(57)【要約】【課題】少なくとも１つの反射防止コーティングを含み、透明基板の上において支持される形態複屈折多層誘電体スタックから製作された格子トリム・リターダを提供する。【解決手段】形態複屈折誘電体スタックは、−Ｃプレート格子の形態の軸方向不均一要素、およびＡプレート格子の形態の横方向不均一要素を含む。−Ｃプレート格子およびＡプレート格子のそれぞれは、ゼロ次準波長格子構造を形成する寸法で製作される。反射防止コーティング、および／または−ＣプレートおよびＡプレート格子が重なるセグメントを有する格子トリム・リターダを製作することにより、所望の用途に従って、面内リターダンスおよび面外リターダンスを独立に調整することが可能になる。【選択図】図１１
2007156441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の屈折率および第１の厚さを有する第１の複数の層、ならびに第２の屈折率および第２の厚さを有する第２の複数の層を含み、前記第１の複数の層が前記第２の複数の層に挿入され、前記第１および第２の厚さならびに前記第１および第２の屈折率が、負の面外リターダンスを提供するゼロ次準波長格子構造を形成するように選択される、軸方向不均一要素と、
第１の屈折率および第１の幅を有する第１の複数の領域、ならびに第２の屈折率および第２の幅を有する第２の複数の領域を含み、前記第１の複数の領域が前記第２の複数の領域に挿入され、前記第１および第２の幅ならびに前記第１および第２の屈折率が、面内リターダンスを提供するゼロ次準波長格子構造を形成するように選択される、横方向不均一要素と、
前記軸方向不均一要素および前記横方向不均一要素を支持するための少なくとも１つの基板とを備える、光学リターダ。
【請求項２】
前記横方向不均一要素および前記軸方向不均一要素が、少なくとも部分的に一致する重なりセグメントを含み、前記重なりセグメントが、面内リターダンスおよび負の面外リターダンスを同時に提供する、請求項１に記載の光学リターダ。
【請求項３】
前記重なりセグメントが、前記軸方向不均一要素のエッチングされた領域を含む、請求項２に記載の光学リターダ。
【請求項４】
前記横方向不均一格子の変調高さが、１０ｎｍと３μｍとの間にある、請求項３に記載の光学リターダ。
【請求項５】
前記重なりセグメントが、前記軸方向不均一要素の波状セグメントを含む、請求項２に記載の光学リターダ。
【請求項６】
前記波状セグメントが、横方向不均一シード格子の輪郭となる複数の波状層を含む、請求項５に記載の光学リターダ。
【請求項７】
前記シード格子が、約５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する、請求項６に記載の光学リターダ。
【請求項８】
前記シード格子が、約２０％と８０％との間のデューティ・サイクルを有する、請求項６に記載の光学リターダ。
【請求項９】
前記シード格子が、第１の面内リターダンスを提供し、前記波状セグメントが、第２の面内リターダンスを提供し、前記第２の面内リターダンスが、前記第１の面内リターダンスより大きい、請求項６に記載の光学リターダ。
【請求項１０】
前記複数の波状層が、同じ変調周期を有し、前記複数の波状層の変調高さが、前記シード格子からの距離と共に段階的に減少する、請求項６に記載の光学リターダ。
【請求項１１】
前記軸方向不均一要素が、形態複屈折薄膜反射防止要素である、請求項２から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの基板が、ほぼ透明の基板を含み、前記形態複屈折薄膜反射防止要素および前記横方向不均一要素が、前記ほぼ透明の基板の第１の側面上に配置され、反射防止コーティングが、前記ほぼ透明の基板の第２の対向側面上に配置される、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの基板が、ほぼ透明の基板を含み、前記形態複屈折薄膜反射防止要素および前記横方向不均一要素が、前記ほぼ透明の基板の第１の側面上に配置され、第２の形態複屈折薄膜反射防止要素が、前記ほぼ透明の基板の第２の対向側面上に配置される、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの基板が、第２の基板に結合された第１の基板を含み、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも一方が、前記軸方向不均一および前記横方向不均一要素を支持するためのものである、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの基板が、液晶ディスプレイ・パネルのカバー基板であり、前記軸方向不均一要素および前記横方向不均一要素が、前記カバー基板の第１の側面上に配置される、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１６】
前記横方向不均一要素が、前記形態複屈折薄膜反射防止要素のエッチングされた領域を含む、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１７】
前記形態複屈折薄膜反射防止要素が、格子−格子境界面、空気−格子境界面、基板−格子境界面、および基板−空気境界面の少なくとも１つにおいて反射を低減するために配置された少なくとも１つの反射防止コーティングを含む、請求項１１に記載の光学リターダ。
【請求項１８】
前記第１および第２の複数の層の前記第１および第２の屈折率ならびに前記第１の厚さおよび第２の厚さが、液晶ディスプレイ・パネルの複屈折および前記少なくとも１つの反射防止コーティングの複屈折を補償するための面外リターダンスを提供するように選択される、請求項１７に記載の光学リターダ。
【請求項１９】
前記軸方向不均一要素が、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において透過性であり、３８０ｎｍと８００ｎｍとの間の任意の波長について、０ｎｍから−１０００ｎｍの範囲において面外リターダンスを提供する、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２０】
前記横方向不均一要素が、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において透過性であり、３８０ｎｍと８００ｎｍとの間の任意の波長について、１ｎｍから２５０ｎｍの範囲において面内リターダンスを提供する、請求項１９に記載の光学リターダ。
【請求項２１】
前記横方向不均一要素および前記軸方向不均一要素が、それぞれ、等方性材料からなる、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２２】
前記横方向不均一要素および前記軸方向不均一要素が、それぞれ、誘電体材料からなる、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２３】
前記横方向不均一要素、前記軸方向不均一要素、および前記少なくとも１つの基板が、液晶ディスプレイ・パネルの残留複屈折を補償するために、全無機誘電体トリム・リターダを形成する、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２４】
前記軸方向不均一要素の前記第１および第２の複数の層、ならびに前記横方向不均一要素の前記第１および第２の複数の領域が、偏光ベース・マイクロディスプレイ投影システムのシステム・コントラストを向上させるように選択される、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２５】
前記第１および第２の複数の層のそれぞれの前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の差が、約０．５より大きい、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダ。
【請求項２６】
液晶ディスプレイ・ベース投影システムにおいてシステム・コントラストを向上させるために光学リターダを使用する方法であって、
前記投影システムにおける液晶ディスプレイ・パネルの残留リターダンスが実質的に補償されるように、前記投影システムにおいて請求項１から１０のいずれかに記載の前記光学リターダを配置することを含む、方法。
【請求項２７】
光源と、
前記光源から光を受光し、第１の線形偏光軸を有する第１の線形偏光を透過させるための第１の偏光子と、
前記第１の線形偏光を光変調するための、残留複屈折を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
前記光変調された光を受光し、第２の線形偏光軸を有する第２の線形偏光を透過させるための第２の偏光子と、
前記第２の線形偏光をスクリーン上に投影するための投影レンズと、
前記液晶ディスプレイ・パネルの前記残留複屈折を補償するための、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダとを備える、液晶ディスプレイ・ベース投影システム。
【請求項２８】
面内複屈折を示すテクスチャ化表面を基板の上において提供することと、
交互屈折率多層薄膜スタックが、面内複屈折および面外複屈折を共に示す複数の波状層を提供するために、前記テクスチャ化表面のほぼ輪郭となるように、前記薄膜層を前記テクスチャ化表面の上に付着させることとを含む、光学リターダを製作する方法。
【請求項２９】
前記複数の波状層が同じ変調周期を有し、前記複数の波状層の変調高さが、前記テクスチャ化表面からの距離と共に減少するように、前記交互屈折率多層薄膜スタックが付着される、請求項２８に記載の光学リターダを作成する方法。
【請求項３０】
前記光学リターダが、液晶ディスプレイ・ベース投影システムにおいてシステム・コントラストのレベルを向上させるために、所定の範囲において、Ａプレート・リターダンスおよび−Ｃプレート・リターダンスを提供するように、前記交互屈折率多層薄膜スタックが付着される、請求項２９に記載の光学リターダを製作する方法。
【請求項３１】
−Ｃプレート格子構造を提供する交互屈折率多層薄膜スタックを基板の上に付着させることと、
Ａプレート格子構造を提供するために、前記交互屈折率多層薄膜スタックの厚さセグメントを交互横方向領域の中にエッチングすることとを含む、
光学リターダを製作する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般的には、光学リターダに関し、具体的には、格子トリム・リターダおよび／または格子トリム・リターダを含む液晶ディスプレイ・ベースのマイクロディスプレイ投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、大型スクリーンのテレビジョンおよびモニタの投影ディスプレイにおいて広く使用されている。これらのＬＣＤベース投影システムでは、高電力光ビームが、ＬＣＤパネルに入射する前に偏光子を通過する。ＬＣＤパネルは、入射光の偏光を画素ごとに制御し、対応する偏光子／検光子に入射光を再誘導し、次いで、対応する偏光子／検光子は、適切な偏光を有する光を、像をスクリーンの上に投影するための投影レンズに再誘導する。
【０００３】
１つの特に成功しているＬＣＤベースの投影システムは、ＷＧＰベースのＬＣｏＳマイクロディスプレイ・システムであり、これは、ワイヤ・グリッド偏光子（ＷＧＰ）および液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）パネルの両方を使用する。このマイクロディスプレイ・システムは、透過型液晶（ｘＬＣＤ）、デジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）、および直視型ＬＣＤなどの他のマイクロディスプレイ技術と比較したとき、高い解像度および高い像コントラストの両方を示すことが実証されており、通常、スクリーン上の輝度を向上させるために、３つ以上のマイクロディスプレイ・パネル（たとえば、各原色帯域について１つ）を使用する。
【０００４】
図１を参照すると、従来の３パネルＷＧＰベースＬＣｏＳマイクロディスプレイ・システムが示されている。マイクロディスプレイ・システムは、たとえば高圧放電灯である光源５、および光ロッド７を含む。光ロッド７は、空間的に一様な光分布を保証するために、光源５によって生成される光円錐を均一化する。任意選択で、光ロッド７は、線形偏光を生成するための偏光変換光パイプ（ＰＣＬＰ）である。第１のレンズ８ａが、光パイプ７からの光を第１の折りたたみミラー９に通過させ、第１の折りたたみミラー９は、光を第１の二色フィルタ１０に向ける。二色フィルタ１０は、青い光を残りの光から分離し、第２のレンズ８ｂおよび第３のレンズ８ｃならびに第２の折りたたみミラー１７および第３の折りたたみミラー１６を介して、青い光を第１のＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ａに向ける。残りの光は、二色フィルタ１０を通過し、第４のレンズ８ｄおよび第５のレンズ８ｅならびに第４の折りたたみミラー１１を介して第２の二色フィルタ１２に向けられる。第２の二色フィルタ１２は、残りの光を緑および赤の光に分離し、緑の光は、第２のＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ｂに向けられ、赤い光は、第３のＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ｃに進む。
【０００５】
各ＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ａ、２０ｂ、および２０ｃに到達する前に、入射光は、まず、ＷＧＰ１５、１４、および１３ならびにトリム・リターダ補償器２１ａ、２１ｂ、および２１ｃをそれぞれ通過する。各ＷＧＰ１５、１４、および１３は、平行ミクロワイヤの方向に直交する偏光を有する光を透過させ、かつワイヤの方向に平行な偏光を有する光を反射する複数の平行ミクロワイヤから形成された偏光子／検光子である（たとえば、図１に示されるように、偏光子が水平またはＰ偏光の光を通過させるように設計される場合、ミクロワイヤは、図１の面に垂直である）。各ＬＣｏＳパネル２０ａ、２０ｂ、および２０ｃは、線形偏光入射光の偏光を画素ごとに変化させ、変調された光を対応するＷＧＰ１５、１４、および１３に後方に反射する。各ＷＧＰ１５、１４、および１３は、偏光子／検光子として作用することに加えて、光の主な伝播方向に対して約±４５°に配向されているので、各ＷＧＰ１５、１３、および１４は、各ＬＣｏＳパネルから反射された光を入射光路に直交する出力光路に沿って向ける、または偏向させることによって、入射光を外出光から分離するビームスプリッタとしても作用する。より具体的には、各ＷＧＰ１５、１４、および１３は、Ｓ偏光（たとえば、ＯＮ状態において画素によって９０°だけ回転された偏光）をＸキューブ１９に反射する。Ｘキューブ１９は、３つの色チャネルのそれぞれから像を収集し（すなわち、収束させ）、投影レンズ１８を介して、最終的な像を大規模スクリーン（図示せず）の上に投影する。任意選択で、各色チャネルは、前偏光子（図示せず）および／またはクリーンアップ検光子（図示せず）をさらに含み、たとえば、１つまたは複数のＷＧＰおよび／または二色シート偏光子を含むことが可能である。
【０００６】
トリム・リターダ補償器２１ａ、２１ｂ、および２１ｃ（本明細書では単にトリム・リターダと呼ばれる）は、マイクロディスプレイ・システムのコントラスト性能レベルを向上させるために使用される補償要素であり、コントラスト性能レベルは、そうでない場合にはダーク（たとえば、オフ）状態におけるＬＣｏＳパネルの残留複屈折によって限定される。具体的には、各トリム・リターダ２１ａ、２１ｂ、および２１ｃは、対応するＬＣｏＳパネルの固有複屈折の結果であるリターダンスを消去する位相リターダンスを導入する。本明細書において使用される「リターダンス」または「リターデーション」という用語は、特に断りのない限り、円形リターダンスの大きさとは対照的に、線形リターダンスの大きさを指す。線形リターダンスは、２つの直交する屈折率の差に光学要素の厚さをかけたものである。線形リターダンスにより、２つの直交線形偏光間に位相差が生じ、一方の偏光は、線形リターダの異常軸に平行に位置合わせされ、他方の偏光は、線形リターダの正常軸に平行に位置合わせされる。対照的に、円形リターダンスにより、右手円偏光と左手円偏光との間に相対位相差が生じる。
