(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムであって、
光源と、
前記光源から光を受けるものであり、第１の偏光を有する光を透過するように方向付けられた透過軸を有する第１の偏光子と、
前記第１の偏光子を通って透過された光を受け、かつ前記透過された光を選択的に変調する液晶ディスプレイ・パネルと、
前記液晶ディスプレイ・パネルを通って透過された光を受けるものであり、前記第１の偏光子の前記透過軸に対して垂直に方向付けられた透過軸を有する第２の偏光子と、
補償プレートとを備え、前記補償プレートは、
プレート法線に対して０度より大きな第１の角度に方向付けられた光学軸を有する第１の複屈折要素と、
プレート法線に対して０度に等しい第２の角度に方向付けられた光学軸を有する第２の複屈折要素とを含み、
前記補償プレートは、前記液晶ディスプレイ・パネルの面に対して０度よりも大きい角度で傾斜される液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項２】
前記第１の複屈折要素は、正の一軸性の複屈折材料を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項３】
前記第１の複屈折要素は、液晶ポリマーを含む請求項２に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項４】
前記第２の複屈折要素は、前記第１の複屈折要素の第１の側に配置された第１の構造性複屈折反射防止被覆を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項５】
前記第１の複屈折要素の反対の第２の側に配置された第２の構造性複屈折反射防止被覆を含む請求項４に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項６】
前記補償プレートは、透明支持基板を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項７】
前記補償プレートは、前記第１の偏光子と前記第２の偏光子との間に配置される請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項８】
前記第１の角度は、１５度から６０度の範囲である請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項９】
前記第１の角度は、２０度から４０度の範囲である請求項８に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１０】
前記補償プレートは、４．２度から１１．６度の範囲の角度で前記液晶ディスプレイ・パネルの面に対して傾斜される請求項１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１１】
前記液晶ディスプレイ・パネルが、ツイスト・ネマティック液晶層を含む請求項１から１０のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１２】
前記ツイスト・ネマティック液晶層は、遅軸を有し、前記遅軸は、前記ツイスト・ネマティック液晶が暗状態に駆動されるとき、液晶ツイスト角度の範囲に隣接する象限にある請求項１１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１３】
前記補償プレートは、前記第１の複屈折要素の前記光学軸が、前記ツイスト・ネマティック液晶ディスプレイ・パネルの前記面の垂線に対する第３の角度に方向付けられるように、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記面に対して傾斜されるものであり、前記第１の角度は、前記第３の角度より大きい請求項１１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１４】
前記補償プレートは、前記液晶ディスプレイ・パネルのリターダンス非対称性に相補的なリターダンス非対称性を与えるように選択された回転軸の周りに傾斜される請求項１１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１５】
前記補償プレートは、前記プレート法線に平行な軸の周りで交差軸構成から外れて回転される請求項１１に記載の液晶ディスプレイ・プロジェクション・システム。
【請求項１６】
液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムにおけるコントラスト比を改善する方法であって、
プレート法線に対して０度より大きな第１の角度に方向付けられた光学軸を有する第１の複屈折要素と、プレート法線に対して０度に等しい第２の角度に方向付けられた光学軸を有する第２の複屈折要素とを含む補償プレートを用意すること、および
前記補償プレートが、前記液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムにおける液晶ディスプレイ・パネルに対して０度よりも大きい角度で傾斜されるように、前記補償プレートを配置することを含むコントラスト比を改善する方法。
【請求項１７】
前記補償プレートを配置することが、前記液晶ディスプレイ・パネルの遅軸に平行な回転軸の周りで前記補償プレートを傾斜することを含む請求項１６に記載のコントラスト比を改善する方法。
【請求項１８】
前記補償プレートを配置することが、前記液晶ディスプレイ・パネルの遅軸と同じ象限に配置された回転軸の周りで前記補償プレートを傾斜することを含む請求項１６に記載のコントラスト比を改善する方法。
【請求項１９】
前記コントラスト比が増大されるように、前記プレート法線に平行な軸の周りで前記補償プレートを回転することを含む請求項１６から１８のいずれかに記載のコントラスト比を改善する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、液晶ディスプレイのためのリターダ補償器に関し、特に傾斜プレート・リターダ補償器、および傾斜プレート・リターダ補償器を含むツイスト・ネマティック透過液晶ディスプレイ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのマイクロ・ディスプレイ・プロジェクション（ＭＤＰ）技術は、４０インチから７０インチのＴＶスクリーン対角寸法を目標とする市場で現在利用可能になっている。例えば、デジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）ベースのプロジェクタは、画素レベルで二値強度変調を組み込み、かつ典型的に、画像の赤、緑、および青（ＲＧＢ）カラー・チャネル情報を時間的に多重化（時間で順次の方法で）するために、単一のパネルによる。他方、透過液晶ディスプレイ（ｘＬＣＤ）および液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）プロジェクタの両方は、画素レベル変調を提供するために切り替え可能なＬＣ層の電気光学効果を利用する。偏光ベースのｘＬＣＤおよびＬＣｏＳ  ＭＤＰパネルの製造は、典型的に、ＤＬＰバックプレーン上に数百万個のヒンジで取り付けられたマイクロ・ミラーの製造より価格が安くかつ歩留まりが高いので、両方のｘＬＣＤおよびＬＣｏＳ光学エンジンは、ＲＧＢカラー・チャネルが、スクリーンに投影される前に、同時に表示されかつ収束される３パネル・アーキテクチャを有してしばしば構成される。ＬＣｏＳパネルは、ツイスト・ネマティック（ＴＮ）または垂直方向に配向されたネマティック（ＶＡＮ）液晶（ＬＣ）層のいずれかに基づくことができる一方、ＶＡＮモードＬＣ技術は、市販のＬＣｏＳベースのプロジェクタで一般的により普及している。産業では、ｘＬＣＤパネルにおけるＶＡＮモードＬＣへ移行しているが、ｘＬＣＤパネルにおける普及しているＬＣモード動作はＴＮである。
【０００３】
３枚のＴＮ  ｘＬＣＤパネルを使用する光学エンジンは、「３ＬＣＤ」産業フォーラムの下で促進された。３ＬＣＤアーキテクチャのサブ・システムは、典型的な３パネル光エンジンの画像変調セグメントを示す図１に概略的に示される。光学サブ・システム１００は、入力プレ偏光子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、リターダ補償器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、ｘＬＣＤパネル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、出口クリーン・アップ偏光子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとを含む。光学サブ・システム１００の中心要素は、Ｘキューブ１１０であり、Ｘキューブ１１０で、３つの別個の光ビーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが、集められ、かつスクリーン（図示せず）上に投影される収束された光ビーム１３０として放出される。３つの別個の光ビームは、ＲＧＢチャネル・データを提供する。一般に、緑チャネルは、それが、Ｘキューブの透過されたポートに向けられるように第１の光ビーム１２０ａにしばしば対応する。各カラー・チャネルに対して、ｘＬＣＤパネル１０４ａ／１０４ｂ／１０４ｃは、一組の交差された偏光子間（例えば、それぞれ入力プレ偏光子１０１ａ／１０１ｂ／１０１ｃと、出口クリーン・アップ偏光子１０５ａ／１０５ｂ／１０５ｃとの間）に配置される。概略的に示されるように、入力プレ偏光子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、それらの水平方向に配向された（図面の面に平行）透過軸を有し、一方、出口クリーン・アップ偏光子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは、それらの垂直方向に配向された透過軸を有する。緑すなわち「ａ」チャネルに対応する光学サブ・システム１００のアームは、典型的に、変調された垂直方向偏光光を水平方向偏光光に変換する半波長板（ＨＷＰ）１０６を含み、それは、Ｘキューブ斜辺に対するＰ偏光光として現れ、Ｘキューブを通って透過される。代わりに、ｘＬＣＤパネル１０４ａが、到来する垂直方向偏光をオン状態の水平方向偏光へ回転するなら、ＨＷＰ１０６は、光学サブ・システム１００の他のアームに配置されることができる。
【０００４】
リターダ補償器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、パネルが斜めに観察されたときに、そうでないと低減されるｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムのコントラスト・レベルを改善するために使用される補償要素である。例えば、ＴＮモードＬＣＤパネルにおける屈折率異方性が、ｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムの視野角特性を劣化することは良く知られている。リターダ補償器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが存在しないと、ｘＬＣＤ本来のパネル・コントラストは、一般的に数百対１である。リターダ補償器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを有すると、補償されたｘＬＣＤパネル・コントラストは、実質的により高い。
