형 지연성에 대한 입사각(AOI)의 플로팅한 결과를 도시한다. 균등한 A/C-플레이트 리타더 모델(예를 들어 SID 2005, p. 1810, 2005, 저자 케이. 탄 등. "고콘트라스트 LCoS 프로젝션 시스템용 보상기의 설계 및 특성" 참조)은 {ne, no} 지수로 표시할 경우 λ=550nm 에서 C-플레이트를 위한 {1.50, 1.60} 및 A-플레이트를 위한 {1.65, 1.50}의 지수 쌍임을 알 수 있다. 쿼츠 {ne, no} 는 λ=550nm 에서 {1.5552, 1.5459} 이다. 도 5 및 도 6에서, 의사-C-플레이트 지연성은 이중 레이어 리타더 및 교차 축 리타더 각각에 대하여, 약 -84nm @ λ=550nm 및-200nm @ λ=550nm 이다. 후자의 경우, 의사-C-플레이트 요소는 2개의 서브 요소의 공통 지연성이다(예를 들어 -200nm).
트림 리타더를 위하여 이중 레이어 또는 교차 축 리타더를 사용하는 주요 사항은 결정 플레이트 두께 및 방위각 오프셋 각 공차가 극히 타이트하다는 것이다. 예를 들어, ~0.009의 복굴절율을 가지는 쿼츠 결정 플레이트는 각각의 서브 요소의 순지연성을 ±1nm 로 유지하기 위하여 ±100nm 내에서 두께 공차를 요구하는 반면에, 2개의 서브 요소의 방위각 오프셋은 타이트한 분포로 평면내 순지연성을 얻기 위하여 0.1° 이하이어야 한다. 또한, 2개의 서브 요소의 비-90°각 오프셋은 정규 입사시에 원형 지연성을 나타낸다.
0.2/88.4°로 정렬되고 140.5/140.5 nm 의 개별 평면내 지연성을 가지는 저속축을 가지는 2개의 레이어 쿼츠/쿼츠 리타더를 위하여, 도 7에는 이중 레이어 리타더의 선형 및 원형 지연성 모델이 도시된다. 계산은 광학적 작용(등방성 선회 운동)을 포함한다. 광학적 작용은 재료가 평면 편광된 광을 회전시키게 하는 재료 특성이다. 여기에는 우측 및/또는 좌석 방향 회전하는 광학적 등방체가 존재한다. 단일 결정 쿼츠 플레이트의 경우, 단위 길이당 회전각은 550nm 파장에서 약 25.4°/nm 이다 (John Wiley & Sons, 뉴욕, P.210, 1998, 저자는 피 예, "층을 이룬 매체에서의 광학 파장" 참조). 우측-회전 쿼츠/쿼츠 이중 레이어는 양의 각도 회전을 포함하며(광선의 꼬리 단부를 보여주는 것에 대하여 우측 방향), 반면에, 좌측 회전 쿼츠/쿼츠 이중 레이어는 동일한 레이어 두께를 가지지만, 음의 각도 회전(좌측 회전)을 포함한다. 좌측 회전 쿼츠/쿼츠 이중 레이어는 제 1 쿼츠 레이어(광입사에 근접) 및 제 2 쿼츠 레이어 각각에 대하여 -0.3/86.9°에서 배향된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 선형 지연성의 △nd 제품은 청색 파장 단부를 향하여 떨어지게 되지만, 대응하는 원형 지연성은 증가하게 된다. VAN-모드 LCoS 와 같은 일부 이미지 패널에서, 온축(on axis) 복굴절율은 실질적으로 선형이다. 원형 지연성의 존재로 인하여 청색 파장 모서리를 향하여 미약한 이미지 콘트라스트가 나타나게 된다. 우측 회전 및 좌측 회전 쿼츠/쿼츠 이중 레이어 리타더를 X 축에 거의 나란한 제 1 레이어와 Y축에 거의 나란한 제 2 레이어와 비교하면, 좌측 회전 장치는 플래터 선형 지연성 스펙트럼 및 감소된 원형 지연성을 가지기 위하여 바람직하다.
교차 축에서 2개의 쿼츠 A-플레이트를 위한 선행 및 원형 지연성 모델은 도 8에 도시되어 있다. 광학적 작용의 감지에 따라, 선행 리타더의 유효 축과 화합물 쿼츠/쿼츠 리타더에서의 순원형 리타더의 신호는 감소하게 된다.
전술한 문제점을 해결한 복굴절 결정을 포함하는 트림 리타더를 제공하는 것이 바람직하다.
제조하기에 실용적이며 합리적인 두께 및 방위각 공차를 나타내는 복굴절 결정을 포함하는 트림 리타더를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 단일 레이어 복굴절 결정 트림 리타더에 관한 것이다. 복굴절 결정은 그 광학 축(비상하거나 C-축)이 높은 경사각에 있고 복굴절 결정이 비교적 두꺼울 때조차도 낮은 평면내 지연성 수치를 제공하도록 절개된다.