【０００７】
線形リターダンスは、面内リターダンスまたは面外リターダンスとして述べることが可能である。面内リターダンスは、光路長差として表され、２つの直交面内屈折率の差に光学要素の物理的な厚さをかけたものを指す。面外リターダンスは、光学要素の厚さの方向（ｚ方向）に沿った屈折率と１つの面内屈折率（または面内屈折率の平均）との差に光学要素の物理的な厚さをかけたものを指す。円錐束の垂直入射光線は、面内リターダンスのみを認識するが、斜め光線（すなわち、垂直ではないが、主Ｓ平面およびＰ平面に沿う）およびスキュー光線（すなわち、垂直ではなく、主Ｓ平面およびＰ平面から離れて入射する）を含む軸外光線は、面外リターダンスおよび面内リターダンスの両方を経験する。面内リターダンスは、複屈折媒体において自明の９０°光線角度の場合には観測されないことに留意されたい。
【０００８】
トリム・リターダ２１ａ〜ｃがない場合、ダーク（オフ）状態において各マイクロディスプレイ・パネルを照明するＰ偏光の偏光は、ＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの残留複屈折のために反射の際にわずかに楕円に偏光される。Ｐ成分およびＳ成分の両方を含む楕円偏光が、対応するＷＧＰ１５、１４、１３を透過するとき、Ｓ成分はＸキューブに反射され、それにより、ダーク状態の光が大規模スクリーンの上に漏れることが可能になり、投影システムのコントラストを限定する。
【０００９】
トリム・リターダ２１ａ〜ｃの使用は、ＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの残留複屈折の結果であるリターダンスを補償する面内リターダンスを提供することによってコントラスト・レベルを向上させる。より具体的には、トリム・リターダ２１ａ〜ｃは、その遅軸（slow axis）がＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの遅軸（「交差軸」と呼ばれる）に対して直交方位角位置合わせにおいて構成され、一方、速軸（fast axis）がＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの速軸に対して直交方位角位置合わせにおいて構成されるように配向される。本明細書で使用される遅軸（ＳＡ）および速軸（ＦＡ）という用語は、線形リターダンスが垂直入射において測定されるときの２つの直交複屈折軸を指す。特にＳＡおよびＦＡの位置は、軸はずれ照明と共に変化し、ならびに、大きな入射角度における負の面外リターダンス成分についてＳＡ／ＦＡの役割を反対にすることにより変化する。
【００１０】
トリム・リターダ２１ａ〜ｃおよびＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの遅軸は、直交方位角配向において構成されるので、速軸／遅軸の役割は、垂直入射光についてトリム・リターダ２１ａ〜ｃからＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃに切り替えられる。すなわち、特定の偏光を有する光は、トリム・リターダ２１ａ〜ｃおよびＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃにおいて、それぞれ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。正味の効果は、入射偏光についてゼロ相対遅延であり、その結果、無偏光である（すなわち、出力光は楕円偏光ではない）。次いで、対応するＷＧＰ１５、１４、１３および／または任意のクリーンアップ偏光子は、ダーク状態パネル光漏れがスクリーン上に出現しないように、出力光を拒否する。トリム・リターダ２１ａ〜ｃは、パネル・オン状態のスループットを著しくは変化させないので、結果的な順次コントラスト（フル・オンおよび／またはフル・オフ）は優れている。
【００１１】
各トリム・リターダ２１ａ〜ｃの動作原理は、単一チャネル光エンジンのコア光学機器を参照して、図２においてさらに示されている。これらのコア光学機器は、前偏光子３０、ＷＧＰ３１、トリム・リターダ３２、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）モードＬＣｏＳパネル３３、およびクリーンアップ偏光子（図示せず）を含む。動作時、先行ステージ照明（図示せず）から出力された無偏光または部分偏光が、Ｐ偏光を得るように前偏光子３０を通過する。光は、ＷＧＰ３１を透過し、偏光消光比は改善される。トリム・リターダ３２は、入射Ｐ偏光ビームを事前調整し、楕円出力を創出する。理想的には、ダーク（オフ）状態にあるＬＣｏＳパネル３３に入射する偏光の楕円率は、残留パネル・リターダンスによって無効になる。したがって、反射光は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル３３およびトリム・リターダ３２を通る２重パスを完了した後、依然としてＰ偏光である。ＷＧＰ３１によって透過された残りのＰ偏向成分は、照明システムに再び注入され、最終的には失われる。
【００１２】
上記で議論されたように、トリム・リターダ３２は、オフ状態において対応するＬＣｏＳパネル３３の面内リターダンスと整合するＡプレート・リターダンスを提供することが理想的である。しかし、実際には、ＬＣｏＳパネル３３およびトリム・リターダ３２の両方のＡプレート・リターダンスは、デバイスの厚さの製造公差および材料の複屈折制御、ならびに動作ドリフト（温度、機械応力など）のために、各成分内において変化する傾向がある。その結果、十分な補償を保証するために、トリム・リターダ３２において、ＬＣｏＳパネル３３によって示されるものより高いＡプレート・リターダンスを提供することが一般的である。たとえば、１０ｎｍのＡプレート・リターダンス（λ＝５５０ｎｍにおける）を有するトリム・リターダが、２ｎｍのＡプレート・リターダンス（λ＝５５０ｎｍにおける）を示す垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）ＬＣｏＳを補償するためにしばしば提供される。
【００１３】
当業者には既知であるように、Ａプレート値のこの不整合は、上述された公称交差軸構成に対して、トリム・リターダ３２の光学軸をずらすことを必要とする。すなわち、トリム・リターダは、交差軸構成から離れるように方位角配向を回転させることによって「クロックイン」される。たとえば、Ｊ．Ｃｈｅｎ、Ｍ．Ｇ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、およびＧ．Ｄ．Ｓｈａｒｐ、「Ｇｅｎｅｒａｌ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ＬＣｏＳ  ｐａｎｅｌ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ  ０４、ダイジェスト、９９０〜９９３ページ、２００４年を参照されたい。ＬＣｏＳパネルとトリム・リターダの遅軸との相対方位角配向を示す図３は、より高い値のトリム・リターダが、隣接象限において、Ｓ偏光面およびＰ偏光面の二等分線から離れてどのように「クロックされる」かを角度φによって示す。上記で議論されたように、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの遅軸および速軸がＳ偏光面およびＰ偏光面を二等分するとき、ＬＣｏＳリターダンスが非常に小さいとき（たとえば、＜＜λ／５０）、および最高で４分の１波長のトリム・リターダＡプレート・リターダンスについて、オーバークロック角度φは、以下によって近似的に与えられる。
【００１４】
【数１】
2007156441.tif 000003
上式で、Γａ（ＴＲ）はトリム・リターダのＡプレート・リターダンス、Γａ（ＬＣ）はＬＣｏＳのＡプレート・リターダンスである。したがって、ＬＣｏＳが２ｍｍの面内リターダンスを示し、トリム・リターダが、約１０ｎｍの面内リターダンスを提供するとき、オーバークロック角度は、約３９°である。
【００１５】
面内リターダンスを提供することに加えて、トリム・リターダ３２は、視野を増大させるために面外リターダンスを提供することも一般的である。より具体的には、トリム・リターダは、面内リターダンスを補償するためのＡプレート補償成分、および面外リターダンスを補償するための負の複屈折を示すＣプレート補償成分の両方を含むことが一般的である。これらの完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、任意選択で、Ｏプレート成分をも含む。Ａプレートは、プレートの平面に平行に配向された異常軸を有する複屈折光学要素である。Ｃプレートは、プレートの平面に垂直（すなわち、垂直入射光の方向に平行）に配向された異常軸を有する複屈折光学要素である。Ｏプレートは、プレートの平面に対して斜めの角度に配向された異常軸（すなわち、光学軸またはｃ軸）を有する複屈折光学要素である。
【００１６】
Ａプレート成分を形成するために使用される材料のいくつかの例には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）膜などの短軸方向伸張ポリマー膜、液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料の１軸方向配向膜、セルロース・アセテートなどの非傾斜２軸有機フォイル、複屈折結晶、および無機薄膜がある。−Ｃプレート成分を形成するために使用されるいくつかの材料には、線形光重合（ＬＰＰ）技術で位置合わせされたディスコティック・フィルムおよび液晶ポリマー（ＬＣＰ）がある。後者に関して、コレステリックＬＣＰの層は、短いらせんピッチ（すなわち、動作波長範囲の最短波長よりはるかに短い）、およびＵＶ光領域の反射波長ピークを有さなければならない。結果として得られるＬＣＰ／ＬＰＰベースのトリム・リターダは、リターダンスを対象とする信頼性、一様性、および容易さについて非常に多面的であり、さらに、優れたコントラスト補償を提供し、ならびに環境的に安定であることが実証されている。
【００１７】
複屈折が、上記で議論された分子複屈折ではなく、回折要素の構成から（すなわち、複屈折から）生成されるトリム・リターダが、ますます対象となっている。
【００１８】
薄ホログラフ要素（すなわち、ボリューム・ホログラムではない）として構成され、回折出力を創出するのに使用される光の波長よりはるかに長い特別サイズを有する回折格子は、実質的に偏光不感受性であることが知られている。近軸光線伝播が想定されるスカラー回折理論によれば、各ｍ次の回折出力は、以下から計算される。
【００１９】
【数２】
2007156441.tif 000004
上式で、λは光の波長、ｍは回折の奇数次数、θは回折の角度（空気入口および出口媒体において垂直入射を想定する）、Λは格子のピッチである。
【００２０】
この強度の式は、横方向位相専用２進格子の暗黙の想定を含む。すなわち、格子は、デバイスの法線にほぼ垂直な変調パターンを有し、格子は実質的に損失がなく、変調は強度符号化ではなく、位相符号化によって実施されることが想定される。また、格子は、ピクサレーションおよびデッドスペースの効果を有さずに規則的であると想定される。ピクサレーション／デッドスペース（すなわち、非５０％デューティ・サイクル方形波格子）および一般的なホログラム・パターンを有する場合、より複雑な式が、各回折角度において出力を予測するために利用可能である。たとえば、Ｋ．Ｌ．Ｔａｎら、「Ｄｙｎａｍｉｃ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ．ＩＩ．Ｒｏｕｔｉｎｇ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ  ｗｉｔｈ  ｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｅａｃｈ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｏｒｄｅｒ」、ＪＯｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、１８（１）、２０５〜２１５ページ、２００１年を参照されたい。
【００２１】
しかし、横方向回折格子が、回折出力を創出するのに使用される光の波長のわずかに端数である特別サイズを有する場合、ゼロ回折次のみが、反射／透過される。すべての他の次数は消失する（すなわち、非ゼロの次数は、格子面からある知覚可能な距離を超えると崩壊する）。格子は、この段階において偏光に依存する。１次元格子では、格子ベクトルにそれぞれ平行および垂直であるＰ平面（ＴＭ波でもある）およびＳ平面（ＴＥ波）の複雑な振幅透過率／反射率は、異なる特性を有する。さらに、垂直入射では、格子ベクトルに沿った実効屈折率、および格子ベクトルに直交する実効屈折率の差は、無視可能ではない。格子は、この段階では、実効異常屈折率および実効正常屈折率を有する複屈折要素である。このゼロ次準波長格子（ＺＯＧ）は、形態複屈折要素であり、格子の屈折率変調（およびしたがって位相変調）は、横方向不均一（すなわち、格子ベクトル方向に沿う）である。ベクトル回折計算器具（モデル分析または厳密結合波分析）が、透過／反射複素振幅量を予測するために必要である。
【００２２】
金属グリッド偏光子などのグリッド構造要素が、長年、ＩＲ波長およびマイクロ波の周波数について利用可能であった。これらの要素が準波長特別サイズを有して製作される要件は容易に満たされるが、その理由は、これらの応用分野は、ミクロンからサブミリメートルにわたる電磁（ＥＭ）放射の波長を必要とするからである。近年、半導体ＩＣ（集積回路）技術の発展により、約９０ｎｍより小さいトランジスタ・ゲート・サイズが製作されることを可能にし、したがって、可視帯域の応用分野（すなわち、約４００ｎｍから７００ｎｍにわたる）に必要な約１００ｎｍの特別サイズを提供することができるリソグラフィ技法が利用可能になった。
【００２３】
図４を参照すると、簡単な１次元２進グリッド構造が示されている。横方向グリッド構造１００は、第１の材料の平行線１１０の第１のセット、第１のセットの線が挿入された第２の材料の平行線１２０の第２のセット、およびワイヤの両セットが上に取り付けられているほぼ透明の基板１３０の３つの主要要素を含む。この基本的な表面レリーフ構造は、商用のワイヤ・グリッド偏光子（たとえばＭｏｘｔｅｋによる）として利用可能であり、第１のセットの線は、蒸着されたアルミニウム（および／または他の誘電体材料）から形成され、第２のセットの線は、単に空隙（たとえば、Ａｌ層が部分的にエッチングされているときに創出される空間）である。基板の第２の表面上に通常はコーティングされている反射防止（ＡＲ）層などの他の光学スタックは、図示されていない。また、格子構造の可能なエッチ・ストップおよびキャッピング層も図示されていない。
【００２４】
２進（矩形）格子パターンが示されているが、横方向不均一形状（ｘ方向に沿う）は、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、台形などとすることもできる。変調の各周期は、デバイスの法線方向に沿って２つ以上の光路長変調を含む。これは、同じ高さ（すなわち、同じ物理的厚さ）において２つ以上の別個の材料を創出することによって、または材料と物理層の厚さの変化とを組み合わせることによって達成することができる。２つの材料／領域が理論的には異なる位相遅延を提供するが、実際には、光が準波長ピッチを解像することができないということにより、平均効果に帰着することに留意されたい。格子デバイスは、右手ＸＹＺ座標系の円錐取付け台において、平面１４１の入射電磁放射が波ベクトル１４０の方向に沿う状態で示されている。入射平面１４１は、格子ベクトルを含む平面（すなわち、ＸＺ平面）と方位角１４６を作る。入射ベクトル１４０は、デバイスの法線方向１４５に対して入射極角（ＡＯＩ）１４７に傾斜している。ディスプレイの用途では、方位角１４６は、０から３６０度にわたり、極角１４７は、半円錐角によって与えられる。通常の用途では、入射ＥＭ波の円錐軸は、デバイスに法線に一致する、またはしないことが可能である。