【０００５】
従来、リターダ補償器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、トリアセテート・セルロース（ＴＡＣ）基板上のディスコティック層からなるフジの広視野（ＷＶ）フィルムなどの伸張された有機ホイルから製造される。ＭＤＰシステムにおけるリターダ補償器としての伸張された有機ホイルの使用は、大きなスクリーン面積（例えば、２．５インチ以上）が、コントラストを補償されること、および／または視野角を改善することが必要である、直視ＬＣＤ産業での伸張された有機ホイルの使用をおそらく起源にしている。しかしながら、ＭＤＰ応用において、増大された光束が、これら有機リターダ補償器の早期の劣化を結果として生じることがある。さらに、小さなスクリーン面積（例えば、２．５インチ以下）に必要な均一性および表面品質仕様は、これら有機リターダ補償器で必ずしも満たされない。したがって、コントラスト増強解決方法としてより信頼性があるリターダ技術が望まれる。
【０００６】
１つのそのような解決方法は、その内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００６０２６８２０７号で提案された。この参照文献において、Ｔａｎらは、透過（例えば、ｘＬＣＤ）および反射（例えば、ＬＣｏＳ）ＭＤＰシステムの両方で、コントラスト増強器として傾斜されたＣプレート・リターダの使用を開示している。傾斜されたＣプレート・リターダは、真空被覆された誘電体層で製造され、したがって高い信頼性および高いリターダンス均一性を示す。特に、Ｃプレート要素を形成するために真空被覆された誘電体層を使用することは、また、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７１７０５７４号に記載されている。
【０００７】
図２を参照すると、傾斜されたＣプレート・リターダ補償器を使用する従来技術のｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムの１つのアームの光学素子が示される。このサブ・システム２００において、前ステージ光パイプ（または、示されていないＦｌｙ’ｓ  Ｅｙｅ  Ａｒｒａｙなどの他のホモジェナイザー）からの光出力のコーンは、プレ偏光子２０１によって直線偏光される。円全体にわたって任意に配向されることができるプレ偏光子２０１の透過軸２２０は、典型的に、ｘ軸に対して±４５°、０°、または９０°で配向される（０°の配向で示される）。プレ偏光子２０１を通って透過された光は、リターダ補償器２０３およびｘＬＣＤイメージャ２０４を通過され、ｘＬＣＤイメージャ２０４は、プレ偏光子の透過軸２２０に対する±４５°方位角オフセット２３５で配向された遅軸２３０を一般に有する。ｘＬＣＤイメージャ２０４を通過する光は、次にポスト解析器２０５に透過され、ポスト解析器２０５は、典型的にプレ偏光子軸２２０に垂直に配向された透過軸２２１を有する。
【０００８】
この光学システム２００は、プレ偏光子２０１とｘＬＣＤイメージャ２０４との間に配置されるただ１つのリターダ補償器２０３を含んで示されるが、代替実施形態は、プレ偏光子２０１とポスト解析器２０５との間のいずれの場所にも挿入されることができるリターダ補償器の１つ以上のステージを提供する。例えば、他の実施形態において、リターダ補償器２０３は、ｘＬＣＤイメージャ２０４とポスト解析器２０５との間に配置される。さらに他の実施形態において、第１のリターダ補償器２０３は、プレ偏光子２０１とｘＬＣＤイメージャ２０４との間に設けられ、一方、第２のリターダ補償器（図示されず）は、ｘＬＣＤイメージャ２０４とポスト解析器２０５との間に設けられる。
【０００９】
各場合において、リターダ補償器２０３は、ｘｙ平面に対してある角度で搭載されたＣプレート・リターダを含む。より詳細には、Ｃプレート・リターダ２０３は、それが、システムのｘ軸に対する極角（ｐｏｌａｒ  ａｎｇｌｅ）傾斜２１１およびシステムのｙ軸に対する極角傾斜２１２で配向されるように傾斜される。この２次元の傾斜は、ｘ軸に対する方位角２４５に回転軸２４０を設定する。回転軸２４０は、ｘＬＣＤイメージャ２０４の面に平行であり、かつシステムのｘｙ平面に平行である。ｚ軸は、透過軸とも呼ばれる主要な光線の伝播軸である。
【００１０】
回転軸２４０に対する傾斜されたＣプレート・リターダ２０３の速軸／遅軸の割り当ては、Ｃプレート・リターダンス符号による。−Ｃプレートに関して、遅軸（ＳＡ）は、イメージャＳＡ２３５に対して公称上垂直である方位角２４５で傾斜された表面にある。＋Ｃプレートに関して、速軸（ＦＡ）は、イメージャＳＡ２３５に対して公称上平行である方位角２４５で傾斜された表面にある。用語「公称上垂直」および「公称上平行」は、わずかな値だけ、イメージャＳＡ２３５に対して垂直方向の配向からのリターダ補償器ＳＡの回転または時計回転（ｃｌｏｃｋｉｎｇ）のリタデーション補償における一般的な慣例を反映するために使用される。
【００１１】
有利には、−Ｃプレートの傾斜は、主要な光線で見られるように、暗状態でｘＬＣＤパネルの残留面内リターダンスに対する補償を提供する強度を有する正味のリターダンスを導入する。さらに、傾斜されたＣプレート上の構造性複屈折被覆は、暗状態でｘＬＣＤパネルの残留面外リターダンスに対する補償を提供するリターダンス特性（入射角度とともに）を提供する。換言すれば、単一の−Ｃプレートだけの構成要素は、ｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムに対するオン軸およびオフ軸リターダンスの両方の補償を提供し、それによって最小の構成要素で高いコントラスト画像を提供するために使用される。
【００１２】
傾斜されたＣプレートだけのリターダ補償器は、高い光束環境におけるその耐久性および非常に均一なリターダンス特性が有利である、ＬＣｏＳおよびｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムの両方における使用の可能性を示したが、それが、幾何形状傾斜面から速軸／遅軸の分離が不可能であることに制限される。実際、傾斜されたＣプレート・リターダは、幾何形状リターダであり、ＦＡおよびＳＡは、入射面によって設定される（例えば、前述されたように、傾斜された−ＣプレートにおけるＳＡ面は、傾斜面である）。
【００１３】
ＳＡおよびＦＡは、入射面によって設定されるので、所定のパネルの線形リターダンス要件（例えば、遅相または速軸の一方の沿ったそのコノスコープの線形リターダンス特性における独特の非対称性を示すことがある）に合致する線形リターダンス特性を有する幾何形状リターダを製造することは、より興味をそそる。
【特許文献１】米国特許出願第２００６０２６８２０７号
【特許文献２】米国特許第７１７０５７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
傾斜されたＣプレート・リターダ補償器によって提供されるのと類似する耐久性および／またはリターダンス均一特性を提供するリターダ補償器を提供することが有利であり、ここではＦＡおよびＳＡは入射面によって決定されない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、傾斜されたＯプレート要素または傾斜されたＡプレート要素に結合された１つ以上の−Ｃプレート要素を含むリターダ補償器に関する。Ｏプレート要素および／またはＡプレート要素は、無機複屈折結晶から製造されることができ、一方、１つ以上の−Ｃプレート要素は、真空被覆された誘電体層で製造されることができるので、結果としての合成リターダは、典型的に高い信頼性および／または高いリターダンス均一性を示す。
【００１６】
さらに、傾斜されたＯプレート要素に結合された１つ以上の−Ｃプレート要素を含むリターダ補償器は、デカルト・リターダとして機能する。特に、リターダ補償器の面内速軸および遅軸は、面内リターダ層（例えば、ＡプレートまたはＯプレート・リターダ）によって定義される。有利には、これらの軸は、所定のｘＬＣＤパネルの要件に合致するように適切に整列されることができ、一方、ｘＬＣＤパネルのリターダンス傾斜は、リターダ層の斜め構成および／またはリターダ補償器の斜め方向付けによって補足されることができる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムが提供され、液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムが、光源と、光源から光を受けるものであり、第１の偏光を有する光を透過するように方向付けられた透過軸を有する第１の偏光子と、第１の偏光子を通って透過された光を受け、かつ前記透過された光を選択的に変調する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルを通って透過された光を受けるものであり、第１の偏光子の透過軸に対して実質的に垂直に方向付けられた透過軸を有する第２の偏光子と、補償プレートとを備え、前記補償プレートは、プレート法線に対して０度より大きな第１の角度に方向付けられた光学軸を有する第１の複屈折要素と、プレート法線に対して０度に実質的に等しい第２の角度に方向付けられた光学軸を有する第２の複屈折要素とを含み、前記補償プレートは、液晶ディスプレイ・パネルの面に対して傾斜される。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムにおけるコントラスト比を改善する方法が提供され、前記方法は、プレート法線に対して０度より大きな第１の角度に方向付けられた光学軸を有する第１の複屈折要素と、プレート法線に対して０度に実質的に等しい第２の角度に方向付けられた光学軸を有する第２の複屈折要素とを含む補償プレートを用意すること、および、前記補償プレートが、液晶ディスプレイ・プロジェクション・システムにおける液晶ディスプレイ・パネルに対して傾斜されるように、前記補償プレートを配置することを含む。
【００１９】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面とともに行われる以下の詳細な記載から明らかになる。
【００２０】
添付された図面中で、類似する特徴が、類似する参照符号によって識別されることに留意されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
リターダ補償器およびＴＮモードのｘＬＣＤ  ＭＤＰシステムにおけるそれらの使用のより広い理解を提供するために、以下の理論的および／または実験データが示される。
【００２２】