상기 플레이트의 표면에 대하여 큰 경사각으로 배향된 광학 축을 가지는 복굴절 결정은 원하지 않는 높은 +C-플레이트 지연성을 나타내기 때문에, 예를 들어, VAN-모드 LCoS 패널 콘트라스트 보상에 적절한 전체 A/-C-플레이트 리타더 기능을 가지는 트림 리타더를 제공하기 위하여 크게 경사진 O-플레이트는 -C-플레이트 리타더에 연결된다. -C-플레이트 리타더가 박막 필름 다중-레이어 형상-복굴절 코팅인 경우, 이러한 전체 기능 트림 리타더는 제조하기에 실용적이며 두께 및 방위각 공차이며 높은 제작 수율을 가지게 된다. 특히, 크게 경사진 O-플레이트의 물리적인 두께 범위는 현재의 연마/그라인드 방법에 대응되며 관리가능한 연마/그라인드 공차(예를 들어 수십 내지 수백 마이크론 두께 및 마이크론 수준의 공차)를 제공한다. 또한, 이러한 작은 크기의 트림 리타더는 LCoS 패널보상의 작은 민감한 각 클록 조건(sensitivity angle clocking requirement)에 적절하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단일 축 복굴절 결정 레이어의 표면으로 경사진 각에서 광학축을 가지는 단축(uniaxial) 복굴절 결정 레이어로서, 상기 경사각은 단축 복굴절 결정 레이어의 두께가 20㎛를 초과할 때 상기 단축 복굴절 결정 레이어가 소정의 파장 범위에 사용되는 액정 디스플레이 패널의 잔류 평면내 지연성을 위한 보상에 적합한 범위의 소정의 파장에서 평면내 지연성을 가지도록 선택되는, 단축 복굴절 결정 레이어; 및 대비되는 굴절지수 재료의 선택적인 레이어의 적어도 하나의 주기적인 적층부, 두께 및 적어도 하나의 다중 레이어 적층부가 단축 복굴절 결정 레이어의 양의 평면외 지연성과, 소정의 파장 범위에서, 액정 디스플레이 패널의 양의 평면외 지연성에 대한 보상에 적합한 소정의 파장 범위에서 음의 평면외 지연성을 가지도록 선택된 각각의 교번하는 레이어의 굴절 지수를 포함하는 적어도 하나의 다중 레이어를 포함하는 광학 리타더가 제공된다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 광원; 상기 광원으로부터 광을 수용하며 제1편광축을 가지는 제1선형 편광된 광을 투과시키는 제 1 편광기; 상기 제 1 선형 편광된 광을 광학적으로 조절하는 액정 디스플레이 패널; 광학적으로 조절된 광을 수용하고 제 2 선형 편광 축을 가지는 제 2 선형 편광된 광을 투과시키는 제 2 편광기; 스크린상에 제 2 선형 편광된 광을 투영하는 투영 렌즈; 및 제 1 및 제 2 편광기 중 적어도 하나와 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되는 트림 리타더를 포함하는 액정 디스플레이 기판 프로젝션 시스템이 제공되는데, 상기 트림 리타더는 단축 복굴절 결정 레이어의 표면에 대하여 경사각으로 그 광학축을 가지는 단축 복굴절 결정 레이어로서, 상기 경사각은, 상기 단축 복굴절 결정 레이어의 두께가 20㎛를 초과할 때 상기 단축 복굴절 결정 레이어가 액정 디스플레이 패널의 잔류 평면내 지연성을 위한 보상에 적합한 평면내 지연성을 가지도록 정해지는, 단축 복굴절 결정 레이어와; 대비되는 굴절률 재료의 교번 레이어의 적어도 하나의 추기의 적층과, 적어도 하나의 다중 레이어 적층이 상기 단축 복굴절 결정 레이어의 양의 평면외 지연성과 액정 디스플레이 패널의 양의 평면외 지연성에 대한 보상에 적합한 음의 평면외 지연성을 가지게 되도록 선택되는 각각 교번하는 레이어의 두께 및 굴절률 지수를 포함하는 적어도 하나의 다중 레이어 적층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광원; 상기 광원으로부터 광을 수용하며 제1편광축을 가지는 제1선형 편광된 광을 투과시키는 제 1 편광기; 상기 제 1 선형 편광된 광을 광학적으로 조절하는 액정 디스플레이 패널; 광학적으로 조절된 광을 수용하고 제 2 선형 편광 축을 가지는 제 2 선형 편광된 광을 투과시키는 제 2 편광기; 스크린상에 제 2 선형 편광된 광을 투영하는 투영 렌즈; 및 제 1 및 제 2 편광기 중 적어도 하나와 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되는 트림 리타더를 포함하는 액정 디스플레이 기판 프로젝션 시스템이 제공되는데, 상기 트립 리타더는 상기 액정 디스플레이 패널의 잔류 평면내 지연성을 위한 보상에 적합한 평면내 지연성 및 양의 평면외 지연성을 가지는 단축 복굴절 결정 레이어로서, 상기 평면내 지연성에 대한 양의 평면외 지연성의 비율은 30 내지 150 범위가 되는, 단축 복굴절 결정 레이어와; 대비되는 굴절률 재료의 하나 이상의 주기적으로 적층된 교번 레이어를 포함하며, 상기 교번 레이어의 두께 및 굴절율 지수는 하나 이상의 다중 레이어 적층이 단축 복굴절 결정 레이어의 양의 평면내 지연성 및 액정 디스플레이 패널의 양의 평면내 지연성을 보상하기에 적합한 음의 평면외 지연성을 가지도록 선택되는 하나 이상의 다중 레이어 적층을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 제조하기에 실용적이며 합리적인 두께 및 방위각 공차를 나타내는 복굴절 결정을 포함하는 트림 리타더를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 광학축이 높은 경사각으로 되고(예를 들어 높은 경사각의 O-플레이트) 복굴절 결정이 상대적으로 얇은 경우조차도 낮은 평면내 지연성을 가지도록 절개되는 단일 레이어 복굴절 결정을 포함하는 트림 리타더에 관한 것이다.
도 9a, 9b는 높은 경사각의 O-플레이트를 그 수직 요소로 분해한 것을 도시하는 개략적인 다이아그램이다. 이러한 예에서, 상기 O-플레이트는 xy 평면에 나란한 단축 복굴절 레이어이다. 도 9a을 참조하면, 상기 단축 복굴절 레이어의 광학축(즉, 비상축 또는 C-축)은 양의 z- 축에 대하여 예리한 각(θc) 의 각으로 경사지게 되는데, 여기서 0≤θc≤90°이며; xy 평면에 대한 C-축의 투영은 x-축에 대하여 방위각(φc)으로 정렬되며; 오일러 각(Euler angle: θc, φc)은 우선회(right handed) XYZ 좌표 시스템(RH-XYZ)에 따라 정의된다. 이차 지수 타원 방정식을 사용하여, 상기 장치 평면에 수직하며 나란한 광에 대한 유효 비상 굴절 지수는 하기 의 식으로 표현된다.
Figure 112008009448333-pat00002
(1)
Figure 112008009448333-pat00003
(2)
여기서, ne(평면내) 및 ne(평면외)는 xy 평면 및 z-축을 각각 따라서 비상 굴절 지수를 나타내며, θc 는 z-축으로부터의 경사각을 나타내며; ne 및 no 는 각각 단일 매체의 주축에서의 비상굴절지수(extraordianry indice of refraction) 및 정상굴절지수(ordianry indice of refraction)를 나타낸다. 도 9b를 참조하면, 분해된 평면내 및 평면외 유도 비상 굴절지수가 도시된다. 평면내 및 평면외 복굴절에 대한 정상지수는 no 이며, 양자는 θc에 대하여 서로 독립적이다.