【００２５】
金属グリッド偏光子では、グリッド・デバイスは、ほぼ線形で格子ベクトルに対して平行（すなわち、Ｘ軸に平行）な第１の偏光を透過させ、ほぼ線形でワイヤの方向に対して平行（すなわち、Ｙ軸に平行、または格子ベクトルに対して垂直）な第２の偏光を反射する。実効媒体理論（ＥＭＴ）が、グリッド・デバイスについて近似的な実効正常屈折率ｎｏおよび実効異常屈折率ｎｅをもたらすために適用される。ゼロ次実効屈折率
【００２６】
【数３】
2007156441.tif 000005
および
【００２７】
【数４】
2007156441.tif 000006
は、以下によって与えられる。
【００２８】
【数５】
2007156441.tif 000007
上式で、ｎ１およびｎ２は、それぞれ、第１の材料および第２の材料の屈折率であり、ｆは、格子周期に対する第１の材料の幅のデューティ・サイクルである。上記のＥＭＴの式は、格子周期が０の幅に近づく準静的限界において適用可能である。実際の応用例では、１セットの２次ＥＭＴ式が、実効ｎｏおよびｎｅの屈折率についてより良好な近似を提供する。
【００２９】
【数６】
2007156441.tif 000008
上式で、ゼロ次実効屈折率
【００３０】
【数７】
2007156441.tif 000009
および
【００３１】
【数８】
2007156441.tif 000010
は、動作波長λ、格子ピッチｐ、およびデューティ・サイクルｆの情報で、２次近似実効屈折率
【００３２】
【数９】
2007156441.tif 000011
および
【００３３】
【数１０】
2007156441.tif 000012
をさらに改良するために使用される。
【００３４】
ＥＭＴ理論によれば、横方向不均一格子は、事実上、複屈折媒体であり、そのｅ波軸は実効屈折率ｎｅを有し、格子ベクトル（Ｘ軸）と平行に位置合わせされる。これは、図５の等価なデバイス１５０によって示されている。正常屈折率ｎｏを有するｏ波軸１５２は、異常屈折率ｎｅを有するｅ波軸１５３に垂直であり、ＹＺ平面内に含まれる。このＥＭＴ層は、ｎｅ＜ｎｏの場合、負の複屈折を有する。層状格子が、金属グリッドではなく、誘電体グリッドを含む場合、非減衰特性はほぼゼロであり、リターデーション特性はほぼ１である。この条件下において、面内リターダンスを有するＡプレート・リターダが創出される。そのような格子のリターダンスは、ｈを格子層の厚さ１５１として、（ｎｏ−ｎｅ）ｈである。このリターダは、−Ａプレート・リターダと呼ばれ、これは負の複屈折を有するＡプレート・リターダであることを意味する。この重要性は、ｅ波平面に沿ったＡＯＩに対するリターダンス特性が、正のＡプレート成分の場合のように弱い減少ではなく、ＡＯＩについて中程度の増大を示すことである。
【００３５】
米国特許第６５３２１１１号において、Ｋｕｒｔｚらは、横方向不均一非導電性ワイヤ・グリッド構造から形成された誘電体ワイヤ・グリッド偏光子を提案しており、エッチングされた架台が、多層誘電体スタックから形成される。このワイヤ・グリッド・デバイスは、可視帯域の応用分野には適切であるが、ワイヤ・グリッドの偏光（非減衰）特性は高く、その結果、このデバイスは、トリム・リターダとして使用するには過度に反射性である。
【００３６】
色消し高振幅リターダンス応用分野の誘電体グリッド光学リターダが、Ｂｏｋｅｒら（すなわち、Ｎ．Ｂｏｋｏｒら、「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔａｒｄｅｒ  ｂｙ  ｓｌａｎｔｅｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｐｅｒｉｏｄ  ｃｏｍｐａｒａｂｌｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ」、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４０、（１３）、２０７６〜２０８０ページ、２００１年）によって提案されている。しかし、提案されたデバイスは、高角度円錐取付け台を必要とし、平行ビームの応用分野を意図しているので、従来のＬＣＤベース・マイクロディスプレイ・イメジャの応用分野には適切ではない。さらに、−Ｃプレート機能がないことにより、デバイスは、投影コントラスト補償について得に不適切になる。
【００３７】
米国公開２００５００４５７９９号において、Ｄｅｎｇらは、実質的に誘電体グリッドから形成された色消しの光学リターダを超解像リソグラフィ方法で製作することができることを提案している。図６に示されている提案されたデバイス２００は、エッチ・ストップ層２３０の上に取り付けられ、かつキャップ層２４０によってキャップされた横方向不均一格子２１０を含む。格子は、それぞれ多層とすることが可能である少なくとも２つの形状２１１および２１６を含む。「壁」２１１間に空間として構造２１６を残すことが一般的である。これらの壁は、エッチング・プロセスによって残された架台である。キャップ層は、壁間の空間を実質的には充填しないように、斜め蒸着によってコーティングされる。格子２１０ならびにそのプロセスに必要な層２３０および２４０は、透明基板２２０の上に取り付けられ、結果として得られるデバイスの外表面は、多層ＡＲスタック２５０および２６０でコーティングされる。格子構造２１０の拡大図が、図７に示されている。格子２１０は、層の厚さｈを有し、一方、壁２１１および空間２１６の幅は、それぞれｗ１およびｗ２である。デューティ・サイクル比ｆは、以下によって与えられる。
ｆ＝ｗ１／（ｗ１＋ｗ２）          （３）
再び、ＥＭＴの式（１）および（２）は、実効正常屈折率および実効異常屈折率を近似するために使用することができる。これらの屈折率の差は、負の値の実効複屈折である実効複屈折を与える。Ｄｅｎｇらによって教示された光学リターダは、偏光子、アイソレータ、およびＡＲ設計を含めて、様々な光学応用分野において使用されてきたが、一般的には、−Ｃプレート成分の欠如、および高実効面内複屈折の使用のためである高交差偏光反射率のために、ＬＣＤベース・マイクロディスプレイ・イメジャの応用分野、特に投影の応用分野には適切ではない。
【００３８】
米国特許第５１９６９５３号において、Ｙｅｈらは、上記で議論された横方向不均一構造ではなく、軸方向不均一構造から生じる形態複屈折光学リターダを提案している。軸方向不均一構造は、第２の屈折率を有する第２のシリーズの層と交互になっている第１の屈折率を有する第１のシリーズの層を含む。第１の屈折率および第２の屈折率の値、ならびに第１のシリーズおよび第２のシリーズの層の厚さは、構造が−Ｃプレート機能を提供するように選択される。より具体的には、以下の条件が創出される。
｜ΔｎＬ｜ｄＬ＝｜ΔｎＣ｜ｄＣ
上式で、Δｎは複屈折、ｄは層の厚さ、添え字「Ｌ」および「Ｃ」は、それぞれ、ディスプレイ・パネルおよび誘電体形態複屈折補償器における切替え可能なＬＣ層を指す。好ましい実施形態では、ＬＣ層および補償器セクションにおけるｎｏおよびｎｅのより低い屈折率値およびより高い屈折率値は整合される。残念ながら、この手法は、内部において使用される誘電体形態複屈折補償器材料のタイプを大きく制約し、材料の定数およびコーティングの厚さの精確な測定を必要とする。さらに、ｎｏおよびｎｅをＬＣ層のｎｏおよびｎｅに限定することにより、大きな−Ｃ値について非常に厚いコーティング層を必要とする。
【００３９】
米国公開２００５０１２８３９１号Ａ１において、Ｔａｎらは、形態複屈折が軸方向不均一構造からも生じるトリム・リターダを開示している。より具体的には、Ｔａｎらは、形態複屈折（ＦＢ）を提供する軸方向不均一構造が、ＦＢＡＲ要素に−Ｃプレート機能を提供するために、１つまたは複数の反射防止（ＡＲ）コーティングと容易に組み合わされることを教示する。有利には、ＦＢは負の（−Ｃプレート）面外リターダスを示し、ＡＲコーティングは、通常、正の（＋Ｃプレート）面外リターダンスを示すので、全体的な反射率および正味のＣリターダンスは共に、投影システムにおいて使用されるＬＣｏＳパネルおよび／または他の偏光感受性デバイスを補償するのに必要な要件を満たすように調節されることが好都合である。
【００４０】
図８を参照すると、ＦＢＡＲトリム・リターダ３００は、共に透明基板３９０の上に取り付けられているＡプレート要素３１０および−Ｃプレート要素３５０を含む。Ａプレート要素は、通常、屈折率整合層および／またはプロセスに必要な層３２１および３２２を有する分子複屈折層３２０を含む。−Ｃプレート要素は、軸方向配向形態複屈折を示す交互屈折率多層スタック３６０を含む。同様に、−Ｃプレート要素３５０は、屈折率整合層３６１および３６２を含むことが可能である。屈折率整合層３６１および３６２を含めて、スタック全体３５０は、トリム・リターダ３００の−Ｃプレート機能全体およびＡＲ性能に寄与する。
【００４１】
図９を参照すると、軸方向不均一構造３６０は、第１の屈折率ｎ１および第１の厚さｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層３７０、ならびに第２の屈折率ｎ２および第２の厚さｄ２をそれぞれが有し、第１の複数の層３７０と交互になっている第２の複数の層３８０を有する交互屈折率多層スタックを含む。デューティ・サイクル比は、以下によって与えられる。
ｆ＝ｄ１／（ｄ１＋ｄ２）          （４）
ＥＭＴの式である式（１）および（２）は、複屈折の特性を近似するために使用することができるが、行列に基づく薄膜計算装置が、軸方向不均一、そうでない場合は横方向均一の等方性薄層を適切に取り扱う。
【００４２】
−Ｃプレート形態複屈折ＡＲは、図１０の等価デバイス３５０において示されるように、負の１軸屈折率楕円体に要約することができる。屈折率楕円体はディスク状であり、ｅ波軸３５３はｚ軸に平行に位置合わせされ、ｏ波軸３５２はｅ波軸に垂直に位置合わせされ、多層スタックの平面に含まれる。
【００４３】
低反射率の設計を包含するこの完全機能Ａ／−Ｃプレート・リターダは、ＶＡＮモードＬＣｏＳディスプレイ・システムの像コントラストを数百対１から数千対１に向上させることが示されているが（たとえば、Ｋ．Ｔａｎら、「Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ＬＣｏＳ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＳＩＤ  ２００５、１８１０ページ、２００５年を参照されたい）、改良されたトリム・リターダを提供することが依然として望ましい。
【特許文献１】米国特許第６５３２１１１号
【特許文献２】米国公開２００５００４５７９９号
【特許文献３】米国特許第５１９６９５３号
【特許文献４】米国公開２００５０１２８３９１号Ａ１
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｈｅｎ、Ｍ．Ｇ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、およびＧ．Ｄ．Ｓｈａｒｐ、「Ｇｅｎｅｒａｌ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ＬＣｏＳ  ｐａｎｅｌ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ  ０４、ダイジェスト、９９０〜９９３ページ、２００４年
【非特許文献２】Ｋ．Ｌ．Ｔａｎら、「Ｄｙｎａｍｉｃ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ．ＩＩ．Ｒｏｕｔｉｎｇ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ  ｗｉｔｈ  ｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｅａｃｈ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｏｒｄｅｒ」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、１８（１）、２０５〜２１５ページ、２００１年
【非特許文献３】Ｎ．Ｂｏｋｏｒら、「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔａｒｄｅｒ  ｂｙ  ｓｌａｎｔｅｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｐｅｒｉｏｄ  ｃｏｍｐａｒａｂｌｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ」、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４０、（１３）、２０７６〜２０８０ページ、２００１年
【非特許文献４】Ｋ．Ｔａｎら、「Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ＬＣｏＳ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＳＩＤ  ２００５、１８１０ページ、２００５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
本発明は、横方向不均一構造および軸方向不均一構造を共に含む光学リターダに関する。具体的には、本発明は、デバイスの横方向平面に沿って周期的セクションを有するＡプレート格子、およびデバイスの法線に沿って周期的セクションを有する−Ｃプレート格子を含むトリム・リターダに関する。Ａプレート格子における周期壁の幅、および−Ｃプレート格子における周期層の厚さは、形態複屈折（form-birefringence）効果を提供するために、動作波長の端数となるように選択される。これらのゼロ次格子は、偏光ベース・マイクロディスプレイ・イメジャの像コントラストを改善するのに価値のある低反射率完全機能トリム・リターダを提供するように、１つまたは複数のＡＲコーティングと容易に結合される。
【００４５】
本発明は、完全機能トリム・リターダを含む（すなわち、横方向不均一構造および軸方向不均一構造を共に有する）偏光ベース投影ディスプレイ・システム（たとえば、反射液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）または透過液晶ディスプレイ（ｘＬＣＤ）パネルを有する）にさらに関する。これらの投影システムでは、完全機能トリム・リターダは、通常、別々の要素として含まれ、または、他の光学要素と統合される。たとえば、後者に関して、完全機能トリム・リターダは、液晶ディスプレイ・セルをはさむ一方または両方の基板に容易に統合される。
【００４６】
有利には、完全機能トリム・リターダの複屈折は、共にゼロ次回折構造であるＡプレート格子および−Ｃプレート格子から主に生じる（すなわち、横方向格子は、横方向空間フィルタをもたらさず、軸方向格子は、縦方向モード・フィルタ（波長）をもたらさない）。すなわち、完全機能トリム・リターダの複屈折は、基礎となる光学要素の構造（形態）から主に生じる。したがって、トリム・リターダは、様々な材料（たとえば、すべて無機誘電体）から容易に製作され、通常、時間および／または高フラックス照射で複屈折を失わない。さらに、複屈折は、構造から主に生じるので、デバイスの仕様は、構造を変化させることによって、異なる用途／環境について容易に適合される。たとえば、Ａプレート格子および−Ｃプレート格子は、望ましいデバイス仕様を提供するように、個々に対応する、および／または重ねることが可能である。
【００４７】