９０度のノーマリ・ホワイト（ＮＷ）ＴＮセル（ＴＮ９０）は、ｅまたはｏのいずれかの導波としてオン状態（例えば、駆動されていない）の断熱導波を提供するように設計される。印加電圧が存在しない状態で、入射光の偏光は、平滑な９０度ツイストを受けるＬＣ配向子のツイスト角度で回転し、透過光は、入射光の偏光に対して直交する偏光を有して放出される。オフまたは暗状態において、印加電圧によって生成される静電界は、セルの透過軸に沿ってＬＣ配向子を配向し（例えば、ホメオトロピック配向）、その結果入射光の偏光は、ＬＣセルを通過するとき変化しない。セル全体は、オフ状態のホメオトロピック配向を有するとしてしばしば記載されるが、それは、一般的に、真にホメオトロピックであるＬＣセルの内部または中間部分だけであることに留意されたい。なぜなら、セルの出口および入口部分に近いＬＣ配向子は、配向層（例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板および対向基板上）の定着力によって影響を受けるからである。
【００２３】
オフ状態のＴＮ９０の理論的なＬＣ配向子分布の実施例は、図３に示される。出口または透過された側からＴＮ９０を見るとき、入口ＬＣ配向子方位３０１は、Ｘ軸に沿って配向され、一方、出口ＬＣ配向子方位３０３は、−Ｙ軸に平行に配向される。入口部分と出口部分との間で、ＬＣ配向子は、経路３０２に沿って連続して回転し、一方、ＬＣセル厚みを通して面外傾斜を変化させる。したがって、ＴＮ９０は、反時計方向（ＣＣＷ）ツイスト（外表面から見られるとき）または左手（ＬＨ）ツイストを有すると言われる。特に、ツイスト角の範囲は、ＲＨ−ＸＹＺ視野の第４象限にある。通常入射でのＴＮ９０の有効遅軸（ＳＡ）は、ツイスト角の範囲をほぼ二分する。図３において、ＳＡは、方位角３０５で矢印３０４として示される。
【００２４】
ＬＣ配向子分布３００の一次元（１Ｄ）数値計算が、図４に示される。セルは、Ｍａｕｇｕｉｎ条件（セル厚みｄは、√３／２×λ０／Δｎによって与えられ、ここで中心波長λ０＝５５０ｎｍであり、λ０でΔｎ＝０．１５である）で構成され、Ｅ７ネマティックＬＣの誘電特性が、エネルギ最小化計算で使用される。分数セル厚みに対するＬＣ傾斜角度θｔの表示図を含む図面の上半分を参照すると、セルの中央部分は、セルが暗状態に駆動されるときにホメオトロピック（すなわち、約９０°の傾斜角度を有する）であることは明らかである。入口部分は、３度のプレ傾斜角度から、小さなセル分数厚みにわたって９０度へ迅速に変化する。出口部分における傾斜角度は、９０度から対称な態様で３度に迅速に変化して戻る。分数セル厚みに対する方位角φｃの表示図である図面の下半分を参照すると、ほとんどの非ホメオトロピックに配向されたＬＣ分子が、Ｘ軸または−Ｙ軸のいずれかに平行に定着されることは明らかである。したがって、交差した軸リターダンスの相殺は、オフ状態における残留ＬＣセル・リターダンスが非常に小さいように生じる。残留ＬＣセル・リターダンスは理論的に最小であるが、実際に、ＴＮ９０セルは、一般的に上述された対称な配向分布を示さない。したがって、市販のＴＮ９０イメージャの残留する正味のリターダンスは、明らかにより高い（例えば、数ｎｍから２０〜３０ｎｍの値であり得る）。
【００２５】
米国特許出願第２００６０２６８２０７号で議論されているように、暗状態のＴＮ９０の残留する正味のリターダンスを補償する１つの方法は、傾斜された構成で搭載された単一の負のＣプレート（ＮＣＰ）を使用することである。この例（例えば、全体のツイスト角度が、ほぼ９０度以下である）において、ＮＣＰは、ＴＮツイスト角範囲の二等分線に実質的に垂直であるように選択された回転軸の周りで傾斜される。ｘｙ平面に対するＮＣＰの傾斜角度は、典型的に、実質的に暗状態のｘＬＣＤパネルの残留リターダンス以上であるように選択されたＮＣＰの正味のリターダンスの大きさを決定する。一般に、Ｃプレート・リターダンスの強度および極角傾斜量は、傾斜された−Ｃプレート・リターダおよびＴＮセルの正味のリターダンスのコノスコープ・マップの非対称性が良好に合致するように調整されることもできる。
【００２６】
ＴＮ９０  ｘＬＣＤの理論的なリターダンス・トリプレット構成要素、および収束ｆ／２．４（ほぼ±１２度）コーン照明に関する傾斜された−４５０ｎｍのＣプレート・リターダ（λ０＝５５０ｎｍ）が、それぞれ図５および図６に示される。より詳細には、図５は、図４に示されるＬＣ配向子特性に関する計算された線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ・表示図を示し、一方、図６は、９．５度の傾斜角度で搭載された−４５０ｎｍのＣプレート（＋４５度の回転軸周りのＣＣＷ）に関する計算された線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ・表示図を示す。各コノスコープ・表示図は、方位平面の３６０度にわたる入射の０度から１２度の極角のリターダンス成分を示す。±９０度移行期での遅軸の急激な変化は、表示図慣例の人工的産物であることに留意されたい。
【００２７】
線形リターダンス表示図（図５および図６の左側）で示されるように、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルのＳＡおよびリターダ補償器のＳＡは、垂直方位角方向付けで構成され、その結果速軸／遅軸の役割は、垂直入射光に関してリターダ補償器からＴＮ  ｘＬＣＤパネルへ切り替えることができる。換言すれば、特定の偏光を有する光は、それぞれリターダ補償器およびＴＮ  ｘＬＣＤパネルにおいて交互により多くまたはより少なく、あるいはその逆に遅延される。垂直入射光に関する平均リタデーションが、ほぼ２つの構成要素（例えば、５．１〜５．３ｎｍ）で同じであるので、正味の効果は、到来する偏光に関する実質的にゼロの相対遅延である。垂直入射光に関する平均リタデーションが、リターダ補償器においてより大きいならば、リターダ補償器のＳＡは、典型的に、この交差軸構成から外れて回転（時計回転）されることになろう。
【００２８】
視野角に対する計算されたコントラスト比は、図７に示される交差偏光子のコノスコープ漏洩強度特性で示される。補償されないＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルに関するコントラスト比輪郭表示図が、右手側で示され、補償されたＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルに関するコントラスト比輪郭表示図が、左に示される（例えば、−４５度の方位角に沿って９．５度で傾斜された−４５０ｎｍのＣプレート・リターダで補償された（＋４５度の回転軸の周りのＣＣＷ回転によって生じる））。計算された２ステージのｘＬＣＤ／補償器の生のコントラストは、５９００：１である。これは、３０００：１のシステム・コントラストを生じる、６０００：１のシステム・ベースライン・コントラスト（交差された偏光子漏洩などによる達成可能なコントラストの限界）によって重み付けられて低下する。補償されていないＴＮ９０  ｘＬＣＤコントラストは、５００：１であると計算される。したがって、ＴＮ  ｘＬＣＤに対する補償器として適切な負のＣプレート・リターダを使用することによって、コントラスト改善係数は約６Ｘである。
【００２９】
この理論的なコントラスト改善は許容できるが、１Ｄ  ＬＣ配向子分布モデルは、ＴＮ  ｘＬＣＤセルを完全に記載することができないことが留意される。特に、モデルは、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層の下に埋め込まれる台、溝、およびラインなどのＴＦＴバックプレーン上のマイクロ構造を説明することができない。フォトリソグラフィ露光およびエッチング処理のアーチファクトであるこれらマイクロ構造は、上述された１Ｄ  ＬＣ配向子特性が不正確である方法でＬＣ配向を制約する。例えば、図８に示される市販のＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル（すなわち、左にシフトされた１．３インチのＴＮ９０パネル）の実験によるコノスコープ・リターダンス特性を考慮する。ＴＮ９０  ｘＬＣＤが、暗状態に駆動されるとき、測定値が５２０ｎｍの波長で得られた。驚くべきことに、垂直入射（面内リターダンス）でのリターダンスＳＡは、０度から−９０度に及ぶツイスト範囲を形成する角度の範囲内にはない。代わりに、ｘＬＣＤ  ＳＡは、０度と９０度との間の隣接する象限にある。ＴＮツイストは、コノスコープ円リターダンスの符号および第４象限位置によって明示されるように、入力側の０度から出力側の−９０度へ回転して示される。主要な線形リターダンスの非対称性（すなわち、コーン軸周りのリターダンス傾斜）は、また１３５／−４５度の対角線に沿っても観察され、この対角線が、ツイスト角度の範囲を二分することを示す。ＴＮ９０  ｘＬＣＤセルは、約２．２ｎｍの面内リターダンスの平均値を有し、Ｘ軸に対する４０．１度に配向されたそのＳＡを有していた（ＲＨ−ＸＹＺ座標系におけるＣＣＷの正の角度）。線形リターダンス表示図（左）を参照すると、実験によるデータ・セットにおいて「目」（すなわち、入射光線が、その光学軸に近くｘＬＣＤセルを通って伝播する場合の低リターダンス視角）は、予測される理論的な計算（例えば、図５）より垂直入射点により近い。結果として、オン軸リターダンスは、さらに低減される。
【００３０】
実験による暗状態ＴＮ  ｘＬＣＤのリターダンスの結果により近いコノスコープ・リターダンス特性を生じるモデル３１０が、図９に示される。この複合モデルは、図３に関して議論されたものと類似する第１のリターダと、ＡプレートまたはＯプレートとして構成された第２のリターダとを含む。透過側からＴＮ  ｘＬＣＤを観察するとき、第１のリターダの入口ＬＣ配向子方位３０１は、Ｘ軸に沿って配向され、配向子は、対向基板に向かって連続してツイスト３０２し、一方、ＬＣセル厚みを通して面外傾斜を変える。第１のリターダの出口ＬＣ配向子方位３０３は、−Ｙ軸に平行に配向される。結果は、左側ツイストの意味を持つＴＮセルである。ＡプレートまたはＯプレートのいずれかとして構成される第２のリターダは、ツイスト角の範囲を含む象限に隣接する象限において、垂直入射でＴＮセルの有効ＳＡを数値モデル化するために提供される。第２のリターダは、ＳＡ方位角３１２を有するリターダ要素３１１として示される。追加のＡプレート／Ｏプレート・リターダ要素を有する９０度ＴＮセルの正味の複屈折効果は、Ｘ軸に対する方位角３１５を有するＳＡ３１４を生じる。
【００３１】
ＴＮ９０  ｘＬＣＤのこの数値モデルのコノスコープ結果は、図１０に示される。これらの表示図は、図８に示される実験データに著しい類似性を示す。線形リターダンス表示図（左）は、１３５°／−４５°の方位平面に沿った非常に非対称特性（すなわち、速軸（ＦＡ）面により近い）を示す。さらに、低リターダンスの「目」は、垂直入射点により近く配置される（特に、モデル化された表示図は、１３５°方位角にほぼ沿って配置される他の「目」も含む）。実験データおよび数値結果の両方の円リターダンス表示図（右）は、垂直入射で無視できる円リターダンスを示す。１２°ＡＯＩのコーン縁部で、円リターダンスは、ツイスト角の範囲を含む象限内の−４５°方位角に沿ってほぼ１２ｎｍの最大強度に到達する。実験および数値ＴＮデバイスの両方のＳＡは、Ｘ軸から約４０°のＣＣＷで配向される。有効なＴＮセルのＳＡリターダンスが、増大するグレー・レベル（例えば、低減した印加電圧で）とともに、第４象限に向かって徐々にドリフトする（ツイスト角の範囲内で）ことが予想される。これは、図１１に示されるＴＮ９０  ｘＬＣＤの完全な暗およびグレー・レベル駆動電圧に関して表示された実験による遅軸スペクトル（中央）によって支持される。