평면내 및 평면외 지연성에 대한 유효 복굴절률은 이러한 유효 비상 지수로써 표현된다.
Figure 112008009448333-pat00004
(3)
Figure 112008009448333-pat00005
(4)
O-플레이트 레이어의 평면내 지연성에 대한 평면외 지연성의 비율은 이러한 유효 복굴절률 수치의 비율을 취함으로써 결정된다.
Figure 112008009448333-pat00006
(5)
여기서 Γc(OP) 및 Γa(OP)는 각각 경사지게 정렬된 레이어로부터 얻어질 수 있는 C-플레이트 및 A-플레이트의 근사값이다.
표 1은 A-플레이트, C-플레이트의 이론적인 결과치와 80도 내지 87도의 평면외 경사각(θt)(즉 90°-θc)에 대하여 A-플레이트에 대한 C-플레이트의 비율을 나타낸다. 이러한 계산에서, 공칭 100 마이크론 두께의 O-플레이트 쿼츠 레이어는 λ=550nm 에서 {1.5552, 1.5459}의 지수를 가지는 것으로 가정되었다. ±5 두께 공차(예를 들어, 100㎛ 공칭에 대하여 95 및 105㎛의 물리적 두께)가 포함되었다.
1 도80 81 82 83 84 85 86
O525.9 21.0 16.6 12.7 9.4 6.5 4.2
O527.2 22.1 17.5 13.4 9.9 6.9 4.4
O528.6 23.2 18.4 14.1 10.4 7.2 4.6
O5839 844 849 853 856 859 862
O5884 889 894 898 901 904 907
O5928 933 938 943 946 950 952
32.4 40.2 40.2 66.9 91.3 131.8 206.3
표 1: 경사지게 정렬된 단축 복굴절 레이어의 평면내 지연성에 대한 평면외 지연성의 예상 비율
표 1에 표시된 바와 같이, 80 내지 87도의 평면외 경사각(θt)를 가지는 100 마이크론 두께 쿼츠 O-플레이트는 30nm 의 평면내 지연성과 800 nm 를 초과하는 평면외 지연성을 가지는 것으로 예상된다. 도 10에서 평면외 경사각(θt)에 대하여 플로팅된, A-플레이트에 대한 C-플레이트의 비율(Γc/Γa)은 85도를 초과하는 경사 각에 대하여 급속하게 증가하게 된다. 일반적으로, 50 초과 약 150미만의
Figure 112008009448333-pat00007
비율은 C 및 A 플레이트 지연성간의 합리적인 타협점을 제공한다.
표 1을 다시 참조하면, 85도의 평면외 경사각으로 절개되고 거의 100 마이크론의 두께로 연마된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트는 λ=550nm 에서 약 900 nm 의 +C-플레이트 지연성과, λ=550nm 에서 약 7nm 의 A-플레이트 지연성을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 이러한 A-플레이트 지연성 수치는 VAN-모드 LCoS 패널에서의 잔류 복굴절률에 대한 보성에 매우 적합하다. 그렇지만, 이러한 보조 +C 플레이트 지연성은 VAN-모드 LCoS 패널의 시야범위를 증가시키는데 필요한 -100 내지 -380nm -C-플레이트 지연성과는 멀다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 낮은 수준의 A-플레이트 지연성 및 높은 수준의 +C 플레이트 지연성을 제공하는 높은 경사각의 O-플레이트는 VAN-모드 LCoS 패널 대비 보상에 기능적으로 적합한 전체 A-플레이트/C-플레이트 리타더를 가지는 트림 리타더를 제공하도록 -C-플레이트 요소와 연결된다.
C-플레이트 요소에 적합한 몇몇 예들은 조밀한 피치의 콜레스테롤 액정, 유전체 형상 복굴절율, 동일 평면에 정렬된 폴리머 형상 복굴절률, 및/또는 경사지게 정렬된 디스코틱 합성물을 사용한다. 선택적으로, C-플레이트 요소는 레이어의 평면에 수직한 광학축을 가지는 레이어를 형성하도록 절개된 복굴절 결정(예를 들어 쿼츠 또는 플루오르화 마그네슘)이다. 조밀한 피치의 콜레스테롤 액정(예를 들어 헬리컬 피치 LC 매체는 가시 파장 범위의 가장 짧은 파장보다 더 짧다)은 SID'92 다이제스트, p. 401, 1992, 저자 에이치. 히토오, 엠. 이시카와, 와이. 히사타케, 제이. 히라타, 티. 야마모토와, Proceedings Euro Display '99, pp. 121-125, 1999 의 저자 에이치. 세이벨레, 케이. 슈미트, 엠.샤트의 "멀티도메인 LCD 및 광정렬에 의해 생성되는 복합 광학 리타더" 및 미국 번호 6,829,026 로에 설명되어 있다. 유전체 형상 복굴절성은 예를 들어, SID'94, 다이제스트, p. 245, 1994의 저장 제이.피. 엘벤 주니어, 더블유.제이. 거닝, 제이. 비디, 디. 테이버, 엘. 헤일, 피.에 및 엠. 코스네비산의 논문 및 미국 특허 5,196,953호에 설명되어있다. 공통 평면 정렬 폴리머 형상 복굴절성은 예를 들어 S-T, Wu, J. Appl. Phys, 76(10), pp. 5975-5980, 1994에 설명되어 있다. 디스코틱 화합물의 경사진 정렬은 예를 들어 Jan. J. Appl. Phys., 36, pp. 143-147, 1997, 저자 헤이치, 모리, 와이. 이토오, 와이.니시우라, 티. 나카무라 및 와이. 시나가와에 설명되어있다.
높은 경사각의 O-플레이트에 연결되기에 적합한 -C-플레이트 요소의 다른 예는 반사 방지(AR) 코팅 설계(FBAR)에 일체로 되는 형상 복굴절(FB: form birefringent) 유전체 적층체이다. 미국 특허 7,170,574호, 미국 특허출원 20070070276호에 설명된 바와 같이, 이러한 유전체 적층체는 유기 대응 부분 및/또는 폴리머 대응 부분에 비교하여 내구성이 높으며 복굴절 결정에 대하여 선택적인 낮은 코스트를 제공하게 된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실시예가 도시되는데, 높은 경사각의 O-플레이트는 2개의 FBAR 코팅부들 사이에 배치된다. 보다 상세하게는, 도 11은 단일 레이어 복굴절 결정 조립체(110), 상기 단일 레이어 복굴절 결정 조립체의 제 1 측상에 배치되는 제 1 FBAR 유전체(120), 및 상기 단일 레이어 복굴적 결정 조립체의 반대편 제 2 측상에 배치되는 제 2 FBAR 유전체 코팅부(130)을 포함하는 트림 리타더를 도시한다.