本発明は、必要なＡＲ領域の任意の波長について、１ｎｍから４００ｎｍにわたるＡプレート・リターダンス、および０ｎｍから−１０００ｎｍにわたる−Ｃプレート・リターダンスを示す光学リターダを提供することが予期されることに留意されたい。具体的には、本発明は、必要なＡＲ領域の任意の波長について、１ｎｍから２５０ｎｍにわたるＡプレート・リターダンス、および０ｎｍから−１０００ｎｍにわたる−Ｃプレート・リターダンスを示す完全機能トリム・リターダを提供する。Ａプレート格子および−Ｃプレート格子が少なくとも部分的に一致する実施形態では、Ａプレート・リターダンスは、通常、より低くなる。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明の一態様によれば、第１の屈折率および第１の厚さを有する第１の複数の層、ならびに第２の屈折率および第２の厚さを有する第２の複数の層を含み、第１の複数の層が第２の複数の層に挿入され、第１の厚さおよび第２の厚さならびに第１の屈折率および第２の屈折率が、負の面外リターダンスを提供するゼロ次準波長（sub-wavelength）格子構造を形成するように選択される軸方向不均一要素と、第１の屈折率および第１の幅を有する第１の複数の領域、ならびに第２の屈折率および第２の幅を有する第２の複数の領域を含み、第１の複数の領域が第２の複数の領域に挿入され、第１の幅および第２の幅ならびに第１の屈折率および第２の屈折率が、面内リターダンスを提供するゼロ次準波長格子構造を形成するように選択される横方向不均一要素と、軸方向不均一要素および横方向不均一要素を支持するための少なくとも１つの基板とを備える光学リターダが提供される。
【００４９】
本発明の他の態様によれば、液晶ディスプレイ・ベース投影システムにおいてシステム・コントラストを向上させるために光学リターダを使用する方法が提供される。本方法は、投影システムにおける液晶ディスプレイ・パネルの残留リターダンスが実質的に補償されるように、投影システムにおいて請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダを投影システムに配置することを含む。
【００５０】
本発明の他の態様によれば、光源と、光源から光を受光し、第１の線形偏光軸を有する第１の線形偏光を透過させるための第１の偏光子と、第１の線形偏光を光変調させ、残留複屈折を有する液晶ディスプレイ・パネルと、光変調光を受光し、第２の線形偏光軸を有する第２の線形偏光を透過させるための第２の偏光子と、第２の線形偏光をスクリーン上に投影するための投影レンズと、液晶ディスプレイ・パネルの残留複屈折を補償するための、請求項１から１０のいずれかに記載の光学リターダとを備える液晶ディスプレイ・ベース投影システムが提供される。
【００５１】
本発明の他の態様によれば、−Ｃプレート格子構造を提供する交互屈折率多層薄膜スタックを基板の上に付着させることと、Ａプレート格子構造を提供するために、交互屈折率多層薄膜スタックの厚さセグメントを交互横方向領域の中にエッチングすることとを含む、光学リターダを製作する方法が提供される。
【００５２】
以下において定義される用語について、これらの定義は、異なる定義が請求項または本明細書の他の箇所において与えられない限り、適用されるものである。
【００５３】
「コヒーレント光学層」という用語は、照明波長の大きさ以下の厚さを有する薄膜層を含むことを理解されたい。
【００５４】
「インコヒーレント光学層」という用語は、照明波長よりはるかに厚い厚さを有する薄膜の基板を含むことを理解されたい。
【００５５】
「コヒーレント結合」という用語は、インコヒーレント光学層を使用せずに薄膜スタックの複数セグメントをカスケードすることを含むことを理解されたい。
【００５６】
「インコヒーレント結合」という用語は、インコヒーレント光学層によって分離された薄膜スタックの複数セグメントをカスケードすることを含むことを理解されたい。
【００５７】
「均一層」という用語は、屈折率が層の深さおよび横方向の寸法にわたってほぼ一様であるコヒーレント光学層を含むことを理解されたい。
【００５８】
「不均一層」という用語は、屈折率が層の深さおよび／または横方向の寸法にわたってほぼ一様ではないコヒーレント光学層を含むことを理解されたい。
【００５９】
「均一リターダ」という用語は、リターダンスの面内成分および面外成分の両方が要素の深さにわたって一様に分布している光学リターデーション要素を含むことを理解されたい。
【００６０】
「不均一リターダ」という用語は、リターダンスの面内成分および面外成分が、インコヒーレントまたはコヒーレントにすべてを結合することができるサブ要素の別個のセグメントにわたって分布している光学リターデーション要素を含むことを理解されたい。
【００６１】
「ＥＭＴ」という用語は、周期的等方屈折率構造が、実効正常屈折率および実効異常屈折率を有する負の１軸複屈折層として記述される実効媒体理論を指すことを理解されたい。
【００６２】
「ＩＭＭ」という用語は、周期的薄等方屈折率構造が、ｘ、ｙ、ｚ屈折率楕円体方向に沿って実効主屈折率を有する２軸複屈折層として記述される、３次元屈折率混合モデルを指すことを理解されたい。
【００６３】
「ＲＣＷＡ」という用語は、照明波長の大きさの幅および深さの特性を有する回折構造の境界条件を解くためにベクトル回折の式を使用する厳密結合波分析を指すことを理解されたい。
【００６４】
「Ａプレート」という用語は、Ｃ軸がデバイスの面に平行に位置合わせされているリターダ要素を含むことを理解されたい。
【００６５】
「Ｃプレート」という要素は、Ｃ軸がデバイスの法線方向に平行に位置合わせされているリターダ要素を含むことを理解されたい。
【００６６】
「面内」という用語は、面内複屈折、面内リターダンス、面内リターダ軸など、デバイスの平面に平行であることを記述することを理解されたい。
【００６７】
「面外」という用語は、面外複屈折、面外リターダンスなど、デバイスの法線に平行であることを記述することを理解されたい。
【００６８】
「リターデーションまたはリターダンス」という用語は、２つの直交する屈折率の差に光学要素の厚さをかけたものを指すことを理解されたい。
【００６９】
「面内リターデーション」という用語は、２つの直交する面内屈折率の差に光学要素の厚さをかけた積を指すことを理解されたい。
【００７０】
「面外リターデーション」という用語は、光学要素の厚さの方向（ｚ方向）に沿った屈折率と１つの面内屈折率との差に光学要素の厚さをかけた積を指すことを理解されたい。代替として、この用語は、光学要素の厚さの方向（ｚ方向）に沿った屈折率と面内屈折率の平均との差に光学要素の厚さをかけた積を指すことを理解されたい。
【００７１】
「複屈折」という用語は、複数の異なる屈折率を有することを指すことを理解されたい。
【００７２】
「１軸」という用語は、２つの異なる屈折率を有する（たとえば、ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚの少なくとも２つがほぼ等しい場合）ことを指すことを理解されたい。
【００７３】
「偏光子」という用語は、「検光子」と一般的に呼ばれるデバイスを含むことを理解されたい。
【００７４】
「横方向不均一格子」という用語は、デバイスの平面に平行な方向において周期的屈折率変調（およびしたがって位相変調）を有する構造を含むことを理解されたい。
【００７５】
「軸方向不均一格子」という用語は、デバイスの法線に平行な方向において周期的屈折率変調（およびしたがって位相変調）を有する構造を含むことを理解されたい。
【００７６】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と組み合わせて取り入れられる以下の詳細な記述から明らかになるであろう。
【００７７】
添付の図面にわたって、同じ特徴は同じ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】
【００７８】
図１１を参照すると、本発明の一実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ４００は、それぞれ透明基板４９０の対向表面に（インコヒーレントに）結合された横方向不均一Ａプレート格子要素４１０および軸方向不均一−Ｃプレート格子要素４５０を含む。より具体的には、格子反射防止（ＡＲ）要素である横方向不均一Ａプレート格子要素４１０は、透明基板４９０の第１の表面上に取り付けられ、一方、形態複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）要素である軸方向不均一−Ｃプレート格子要素４５０は、透明基板４９０の第２の表面上に取り付けられる。
【００７９】
Ａプレート格子ＡＲ要素４１０は、横方向格子４２０、光学エッチ・ストップ・スタック４２１（たとえば、１つまたは複数のエッチ・ストップ層を含む）、光学キャップスタック４２２（たとえば、１つまたは複数の層を含む）、および外部表面ＡＲスタック４２３（たとえば、１つまたは複数の層を含む）を含む。横方向格子４２０は、第１の幅ｗ１および垂直入射において第１の積分位相遅延をそれぞれが有する第１の複数の領域４３０を含み、第２の幅ｗ２および垂直入射において第２の積分位相遅延をそれぞれが有する第２の複数の領域４４０が挿入されている。第１の領域の幅ｗ１および第２の領域の幅ｗ２は、形態複屈折の効果を実現するために、動作波長の端数であることが好ましい。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０ｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間であり、変調（modulation）高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間である。これらのパラメータは、例示のためにのみ述べられていることに留意されたい。他の波長範囲、デューティ・サイクル、および／またはピッチが、特定の用途に従って選択される。たとえば、約４００ｎｍの格子ピッチを提供することは、７８０ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長帯域においてゼロ次準波長格子として光学リターダを使用することを見込む。これらの場合、格子の高さは、予期される面内リターダンスを１００ｎｍから約４００ｎｍまで実現し、一方、格子の特別幅に対する格子の高さを極度に高くしないように、増大させることができる。変調の各周期は、垂直入射光について２つ以上の別個の光路長領域を含む。その結果、横方向格子４２０は、通常、２つ以上の材料を必要とする。第１の材料は、第１の複数の領域４３０において使用され、一方、第２の材料は、第２の複数の領域４４０において使用される。最も簡単な場合、第１の材料は固体であり、第２の材料は、空気、他の気体、または真空である。この場合、断面図が物理的な架台−溝の周期的な形状に対応するように、第１の複数の領域４３０は、複数の架台（壁）を形成し、第２の複数の領域４４０は空隙である。代替として、第１の材料および第２の材料は共に固体であり、垂直入射において、第１の領域４３０と第２の領域４４０との光路差を提供するように選択される。第１の材料および第２の材料が共に固体であるとき、格子は、上述されたように、エッチング・プロセスを使用して製作することが可能であり、または、干渉ＵＶ光ビームへの暴露を使用して製作することが可能である。一般的には、第１の材料および第２の材料は、幅ｗ１およびｗ２に加えて、構造が、面内形態複屈折を提供する１次元ゼロ次準波長格子を形成するように選択される。第１の材料および／または第２の材料に適切な固体材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。たとえば、一般的な誘電体薄膜コーティング材料には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２などの金属酸化物、ニオブタンタル、ニオブチタン、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などがある。任意選択で、第１の材料および／または第２の材料は、多層スタックを含む。多層スタックで充填された溝を有するＡプレート格子を製作する１つの方法は、回折パターンを提供するように溝をエッチングすること、パターニングされた基板の上にわたってコンフォーマルな多層スタックを付着させること、および望ましい構造を提供するようにスタック全体を研磨することを含む。多層スタック架台を使用することにより、全体的なＡプレート・リターダンス分散特性を調整することが可能になることが有利である（たとえば、広波長帯域にわたって色消しであるように）。
【００８０】
横方向格子４２０の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折パターンには、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【００８１】
同様に、横方向格子構造４２０は、１次元格子構造として記述されてきたが、実効面内リターダの遅軸および速軸を含む十分に画定された直交方位角方向が存在する２次元格子構造も可能である。面内リターダンスは、２つの直交する方位角方向（９０°交差Ａプレート格子について）に沿った面内リターダンス値の差によって与えられる。９０°以外の格子ベクトルのずれにおける任意の２次元Ａプレート格子では、１対の速軸／遅軸と共に、正味のＡプレート・リターダンスを決定することができる。多重Ａプレート格子（１次元格子または２次元格子）が複数の厚さのセグメントの上にわたって分散する場合、３次元Ａプレート格子が得られる。同様に、正味の面内リターダンスおよび速軸／遅軸を決定することができる。
【００８２】
−ＣプレートＦＢＡＲ要素４５０は、交互屈折率スタック４６０、外部屈折率整合ブロック４６１、および内部屈折率整合ブロック４６２を含む。軸方向周期構造４６０は、第１の屈折率ｎ１および第１の厚さｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層４７０を含み、第２の屈折率ｎ２および第２の層の厚さｄ２を有するそれぞれが有する第２の複数の層４８０が挿入されている。−Ｃプレート格子における第１の複数の層ｄ１および第２の材料ｄ２の層の厚さは、１次元格子構造を提供し、かつ形態複屈折効果を実現するために、動作波長の端数（たとえば、λ＝５５０ｎｍ）であることが好ましい。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的に約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、交互屈折率スタックｄ１またはｄ２における層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。特に、層厚さｄ１またはｄ２はデューティ・サイクルおよび／または波長範囲と共に変化することになる。たとえば、層の厚さｄ１またはｄ２は、通常、５０％に近いデューティ・サイクルについて約７０ｎｍより小さいが、８００ｎｍに近い狭い波長範囲では、約２００ｎｍまでの範囲になる。デューティ・サイクルは、通常、５％と９５％との間であるが、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じである（たとえば、約５０％に近いデューティ・サイクル）ように選択することによって最大になる。したがって、デューティ・サイクルは、２０％と８０％との間にあることがより一般的であり、または３０％と７０％との間にあることがさらにより一般的である。交互スタック４６０は、わずかに２つの異なる層材料で示されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。ｎ１とｎ２との大きな差（たとえば、０．５より大きく、より好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。たとえば、λ＝５５０ｎｍにおいてそれぞれ２．２０および１．４６の公称屈折率を有するタンタルとシリコンの層の７１の対を含む−Ｃプレート格子は、空気における±１２度の入射角度において約−６．３ｎｍの正味のリターデーションを提供すると評価されている。