【００３２】
図８および図１０を再び参照すると、実験パネルおよび数値ＴＮデバイス・モデルの両方は、ＦＡ面に沿った（垂直入射の周り）線形リターダンス特性における大きな非対称性を示す。この非対称性は、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルに関する速軸および遅軸に沿った線形リターダンス特性を示す図１２に明らかに示される。特に、図１２は、ＦＡ（例えば、円形マーカを有するラインに関する）に沿った実験による線形リターダンスが、５２０ｎｍでの照明波長に関して、θ＝−１２°で約１２ｎｍからθ＝＋１２°で約−２７ｎｍに外れて回転することを示す。負のリタデーション値は、速軸／遅軸が位置を変えることを意味する。
【００３３】
図６を参照すると、傾斜されたＮＣＰは、ＦＡ面に沿った線形リターダンス特性における非対称性も示す。この非対称性は、１Ｄモデル（例えば、図５に示される）におけるＳＡ面に沿った非対称性を補足するが、複合モデル（例えば、図１０に示される）におけるＦＡ面に沿った大きな非対称性に対して補足しないことは明らかである。したがって、ＮＣＰは、図８に関して議論された実験ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルの暗状態の残留リターダンスを補償することは理想的ではないように見える。
【００３４】
ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルに関する改善されたリターダ補償器を提供するために、リターダ補償器の好ましい特性を調べる必要がある。理想的には、リターダ補償器は、（ａ）パネルの面内リターダンスを補償すること、（ｂ）パネルの面外＋Ｃプレート・リターダンスを低減すること、（ｃ）パネル・リターダンスの線形リターダンス非対称性であるが位置を変えた軸（リターダのＳＡに対するパネルのＦＡ、およびその逆）に一致すること、および（ｄ）オフ状態のパネルの円リターダンスを低減することを可能にすべきである。
【００３５】
従来、最初の２つの要件（ａ）および（ｂ）は、例えば、米国特許第７１７０５７４号に開示されるような、ＡプレートおよびＣプレート・リターダンスの独立した制御によって柔軟な態様で対処された。ＡプレートおよびＣプレート・リターダンスは、異なる構成要素によって提供されるので、最初の３つの要件（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、比較的容易に満たされる。米国特許出願第２００６０２６８２０７号におけるように、最初の２つの要件（ａ）および（ｂ）は、パネルの面内および面外リターダンスの両方に補償を提供するために傾斜された−Ｃプレートだけのリターダで対処された。傾斜されたＣプレートだけのリターダは、有利にわずかな構成要素だけを使用するが、リターダ補償器のＦＡおよびＳＡが、入射面によって設定される（例えば、上記で議論されたような幾何形状リターダである）事実は、第３の要件を満たすことをより興味をそそることにすることができる。例えば、上述の実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルに関して第３の要件（ｃ）を満たすために、リターダ補償器は、波長λ＝５２０ｎｍで、θ＝−１２度で約１２ｎｍからθ＝＋１２度で約−２７ｎｍへ外れて回転するＳＡ面に沿った線形リターダンスを示すべきである。上述のように、−Ｃプレートだけのリターダは、ＦＡ面に沿った線形リターダンス特性で非対称性を示す。したがって、Ｃプレートだけのリターダは、速軸／遅軸方向付け間での自然の一致、およびＴＰＲとｘＬＣＤとの間のパネル・リターダンス非対称性が存在する透過パネルのコントラスト補償に、および／または非対称性が、上述のＴＮモードｘＬＣＤのコントラスト補償よりダブル・パス構成で等化される反射パネルのコントラスト補償により適している。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、ＡプレートまたはＯプレート一軸性リターダおよび１つ以上の−Ｃプレート・リターダから製造されたリターダ補償器は、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルに関するリターダンス補償を提供する傾斜された構成で使用される。有利には、Ａプレート要素またはＯプレート要素と、１つ以上の−Ｃプレート要素との組み合わせは、デカルト・リターダとして機能する複合リターダを提供する。傾斜された−Ｃプレート・リターダは、パネル線形リターダンスの非対称性の一致を可能にし、一方、傾斜されたＡプレートまたはＯプレート・リターダの面内構成要素は、必要な方向付けでリターダ補償器の遅軸を固定する。
【００３７】
図１３ａを参照すると、本発明の一実施形態によるリターダ補償器の概略図が示される。リターダ補償器は、垂直入射でパネル４０４のＦＡを含む視野面に沿って、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル４０４と縦列で示される補償プレート４０３である（例えば、パネルのＦＡは、図面の平面内である）。補償プレート４０３は、２つの負のＣプレート・リターダ４０７ａ、４０７ｂ間に配置されるＯプレート・リターダ４０６を含む。組み合わせられたリターダ要素４０３は、傾斜されたプレート・リターダ（ＴＰＲ）と呼ばれるものを形成するために、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル４０４の面に対して角度θｐｔ４１０で傾斜される。
【００３８】
Ｏプレート・リターダ４０６は、プレート／層の面に対して斜めの角度で方向付けられたその光学軸（すなわち、Ｃ軸）を有する複屈折要素である。Ｏプレート・リターダ４０６の光学軸は、リターダ・プレート垂線に対して極角θｃ４２０で傾斜される（例えば、屈折率異方性を示すために使用される屈折率楕円体によって示されるように）。ここで使用される用語の光学軸は、均一に傾斜された複屈折層のＣ軸、または連続して広げられる複屈折層の平均Ｃ軸に関連する。屈折率楕円体の対応する面外傾斜は、θｔ４２１によって与えられ、ここで、θｔ＋θｃ＝９０°である。Ｏプレート・リターダ要素４０６が、正の一軸性要素として構成されるとき、光学軸は、また遅軸である。Ｏプレート・リターダ４０６の遅軸方位角は、傾斜面（例えば、この面は、また図１３ａで描かれた面に対応する傾斜角度θｐｔ全体を含む）に沿って配向される。Ｏプレート・リターダ４０６を製造するために適した材料のいくつかの実施例は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料、および単結晶水晶などの正の一軸性複屈折結晶材料を含む。任意に、Ｏプレート・リターダは、支持基板を含む。
【００３９】
各−Ｃプレート・リターダ４０７ａ、４０７ｂは、プレート／層の面に対して垂直に方向付けられたその光学軸を有する複屈折要素である。−Ｃプレートは、垂直入射光線に関する任意の正味のリタデーションを一般に提供しないが（すなわち、垂直入射光は、複屈折性によって影響を受けない）、オフ軸（すなわち、光軸に対するある角度）の入射光線は、入射角度による正味のリタデーションを受ける。特に、正味のリターダンスは、入射角度とともに低減する（例えば、正味のリターダンスが、入射角度とともに増大する＋Ｃプレートとは対照的に）。−Ｃプレート要素の４０７ａ、４０７ｂは、それらの光軸が、Ｏプレート複屈折要素の面に対して垂直に方向付けられるように、Ｏプレート４０６に結合される。−Ｃプレート４０７ａ、４０７ｂを製造するのに適した材料のいくつかの実施例は、ディスコティック液晶、およびディスコティック複屈折ポリマー化合物を含む。−Ｃプレート４０７ａ、４０７ｂを製造する１つの特に魅力的な方法は、Ｏプレート４０６の両側を構造性複屈折（ｆｏｒｍ−ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ）反射防止（ＦＢＡＲ）被覆で被覆することである。ＦＢＡＲ被覆において、複屈折性は、交互の屈折率を有する材料から形成された複数の薄膜層によって提供され、各薄膜層の厚みは、動作波長の分数である。面外の負の複屈折性の強度は、被覆の厚み、交互層間の屈折率の差異、および／または交互層の厚みにおける差異によって決定される。複数の薄膜層は、典型的に良く知られている様々な堆積技術の１つ（例えば、スパッタリングまたは他の真空堆積）を使用して、誘電体材料から形成されるので、−Ｃプレートは、プロジェクション・システムで見出される高い光束および／または高温環境での使用に良く適している。ＦＢＡＲ被覆は、例えば、米国特許第７１７０５７４号でさらに詳細に議論されている。
【００４０】
透過側からのサブ・システム４００の図を示す概略図である図１３ｂを同様に参照すると、リターダ補償器４０３は、回転軸４４０の周りを角度θｐｔで傾斜される。回転軸４４０は、ｘ軸に対して（例えば、パネルの長手側に対して）角度４４５（例えば、ほぼ７５°）で示される。この傾斜された幾何形状は、表記（φ、θｐｔ）を使用して記載されることができ、ここで、第１の値φは、プレート傾斜方位角（０°から３６０°の範囲）を記載し、第２の値θは、プレート傾斜極角（＞０°）を記載する。例えば、プレート傾斜角度θｐｔが１０°に等しく、かつプレート傾斜方位角が−１５°であるなら、この傾斜された幾何形状は、（−１５°、１０°）として定義される。代わりに、この傾斜された幾何形状は、リターダ補償器４０３が、−１５°のプレート傾斜方位面に沿って１０度の傾斜角度で搭載されることを述べることによって定義される。ＣＣＷプレートの回転が、その周りで行われる回転軸は、９０°を加えたプレート傾斜方位角として定義されるので、−１５°のプレート傾斜方位角は、７５°の回転軸に対応する。一般に、回転軸４４０は、ＴＮパネルが、垂直入射点（すなわち、大きな線形リターダンスの非対称性を有する）を通るリターダンス傾斜の最大量を示す視野方位角平面に隣接する象限にある。図８に示される実験によるＴＮリターダンスの結果において、この非対称面は、−４５度の方位角に対応する。したがって、回転の公称軸は、リターダが傾斜されたとき、ＴＰＲから得られたリターダンスが、−４５度方位角に沿ったパネルのリターダンスに対して応分の非対称性も示すような態様で、＋４５度で配向される。ＴＰＲの遅軸は、ＴＮパネルの場合のように速軸の代わりに、この非対称面に沿って配向される。
【００４１】