상기 단일 레이어 복굴절 결정 조립체(110)는 접착 레이어(115)로써 투명한 기판(119)에 박판 처리되고 수직한 장치에 대하여 날카로운 각(113)을 경사진 굴절률 타원체(112)를 가지는 복굴절 결정(111)의 단일 레이어를 포함한다. 상기 단일 레이어 복굴절 결정(111)은 쿼츠, 플루오르 마그네슘, 이트륨 밴데이트(Yittrium vandate) 등가 같은 무기 복굴절 재료의 본체 블록으로부터 일반적으로 절개된다. 일반적으로, 복굴절 결정은 높은 경사각의 O-플레이트를 형성하도록 절개된다 (즉, θc에 등가인 날카로운 각(113)은 45°미만이며, 경사각(θt)는 45°를 초과한다). 적절한 경사각(θt)의 범위는 복굴절 레이어의 원하는 두께에 따라 결정되며 복굴절 재료의 복굴절률에 따라 결정된다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 쿼츠와 같은 낮은 복굴절율을 가지는 재료로 g형성된 100㎛ 레이어는 80 내지 85° 사이의 경사각(θt)을 요구하는 반면에, 이트륨 밴데이트와 같은 높은 복굴절율을 가지는 재료로 형성된 동일한 크기의 레이어는 보다 높은 경사각(θt)을 필요로 한다. 선택적으로, 100㎛ 를 초과하는 두께를 가지는 쿼츠 레이어가 필요하다면, 보다 높은 경사각이 요구된다. 높은 경사각의 O-플레이트의 두께는 의도된 적용례(즉, 어두운 상태에서 VAN-모드 LCoS 패널의 잔류 복굴절성에 대한 보상을 위하여)에 적합한 A-플레이트 지연성을 제공하기 위하여 경사각(θt) 및 복굴절 재료에 대한 의존성에 따라 결정된다. 예를 들어, 550nm 의 파장에서의 평면내 지연성의 10nm 타겟과 O-플레이트의 쿼츠 단일 레이어를 구비하여, 일반적인 상기 경사각은 71 내지 88도 사이의 범위에 있으며, 보다 자세하게는 81.5 내지 85.5도 범위 내에 있다. 높은 경사각 O-플레이트(111)의 물리적인 두께는 10 ㎛ 내지 1nm 의 범위이며, 자세하게는 50㎛ 내지 200㎛의 범위이다.
제 1 FBAR 코팅부(120)는 제 1 지수 정합 세그먼트(122) 및 제 2 지수 정합 세그먼트(123) 사이에 배치된 제 1 형상 복굴절 적층체(121)를 포함한다. 유사하게, 제 2 FBAR 코팅부(130)는 제 3 지수 정합 세그먼트(132) 및 제 4 지수 정합 세그먼트(133) 사이에 배치되는 제 2 형상 복굴절 적층체(131)를 포함한다.
각각의 형상 복굴절(FB) 적층체(121/131)는 대비되는 굴절 지수 재료의 교번하는 레이어로부터 형성된 주기적인 적층체이다. 예를 들어 일실시예에서, 각각의 형상 복굴적 적층체(121/131)는 높고 낮은 굴절율 재료의 교번하는 레이어를 포함한다. 다른 실시예에서, 각각의 형상 복굴절 적층체(121/131)는 높은 굴절율 재료, 매체, 낮은 굴절율 재료의 교번하는 레이어를 포함한다. 각각의 경우에서, 재료에 따라 다른 각각의 레이어의 두께는 작동 파장의 비율(예를 들어 λ=550nm 의 비율)에 한정된다. 공지 기술로 알려진 바와 같이, 광의 파장보다 훨씬 짧은 두께를 가진 교번하는 지수의 레이어의 주기적인 적층체는 -C-플레이트 리타더로서 기능하는 0차 지수 서브 파장 그레이팅을 형성하도록 설계될 수 있다. 이러한 회절성 요소의 -C-플레이트 지연성은 분자의 지연성보다는 교번하는 레이어의 구조(형상)으로부터 발생하게 되기 때문에, 상기 교번하는 레이어는 정규 등방성 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 교번하는 레이어의 적절한 재료의 예는 실리카(SiO2, n=1.46), 탄탈라(Ta2O5, n=2.20), 알루미나(Al2O3, n=1.63), 하프니아(HfO2, n=1.85), 티타니아(TiO2, n=2.37), 니오비아(Nb2O5, n=2.19) 및 플루오르 마그네슘(MgF2, n=1.38)과 같은 유기 유전체 및 무기 유전체를 포함한다.
각각의 FB 적층체(121/131)에 대한 -C-플레이트 지연성은 레이어 두께, 레이어의 굴절율, 및/또는 교번하는 레이어의 개수를 변화시킴으로써 특정 적용례에 맞추어진다. 예를 들어, 일실시예에서, -C-플레이트의 지연성의 크기는 0 차수 유효 매체 이론(Effective Media Theory:EMT)을 사용하여 예측되는데, 주기적인 등방성 지수 구조체는 효과적인 일상 지수 및 비상 지수를 가지는 음의 단축 복굴절 레이어로서 설명된다. EMT 는 미국 특허 5,196,953호에 추가적으로 상세히 설명된다. EMT C-플레이트 지연성 예측치를 따라서, 상업적으로 이용가능한 TFCalc 및 Optilayer 와 같은 컴퓨터 모델링 프로그램이 원하는 -C-플레이트 지연성이 얻어질 때까지 이러한 하나 이상의 파라미터를 변화시켜서 FB 적층체를 설계하는데 사용된다. 일반적으로, -C-플레이트 지연성은 높은 경사각의 O-플레이트(111)에 의해 제공된 +C-플레이트 지연성 및 VAN 모드 LCoS 패널에 의해 제공된 +C-플레이트 지연성을 보상하기에 충분히 커야 한다. FB 적층체의 -C-플레이트 지연성은 교번하는 레이어들 사이에 큰 굴절율의 차이(예를 들어 0.5 이상)를 제공하거나, 교번하는 레이어의 레이어 두께를 서로 유사하게 선택하거나, 교번하는 레이어의 개수(예를 들어 20 내지 100개)를 증가시킴으로써 최대화된다.