【００８３】
ＦＢＡＲ要素４５０は、垂直入射において無視可能なリターダンスを提供する。斜め入射において、ＦＢＡＲ要素４５０は、その公称−Ｃプレート・リターダンスの端数を実現する。ＦＢＡＲ要素４５０は、その光学軸がデバイスの法線に平行に配向された状態で、Ｃカット１軸複屈折要素として有効に作用する。
【００８４】
−Ｃプレート格子要素およびＡプレート格子要素のそれぞれにおいて、ＡＲ層４２３、４２１、４６１、および４６２は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が急激に変化する境界面において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分をも提供する。１つまたは複数の層を含むことが可能である任意選択のエッチ・ストップ・スタック４２１、および１つまたは複数の層を含むことが可能である任意選択のキャップスタック４２２は、通常、エッチングされた格子に必要である。通常、キャップ層は、壁間の空間を実質的には充填しないように、斜め蒸着によってコーティングされる。ガラス基板４９０は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【００８５】
均一でパターニングされた複数薄膜層から形成されるＡプレート格子ＡＲ要素４１０、および交互屈折率多層スタックおよび関連する屈折率整合層を含むＦＢＡＲ要素４５０は共に、基本的にＡＲ機能ブロックである。「Ａプレート格子」という用語は、面内リターダンス（１次機能）を生じ、本出願では通常は負の実効複屈折（すなわち、−Ａプレート成分）を有する格子構造を指す。「Ｃプレート格子」という用語は、面外リターダンスを生じ、本出願では通常は負の実効複屈折（すなわち、−Ｃプレート成分）を有する格子構造を指す。任意選択で、Ａプレート格子は、２次面外リターダンスをも生じる。
【００８６】
ＦＢＡＲスタックの−Ｃプレート・リターダンスを補償するために、横方向格子のＡプレート・リターダンス（すなわち、表面レリーフ構造）を使用することにより、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示し、したがってＬＣＤパネルの残留リターダンス、特に投影の応用分野において使用されるＬＣＤパネルを補償するのに適切であるトリム・リターダが提供されることが有利である。
【００８７】
さらに、この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、完全に等方性材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【００８８】
完全機能Ｃ／Ａ格子トリム・リターダ４００をモデリングすることができる。Ａプレート格子のモデリング計算は、複数の架台（壁）が複数の空隙と交互になっている２進回折パターンを想定して達成された。Ａプレート格子の必要な横方向光路変調の概略が、図１２に示されている。第１の格子領域（架台）の積分位相遅延と第２の格子領域（空気で充填された溝）の積分位相遅延との差は、横方向格子（Δ（ｎｈ）屈折率変調を有する）を創出し、この場合、２つの領域は、同じ物理的厚さｈにある（すなわち、空隙は光学層として計数される）。この格子のピッチが準波長であるとき、格子ベクトルに沿った実効異常屈折率および格子ベクトルに直交する実効正常屈折率が得られる。これは、形態複屈折効果である。実効屈折率の差は、Ａプレート・リターダンスを生じる。Ａプレート格子４１０の近似的実効面内屈折率は、第１の変調領域の幅ｗ１および第２の変調領域の幅ｗ２、格子の高さｈに基づいて２進変調のデューティ・サイクル比を考慮に入れ、かつ式（１）および（３）を使用することによって計算される。
【００８９】
モデルは、２進格子が、エッチ・ストップ、キャップまたは追加のＡＲ層を有さずに、透明基板の上に取り付けられたアルミナ（すなわち、λ＝５５０ｎｍにおいて１．６５の屈折率を有するＡｌ２Ｏ３）格子であると想定する。ここで報告されるモデリングの結果は、ＧＳｏｌｖｅｒ［Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｏｌｖｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ、テキサス州アレン在、バージョン４．２０ｂによる］フルベクトルＲＣＷＡ格子計算器で計算された。ゼロ次の透過および反射の複素振幅は、リターデーションの計算に使用された。アルミナ格子は、格子ピッチの４７％において固定され、ピッチは、１００ｎｍから５００ｎｍまで変化した。アルミナ架台の高さは、１７０ｎｍにおいて固定された。格子ピッチ長に対するゼロ次透過率（０Ｔ、上の図において）および反射率（０Ｒ、下の図において）の特性が、４００ｎｍおよび７００ｎｍ（ほぼ帯域の縁）の可視帯域波長について図１３に示されている。ＧＳｏｌｖｅｒ計算において保持された次数は、±２０であり、アルミナおよびコーニング１７３７Ｆガラス基板の完全分散データが使用された。約５０：５０のデューティ・サイクルにおいて、格子長は、４００ｎｍ波長以上の可視帯域全体の応用分野についてゼロ次格子効果を実現するために、約２５０ｎｍより小さくなければならないことが明らかである。平行偏光入力および垂直偏光入力は、格子ベクトルに対して平行および垂直（すなわち、それぞれ、ワイヤ方向に垂直および平行）な線形偏光を指す。垂直偏光は、複数の次数に回折し、ゼロ次の回折効率は、所与の格子ピッチにおいて、平行偏光入力よりはるかに極度に低減される。実際のシステムの応用分野では、入射偏光が線形であり、格子ベクトルに対して平行／垂直であることを保証することはできない（すなわち、円錐入射およびリターダの方位角クロッキングが含まれる）。
【００９０】
図１４を参照すると、５３％、４７％、および５３％のデューティ・サイクルをそれぞれ有するシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、およびタンタル（Ｔａ２Ｏ５）誘電体格子についての面内リターダンスの計算結果が示されている。ＧＳｏｌｖｅｒを使用して得られた面内リターダンスの計算は、誘電体グリッド線、１５０ｎｍのＡプレート格子ピッチ、および１７０ｎｍの架台の高さの間に空隙を想定した。λ＝５５０ｎｍにおいてシリカ、アルミナ、およびタンタルに使用された公称屈折率は、それぞれ、１．４８５、１．６６、および２．１８であった。シリカ、アルミナ、およびタンタルの材料の完全分散が使用された。結果は、誘電体／空気格子は、λ＝５５０ｎｍにおいてシリカ、アルミナ、およびタンタル誘電体／空気グリッド・デバイスについて、それぞれ、約１４ｎｍ、２４ｎｍ、および６７ｎｍのＡプレート・リターダンスをもたらしたことを示す。これらの面内リターダンスの値は、通常のＶＡＮモードおよびねじれネマチック（ＴＮ）ＬＣｏＳパネルを補償するのに十分である。実際、Ａプレート・リターダとＬＣｏＳ面内リターダンスの大きな不整合は、結果として得られる調整曲線（方位角回転に対するコントラスト）が過度に鋭敏ではないという点で理想的ではない。さらに、高実効面内複屈折の使用は、高交差偏光反射率に関連付けられる。これらの結果は、誘電体グリッドが、通常のＬＣｏＳパネル残留面内リターダンスを補償するのに十分なリターダンスを有するＡプレート・リターダ要素を実現することを明らかに示す。
【００９１】
完全コントラスト向上は、通常、トリム・リターダ補償器要素全体の面外リターダンス補償および低反射率を必要とする。−Ｃプレート格子のモデリング計算の例が、米国公開２００５０１２８３９１号Ａ１において提供されている。−Ｃプレート格子４５０の近似的な実効面内／面外屈折率は、それぞれ交互屈折率スタックの第１の複数の層および第２の複数の層における層の厚さｄ１およびｄ２に基づいて２進変調のデューティ・サイクル比を考慮に入れ、式（１）および（４）を使用することによって計算される。
【００９２】
図１５を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ５００は、Ａプレート格子要素５１０、−Ｃプレート格子要素５３０、透明基板５４０、およびＡＲコーティング５４５を含む。より具体的には、Ａプレート格子要素５１０および−Ｃプレート格子要素５３０は、コヒーレントに結合され、透明基板５４０の第１の表面の上に取り付けられ、一方、ＡＲコーティング５４５は、透明基板５４０の第２の表面の上に取り付けられる。
【００９３】
Ａプレート格子要素５１０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素５１５を含み、その上に、任意選択のキャップスタック５１６および外部表面ＡＲスタック５１７が配置される。周期的屈折率変調要素５１５は、第２の複数の領域５２５が挿入された第１の複数の領域５２０を含み、第１の領域５２０および第２の領域５２５にそれぞれ使用される幅ｗ１およびｗ２ならびに材料は、構造が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲では、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０ｎｍとの間のピッチについて、第１の幅ｗ１および第２のｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。第１の材料および／または第２の材料に適切な材料のいくつかの例には、空気、有機誘電体、金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）などの無機誘電体、フッ化物（たとえば、ＭｇＦ２）、硫化物、および窒化物（たとえば、窒化ケイ素）がある。任意選択で、第１の材料および／または第２の材料は、多層スタックを含む。多層スタックを含むＡプレート格子を製作する１つの方法は、回折パターンを提供するために複数の溝をエッチングすること、パターニングされた基板の上にわたってコンフォーマル多層スタックを付着させること、望ましい構造を提供するためにスタック全体を研磨すること、任意選択でキャッピング層を付着させること、および外部表面ＡＲスタックを付着させることを含む。多層スタックを使用することにより、Ａプレート・リターダンス分散特性全体を調整することが可能になることが有利である（たとえば、広波長帯域にわたって色消しであるように）。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【００９４】
−Ｃプレート格子要素５３０は、屈折率整合スタック５３６および５３７が結合される軸方向不均一周期的屈折率変調要素５３５を含む。軸方向周期構造５３５は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する複数の第１の層を含み、第２の屈折率および第２の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層における材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数における層のそれぞれは、一般的に約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクルでは、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で示されているが、３つ以上の異なる相材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体および無機誘電体がある
【００９５】
−Ｃプレート格子要素およびＡプレート格子要素のそれぞれにおいて、ＡＲ層５１７、５３７、５３６、および５４５は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界面において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分をも提供する。１つまたは複数の層を含むことが可能である任意選択のキャップスタック５１６は、通常、誘電体／空気グリッド・エッチング格子に必要である。通常、キャップ層は、壁間の空間を実質的には充填しないように、斜め蒸着によってコーティングされる。ガラス基板は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【００９６】
共に透明基板の１側面に結合される要素５１０および５３０のコヒーレント・カスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示し、したがってＬＣＤパネル、具体的には投影の応用分野において使用されるＬＣＤパネルの残留リターダンスを補償するのに適切である補償要素を提供することが有利であるＡＲスタック全体を形成する。
【００９７】
さらに、結果として得られる完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【００９８】
図１６を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ５５０は、透明基板５９０の第１の表面上に配置されたＡプレート格子要素５６０、Ａプレート格子要素５６０の上に配置された第１の形態複屈折ＡＲスタック５８０、および透明基板５９０の第２の対向表面上に配置された第２の形態複屈折ＡＲスタック５８５を含む。より具体的には、第１の−Ｃプレート格子要素５８０は、Ａプレート格子要素５６０の第１の表面にコヒーレントに統合され、一方、第２の−Ｃプレート格子要素は、透明基板５９０の第２の表面上においてインコヒーレントにカスケードされる。
【００９９】
Ａプレート格子要素５６０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素５６５、エッチ・ストップ・スタック５６６、およびキャップスタック５６７を含み、後者の２つは、任意選択のエッチング・プロセスに必要な層である。周期的屈折率変調要素５６５は、第２の複数の領域５７５が挿入された第１の複数の領域５７０を含み、第１の領域５７０および第２の領域５７５に使用される幅（たとえば、ｗ１およびｗ２）ならびに材料は、構造が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。第１の材料および／または第２の材料に適切な材料のいくつかの例には、空気、有機誘電体、金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）などの無機誘電体、フッ化物（ＭｇＦ２）、硫化物、および窒化物（たとえば、窒化ケイ素）がある。任意選択で、第１の材料および／または第２の材料は、多層スタックを含む。多層スタックで充填された溝を有するＡプレート格子を製作する１つの方法は、回折パターンを提供するために溝をエッチングすること、パターニングされた基板の上にわたってコンフォーマル多層スタックを付着させること、望ましい構造を提供するためにスタック全体を研磨すること、およびあらゆる残りの層／スタックを付着させることを含む。多層スタックを使用することにより、全体的なＡプレート・リターダンス分散特性を調整することが可能になることが有利である（たとえば、広波長帯域にわたって色消しであるように）。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１００】
第１の−Ｃプレート格子要素５８０は、屈折率整合スタック５８２および５８３が結合される交互屈折率スタック５８１を含む。同様に、第２の−Ｃプレート格子要素５８５は、屈折率整合スタック５８７および５８８が結合される交互屈折率スタック５８６を含む。交互スタック５８１および５８６のそれぞれは、スタック３６０と同様である。より具体的には、各交互スタック５８１および５８６は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層を含み、第２の屈折率および第２の層厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層における材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクルでは、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で示されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０１０１】