上記で議論されたように、ＴＰＲ４０３の面内遅軸４５０の方向付けは、ＴＰＲおよびＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルの両方が、ほぼ同じリターダンス強度を有するとき、ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル４０４の面内遅軸４３０にほぼ垂直に（例えば、方位角方向に）配向される。より一般的な場合、ＴＰＲ要素の正味のリターダンスは、パネル・リターダンス公差を考慮してより大きく作られ、時計回転は、コントラスト性能を最適化するために用いられる（すなわち、時計回転軸は、傾斜された面に対して垂直である）。この場合、回転軸、および／またはデカルト・リターダ要素の遅軸は、それぞれプレート傾斜方位面に垂直であるかつ平行であることから逸脱することがある。例えば、図１３ｂに示されるように、回転軸４４０は、Ｘ軸から７５度のＣＣＷでほぼ配向され、一方、デカルト・リターダは、Ｘ軸から１１０度のＣＣＷでほぼ配向された遅軸４５０を有する。Ｏプレート・デカルト・リターダ要素に関して、遅軸は、＋Ｚ軸に対して光学軸の鋭い極角を有する方位角平面に言及する。回転軸およびデカルト・リターダ遅軸の全体的な配向の３Ｄ斜視図が、図１３ｃに示される。プレート傾斜の後、回転軸が、パネルｘｙ平面に平行なままであることに留意されたい。デカルト・リターダは、システムＸ軸に対して極角傾斜４１１で、かつシステムＹ軸に対して極角傾斜４１２で配向される。
【００４２】
再び図１３ａを参照すると、ＴＰＲ４０３のＳＡは、傾斜されたＯプレート・リターダ４０６のＳＡ４５０および傾斜された−Ｃプレート・リターダ４０７ａ、４０７ｂのＳＡによって決定される。補償器プレートが傾斜されるとき、−Ｃプレート構成要素の遅軸の方向付けは、回転軸（例えば、角度４４５を有する）と平行に配向されることに留意されたい。したがって、Ｏプレート要素の両側に２つの−Ｃプレート要素を有するＴＰＲに関して、コーン中心での光線は、４４０の向きに配向された第１の遅軸と、４５０の向きに配向された第２の遅軸と、４４０の向きに配向された第３の遅軸とを有する結果として生じた効果を受ける。一般に、Ｏプレート・リターダ４０６は、同じプレート傾斜角度での−Ｃプレート・リターダ４０７ａ、４０７ｂの負のリタデーション効果より小さなプレート傾斜角度で、より大きな正のリタデーション効果を生じる。したがって、ＯプレートのＳＡ方向付けが、プレート傾斜方位面にほぼ沿って方向付けられ、かつＯプレートの相対リタデーション強度が、−Ｃプレート・リターダの相対リターダンス強度より大きいとき、コーン中心光線は、負のＣプレート・リターダが、Ｏプレートのリタデーション効果を低減しても、プレート傾斜方位に沿ってほぼ方向付けられたＴＰＲの有効ＳＡをみる。
【００４３】
動作において、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル４０４は、極値４７０および４７１を有し、かつハーフ・コーン角度θｈ４７５の境界を示す光の入射コーンの中心光線４６１が、垂直入射であるように配置される。傾斜されたプレート・リターダ（ＴＰＲ）４０３は、コーン照明の中心光線４６１が、プレート傾斜角度θｐｔ４１０によって決定される入射角度（ＡＯＩ）θｉ４６０で−Ｃプレート４０７ａに当たるように配置される。わずかな側方並進の後、コーンの中心光線４６１は、光線４６２としてＴＰＲ４０３およびＴＮ  ｘＬＣＤパネル４０４の両方を出て行く。
【００４４】
コーンの上半分（例えば、４７０）における収束光線は、垂直入射光線より大きい（例えば、Ｏプレートからの正味のリターダンスより大きい）補償器リタデーションをみる。さらに、コーンの上半分（例えば、４７０）における収束光線は、垂直入射光線（例えば、パネルの面内および面外リターダンスから生じる）より大きなパネルの正味のリタデーション（リタデーション符号を含む）もみる。実際、１Ｄコーン照明内の全ての光線は、良好に補償されることを示すために、リターダ補償器４０３は、補償効率を計算するために単一層の一軸性Ｏプレート・リターダおよび単一層の一軸性−Ｃプレート・リターダ（例えば、２つの−Ｃプレート・リターダの４０７ａ、４０７ｂによって示される同じ−Ｃプレート・リターダンス）で近似された。
【００４５】
表１は、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルのＦＡ面リターダンス特性と一致するために、傾斜されかつＳＡ面リターダンス特性で構成される−Ｃプレート・リターダと結合された単一層の一軸性Ｏプレート・リターダを有するリターダ補償器に関して計算された面内リターダンスおよびＣプレート・リターダンスを示す。シミュレーションの波長は５２０ｎｍである。λ＝５２０ｎｍでのＯプレートに関する屈折率{ｎｏ、ｎｅ}は、{１．５０２、１．６５５}であり、一方、λ＝５２０ｎｍでの−Ｃプレートに関する屈折率{ｎｏ、ｎｅ}は、{１．６５５、１．５０２}である。
【００４６】
表１によれば、必要なプレート傾斜角度θｐｔおよび必要なＣプレート・リターダンスの両方は、Ｏプレート屈折率楕円体の面外傾斜角度θｔに応じて変化する。これらのパラメータの表示図が図１４に示される。Ｃプレート・リターダンス要件は、７５°より大きいＯプレート屈折率楕円体の傾斜角度θｔで近似的に大きくなることは明らかである。７０°より小さいＯプレート屈折率楕円体の傾斜角度θｔで、Ｃプレート・リターダンスは、大きく変化しないが、必要なプレート傾斜角度θｐｔは、Ｏプレート屈折率楕円体の傾斜角度θｔが低減すると、連続して増大する。したがって、プレート傾斜角度θｐｔとＣプレート・リターダンスとの間のトレードオフを調整するために、かつＴＮ  ｘＬＣＤパネルのＦＡ面線形リターダンス特性に一致された遅軸の面線形特性を生じるために、Ｏプレート屈折率楕円体の傾斜角度θｔは、典型的には３０°と７５°との間であり、より可能性があるのは５０°と７０°との間である。
【００４７】
【表１】
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表１：−Ｃプレート・リターダに結合された単一層の一軸性の正のＯプレート・リターダのリターダおよびプレート傾斜パラメータであり、ＳＡ面リターダンス特性はＦＡ面のＴＮ  ｘＬＣＤリターダンス特性と一致する。
【００４８】
コントラスト効率の例示的な計算として、−Ｃプレート・リターダに結合された単一層の一軸性のＯプレート・リターダを有し、かつ−４５°方位角平面に沿ったほぼ１０．３°に傾斜された（または＋４５°方位角で回転軸の周りのＣＣＷ回転）リターダ補償器がモデル化された。この傾斜されたプレート幾何形状は、（−４５°、１０．３°）と呼ばれ、ここで、第１の値は、プレート傾斜方位角（０°から３６０°の範囲）を記載し、第２の値は、プレート傾斜極角（＞０°）を記載する。−４５°でのプレート傾斜方位角（ＰＴＡ）は、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルのＳＡ面（例えば、＋４０．１°）にほぼ直交する。単一層のＯプレートは、５０°の面外傾斜でその屈折率楕円体配向を有し、１２．６ｎｍの面内リターダンスを生じる。−Ｃプレートは、λ＝５２０ｎｍで−５２５ｎｍのリターダンスを有する。１２．６ｎｍの面内リターダンスおよび１０．３°のプレート傾斜は、５０°の面外傾斜に関して表１で計算された対応する値とは異なることに留意されたい。なぜなら、このモデルは、{１．５９８、１．６７０}の屈折率{ｎｏ、ｎｅ}（例えば、専売の液晶ポリマー（ＬＣＰ）に対応する）を有するＯプレートを使用するからである。一実施形態において、１つ以上の誘電体の構造性複屈折ＡＲスタックから形成される負のＣプレートは、{１．６５５、１．５０２}の屈折率を有する等しいＣプレート・リターダで近似される。
【００４９】
−Ｃプレート・リターダに結合された単一層の一軸性のＯプレート・リターダのコノスコープ・リターダンス構成要素は、λ＝５２０ｎｍでほぼｆ／２．４のコーン照明に関して図１５に示される。左の表示図は、線形リターダンス・コノスコープ特性を示し、それは、コーン中心光線によって見られる遅軸が、パネル遅軸にほぼ直交する（例えば、ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルに関する＋４０．１°に対するＴＰＲに関する−４５°）ことを除いて、それは、実験によるＴＮ  ｘＬＣＤパネルに類似する線形リターダンス分布を有する（例えば、図８を参照）。傾斜された面は、ＴＰＲおよび実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの一致したリターダンス強度によって必要とされるように（例えば、コーン中心光線に関して両方とも〜２．２ｎｍリターダンス）、パネルの遅軸に対してほぼ交差された軸構成を課すために、この計算実施例において−４５°であるように選択されたことに留意されたい。図１５における中心表示図は、ＴＰＲの遅軸分布を示す。それは、図８に示される実験によるＴＮ  ｘＬＣＤの遅軸分布に対してほぼ９０°のオフセットを有する（例えば、４０．１°の平均に対する−４５°の平均）。単一層のＯプレート複屈折構造から予測されるように、単一パス透過に関する無視できる円リターダンス構成要素がある。これは、図１５の右側の表示図で示される。
【００５０】
ＴＰＲおよび実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネル・データを含む２ステージ・システム計算は、図１６に示される正味のコノスコープ・リターダンス構成要素を生じる。この図面の左、中央、および右表示図は、ｆ／２．４収束コーンに対する線形リターダンス、遅軸、および円リターダンス分布を表す。全ての３つの表示図上の陰を付けたグレー・スケールは、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネル・データ（例えば、図８）およびＴＰＲデータ（例えば、図１５）で使用された対応するスケールに類似する。線形リターダンス表示図（左）にしたがって、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの残留線形リターダンスは、ＴＰＲの線形リターダンスによって良好に補償される。実際、２ステージ・システムは、１８０°コーン方位角周りの領域を除いて、全てのコーン照明角度で〜０ｎｍの正味のリターダンスを示す。２ステージ・システムの遅軸分布は、正味の線形リターダンスが０ｎｍに近いので重要ではない。２ステージ・システムの正味の円リターダンスは、ＴＰＲが円リターダンスを生じないので、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルとほぼ同じ特性を有する。ＴＮ  ｘＬＣＤパネルにおける円リターダンスは、コントラスト補償器としてモデル化されたＴＰＲを使用して最大に達成可能なコントラストを最終的に制限する。このコントラスト計算の実施例において、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルは、λ＝５２０ｎｍで３００：１のコントラストを有するようにモデル化され、一方、ＴＰＲで補償された同じパネルは、４１００：１のコントラストを生じる。この補償されたコントラストは、光学システム・ベースライン・コントラスト（例えば、交差偏光子漏洩などに起因する）によって低く重み付けられることがわかる。予測されるシステム・コントラスト比は、６０００：１の実際のシステム・ベースライン・コントラストで２４００：１である。交差偏光子漏洩のコノスコープ特性は、図１７に示される。左手表示図は、右手表示図におけるパネルだけの漏洩強度の陰が付けられたグレー・スケールの１／１０を有する、補償されたパネル漏洩の強度結果を示す。補償されたパネル漏洩表示図において、第４象限の周りのコーン縁部の視野角は、パネルにおける残る補償されていない円リターダンスの明示である最も厳しい漏洩を有する。同様に、パネルだけの漏洩特性は、また、残留線形および円リターダンスの組み合わせられた効果に起因して、第４象限におけるコーン縁部周りで最も厳しい漏洩を有する。