각각의 지수 정합 세그먼트(index matching segment: 122, 123, 132, 133)는 대비되는 굴절율 재료를 가지는 재료들로부터 형성되는 다수의 1/4 파장 적층체를 포함한다. FB 적층체(121, 131)와 함께, 지수 정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)는 높은 경사각 O-플레이트(111) 및/또는 지지 기판(119)으로부터 광의 반사를 감소시키는데 사용되는 FBAR 코팅부(120, 130)를 형성한다. 상기 지수 정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)는 FB 적층체층(121/131)을 형성하는데 사용되는 동일한 재료로 형성되거나, 다른 재료로 형성된다. 상기 지수 정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)는 전체 순지연성으로 하나의 요인으로 포함되어야 하는 추가적인 평면외 지연성(예를 들어 +C-플레이트로서 기능함)을 제공한다. 환언하면, 의도된 적용례(예를 들어, VAN 모드 LCoS 패널의 시야 범위를 증가시키기 위하여)를 위하여 트림 리타더(100)의 순-C-플레이트 지연성을 조절하기 위하여, FB적층부(121, 131)는 높은 경사각 O-플레이트(111), VAN-모드 LCoS 패널 및/또는 MDPS 에서의 다른 편광 감광 장치에 의해 제공된 +C-플레이트 지연성을 보상하는 것에 추가하여 상기 지수-정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)에 의해 제공된 +C-플레이트 지연성을 보상하는 -C-플레이트 지연성을 제공하도록 설계돼야 한다.
합리적인 FB 두께를 유지하기 위하여, 높은 경사각 O-플레이트에서의 A-플레이트에 대한 C-플레이트의 비율은 500 미만이어야 하며, 일반적으로 150 미만이다. 예를 들어, 표 1을 참조하면, 85도의 평면외 경사각으로 절개되고 약 100 마이크론의 두께로 연마되는 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트는 λ=550nm 에서 약 7nm 의 평면내 지연성과, λ=550nm 에서 약 900 nm 의 보충적인 +C-플레이트 지연성을 나타낸다. 만약 트림 리타더(100)가 λ=550nm 에서 약 200nm 의 C-플레이트 지연성을 가지는 LCoS 영상 패널을 보상하도록 설계된다면, FBAR 코팅부로부터의 원하는 C-플레이트 보상은 λ=550nm 에서 약 -900nm 이다. -C-플레이트 지연성의 양은 1,100nm 쿼츠 O-플레이트 및 VAN-모드 +C-플레이트 지연성이 결합된 것을 무효로 하기에 충분하다. 이러한 계산에서, C-플레이트 지연성의 베이스 지수는, 미국 특허 7,170,574에 대략 드러난 바와 같이, +C-플레이트에 대하여 {1.65, 1.50} 및 λ=550nm 에서 -C-플레이트에 대하여 {1.50, 1.65} 중 {ne, no}에 페깅(pegged)된다. 일실시예에서, λ=550nm 에서 약 -990의 C-플레이트 지연성이 2개의 FB적층체에 의해 제공되며, 각각의 적층체는 각각이 FBAR 코팅부의 전체 두께가 약 6.2㎛가 되도록 실리카 및 탄탈라로 된 교번하는 레이어로 형성된다.
FB적층체(121, 131) 및 지수 정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)는 분리된 요소로서 전술한 바와 같지만, 실제로 FB적층체(121, 131)는 각각이 FB적층체(121, 131) 사이의 전이 및 대응하는 지수 정합 세그먼트(122, 123, 132, 133)가 구별되지 않도록 반사 방지(AR) 코팅부 설계에서 일체로 된다. 제 1(120) 및 제 2(130) FBAR코팅부는 화학증착(CVD), 플라즈마 증진 CVD, 전자 비임 증발, 열증발, 스퍼터링 및 원자 레이어 증착과 같은 일반적인 진공 증착 기술을 사용하여 제조된다.
전술한 실시예에서, 2개의 형상 복굴절 AR 적층체 사이에서 개재되며 경사진 각으로 정렬되어 절개되는 고체 복굴절 결정은 LCoS 패널콘트라스트 보상에 적합한 A/-C 플레이트 리타더 기능성을 가지는 트림 리타더를 제공하는데 사용된다.
바람직하게는, 상기 트림 리타더(100)의 A-플레이트 지연성은 단일 레이어 복굴절 결정(예를 들어 높은 경사각 O-플레이트로 절개)에 이해 제공된다. A-플레이트 지연성은 유기 레이어보다는 무기 복굴절 레이어에 의해 제공되기 때문에, 상기 트림 리타더(100)는 비교적 내구성이 있으며 신뢰성이 있다. 예를 들어, 상기 트림 리타더(100)는 연장된 시간 동안(예를 들어 10,000 시간 이상) 높은 광 유입 밀동(예를 들어 40Mlux 이상) 그리고 고온(예를 들어 섭씨 120도 이상)을 견딜 수 있어야 한다. A-플레이트 지연성은 A-플레이트 쪼는 낮은 경사 O-플레이트 보다는 높은 경사 O-플레이트에 의해 제공되기 때문에, 상기 트림 리타더(100)는 평면내 리타더 두께에서 비교적 공차를 구비한다. 예를 들어, 공칭 100㎛ 두께 쿼츠 플레이트에서, 1% 두께 공차는 1㎛ 연마 오차 조건을 나타낸다. A-플레이트 지연성은 A-플레이트 또는 낮은 경사각 O-플레이트 보다는 높은 경사각 O-플레이트에 의해 제공되기 때문에, 비교적 두꺼운 평면내 리타더는 다중 파장 지연보다는 진정 0차의 작은 크기의 지연성을 제공하도록 절개된다. 따라서, 상기 트림 리타더(100)는 비교적 넓은 밴드 적용례에 적합하다. A-플레이트 지연성은 2개 복굴절 레이어의 캐스캐이드보다는 복굴절 결정의 단일 레이어에 의해 제공되기 때문에, 타이트한 방위각 공차와 관련된 문제는 완화된다. 또한, 원형 지연성과 관련된 문제점도 감소된다. 특히, 비광학적 작용 단일 레이어 결정 O-플레이트는 원형 지연성을 나타내지 않는 것으로 관련 기술분야에서 알려져 있다. 또한, A-플레이트 지연성은 2개의 복굴절 캐스캐이드보다는 복굴절 결정의 단일 레이어에 의해 제공되기 때문에, 상기 트림 리타더는 모든 파장에서 비교적 안정적이고 효과적인 고속/저속축을 구비하여, 비교적 강한 방위각 오버 클록킹이 가능하게 되고 비교적 양호한 지연성 크기와 균일한 방향성(즉, 2개의 레이어의 캐스캐이드에 관련된 복합 오차는 제거된다)을 제공하게 된다.