−Ｃプレート格子要素およびＡプレート格子要素のそれぞれにおいて、ＡＲ層５８３、５８２、５８８、および５８７は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界面において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分をも提供する。それぞれが１つまたは複数の層を含むことが可能である任意選択のエッチ・ストップ・スタック５６６およびキャップスタック５６７は、通常、誘電体／空気グリッド・エッチング格子に必要である。通常、キャップ層は、壁間の空間を実質的には充填しないように、斜め蒸着によってコーティングされる。ガラス基板は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【０１０２】
共に透明基板の１側面に結合される要素５６０および５８０のコヒーレント・カスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示すトリム・リターダを提供し、したがってＬＣＤパネル、具体的には投影の応用分野に使用されるＬＣＤパネルの残留リターダンスを補償するのに適切であるトリム・リターダを提供することが有利であるＡＲスタック全体を形成する。要素５８５のインコヒーレント・カスケードは、追加の設計適応性および／または機械的安定性を提供する。
【０１０３】
さらに、この完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【０１０４】
第１の−Ｃプレート格子要素５８０は、上面上においてＡプレート格子要素５６０にインコヒーレントに結合されて示されているが、−Ｃプレート格子要素５８０は、それがＡプレート格子要素５６０と基板５９０との間にはさまれるように、Ａプレート格子要素５６０の下面にコヒーレントに結合されることも可能であることに留意されたい。
【０１０５】
図１１、１５、および１６を参照して記述された実施形態のそれぞれでは、完全機能格子は、Ａプレート格子および−Ｃプレート格子を別々の要素として形成することによって製造される。代替として、完全機能格子は、Ａプレート格子および−Ｃプレート格子が、少なくとも部分的に一致する（すなわち、空間的に同じ面を占める）ように製造される。
【０１０６】
図１７を参照すると、本発明のさらなる他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ６００は、Ａプレート格子６１０、−Ｃプレート格子要素６５０、透明基板６９０、およびＡＲコーティング６９５を含む。より具体的には、Ａプレート格子６１０および−Ｃプレート格子要素６５０は、透明基板６９０の表面上に配置される均一要素を形成するために重なり、一方、ＡＲコーティング６９５は、透明基板６９０の第２の表面上に配置される。
【０１０７】
Ａプレート格子６１０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素であり、第１の幅ｗ１および垂直入射において第１の積分位相遅延をそれぞれが有する第１の複数の領域６２０を含み、第２の幅ｗ２および垂直入射において第２の積分位相遅延をそれぞれが有する第２の複数の領域６３０が挿入されている。幅ｗ１およびｗ２は、変調要素が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１０８】
好ましい実施形態によれば、第１の複数の領域６２０および第２の複数の領域６３０は、深さｈを有する複数の溝を形成するために、−Ｃプレート格子要素６５０をエッチングすることによって（外部表面ＡＲコーティング６４０を提供する前）形成される。溝６３０は、通常、空気／大気で充填される。代替として、溝は、格子リッジ６２０および格子溝６３０の屈折率コントラストを低減し、したがって、統合Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダの後方反射を低減するために、充填される（たとえば、他の誘電体材料で）。
【０１０９】
−Ｃプレート格子要素６５０は、交互屈折率スタック、および屈折率整合スタック６４０および６６０を含む。交互屈折率スタックは、第１の屈折率および第１の厚さｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層６７０を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さｄ２をそれぞれが有する第２の複数の層６８０と交互になっている。第１の複数の層７６０および第２の複数の層６８０のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクルでは、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で示されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。薄膜層を形成するのに使用されるいくつかの一般的な例には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン、ＭｆＦ２、硫化物、および窒化ケイ素がある。
【０１１０】
ＡＲ層６４０、６６０、および６９５は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界面において屈折率整合層として作用する。キャップ層６４０は、任意選択で保護層としても作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分を提供する。ガラス基板は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【０１１１】
透明基板の１側面に結合される要素６１０と６５０との重なりカスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示すことが有利であるＡＲスタック全体を形成する。より具体的には、第１の複数の領域６２０において交互層６７０および６８０を含む準波長縦方向屈折率特性は、形態複屈折−Ｃプレート成分を生じ、一方、挿入領域６２０および６３０を含む準波長横方向屈折率特性は、形態複屈折Ａプレート成分を生じる。パターニングされていないＦＢＡＲスタックは、残りの−Ｃプレート・リターダンスを提供する。ＶＡＮモードＬＣｏＳ光エンジンでは、ＬＣ  Ｃプレート・リターダンスは、λ０を公称中心波長として、しばしば、λ０／２の大きさになり、一方、ＬＣ  Ａプレート・リターダンスは、約λ０／１００にあり、相対的に極微である。その結果、Ａプレートの溝は、通常、ミクロンの厚さの端数であり（通常の誘電体の屈折率１．５０および空気２進格子を想定する）、一方、ＦＢＡＲスタック全体は、数ミクロンの厚さとすることが可能である。
【０１１２】
この完全機能均一Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダの製作は、比較的簡単で、必要な材料の数が最小であることが有利である。さらに、結果として得られる完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【０１１３】
図１８を参照すると、本発明のさらなる他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ７００は、Ａプレート格子要素７１０、−Ｃプレート格子要素７３０、透明基板７４０、およびＡＲコーティング７４５を含む。より具体的には、Ａプレート格子要素７１０および−Ｃプレート格子要素７３０は、透明基板７４０の第１の表面上に配置される均一要素を形成するように重なり、一方、ＡＲコーティング７４５は透明基板７４０の第２の表面上に配置される。
【０１１４】
Ａプレート格子要素７１０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素であり、第１の幅ｗ１および垂直入射において第１の積分位相遅延をそれぞれが有する第１の複数の領域７２０を含み、第２の幅ｗ２および垂直入射において第２の積分位相遅延をそれぞれが有する第２の複数の領域７２５が挿入されている。幅ｗ１およびｗ２は、変調要素が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１１５】
好ましい実施形態によれば、第１の複数の領域７２０および第２の複数の領域７２５は、深さｈを有する複数の溝を形成するように、−Ｃプレート格子要素７３０をエッチングすることによって（外部表面ＡＲコーティング７３７を提供した後）形成される。エッチング層の望ましい実効屈折率は、ＦＢＡＲスタックのＡＲ特性を設計するとき考慮されることが好ましい。たとえば、最外層が２材料低高屈折率システムにおけるＳｉＯ２（ｎ＝１．４８５）である通常のＦＢＡＲスタックを考慮する。５０％のデューティ・サイクルを有するＳｉＯ２／空気格子では、近似的な実効異常屈折率、実効正常屈折率、ならびに面内複屈折は、以下のようになる。
ｎｅ＝１．１７３０、ｎｏ＝１．２６５９およびΔｎ＝−０．０９３  （５）
【０１１６】
明らかに、５０％デューティ・サイクルＳｉＯ２／空気誘電体グリッドの大きなΔｎは、高い後方反射を提供し、これは、超高性能ＬＣｏＳ光エンジンにおいて望ましくない。全体的な面内複屈折が低減されるように、空隙を第２の誘電体材料で充填することが可能であるが、結果として得られる実効１軸屈折率は、Ａプレート格子を空気に移行させるために、追加のＡＲコーティングを必要とする可能性が高い。格子溝の充填および追加のＡＲ層は、共にコストを増大させる。代替として、ＳｉＯ２／空気グリッドのデューティ・サイクル比は、５０：５０から低減または増大される。たとえば、２０％ＳｉＯ２架台の幅対格子ピッチの比は、以下の近似的実効１軸特性を与える。
ｎｅ＝１．０５９６、ｎｏ＝１．１１４０およびΔｎ＝−０．０５４４  （６）
面内複屈折は低減されるので、結果として得られるトリム・リターダは、低反射率の応用分野についてより良好である。
【０１１７】
−Ｃプレート格子要素７３０は、交互屈折率スタック７３５、ならびに屈折率整合スタック７３６および７３７を含むＦＢＡＲ要素である。交互屈折率スタック７３５は、たとえば、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有し、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている第１の複数の層から形成される。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。薄膜層を形成するのに使用される材料のいくつかの一般的な例には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン、ＭｆＦ２、硫化物、および窒化ケイ素がある。
【０１１８】
ＡＲ層７３７、７３６、および７４５は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分を提供する。ガラス基板は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【０１１９】
透明基板の１側面に結合される要素７１０と７３０の重なりカスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示すことが有利であるＡＲスタック全体を形成する。より具体的には、第１の複数の領域７２０において交互層７３５を含む準波長縦方向屈折率特性は、形態複屈折−Ｃプレート成分を生じ、一方、交互領域７２０および７２５を含む準波長横方向屈折率特性は、形態複屈折Ａプレート成分を生じる。パターニングされていないＦＢＡＲスタックは、残りの−Ｃプレート・リターダンスを提供する。ＶＡＮモードＬＣｏＳ光エンジンでは、ＬＣ  Ｃプレート・リターダンスは、λ０を公称中心波長として、しばしば、λ０／２の大きさになり、一方、ＬＣ  Ａプレート・リターダンスは、約λ０／１００にあり、相対的に極微である。その結果、Ａプレートの溝は、通常、ミクロンの厚さの端数であり（通常の誘電体の屈折率１．５０および空気２進格子を想定する）、一方、ＦＢＡＲスタック全体は、数ミクロンの厚さとすることが可能である。
【０１２０】
この完全機能均一Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダの製作は、比較的簡単で、必要な材料の数が最小であることが有利である。さらに、結果として得られる完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【０１２１】
完全機能Ａ／−Ｃプレート・リターダの軸外評価および軸上評価の結果は、図１８を参照して述べられたものと同様であり、それぞれ、図１９および２０にプロットされている。λ＝５５０ｎｍにおける−２５０ｎｍの公称−Ｃリターダンスを対象とするＦＢＡＲ設計が、図１９に示され、遅軸（ＳＡ）平面および速軸（ＦＡ）平面の正味のリターダンス特性を生成する。「十字」は、実効遅軸（負の値になる傾向があり、格子の方向でもある）および実効速軸（正の値になる傾向があり、格子ベクトルでもある）に沿った正味のリターダンス特性であり、一方、薄い実線は、実効１軸屈折率によって表されたＡプレート格子層で薄膜干渉をモデリングした結果である。この干渉薄膜モデルでは、最外ＳｉＯ２／空気格子は、２０％のデューティ・サイクルを有する有効媒体理論（ＥＭＴ）実効１軸屈折率によって表された。これらのリターダンス特性は、軸上リターダンスを除いて、ＧＳｏｌｖｅｒによって生成されたものと密接に整合する。Ａプレート格子は、２０％ＳｉＯ２デューティ・サイクル、２００ｎｍの周期幅、および１３０ｎｍの架台の高さで、完全な矩形変調形状を有する。４９０ｎｍから５９０ｎｍの波長の設計帯域にわたって、ＧＳｏｌｖｅｒ計算の軸上リターダンスに関してＥＭＴ層モデルを組み込む軸上リターダンスの誤差は、必要な波長帯域にわたって０．５ｎｍ未満である。これらの誤差は、図２０の２つのプロットの差によって与えられる。
【０１２２】
ＦＢＡＲコーティングの上部層が２０％ＳｉＯ２を周期端数に残してエッチングされている全誘電体格子トリム・リターダが、円錐照明についてモデリングされた。格子層は、ゼロ次ＥＭＴ屈折率によって表される。これは、数値デバイスが４×４行列計算ルーチンで計算されることを見込む。トリム・リターダは、約６．５ｎｍ／−２２０ｎｍのＡ／−Ｃプレート・リターダンスで設計された。ＬＣｏＳは、８４．５°の面外ＬＣディレクタ傾斜によって与えられる２ｎｍ／２５０ｎｍのＡ／Ｃリターダンスによって表される。シミュレーションは、空気中において±１２°の円錐にわたって行われ（ｆ／２．４システム）、円錐軸は、トリム・リターダ補償器およびＬＣｏＳステージの両方のデバイス法線に対して平行に配向された。ＬＣｏＳ層は、λ＝５５０ｎｍにおいて、１．５０および１．６５のｎｏおよびｎｅの屈折率をそれぞれ有する。このトリム・リターダは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳの面内残留リターダンスおよび面外残留リターダンスを共に補償する。２重パス透過交差偏光漏れ（トリム・リターダおよびＬＣｏＳステージを共に通り、ここでは順方向漏れと呼ばれる）は、０．００６％未満においてモデリングされ、単一波長において円錐にわたって平均された。これは、１７，３００：１の順方向コントラスト比を与える。第１のパスにおいてトリム・リターダを透過する光成分に関係なく、反射漏れ（トリム・リターダ・ステージのみの、ここでは反転漏れと呼ばれる）は、全コントラスト比を１８，７００：１に限定する。さらに、光エンジンの他の光学要素（偏光子、ＰＢＳなど）は、達成可能な最適基準コントラストを決定する。十分に設計された光エンジンでは、この基準コントラスト比は、１０，０００：１とすることが可能である。コノスコープ順方向漏れ、反転漏れ、および基準漏れのインコヒーレント和を取ると、コノスコープ・システム・コントラストは、交差軸配向から約３６°だけオーバークロックされたトリム・リターダとして、エッチングされたＦＢＡＲを使用して、４，７００：１において評価された。順方向漏れおよび反転漏れの円錐は、それぞれ、図２１（ａ）および２１（ｂ）にプロットされている。