【００５１】
上記のコントラスト計算実施例を用いて、実験ＴＮ  ｘＬＣＤパネルと対にされるＴＰＲのコントラスト補償効果が示された。市販の光エンジン応用において、ＴＮ  ｘＬＣＤおよびＴＰＲの両方のパラメータは、均一な分布を有する。特に、パネル・オフ状態リターダンスおよび軸方向付けは、パネル毎に変化し、また温度ドリフト、機械的搭載応力などとともに変化する。ＴＰＲは、Ｏプレート傾斜角度、面内リターダンス、およびＣプレート・リターダンス強度の分布を有する。能動的に切り替えられるＴＮ  ｘＬＣＤは、受動Ｏプレート・リターダ（例えば、最大±５％のリターダンス分散）より大きなリターダンス分散（例えば、±３０％と同じ大きさ）を有することが予測される。パネルおよびＴＰＲの両方の全体の製造分散を包含することを目的とする実際のＴＰＲ設計は、Ｏプレートの面内リターダンスを増加しかつ１つまたは組み合わせのＴＰＲの極角傾斜の調整を使用することと、光学系Ｚ軸の周りでＴＰＲを回転することと、傾斜面に沿ってそのデバイス垂線の周りでＴＰＲを回転することと（例えば、時計回転することと）、かつ暗ステージ・パネル・リターダンスおよび／または遅軸／速軸が、所定のＴＰＲの要件に一致することができるようにＴＮ  ｘＬＣＤの電圧／温度制御の非機械的手段とを含む。
【００５２】
製造可能なＴＰＲ設計の例示として、５０°の屈折率楕円体傾斜および３２．０ｎｍの面内リターダンスを有するＯプレート・リターダは、−５２５ｎｍの負のＣプレート・リターダに結合される（両方ともλ＝５２０ｎｍに対して言及されるリターダンス）。組み合わせられたリターダは、−１５°のプレート傾斜方位角に沿った９°極角で傾斜される。この場合において、生の補償されたコントラストは、図１８に示されるように１６０００：１であり、これは、図１７で示されるほぼ交差された軸の補償解決方法のコントラストの４倍に近い。図１８において左および右手表示図で示される陰が付けられたグレー・スケールは、図１７におけるグレー・スケールと同一である。−１５°の方位角平面に沿った９°で傾斜された、３２ｎｍのＴＰＲのコノスコープ・リターダンス構成要素は、ｆ／２．４コーンの座標に対して図１９に示される。Ｏプレート・リターダの遅軸は、−６４．０°によって「時計回転」される（面外傾斜後、およびプレート傾斜方位に含まれることから離れた後、プレート垂線の周りのＣＷ回転）。コノスコープＴＰＲ線形リターダンスは、ＴＮ  ｘＬＣＤ線形リターダンス特性とは似ていないが、リターダンス特性ならびにその遅軸分布（中心表示図に示されるようにほぼ±９０°に近い）は、過剰時計回転の要件を満たす。ＴＰＲリターダンス特性と実験ＴＮ  ｘＬＣＤリターダンスとの組み合わせは、図２０に示される２ステージ・リターダンス特性を生じる。対にされたデバイスの正味の線形リターダンスは、０ｎｍに近づかないが、それらの組み合わされた線形リターダンス効果は、全てのコーン角度に関する交差偏光子にほぼ平行／直交して配向された複屈折軸を結果として生じることが見られる。ＴＮ  ｘＬＣＤパネルにおける線形リターダンスの補償に加えて、このＴＰＲは、パネルの円リターダンスも低減する。これは、実験ＴＮ  ｘＬＣＤの円リターダンスに対する右表示図における低減された円リターダンスによって示される（例えば、パネルにおける０．５ｎｍに対するオン軸０．１ｎｍ、およびパネルにおける−１１．５〜５．１ｎｍに対する−５．８〜２．３ｎｍの円リターダンス範囲）。
【００５３】
傾斜されたプレート・リターダの構造は、Ｏプレート厚みを横切る均一な遅軸方位角に起因する任意の円リターダンスを生じない。しかしながら、ＴＰＲが、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル・リターダンスを補償するために使用されるとき、パネル・リターダンスと組み合わせてコーン光線によって見られるＴＰＲリターダンスは、不均一なリターダ縦列を形成する。パネルの垂直入射は、ほぼ＋０．５ｎｍの円リターダンスを生じる。ＴＰＲとパネル線形リターダンスとの組み合わせは、また、＋０．５ｎｍの残留パネル円リターダンスを低減するために、負の円リターダンスを生じなければならない。負の円リターダンスを得るために、２つ以上のリターダ要素の縦列は、入力から出力方向への時計方向を通してツイストする遅軸方向付けを有するべきである（左側は、光伝播の方向で親指ポインティング、および遅軸回転の意味の指ポインティングでツイストする）。この実施例において、ＴＰＲは、ほぼ−８８．２°（また９１．８°）で配向されたその遅軸を有し、一方、パネルは、ほぼ＋４０．１°で配向されたその遅軸を有する。もたらされた円リターダンスは、符号が負であり、２ステージ・システムの垂直入射の円リターダンスは、低減される。同様に、全ての他のコーン光線は、不均一なリターダ縦列の形成に適切な手を有し、ｆ／２．４コーン内の最も大きな正および最も大きな負のパネル円リターダンスの両方は、部分的に補償される。したがって、それ自体が円リターダンスを含まない傾斜されたプレート・リターダの応用は、上記補償要件（ｄ）によるパネル円リターダンスを低減する手段を提供する。
【００５４】
いくつかのリターダ補償器が製造された。リターダ組立品は、ＬＣＰデカルトＯプレート・リターダおよびＦＢＡＲ−Ｃプレート要素のモノリシック集積を使用する。リターダは、所定の回転軸に周りで所定の傾斜角度で配向された。コントラスト最適化は、そのプレート垂直軸の周りでリターダ組立品を時計回転して（すなわち、回転して）達成された。パネル・オンおよびオフ状態の輝度値は、スペクトル分解検出器システムを用いて収集され、光応答機能によって重み付けられた。コントラスト結果は、図２１に示される。緑チャネルにおいて、ＴＰＲは、ほぼ２３０：１からほぼ１０５０：１へパネル・コントラストを改善した。利得係数は４倍より大きい。明らかに、本発明の一実施形態により設計され、かつＴＮパネルを組み込むプロジェクタ・システムに応用されるリターダ補償器は、著しいコントラスト増強を提供する。
【００５５】
ＴＰＲを使用するときに考慮する１つのことは、負のＣプレート・リターダの波長分散である。Ｏプレート・リターダは、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルで見出されるＬＣに類似する材料屈折率分散を有する複屈折材料（例えば、ＬＣＰ）を使用してしばしば構成されるが、−Ｃプレート・リターダは、１つ以上のＦＢＡＲ被覆からしばしば形成される。上述のように、ＦＢＡＲ被覆は、典型的に、複数の交互の低および高屈折率の誘電体薄層から製造される。大きな有効な構造性複屈折を提供するために、屈折率コントラスト（低屈折率に対する高屈折率の比）は、一般的に非常に高い。例えば、ＦＢＡＲ被覆は、しばしば交互のタンタラおよびシリカ層から形成される。タンタラなどの高屈折率材料は、ＬＣＤパネルにおけるＬＣ材料より分散的である。したがって、ＴＰＲで使用されるＦＢＡＲ被覆は、任意にＣプレート・リターダンス分散を低減するように設計される。
【００５６】
計算実施例として、４つの異なるＦＢＡＲスタック設計がモデル化された。第１のＦＢＡＲ設計は、３０ｎｍＨ／４５ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、第２のＦＢＡＲ設計は、２０ｎｍＨ／３０ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、第３のＦＢＡＲ設計は、１５ｎｍＨ／２３ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、かつ第４のＦＢＡＲ設計は、１０ｎｍＨ／１５ｎｍＬの繰り返しセグメントを含んだ。各場合において、「Ｈ」は、タンタラの高屈折率層に言及し、「Ｌ」は、シリカの低屈折率層に言及する。各４つのスタックは、λ＝５２０ｎｍで−３４０ｎｍのＣプレート・リターダンス、および４６０〜５８０ｎｍ内の０．１％未満の反射率を目標とした。各場合において、Ｈ／Ｌ層厚みの比は、ほぼ同じであり、一方、交互のＨ／Ｌ層の組み合わされた厚みは変更された。
【００５７】
７°のプレート傾斜角度（またコーン中心光線の入射角度）で計算されたリターダンス・スペクトルが図２２に示される。４つのＦＢＡＲスタックの最良の分散性能は、最も薄い繰り返し層（例えば、第４のＦＢＡＲ設計）から生じる。構造性複屈折の理論は、「Ｈ」および「Ｌ」の両方の層厚みが０ｎｍに近づく準静的状況に基づく。したがって、かなりの「Ｈ」および「Ｌ」層で形成された繰り返しセグメントは、構造性複屈折の理論の示唆より大きな分散である。所定の実施例において、最も大きな分散性の「厚い」繰り返し対は、λ＝５２０ｎｍで公称リターダンスに対する短いおよび長い波長縁部で＋１９．５／−１１．３％のリターダンスの分散を生じる。他方、最も小さな分散性の「薄い」繰り返し対は、対応する波長点で＋８．９％／−６．０％のリターダンスの分散を生じる。実際に、所定の真空堆積プロセスで製造可能なものと、必要な波長帯域にわたる最良のコントラスト補償との間のトレードオフがある。
【００５８】
交互のＨ／Ｌ層の適切な組み合わされた厚みを選択することに加えて、「Ｌ」層厚みに対する「Ｈ」層厚みの比は、Ｃプレート・リターダンス分散にも影響する。例えば、５０ｎｍの対の厚みが、良好な製造公差に関して最も薄い組み合わせられた層厚みであるなら、リターダンス分散を最小化することができるまだいくつかの設計の変形が存在する。
【００５９】
計算実施例として、さらに５つの異なるＦＢＡＲスタック設計がモデル化された。第５のＦＢＡＲ設計は、１０ｎｍＨ／４０ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、第６のＦＢＡＲ設計は、２０ｎｍＨ／３０ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、第７のＦＢＡＲ設計は、２５ｎｍＨ／２５ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、第８のＦＢＡＲ設計は、３０ｎｍＨ／２０ｎｍＬの繰り返しセグメントを含み、かつ第９のＦＢＡＲ設計は、４０ｎｍＨ／１０ｎｍＬの繰り返しセグメントを含んだ。各場合において、「Ｈ」は、タンタラの高屈折率層に言及し、「Ｌ」は、シリカの低屈折率層に言及する。各これら５つのスタックは、λ＝５２０ｎｍで公称−３４０ｎｍのＣプレート・リターダンスを目標とした。
【００６０】
７ＡＯＩおよびλ＝５２０ｎｍでのリターダンスの分散スペクトルが図２３に示される。繰り返しセグメント内の「Ｈ」部分がより高くなると、Ｃリターダンスの分散がより大きくなる（例えば、第９番目の設計）ことが見出された。したがって、１０ｎｍＨ／４０ｎｍＬ設計（例えば、第９番目の設計）が、最も好ましい設計である。しかしながら、５０：５０の比に近くない「Ｈ」および「Ｌ」の対にされた厚みを選択することは、有効な構造性複屈折を低減する。したがって、５つの実施例における最良および最悪の分散設計は、同じ量のＣリターダンスを生じるために著しくより多い層を必要とする。本明細書で参照されるＣリターダンス量は、λ＝５２０ｎｍで{１．６５５、１．５０２}の屈折率を有する単一層の一軸性の負のＣプレート・リターダ（および提供された他の波長における全屈折率分散）の等価のオフ軸リタデーション効果に向けられたことに留意されたい。合計の異常および正常屈折率を参照するＣリターダンス量が、本明細書に報告される結果とは極めて異なることがある。