추가적으로, 트림 리타더(100)의 C-플레이트 지연성은 하나 이상의 FBAR 코팅부에 의해 제공된다. 상기 FBAR 코팅부는 높은 경사각 O-플레이트의 +C-지연성을 소거하기에 충분한 -C-플레이트를 제공할 수 있고 LCD 페널(예를 들어 VAN-모드 LCoS 패널)의 + C-플레이트 지연성을 보상할 수 있기 때문에, 완전 기능 A/-C-플레이트 기능성을 가지는 트림 리타더가 제공된다. FBAR 코팅부는 높은 경사의 O-플레이트 및/또는 지지 기판의 외측 표면상에 직접 배치된다. 따라서, 완전 기능 트림 리타더제조시에 실용적이며, 높은 제조 수율을 가지게 된다. 또한, 증착된 FBAR 유전체 필름은 높은 경사 O-플레이트 및/또는 지지 기판의 외측 표면상 부합하게 된다. 박막 필름 적층체로 제조된 -C-플레이트 리타더의 C-플레이트 축은 상기 표면에 대하여 자동으로 정렬된다. 또한, FBAR 이 무기 유전체 레이어로부터 제조될 때, A/-C 플레이트 리타더 기능성을 가지는 결정 플레이트 트림 리타더의 내구성은 타협된다. FBAR 코팅부는 비교적 넓은 밴드 -C 플레이트 지연성을 가진다.
도 11에 도시된 완전 기능 트림 리타더(100)의 대비되는 보상 효력을 도시하기 위하여, 그 지연성 및 그 개별 요소 중 일부는 추가적으로 상세하게 검사된다. 도 12를 참조하면, 코팅되지 않은 단일-레이어 쿼츠 O-플레이트의 저속축(SA) 및 고속축(FA)을 따른 입사각대 측정된 지연성이 도시된다. 코팅되지 않은 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트는 약 100㎛ 두께이며, 약 85도의 경사각을 가진다. 적색(630nm), 녹색(550nm), 청색(450nm) 파장에서의 각 형태들 사이에서는 작은 분포도가 존재한다. 선형 지연성 형태는 FA 평면을 따라 약 0도의 입사각으로 대칭적이지만 SA 를 따른 형태는 비대칭적이다.
도 13은 측정된 평면내 지연성 스펙트럼, 원형 지연성 스펙트럼, 및 유리 기판상에 박판 처리된 비코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트에 대하여 축방향 스펙트럼을 도시한다. 이러한 리타더는 λ=550nm 에서 약 6.5nm 선형 지연성 및 7.5 nm 원형 지연성을 나타낸다. 상기 선형 지연성은 비교적 비-산포적이다. 상기 원형 지연성 크기는 현저하면서 산포되어 있다. 상기 데이터는 AR 코팅의 부족에 비록 영향을 받지만, 축방향은 파장 범위를 가로질러 비교적 평평한 형태를 도시한다.
도 14는 FBAR 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트 리타더에 대한 축방향 스펙트럼, 원형 지연성 스펙트럼, 측정되고 모델링된 선형 지연성 스펙트럼이 도시한다. FBAR 코팅부(예를 들어 박판 처리된 O-플레이트의 양측면상에)는 -C-플레이트 FB 적층부에 추가하여 이중-밴드(즉, 적색 및 녹색) AR 적층부를 포함한다. 높은 경사각 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트를 나타내는 수치 모델은 85도 경사각 및 85㎛ 플레이트 두께를 포함한다. 각각 비상 및 정상 파장에 대하여(http://www.almazoptics.com/Quartz.htm에서 이용가능) {1.5554 and 1.5461}의 지표를 가지는 완전 {ne, no} 분산 데이터가 사용되었다. 측정되고 모델링된 평면 내 지연성은 전체 AR 밴드에 따라 약 6nm 이었다. 이러한 A-플레이트 지연성은 LCoS 영상 패널에서 잔류 A-플레이트 지연성에 대한 보상에 적합하다.
FBAR 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트 리타더의 C-플레이트 기능은 측정된 지연성 대 입사각 형태로부터 분명하게 드러나는데, 이는 도 15에 도시되어 있다. 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트의 약 +900nm C-플레이트 지연성과 결합시에, 약 -900nm 의 C-플레이트에 대해 제공된 추가된 FBAR 적층체는 약 -180nm의 C-플레이트 지연성을 나타내었다. 약 -180nm 순 C-플레이트 지연성은 LCoS 영상 패널의 약 200nm 의 C-플레이트 지연성에 대한 보상을 위하여 적절하다. 다양한 요소로부터의 양의 C-플레이트 지연성 및 음의 C-플레이트 지연성은 굴절율 차이에 기인하여 간단히 추가되지는 않는다.
FBAR 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트 리타더는 도 16에 도시된 바와 같이 지연 프리플렛(예를 들어 축방향 뿐만 아니라 선형 및 원형 지연성)을 나타내도록 모델링되었다. 입사각에 대한 측정된 원형 지연성 형태와 모델링된 지연성 형태 사이의 불일치에 기인하여 등방성 선회가 가정되었다.
완전함을 위하여, 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트를 사용하여 측정된 지연 트리플렛의 완전 시야 범위(full field of view(FOV))가 도 17에 도시된다. 선형 지연성 및 축방향 FOV 형태에서의 현저한 대칭성을 나타내는 높은 경사각의 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트를 사용하였다. 굴절 LCoS 광 엔진에서 보상기로서 사용되는 트림 리타더와 같은 이중-통과 설계에서, 비대칭성은 이중 통과 투과시에 소거된다. 원형 지연성 FOV 형태는 쿼츠 레이어의 회전 상수가 자연에서의 등방성에 근접하게 되는 것을 제안한다.