【０１２３】
システム基準コントラストは、トリム・リターダが通常の位置から取り除かれ、パネルが、オフ状態について高品質ミラー、およびオン状態についてミラー４分の１波長板の組合せによって置き換えられるときの光学システムの円錐加重明所視コントラスト比である。この基準量は、交差偏光子および偏光ビーム分割器の軸外漏れ光を測定する。前偏光子およびクリーンアップ偏光子の軸上偏光コントラストは、発表されているＷＧＰデータから得ることができる。ＷＧＰは、ビーム分割デバイスとしてのみ使用され、前偏光子およびクリーンアップ偏光子は、２色シートで作成されると想定すると、トリム・リターダに入射する光の偏光コントラストは、ＷＧＰ透過偏光コントラストと２色透過偏光コントラストの積によって近似される：４５０×１０００。戻りパスにおいて、ＷＧＰ反射は、偏光コントラストにおいて著しくより不十分であり、交差検光子について３０×１０００の軸上偏光コントラストを与える。これらの２つの偏光消光比（偏光コントラストの逆数）は、４×４行列モデルにおいて入力偏光子および出力検光子のジョーンズ・ベクトルとして使用される。交差偏光子の軸外効果は、システム基準コントラストによって考慮される。
【０１２４】
トリム・リターダ（ＴＲ）およびＬＣｏＳステージの２重パス透過リターダンス・マップは、それぞれ、図２２（ａ）および（ｂ）に示されている。ＬＣｏＳデバイスの遅軸は、４５°／−１３５°の視面において配向される。この遅軸平面に沿って、正味のリターダンスは、＋Ｃプレート効果のために垂直入射から離れて増大する。反対に、ＴＲ遅軸平面リターダンスの正味のリターダンス（−９°／１７１°の視面に沿う）は、−Ｃプレート効果のために垂直入射から離れて減少する。これらの２つのリターダンス・マップの組合せは、関連するリターダ軸マップと共に、非常に低い漏れ円錐強度を与える。ＴＲおよびＬＣｏＳステージをインコヒーレントに組み合わせることにより、図２３（ａ）および（ｂ）に示されるように、システムの正味のリターダンスおよび軸配向が与えられる。投影システムは、ほぼ２倍のＴＲリターダンスを有して残され、結果として得られるリターダ軸は、システムの主（すなわち、ＳおよびＰ）平面にほぼ平行である。システムは、主平面から約１°の平均軸逸脱を有するようにモデリングされた。
【０１２５】
図２４を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム７５０は、Ａプレート格子要素７６０、第１の−Ｃプレート格子要素７８０、透明基板７９０、および第２の−Ｃプレート格子要素７８５を含む。より具体的にはＡプレート格子要素７６０および第１の−Ｃプレート格子要素７８０は、透明基板７９０の第１の表面上に配置される均一要素を形成するように重なり、一方、第２の−Ｃプレート格子要素７８５は、透明基板７９０の第２の表面上において（インコヒーレントに）結合される。
【０１２６】
Ａプレート格子要素７６０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素であり、第１の幅ｗ１および垂直入射において第１の積分位相遅延をそれぞれが有する第１の複数の領域７７０を含み、第２の幅ｗ２および垂直入射において第２の積分位相遅延をそれぞれが有する第２の複数の領域７７５が挿入されている。幅ｗ１およびｗ２は、変調要素が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１２７】
好ましい実施形態によれば、第１の複数の領域７７０および第２の複数の領域７７５は、深さｈを有する複数の溝を形成するように、−Ｃプレート格子要素７６０をエッチングすることによって（外表面ＡＲコーティング７８３を提供した後）形成される。エッチングされた層の望ましい実効屈折率は、ＦＢＡＲスタックのＡＲ特性を設計するとき、考慮されることが好ましい。溝７７５は、通常、空気、他の気体で充填され、または真空下にある。代替として、溝は、面内複屈折全体が低減されるように、他の誘電体材料で充填される。任意選択で、面内複屈折全体は、デューティ・サイクル比を５０：５０から減少または増大させることによって低減される。
【０１２８】
第１の−Ｃプレート格子要素７８０は、交互屈折率スタック７８１、ならびに屈折率整合スタック７８２および７８３を含むＦＢＡＲ要素である。交互屈折率スタック７８１は、たとえば、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有し、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている第１の複数の層から形成される。
【０１２９】
同様に、第２の−Ｃプレート格子要素７８５は、交互屈折率スタック７８６、ならびに屈折率整合スタック７８７および７８８を含むＦＢＡＲ要素である。交互屈折率スタック７８６は、たとえば、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有し、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている第１の複数の層から形成される。
【０１３０】
第１の−Ｃプレート格子要素７８０および第２の−Ｃプレート格子要素７８５のそれぞれについて、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、各構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の−Ｃプレート格子要素７８０および第２の−Ｃプレート格子要素７８５のそれぞれの第１の複数の層および第２の複数の層は、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。第１の−Ｃプレート格子要素７８０および第２の−Ｃプレート格子要素７８５のそれぞれについて、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。デューティ・サイクルは、一般的には５％と９５％の間、より一般的には約２０％と８０％の間である。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。第１の−Ｃプレート格子要素７８０および第２の−Ｃプレート格子要素７８５は、同様の材料から、または異なる材料から製作される。薄膜層を形成するのに使用されるいくつかの一般的な例には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン、ＭｇＦ２、硫化物、および窒化ケイ素がある。
【０１３１】
ＡＲ層７８３、７８２、７８８、および７８７は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分を提供する。ガラス基板は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【０１３２】
透明基板の１側面に結合される要素７６０と７８０の重なりカスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示すことが有利であるＡＲスタック全体を形成する。より具体的には、第１の複数の領域７７０において交互層７８１を含む準波長縦方向屈折率特性は、形態複屈折−Ｃプレート成分を生じ、一方、交互領域７７０および７７５を含む準波長横方向屈折率特性は、形態複屈折Ａプレート成分を生じる。第１の−Ｃプレート格子要素７８０および第２の−Ｃプレート格子要素７８５のパターニングされていないＦＢＡＲスタックは、残りのＣプレート・リターダンスを提供する。
【０１３３】
この完全機能均一Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダの製作は、比較的簡単であり、必要な材料の数が最小であることが有利である。さらに、結果として得られる完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性の材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。さらに、２つのインコヒーレントに結合された−Ｃプレート要素７８０および７８５を提供することにより、より優れた設計適応性が提供され、および／または透明基板７９０の上に及ぼされるコーティング応力が制御される。
【０１３４】
本発明の他の実施形態によれば、第１の−Ｃプレート格子要素７８０は、正常広帯域ＡＲコーティング（ＢＢＡＲ）で置き換えられる。この場合、Ａプレート格子要素７６０は、ＢＢＡＲコーティングの中にエッチングされ、Ａプレート格子要素７６０および−Ｃプレート格子要素７８５は、インコヒーレントに結合される。したがって、不均一Ａ／−Ｃプレート・リターダが得られる。
【０１３５】
エッチングされたＢＢＡＲスタック７８０は、ＧＳｏｌｖｅｒでモデリングされた。エッチングされたＢＢＡＲの面内リターダンスは、４２０から７００ｎｍの波長範囲について図２５にプロットされている。Ａプレート格子は、２００ｎｍの周期幅および１３０ｎｍの受け台の高さを有する２０％ＳｉＯ２デューティ・サイクルで、完全矩形形状を有する。ＧＳｏｌｖｅｒを使用して計算された軸上リターダンス（点線）は、通常の分散傾向に従うが、非常に短い波長においてを除く。反対に、ＥＭＴ層を組み込む干渉モデル（「ｏ」線）は、波長の増大に伴う面内Δｎｄ積の増大を予測する。ＧＳｏｌｖｅｒモデルと比較した干渉モデルのリターダンス誤差は、λ＝５５０ｎｍにおける公称６．５ｎｍリターダについて、可視帯域全体にわたって０．７ｍｍ未満である。
【０１３６】
第１のガラス表面上の２０％ＳｉＯ２デューティ・サイクルを有するエッチングされたＢＢＡＲ、および対向ガラス表面上の適切なＦＢＡＲ（約−２２０ｎｍのＣリターダンスを有する）を含む格子リターダが、円錐性能についてモデリングされた。Ａプレート格子層は、そのＥＭＴ屈折率によって表される。順方向および反転の交差偏光漏れ強度が、それぞれ、図２６ａおよび２６ｂに示されている。順方向コントラスト比は、λ＝５５０ｎｍにおいて、約２２，０００：１になり、一方、反転コントラスト比は、１６，７００：１である。これらの結果は、エッチングされたＦＢＡＲ格子リターダと同水準にある。コノスコープ反転漏れは、４×４シミュレーションにおいて厚い基板（約０．７ｍｍ）をコヒーレント光学層として使用することにより、いくつかの無作為な誤差を示す。システム・コントラストは、４，９００：１において評価され、システムの基準コントラスト比は、１０，０００：１である。
【０１３７】
２０％ＳｉＯ２エッチング誘電体グリッド・リターダのシミュレーションの例は共に、約０．０５の面内複屈折を実現したが（１３０ｎｍの物理的な格子厚さおよびλ＝５５０ｎｍにおける６．５ｎｍのリターダンス）、大きな面内Δｎの悪影響は、５０：５０のＳｉＯ２／空気グリッドでモデリングすることができる。ゼロ次ＥＭＴモデルは、２０％ＳｉＯ２／空気グリッド（式５）と比較して、５０％ＳｉＯ２／空気グリッドについてほぼ２倍のΔｎを予測する。５０％グリッドは、可視波長帯域にわたって垂直入射においてＧＳｏｌｖｅｒでモデリングされた。軸上リターダンスは、ＥＭＴ４×４行列（「ｏ」線）およびＧＳｏｌｖｅｒ（点線）モデルの両方について図２７にプロットされている。ＥＭＴモデルは、実現可能な面内複屈折を著しく過剰評価することが明らかである。格子層は、６５ｎｍの厚さを有する。ＥＭＴモデルは、約６．５ｎｍの軸上リターダンスを予測し、一方、ＧＳｏｌｖｅｒモデルは、λ＝５５０ｎｍにおいてわずかに約４．７ｎｍのリターダンスを与える。したがって、実効面内Δｎは、−４．７／６５または−０．０７である。
【０１３８】
増大した面内Δｎにおいて、コノスコープＬＣｏＳ補償の結果が、順方向漏れおよび反転漏れについてそれぞれ図２８（ａ）および２８（ｂ）にプロットされている。格子リターダの第１の表面は、多層ＡＲスタック上に５０％ＳｉＯ２／空気格子を有し、格子リターダの第２の表面は、規則的なＦＢＡＲコーティングであり、約−２２０ｎｍのＣリターダンスを提供する。順方向コントラスト比は、２２，７００：１であり、２０％エッチングＢＢＡＲ格子リターダにかなり類似している。しかし、反転コントラストは、デューティ・サイクルが２０％から５０％に増大するのに伴い、実効面内Δｎが約−０．０５から約−０．０７に増大するとき、９，０００：１の約半分になる。より低い反転コントラストの結果として、システム・コントラストは、３，９００：１において評価され、２０％デューティ・サイクルＳｉＯ２／空気グリッド・リターダに対して２０％の低下である。
【０１３９】
すべての３つの格子リターダの例のコノスコープ・コントラスト性能の評価において、格子層は、４×４行列干渉計算においてＥＭＴモデルによって表すことができると想定された。この想定は、ほぼ有効である。２０％および５０％のＳｉＯ２／空気グリッド・リターダの両方の垂直入射反射スペクトルが、それぞれ図２９および３０にプロットされている。より具体的には、図２９の上部は、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルを示し、図２９の底部は、交差偏光（ＲｓｐおよびＲｐｓ）反射率スペクトルを示す。同様に、図３０の上部は、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルを示し、図３０の底部は、交差偏光（ＲｓｐおよびＲｐｓ）反射率スペクトルを示す。交差偏光スペクトルは、両方のデューティ・サイクル比について精確に重なることに留意されたい。ＧＳｏｌｖｅｒの結果は、「ｏ」マーカでプロットされ、ＥＭＴ干渉モデルの結果は、「・」マーカでプロットされている。ＳｉＯ２／空気誘電体グリッドは、２０％のデューティ・サイクル、１３０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する。回折モデル（ＧＳｏｌｖｅｒで計算された）および４×４行列モデル（ＥＭＴ屈折率を有する薄格子層を表すことによって計算された）は、同様の反射率傾向を生成する。これらの２つの格子リターダの交差偏光漏れは、それぞれ、理想的な交差偏光子で、λ＝５５０ｎｍにおいて約８ｅ−５および７ｅ−４である。実際には、円錐照明の存在および非理想的な交差偏光子により、これらの２つの格子リターダの後方反射コントラストは、それぞれ、約１７，０００：１および９，０００：１になる。
【０１４０】
−０．０２未満の実効面内複屈折を有する格子トリム・リターダが、最高コントラスト補償を実現するために必要であることが予期される。ＳｉＯ２および空気グリッドの２進システムでは、面内複屈折を低減する手段としてデューティ・サイクル比をスケーリングする選択肢は限定される。図３１は、ＥＭＴモデルによる実効面内複屈折の評価を示す。ＳｉＯ２材料は、λ＝５５０ｎｍにおいて１．４７４７の屈折率を有する。１０％未満の誘電体デューティ・サイクルが、ＳｉＯ２と同等の屈折率を有する任意の誘電体／空気グリッドについて、０．０２未満の実効｜Δｎ｜を得るために必要であることが予期される。これは、グリッドの周期、グリッドの高さ、架台の幅の間において複数の兼ね合いを必然的に課す（デューティ・サイクル比）。後方反射コントラストの限界（２重ステージ補償の効力に関係なく、全体的なシステム・コントラスト性能の上限を設ける）を改良するために、面内複屈折は、２０％ＳｉＯ２／空気グリッドで実現されたものからさらに低減されなければならない。実効ＥＭＴ複屈折を低減する１つの方式は、他の誘電体材料でエッチングＳｉＯ２層の溝を充填するものである。