【００６１】
図２４を参照すると、本発明の他の実施形態によるリターダ補償器の概略図が示される。リターダ補償器は、垂直入射でパネル５０４のＦＡを含む視野面に沿って、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル５０４と縦列で示される補償プレート５０３である（例えば、パネルのＦＡは、図面の平面内である）。補償プレート５０３は、２つの負のＣプレート・リターダ５０７ａ、５０７ｂ間に配置されるＡプレート・リターダ５０６を含む。組み合わせられたリターダ要素５０３は、傾斜されたプレート・リターダ（ＴＰＲ）と呼ばれるものを形成するために、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル５０４の面に対して角度θｐｔで傾斜される。
【００６２】
Ａプレート・リターダ５０６は、プレート／層の面に対して平行に方向付けられたその光学軸を有する複屈折要素である（例えば、異方性を示すために使用される屈折率楕円体によって示されるように）。Ａプレート・リターダ要素５０６が、正の一軸性要素として構成されるとき、光学軸は、また遅軸である。Ａプレート・リターダ５０６を製造するために適した材料のいくつかの実施例は、伸張されたホイル・リターダ、液晶ポリマー、および単結晶水晶を含む。任意に、Ａプレート・リターダ５０６は、支持基板を含む。
【００６３】
各−Ｃプレート・リターダ５０７ａ、５０７ｂは、プレート／層の面に対して垂直に方向付けられたその光学軸を有する複屈折要素である。−Ｃプレートは、垂直入射光線に関する任意の正味のリタデーションを一般に提供しないが（すなわち、垂直入射光は、複屈折性によって影響を受けない）、オフ軸（すなわち、光軸に対するある角度）の入射光線は、入射角度に比例する正味のリタデーションを受ける。特に、正味のリターダンスは、入射角度とともに低減する（例えば、正味のリターダンスが、入射角度とともに増大する＋Ｃプレートとは対照的に）。−Ｃプレート要素の５０７ａ、５０７ｂは、それらの光軸が、Ａプレートの面に対して垂直に向けられるように、Ａプレート５０６に結合される。−Ｃプレート５０７ａ、５０７ｂを製造するのに適した材料のいくつかの実施例は、ディスコティック液晶、およびディスコティック複屈折ポリマー化合物を含む。−Ｃプレート５０７ａ、５０７ｂを製造する１つの特に魅力的な方法は、Ａプレート５０６の両側を構造性複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）被覆で被覆することである。
【００６４】
上記で議論されたように、組み合わされたＡプレート／−Ｃプレート・リターダ要素５０３は、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル５０４の面に対して角度θｐｔでサブ・システム５００内で傾斜される。より詳細には、リターダ補償器５０３は、所定の回転軸（図示されないが、図面の面に垂直）の周りを角度θｐｔで傾斜される。Ａプレート屈折率楕円体の傾斜角度θｔは、ほぼ０°であるので、Ａプレートのプレート傾斜角度θｐｔは、典型的に、Ｏプレート・リターダを利用するデカルト・リターダ要素の対応するプレート傾斜角度より大きい。
【００６５】
図１３ａおよび図２４を参照して記載された各実施形態において、Ａおよび／またはＯプレートの傾斜は、傾斜されていない構成に対する、Ａ／Ｏプレート・デカルト・リターダ要素の光学軸と透過軸（例えば、ｚ軸）との間の角度が低減するように実施される。したがって、Ａ／Ｏプレートの有効面内リターダンスは低減され、コーン軸の周りの大きな線形リターダンスの非対称性は、同じ方位角平面に沿ったＴＮパネルの線形リターダンス傾斜に一致するように誘導される。デカルト・リターダ要素（例えば、ＡプレートまたはＯプレート）の正味のリターダンスと傾斜された−Ｃプレートとの間の相互作用は、有効リターダンス傾斜の整形を可能にする。１つの方位角方向に沿って、傾斜されたデカルト・リターダ要素の正味のリターダンスは、平坦なリターダンス特性を生成するように傾斜された−Ｃプレート・リターダの正味のリターダンスに対抗する。反対側の方位角方向（すなわち、１８０度オフセット）に沿って、光線は、傾斜されたデカルト・リターダ要素の光学軸近くを伝播し、鋭いリターダンス傾斜が、傾斜された−Ｃプレート要素から得られる。
【００６６】
換言すれば、１つ以上の−Ｃプレート被覆で被覆されたＡ／Ｏプレートを傾斜することは、また、リターダ補償器の非対称の線形リターダンス特性が、オフ状態のＴＮ  ｘＬＣＤパネルの非対称の線形リターダンス特性に一致し／補足するように、調整されることができる他の変数を提供する。さらに、１つ以上の−Ｃプレート被覆で被覆されたＡ／Ｏプレートを傾斜することは、傾斜されたプレート・リターダが、少なくとも部分的にパネル円リターダンスを相殺し、それによってＴＮ  ｘＬＣＤパネルのコントラストを改善するように、傾斜されたプレート・リターダが、透過軸に対して平行ではない軸の周りでほぼ交差された軸構成から離れて時計回転されることを可能にする。したがって、傾斜されたプレート・リターダは、また、上述の第４番目の要件（ｄ）を満足する。
【００６７】
上述のように、補償プレートの傾斜は、パネルの線形リターダンスの非対称性に一致されることができる線形リターダンスにおける傾斜を導入する。特に、補償プレートは、液晶プレートのリターダンス非対称性に類似するリターダンス非対称性を提供するように選択された、回転軸の周りを傾斜される。有利には、傾斜されたプレート・リターダは、その遅軸が、ＡプレートまたはＯプレートによって設定されるデカルト・リターダとして機能する。傾斜されたプレート・リターダが、交差軸構成から離れて時計回転されると、その線形リターダンスの非対称性は、同じ方位角平面に沿ったパネル線形リターダンスの非対称性で配向され、一方、傾斜されたＡプレートまたはＯプレート・リターダの面内構成要素は、必要な方向付けでリターダ補償器の遅軸を固定する。
【００６８】
有利に、上述のパネル補償は、パネル補償の多くの従来技術よりわずかな数の構成要素で達成される。例えば、いくつかの従来技術の補償技術によれば、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの補償は、ＬＣ層の第１の側に配置された第１のＯプレートと、ＬＣ層の第２の反対側に配置された第２のＯプレートとを含む補償構造によって提供される。Ｈ．Ｍｏｒｉ、Ｍ．Ｎａｇａｉ、Ｈ．Ｎａｋａｙａｍａ、Ｙ．Ｉｔｏｈ、Ｋ．Ｋａｍａｄａ、Ｋ．Ａｒａｋａｗａ、およびＫ．Ｋａｗａｔａ、「Ｎｏｖｅｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｂａｓｅｄ  ｕｐｏｎ  ａ  Ｄｉｓｃｏｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−Ａｎｇｌｅ  ＬＣＤＳ」、ＳＩＤ  ０３  Ｄｉｇｅｓｔ  １０５８−１０６１（２００３）において、２つのＯプレートが、ディスコティック膜から形成される。Ｔ．Ｂａｃｈｅｌｓ、Ｊ．Ｆｕｎｆｓｃｈｉｌｉｎｇ、Ｈ．Ｓｅｉｂｅｒｌｅ、Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ、Ｇ．Ｇｏｍｅｚ、およびＥ．Ｃｒｉｔｏｎ、「Ｎｏｖｅｌ  Ｐｈｏｔｏ−ａｌｉｇｎｅｄ  ＬＣ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  ＴＮ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」、Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ  ２００２、ｐ１８３において、ならびにＪ．Ｃｈｅｎ、Ｋ．Ｃ．Ｃｈａｎｇ、Ｊ．ＤｅｌＰｉｃｏ、Ｈ．Ｓｅｉｂｅｒｌｅ、およびＭ．Ｓｃｈａｄｔ、「Ｗｉｄｅ  ｖｉｅｗｉｎｇ  ａｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏａｌｉｇｎｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  ＴＮ−ＬＣＤＳ」、ＳＩＤ  ９９  Ｄｉｇｅｓｔ、ｐ９８−１０１、１９９９において、２つのＯプレートは、ＬＣＰから形成される。これら各引用文献において、各Ｏプレート（後者の引用文献において傾斜されたＡプレートと呼ばれる）は、ＬＣ層の面に平行である。上述の本発明の実施形態により、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの補償は、ＬＣ層の面に非平行であるただ１つの補償プレート（例えば、単一のＯプレートを有する）で達成される。
【００６９】
もちろん、上記実施形態は、例示だけとして提供された。様々な修正、代替構成、および／または等価物が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく用いられることは当業者に理解される。
【００７０】
例えば、傾斜されたプレート・リターダは、ＬＨツイストを有し、第４象限に配置されるツイスト範囲を有し、および／またはｘ軸およびｙ軸に平行な入口／出口ＬＣ配向子を有する、９０度ツイスト・パネルとして構成されたＴＮ  ｘＬＣＤパネルを補償することに制限されない。一実施形態において、傾斜されたリターダ補償器は、右手側（ＲＨ）ツイストを有するＴＮ９０セルにおいてコントラスト比を改善するために使用される。他の実施形態において、傾斜されたリターダ補償器は、必要なように配置されたその入口／出口の方位角平面を有する非９０度ＴＮセルのコントラスト比を改善するために使用される。
【００７１】
さらに、本発明は、プレ偏光子とｘＬＣＤイメージャとの間、および／または照明の収束または発散コーン内に傾斜されたプレート・リターダを配置することに制限されない。しかしながら、収束／発散イメージング・システム内の傾斜されたプレート光学要素の任意の挿入を有して、コマの形態の収差および非点収差は、プレート傾斜によって引き起こされることができることに留意されたい。傾斜されたプレート・リターダが、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルに隣接して、入力偏光子と出力解析板の間に配置されるなら、傾斜されたプレートの結果として生じる収差は、照明特性（すなわち、それが照明経路にあるので）を劣化させることがあるが、スクリーン上の最終画像品質を損なわない（すなわち、プロジェクション経路は、傾斜されたプレート・リターダを含まないので）。低い画素解像度パネル（例えば、２０〜３０ミクロン画素ピッチを有する７２０ｐパネル）において、傾斜されたプレート・リターダによって引き起こされた収差は、傾斜されたプレートが、プロジェクション経路内に配置されていても、感知できるほどの変調伝達関数（ＭＴＦ）低下を引き起こさない可能性があることにも留意されたい。