코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트(예를 들어, 박판 처리된 O-플레이트의 양측의 FBAR)는 VAN-모드 LCoS 시스템에 대한 콘트라스트 증폭기로서 테스트 되었다. 상기 테스트는 SID2005, p1810, 2005, 저자 케이. 탄 등에 의한 "높은 콘트라스트 LCoS 프로젝션 시스템에 대한 보상기의 설계 및 특성"에 설명되어 있다. 녹색 및 적색 파장 밴드에서의 콘트라스트 비율은 약 3,500:1 및 4,500:1로 측정되었다. 이러한 결과는 녹색 및 적색 밴드 콘트라스트 비율이 동일한 LCoS 패널 및 동일한 테스트 조건을 사용하여, 6,500:1 및 8,500:1인 SID 2005, p.1810, 2005, 저자 케이. 탄 등에 의한 "높은 콘트라스트 LCoS 프로젝션 시스템에 대한 보상기의 설계 및 특성"에 비교될 수 있다.
상대적으로 빈약한 콘트라스트 비율은 두꺼운 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트에서의 무시할 수 없는 원형 지연성의 존재에 기여한다. 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트의 두께가 4의 인자만큼(예를 들어 88㎛ 두께 대신에 약 22㎛) 감소하게 된다면, 콘트라스트 비율은 증가하게 된다는 것은 이미 알려졌다. 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트의 두께가 4의 인자(예를 들어 약 22μ두께)만큼 감소하게 되더라도, 6.5nm 평면내 리타더는 쿼츠 1/4파장플레이트(약 14㎛의 두께를 가짐)보다 여전히 두껍다. 전술한 바와 같이, 쿼츠 리타더로서 구성된 138nm 리타더보다는 쿼츠 O-플레이트로 구성된 6.5nm 리타더를 사용하는 중요한 장점은 관련된 리타더 오버 클로킹 민감도이다. 일반적으로, 작은 크기의 리타더 대비 1/4파장플레이트의 민감도 간에는 10:1 인자가 있다.
선택적으로, 상대적으로 빈약한 콘트라스트는 복굴절율이 낮지만(예를 들어 쿼츠 처럼) 광학적 활성(즉 원형 지연성으로 나타나는)은 없는 상이한 복굴절 결정 재료를 선택함으로서 증가될 수 있다. 예를 들어, 적절한 재료의 예는 단결정 MgF2이다.
전술한 실시예들은 예시적으로만 제공되었다. 다양한 변형례, 선택적인 구성 및 등가적인 구성이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 채용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 2개의 FBAR 코팅부들 사이에서 높은 경사의 O-플레이트가 적응력 선계를 제공하지만, 다른 실시예에서 높은 경사 O-플레이트의 일측만이 FBAR로 코팅된다. 선택적으로, 다른 실시예에서, 하나 이상의 FBAR 코팅부 및 높은 경사 O-플레이트는 서로 다른 기판에 의해 지지된다. 또한, FBAR 코팅된 높은 경사 O-플레이트가 VAN-모드 LCoS 시스템에서의 트림 리타더를 사용하는데 적합한 것으로 언급되는 반면에, 다른 실시예에서는 투가 LCD 프로젝션 시스템에서 사용되거나 다른 LCoS 시스템에서 사용된다. 또한, FBAR 코팅된 높은 경사 O-플레이트는 표준 트림 리타더로 도시되지만, 다른 실시예에서, 이러한 것들은 마이크로 디스플레이 프로젝션 시스템의 디스플레이 패널 커버에 일체로 될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 한정되는 것으로 의도된다.
본 발명의 추가적인 구성 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세한 설명으로부터 명확하게 드러난다.
도 1은 실리콘(LCoS) 프로젝션 광 엔진상에 종래의 3-패널 와이어-그리드 편광기 (WGP) 기반 액정에 대한 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 LCoS 및 트림 리타더를 이중으로 통과하는 선형 편광의 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 LCoS 패널 및 트림 리타더의 상대적인 방위각 배향을 도시하는 개략적인 다이아그램이다.
도 4a는 A-플레이트 서브 요소의 크기에 거의 동일한 이중 레이어 A-플레이트를 도시하는 개략적인 다이아그램이다.
도 4b는 A-플레이트 서브 요소가 리타더 축에 거의 수직하게 배향되는 교차된 축 A-플레이트 요소를 도시하는 개략적인 다이아그램이다.
도 5는 이중 레이어 A-플레이트/A-플레이트 쿼츠 리타더의 오프축 지연성의 모델을 도시하는 도면이다.
도 6은 교차축 A-플레이트/A-플레이트 쿼츠 리타더의 오프축 지연성의 모델을 도시하는 도면이다.
도 7은 이중-레이어 A-플레이트 리타더 요소의 리타더 축 및 평면내 지연성 요소(선형 및 원형)의 모델을 도시하는 도면이다.
도 8은 교차축 A-플레이트/A-플레이트 쿼츠 리타더의 리타더 축 및 평면내 지연성 요소(선형 및 원형) 모델을 도시하는 도면이다.
도 9a는 경사지게 정렬된 단축 레이어의 개략적인 다이아그램이다.
도 9b는 평면내 리타더 요소 및 평면외 리타더 요소로 경사지게 정렬된 단축 레이어의 해상도를 도시하는 개략적인 다이아그램이다.
도 10은 경사지게 정렬된 단축 복굴절 레이어의 C-플레이트 대비 A-플레이트에 대한 비율을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 형상복굴절 AR 코팅된 경사지게 정렬된 고체 복굴절 결정 플레이트를 도시하는 도면이다.
도 12는 적색, 녹색, 청색 파장에서 코팅되지 않은 단일 레이어 O-플레이트 쿼츠 리타더의 측정된 오프축 지연성 행태를 도시하는 도면이다.
도 13은 코팅되지 않은 단일 레이어 O-플레이트 쿼츠 리타더의 리타더 축 및 측정된 평면내 지연성 스펙트라(선형 및 원형)을 도시하는 도면이다.
도 14는 녹색-적색 FBAR 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트 리타더의 리타더 축 및 평면내 지연성 스펙트라(선형 및 원형의 측정된 모델을 도시하는 도면이다.
도 15는 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트의 측정된 지연 트리플렛(선형, 축방향 및 원형 지연성)을 도시하는 도면이다.