【００７２】
さらに、傾斜されたプレート・リターダは、空気入射で自由に傾斜されることに制限されない。例えば、一実施形態において、傾斜されたプレート・リターダは、リターダ補償器の入口および／または出口面が、ＴＮ  ｘＬＣＤパネルに実質的に平行であるように（例えば、Ａ／Ｏプレート自体が、透過軸に対してまだ傾斜されるが）、比較的密な等方光学媒体（例えば、固体または液体のいずれか）に浸漬される。
【００７３】
各上述の実施形態において、傾斜されたプレート・リターダは、２つの−Ｃプレート間に挟まれた傾斜されたＡ／Ｏプレートを含むとして記載された。２つの−Ｃプレートを使用することは、Ｏプレート・リターダおよび／またはその任意の支持基板上の応力を等化することに有利であるが、ただ１つの−Ｃプレートを提供し、かつ／または異なる構成を使用することは、また本発明の範囲内にある。例えば、一実施形態において、単一の−Ｃプレート複屈折要素は、光伝播シーケンスに関するデカルト・リターダの前または後に搭載され、完全な補償プレートは、パネルおよび補償器のシステムの円リターダンスを低減するように、また光伝播シーケンスに関してマイクロディスプレイ・パネルの前または後に搭載される。図２５に示されるさらに他の実施形態において、傾斜されたプレート・リターダ６０３は、基板６０９（例えば、透明ガラス基板）の第１の側に配置された第１のＦＢＡＲ被覆スタック６０７ａ、および基板６０９の第２の反対側に配置された第２のＦＢＡＲ被覆スタック６０７ｂを含む。Ｏプレート６０６は、ＦＢＡＲ被覆された基板（例えば、ＬＣＰ層）の一方側に設けられた。例えば、一実施形態において、Ｏプレート６０６は、ＦＢＡＲ被覆された基板の第２の側に搭載される。Ｏプレート６０６の反対側には、反射を低減するためにＡＲ被覆６０８が設けられる。補償プレート６０３全体は、θｐｔによって示される角度で液晶ディスプレイ・パネル６０４の面に対して傾斜される。特に、光伝播に関するＦＢＡＲスタック６０７ａ／６０７ｂおよびＯプレート６０６、ならびにパネル６０４のこの順番が、ＴＮ  ｘＬＣＤパネル６０４の改善された円リターダンス補償を提供するために、モデル化とともに示される。もちろん、代替構成も可能である（例えば、Ｏプレートは、入射側のＦＢＡＲ被覆された基板上に堆積されることができる）。
【００７４】
さらに、上述された各実施形態において、傾斜されたプレート・リターダは、ＡプレートまたはＯプレートだけで構成される。他の実施形態において、傾斜されたプレート・リターダは、必要な円リターダンスを生成するために、１つ以上のデカルト・ベースのリターダ要素の層（例えば、複数の液晶ポリマー層）で構成される。任意に、デカルト・リターダ要素の複数層は、また、−Ｃプレート機能性を生成するために使用される。
【００７５】
さらに、上述された各実施形態において、傾斜されたプレート・リターダは、一軸性複屈折材料を含むとして記載された。任意に、傾斜されたプレート・リターダは、二軸材料を用いる。事実、実際に、真の一軸性層を製造することはしばしば困難である（例えば、一軸性であると考えられるいくつかの液晶ポリマーは、二軸構成要素を有することができる）。
【００７６】
ただ１つの傾斜されたプレート・リターダが、コントラスト補償に関して示されるが、１つ以上の傾斜されたプレート・リターダを提供することは、また本発明の範囲内であることに留意されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】３枚のｘＬＣＤマイクロ・ディスプレイおよび３つのリターダ補償器を含む３チャネル透過光エンジンの概略図である。
【図２】オン軸およびオフ軸光線のためのディスプレイ要素リターダンスを補償するための傾斜された−Ｃプレートを含む透過マイクロ・ディスプレイ・プロジェクション・システムの概略図である。
【図３】暗状態の理論的なＴＮ９０ＬＣセルにおけるＬＣ配向子分布の概略図である。
【図４】暗状態に駆動されたＴＮ９０ＬＣセルの理論的な傾斜／ツイスト特性を示す。
【図５】ＴＮ９０ＬＣに関する計算された線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ表示図を示す。
【図６】９．５度の傾斜角度で搭載された−４５０ｎｍのＣプレート・リターダ（＋４５度の回転軸周りのＣＣＷ）に関する計算された線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ表示図を示す。
【図７】ＴＮ９０  ｘＬＣＤ（右）に関しておよび補償されたＴＮ９０  ｘＬｃＤ（左）に関する計算されたコントラスト比輪郭表示図を示し、補償は、−４５度方位角に沿った９．５度で傾斜された−４５０ｎｍのＣプレート・リターダ（＋４５度の回転軸周りのＣＣＷ）で提供される。
【図８】５２０ｎｍで測定され、暗状態に駆動されたＴＮ９０  ｘＬＣＤの実験による線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ表示図を示す。
【図９】２パート・モデルを使用する、暗状態で理論的なＴＮ９０ＬＣセルにおけるＬＣ配向子分布の概略図である。
【図１０】５２０ｎｍで計算された、図９に示されるＴＮ９０ＬＣセルの理論的な線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ表示図を示す。
【図１１】２つの駆動電圧でのＴＮ９０  ｘＬＣＤセルの実験による線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（底部）のスペクトルを示す。
【図１２】λ＝５２０ｎｍでのパネル・オン軸リターダンスの遅軸（ドット・マークを有する）面および速軸（円形マークを有する）面に沿った実験による線形リターダンス特性を示す。
【図１３ａ】ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルの速軸を含む面に沿った、ＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル前面に配置された本発明の一実施形態によるリターダ補償器の概略図である。
【図１３ｂ】透過された側から見た図１３ａに示されるリターダ補償器の２Ｄ概略図である。
【図１３ｃ】透過された側から見た図１３ａに示されるリターダ補償器の３Ｄ斜視図である。
【図１４】計算されたリターダ・プレート傾斜角度、およびＯプレート屈折率楕円体傾斜角度に対する必要なＣプレート・リターダンスの表示図を示す。
【図１５】（−４５°、１０．３°）傾斜されたＯプレート／−Ｃプレート・リターダ補償器の理論的な線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ表示図を示し、Ｏプレートは、正の一軸性材料を使用して５０°の面外傾斜で構成され、−Ｃプレートは、−５２５ｎｍリターダンス（λ＝５２０ｎｍの計算波長）を有する。
【図１６】（−４５°、１０．３°）傾斜されたＯプレート／−Ｃプレート・リターダ補償器および実験によるＴＮ９０  ｘＬＣＤパネルを含むシステムの理論的な線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ・表示図を示す。
【図１７】実験によるＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル（右）、およびほぼ交差された軸構成で方向付けられ（−４５°、１０．３°）傾斜されたＯプレート／−Ｃプレート・リターダで補償された同じＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル（左）の計算されたコノスコープ交差された偏光子の漏洩強度を示す。
【図１８】実験によるＴＮ９０  ｘＬＣＤパネル（右）、および交差されていない軸構成で方向付けられ（−１５°、９．０°）傾斜されたＯプレート／−Ｃプレート・リターダで補償された同じＴＮ９０  ｘＬｃＤ（左）の計算されたコノスコープ交差された偏光子の漏洩強度を示す。
【図１９】（−１５°、９．０°）傾斜されたＯプレート／Ｃプレート・リターダ補償器の理論的な線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ・表示図を示し、Ｏプレートは、正の一軸性材料を使用して５０°の面外傾斜で構成され、Ｃプレートは、−５２５ｎｍリターダンス（λ＝５２０ｎｍの計算波長）を有する。
【図２０】（−１５°、９．０°）傾斜されたＯプレート／Ｃプレート・リターダ補償器および実験によるＴＮ  ｘＬＣＤパネルを含むシステムの理論的な線形リターダンス（左）、遅軸（中央）、および円リターダンス（右）のコノスコープ・表示図を示す。
【図２１】補償されていないＴＮ９０パネル、および本発明の一実施形態による傾斜されたプレート・リターダで補償された同じパネルの実験により測定されたコントラスト比を示す。
【図２２】７°のプレート傾斜角度で、ＡＲ機能性を含む４つの誘電体Ｃプレート・スタックの計算された線形リターダンス・スペクトルを示す。
【図２３】いくつかの誘電体ＦＢＡＲ設計に関してλ＝５２０ｎｍでの７°に傾斜された負のＣプレート・リターダンスからの計算されたリターダンス偏差スペクトルを示す。
【図２４】ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの速軸を含む面に沿ったＴＮ  ｘＬＣＤパネルの前方に配置された本発明の他の実施形態によるリターダ補償器の概略図である。
【図２５】ＴＮ  ｘＬＣＤパネルの前方に配置された本発明の他の実施形態によるリターダ補償器の概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
３００  ＬＣ配向子分布
３０１  入口ＬＣ配向子方位
３０２  経路
３０３  出口ＬＣ配向子方位
３０４  矢印
３０５、３１５  方位角
３１０  モデル
３１１  リターダ要素
３１２  ＳＡ方位角
３１４  ＳＡ
４０３、５０３  補償プレート、補償要素
４０４、５０４  ＴＮ  ｘＬＣＤパネル
４０６  Ｏプレート・リターダ
４０７ａ、４０７ｂ、５０７ａ、５０７ｂ  負のＣプレート・リターダ
４１０  角度θｐｔ
４１１  極角傾斜
４２０  極角θｃ
４１２  角度θｔ
４３０、４５０  面内遅軸
４４０  回転軸
４４５  角度
４６０  入射角度
４６１  中心光線
４７０、４７１  極値
４７５  ハーフ・コーン角度θｈ
５００  サブ・システム
５０６  Ａプレート・リターダ
６０３  傾斜されたプレート・リターダ、補償プレート
６０４  液晶ディスプレイ・パネル
６０６  Ｏプレート
６０７ａ、６０７ｂ  ＦＢＡＲ被覆スタック
６０８  ＡＲ被覆
６０９  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005386101.tif 000013
【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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