도 16은 코팅된 단일 레이어 쿼츠 O-플레이트의 지연 트리플렛(선형, 축방향 및 원형 지연성)의 모델을 도시하는 도면이다.
도 17은 0 내지 20도 입사각에서 전체 방위각 평면을 따라 코팅된 단일 레이 어 쿼츠 O-플레이트의 측정된 지연 트리플렛(선형, 축방향 및 원형 지연성)을 도시하는 도면이다.
도면을 통하여 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호가 사용되었다.

Claims (18)

  1. 단축 복굴절 결정의 표면에 대하여 경사각을 형성하는 광학축을 가지는 단축 복굴절 결정을 구비하는 단일-레이어 0-차 리타더로서, 소정의 파장에서 사용되는 액정 디스플레이 패널의 잔류된 평면내(in-plane) 지연성(retardance)에 대한 보상에 적합한 소정의 파장 범위에서 상기 단축 복굴절 결정이 평면내 지연성을 구비하도록 하고, 상기 단축 복굴절 결정의 평면내 지연성에 대한 상기 단축 복굴절 결정의 양의 평면외 지연성의 비율은 10을 초과하면서 200 미만이 되도록 경사각이 선택되며, 상기 단축 복굴절 결정의 두께가 10㎛를 초과하며, 상기 경사각은 45°를 초과하는, 단축 복굴절 결정을 구비하는 단일-레이어 0-차 리타더; 및
    대비되는 복굴절율 재료의 주기적으로 교번하는 레이어의 적어도 하나의 적층체를 포함하는 적어도 하나의 다중 레이어 적층체로서, 각각의 교번하는 레이어의 굴절율 및 두께는, 적어도 하나의 다중 레이어 적층체가, 소정의 파장 범위에서, 액정 디스플레이 패널의 양(positive)의 평면외(out-of-plane) 지연성 및 단축 복굴절 결정의 양의 평면외 지연성에 대한 보상에 적합한 소정의 파장의 범위에서 음(negative)의 평면외 지연성을 가지도록 선택되는, 적어도 하나의 다중 레이어 적층체를 포함하는 광학 리타더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 다중 레이어 적층체는 제 1 반사 방지 코팅부를 포함하며, 주기적으로 교번하는 적어도 하나의 레이어의 적층체는 상기 제 1 반사 방지 코팅부에 일체로 되는 제 1 형상 복굴절 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 리 타더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 다중 레이어 적층체는 제 2 반사 방지 코팅부를 포함하며, 주기적으로 교번하는 적어도 하나의 레이어의 적층체는 상기 제 2 반사 방지 코팅부에 일체로된 제 2 형상 복굴절 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 반사 방지 코팅부는 상기 단축 복굴절 결정의 제 1 측면에 의해 지지되며, 상기 제 2 반사 방지 코팅부는 단축 복굴절 결정의 반대편의 제 2 측면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단축 복굴절 결정을 지지하는 기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 단축 복굴절 결정에 박판 처리되는 제 1 표면과 상기 제 1 및 제 2 반사 방지 코팅부가 증착되는 제 2 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단축 복굴절 결정의 평면내 지연성에 대한 상기 단축 복굴절 결정의 양의 평면외 지연성의 비율이 30을 초과하면서 150 미만이 되도록 상기 경사각이 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단축 복굴절 결정은 쿼츠를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단축 복굴절 결정의 평면내 지연성은 30nm 미만인 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단축 복굴절 결정의 두께는 50㎛ 를 초과하는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사각은 75°를 초과하는 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사각은 80° 내지 86°인 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  14. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 파장은 380nm 내지 800nm 인 것을 특징으로 하는 광학 리타더.
  15. 광원;
    상기 광원으로부터 광을 수광하며, 제 1 선형 편광 축을 가지는 제 1 선형 편광된 광을 투과시키는 제 1 편광기;
    상기 제 1 선형 편광된 광을 광학적으로 조절하는 액정 디스플레이 패널;
    광학적으로 조절된 상기 광을 수광하며, 제 2 선형 편광 축을 가지는 제 2 선형 편광된 광을 투과시키는 제 2 편광기;
    상기 제 2 선형 편광된 광을 스크린에 투영하는 투영 렌즈;
    상기 제 1 편광기 및 제 2 편광기 중 적어도 하나와 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되는 트림 리타더를 포함하는 액정 디스플레이 기반 프로젝션 시스템에 있어서,
    상기 트림 리타더는,
    단축 복굴절 결정의 표면에 경사진 각으로 광학축을 가지는 단축 복굴절 결정을 구비하는 단일-레이어 0-차 리타더로서, 상기 단축 복굴절 결정이 액정 디스플레이 패널의 잔류 평면내 지연성에 대한 보상에 적합한 평면내 지연성을 구비하도록 하고, 상기 단축 복굴절 결정의 평면내 지연성에 대한 상기 단축 복굴절 결정의 양의 평면외 지연성의 비율은 10을 초과하면서 200 미만이 되도록 경사각이 선택되고, 상기 단축 복굴절 결정의 두께가 10㎛를 초과하고, 상기 경사각은 45°를 초과하는, 단축 복굴절 결정을 구비하는 단일-레이어 0-차 리타더; 및
    대비되는 복굴절율 재료의 주기적으로 교번하는 레이어의 적어도 하나의 적층체를 포함하는 적어도 하나의 다중 레이어 적층체로서, 각각의 교번하는 레이어의 굴절율 및 두께는, 적어도 하나의 다중 레이어 적층체가 액정 디스플레이 패널의 양의 평면외 지연성 및 단축 복굴절 결정의 양의 평면외 지연성에 대한 보상에 적합한 음의 평면외 지연성을 가지도록 선택되는, 적어도 하나의 다중 레이어 적층체를 포함하는, 액정 디스플레이 기반 프로젝션 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이 패널은 굴절 액정 디스플레이 패널이며, 상기 제 1 선형 편광축과 상기 제 2 선형 편광축은 수직하며, 상기 제 1 편광기 및 제 2 편광기는 동일한 편광 비임스플리터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 기반 프로젝션 시스템.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이 패널은 실리콘 패널상에서 수직하게 정렬된 네마틱(nematic) 상태의 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 기반 프로젝션 시스템.
  18. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 트림 리타더는 상기 액정 디스플레이 패널에 일체로 되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 기반 프로젝션 시스템.
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