【０１４１】
５０％のＳｉＯ２（λ＝５５０ｎｍにおいて１．４７４７の公称屈折率を有する）およびＡｌ２Ｏ３（λ＝５５０ｎｍにおいて１．６６３７の公称屈折率を有する）で形成され、Ａプレート格子として構成された２進材料システムが、−０．０１１４の実効面内複屈折を有する。ＧＳｏｌｖｅｒモデルは、６１０ｎｍの厚さのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３誘電体グリッドで〜６．８ｎｍの面内リターダンスを返し、−０．０１１１の実効Δｎを与えた。この誘電体グリッドを有するＢＢＡＲの透過リターダンス・スペクトルが、図３２に示されている。軸上交差偏光漏れは、３ｅ−６において評価され、充填されていない２０％ＳｉＯ２／空気グリッドより良好な大きさの次数より大きい。垂直入射反射漏れプロットが図３３に示されている。より具体的には、図３３の上部は、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルを示し、一方、図３３の底部は、交差偏光（ＲｓｐおよびＲｐｓ）反射率スペクトルを示す。交差偏光スペクトルは、厳密に重なる。ＧＳｏｌｖｅｒの結果は、「ｏ」マーカでプロットされ、一方、ＥＭＴ干渉モデルでの結果は、「・」マーカでプロットさている。ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３誘電体グリッドは、５０％のデューティ・サイクル、６１０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する。この充填グリッド・リターダおよび同じＬＣｏＳモデルを使用した円錐照明下での２ステージＴＲ／ＬＣｏＳ計算の結果が、図３４（ａ）および３４（ｂ）に示されている。この格子リターダは、図１１の実施形態４００と同様に、広帯域ＡＲスタックに埋め込まれたＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３誘電体格子を有する。λ＝５５０ｎｍにおいて−２２０ｎｍのＣリターダンスを有するＦＢＡＲスタックは、透明基板の第２の表面上に取り付けられる。順方向、反転、および全コントラスト比は、それぞれ、２４，６００：１、１６５，０００：１、および６，８００：１において評価された。１０，０００：１のベースライン・コントラストを有する完全色光エンジンが、明所視加重のために、ほぼこの緑チャネル・コントラスト６，８００：１で機能する。
【０１４２】
図３５を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ８００は、それぞれ接着剤層８９５を介して他方に結合され第１の透明基板８９０の上に配置されたＡプレート格子要素８１０、および第２の透明基板８９１上に取り付けられた−Ｃプレート格子要素８５０を含む。より具体的には、Ａプレート格子要素８１０および−Ｃプレート格子要素８５０は、積重ね構造を形成する。
【０１４３】
Ａプレート格子要素８１０は、エッチ・ストップ・スタック８２１および任意選択の外部表面ＡＲスタック８２２が結合される横方向不均一周期的屈折率変調要素８２０を含む。周期的屈折率変調要素８２０は、第２の複数の領域８４０が差し込まれた第１の複数の領域８３０を含み、第１の領域８３０および第２の領域８４０に使用される幅ｗ１およびｗ２ならびに材料は、それぞれ、構造が、面内複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。第１の材料および／または第２の材料に適切な材料のいくつかの例には、空気有機誘電体、金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）などの無機誘電体、フッ化物（ＭｇＦ２）、硫化物、および窒化物（たとえば、窒化ケイ素）がある。任意選択で、第１の材料および／または第２の材料は、多層スタックを含む。多層スタックを含むＡプレート格子を製作する１つの方法は、回折パターンを提供するために複数の溝をエッチングすること、パターニングされた基板の上にわたってこのフォーマル多層スタックを付着させること、望ましい構造を提供するためにスタック全体を研磨すること、任意選択でキャッピング層を付着させること、および外部表面ＡＲスタックを付着させることを含む。多層スタックを使用することにより、全体的なＡプレート・リターダンス分散特性を調整することが可能になることが有利である（たとえば、広波長帯域にわたって色消しであるように）。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１４４】
−Ｃプレート格子要素８５０は、屈折率整合スタック８６１および８６２が結合される軸不均一周期的屈折率変調要素８６０を含む。軸方向周期構造８６０は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層８７０を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層８８０と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０１４５】
−Ｃプレート格子要素およびＡプレート格子要素のそれぞれにおいて、ＡＲ層８２２、８６２、および８６１は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分をも提供する。各ガラス基板８９０および８９１は、通常、たとえば約１ｍｍの厚さである平面平行ガラス・プレート基板である。代替として、各基板は、機械的支持を提供する他の透明材料から製作される。
【０１４６】
要素８１０および８５０のインコヒーレント・カスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示し、したがって、ＬＣＤパネル、具体的には投影応用分野において使用されるＬＣＤパネルの残留リターダンスを補償するのに適切である補償要素を提供することが有利である。さらに、−Ｃプレート格子は面内リターダ軸を所有しないので、結果として得られる完全機能トリム・リターダは、横方向配向誤差によって限定されない。
【０１４７】
結果として得られる完全機能Ｃ／Ａトリム・リターダは、完全に等方性の材料から容易に製造されるので（すなわち、分子複屈折材料を必要としない）、適切な製作材料の範囲は比較的広く、特定の要件に対応するように層材料を選択することが可能である。たとえば、偏光ベース投影システムの高温高輝度環境（すなわち、高フラックス）の厳しい要件を満たすために、トリム・リターダは、完全に無機誘電体層から容易に製作される。無機誘電体層を使用することにより、低反射率トリム・リターダを提供するように、および／または交差偏光反射率を制御するように、屈折率を選択することが可能になることも有利である。
【０１４８】
図２に示されるように、離散トリム・リターダ要素で補償されたマイクロディスプレイ投影システムでは、少なくとも２つの冗長ＡＲコーティング表面が存在する。これらのＡＲコーティングの必要性（すなわち、それぞれが他方と面するトリム・リターダの上の１つおよびディスプレイ・パネル上の１つ）は、ＬＣｏＳまたはｘＬＣＤのカバー基板のトリム・リターダ・アセンブリ部分を作成することによって不要になる。
【０１４９】
図３６を参照すると、統合されたトリム・リターダおよびディスプレイ・パネル・カバー基板を含むＬＣｏＳデバイス９００が示されている。Ａプレート格子／−Ｃプレート格子トリム・リターダ・サブアセンブリ９６０は、−Ｃプレート格子要素９３０にインコヒーレントに結合されたＡプレート格子要素９１０を含み、両方とも透明カバー基板９９０の第１の表面上に取り付けられている。透明カバー基板９９０の第２の表面は、ディスプレイの第２の基板９９５と共に液晶セル・サブアセンブリ９５０を形成する。このトリム・リターダ・サブアセンブリ９６０は、シリコン背面（基板）９９５の上に配置された上部レベル金属反射器と共に、ＬＣ分子９５５が配置されるＬＣセル・ギャップを形成する。
【０１５０】
Ａプレート格子要素９１０は、横方向不均一周期的屈折率変調要素９１５を含み、その上に、キャップスタック９１６および外部表面ＡＲスタック９１７が配置される。横方向格子要素９１５は、第２の複数の領域９２５が挿入された第１の複数の領域９２０を含み、第１の領域９２０および第２の領域９２５に使用される幅ｗ１およびｗ２ならびに材料は、構造が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。第１の材料および／または第２の材料に適切な材料のいくつかの例には、空気有機誘電体、金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）などの無機誘電体、フッ化物（ＭｇＦ２）、硫化物、および窒化物（たとえば、窒化ケイ素）がある。任意選択で、第１の材料および／または第２の材料は、多層スタックを含む。多層スタックを使用することにより、全体的なＡプレート・リターダンス分散特性を調整することが可能になることが有利である（たとえば、広波長帯域にわたって色消しであるように）。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１５１】
−Ｃプレート格子要素９３０は、屈折率整合スタック９３６および９３７が結合される軸方向不均一周期的屈折率変調要素９３５を含む。軸方向周期構造９３５は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０１５２】
−Ｃプレート格子要素およびＡプレート格子要素のそれぞれでは、ＡＲ層９１７、９３７、および９３６は、材料境界面反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界において屈折率整合層として作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分をも提供する。
【０１５３】
従来、液晶セル・サブアセンブリ９５０は、たとえばポリマー層または斜め蒸着無機層である配向層９５６、およびたとえばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）から形成される前面透明導電性電極９５７をも含む。このＬＣｏＳディスプレイは、事前傾斜角度９７０におけるＶＡＮモデルＬＣ配向で示されている。関連するＬＣ傾斜平面は、通常、図３のオーバークロッキング補償方式に従って、格子ベクトルに平行または垂直には配向されない（図３６では平行に示されているが）。ディスプレイにおける事前傾斜および正の１軸ＬＣ材料の使用により、光オフ状態におけるディスプレイの残留Ａ／−Ｃプレート・リターダンスは、統合されたトリム・リターダ補償器９６０によって補償される。
【０１５４】
高歩留まり統合補償器／ディスプレイを提供するために、トリム・リターダ要素９６０とディスプレイ要素９５０との間の粗い方位角のずれが、２つのリターダ要素の公称面内リターダンスの大きさを考慮して、デバイスの面においてカバー基板を機械的に回転させることによって課されることが可能である。各統合補償器／ディスプレイの個々の微調整は、全体的な漏れ強度をさらに低減するために、オフ状態においてＬＣ傾斜角度を電圧切り替えするなど、他の非機械的な手段を含むことが可能である。非機械的な微調整のさらなる詳細は、２００５年１０月１８日出願の米国仮特許出願６０／７２７９６９号において提供されている。Ａプレート格子９１０および−Ｃプレート格子９３０要素は、ＩＴＯ層により、印加電圧の大部分がＬＣ層にわたって利用可能であることが可能になるとすれば（すなわち、ＩＴＯ層がＬＣ層から実質的には絶縁されない）、任意選択で、カバー基板９９０の両表面に分散される。
【０１５５】
図３７を参照すると、統合された格子トリム・リターダおよびディスプレイ・パネル・カバー基板を含むＬＣｏＳデバイス１０００が示されている。格子トリム・リターダ・サブアセンブリは、コーティングされた膜の上において平行溝をエッチングする前に−Ｃプレート格子として作用するＦＢＡＲコーティング１０３０、およびＦＢＡＲスタック１０３０の外表面の中にエッチングすることによって創出されるＡプレート格子１０１５を含む。重ねられたＡプレート格子領域および−Ｃプレート格子領域（すなわち、深さｈを有する領域１０２０および１０２５）は、均一Ａ／−Ｃプレート・リターダ要素を提供する。エッチングされたＦＢＡＲ１０３０は、屈折率整合スタック１０３６および１０３７と共に、第１の透明基板１０９０の第１の表面上に配置される。透明カバー基板１０９０の第２の表面は、ディスプレイの第２の基板１０９５と液晶セル・サブアセンブリ１０５０を形成する。エッチングされたＦＢＡＲは、シリコン背面（基板）１０９５の上に配置された上部レベル金属反射器と共に、ＬＣ分子１０５５が配置されるＬＣセル・ギャップを形成する。
【０１５６】
Ａプレート格子１０１５は、横方向不均一周期的屈折率変調要素であり、第１の幅ｗ１および垂直入射において第１の積分位相遅延をそれぞれが有する第１の複数の領域１０２０を含み、第２の幅ｗ２および垂直入射において第２の積分位相遅延をそれぞれが有する第２の複数の領域１０２５が挿入されている。幅ｗ１およびｗ２は、変調要素が、面内形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。たとえば、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比、および１００ｎｍと２５０のｎｍとの間のピッチでは、第１の幅ｗ１および第２の幅ｗ２は、通常、２０ｎｍと２００ｎｍとの間にあり、変調の高さｈは、通常、１０ｎｍと３μｍとの間にある。周期的構造の断面図は、２進（矩形）パターンを有するように示されているが、他の回折形状も可能である。たとえば、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、または台形の格子パターンがある。任意選択で、２つ以上の形状が、同じＡプレート格子において使用される。
【０１５７】
好ましい実施形態によれば、第１の複数の領域１０２０および第２の複数の領域１０２５は、深さｈを有する複数の溝を形成するように、−Ｃプレート格子要素１０３０をエッチングすることによって（外部表面ＡＲコーティング１０３７を提供する前に）形成される。溝１０２５は、通常、空気／大気で充填される。代替として、溝は、溝格子１０２５および格子リッジ１０２０の屈折率コントラストを低減し、したがって、統合されたＡ／−Ｃプレート・トリム・リターダの後方反射を低減するために充填される（たとえば、他の誘電体材料で）。
【０１５８】
−Ｃプレート格子要素１０３０は、交互屈折率スタック、ならびに屈折率整合スタック１０３７および１０３６を含む。交互屈折率スタックは、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的には約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。薄膜層を形成するのに使用されるいくつかの一般的な例には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン、ＭｇＦ２、硫化物、および窒化ケイ素がある。
【０１５９】
ＡＲ層１０３７および１０３６は、材料境界面の反射を低減するために、境界面において追加される。これらのＡＲコーティング層は、屈折率が突然変化する境界において屈折率整合層として作用する。キャップ層１０３７は、保護層としても作用する。ＡＲコーティングは、格子トリム・リターダが製造されているとき、全体的なリターダンスおよび位相差において考慮されるべきである追加の面外リターダンス成分を提供する。
【０１６０】
従来、液晶セル・サブアセンブリ１０５０は、たとえば、ポリマー層または斜め蒸着無機層である配向層１０５６、およびたとえばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）から形成される前面透明導電性電極１０５７をも含む。このＬＣｏＳディスプレイは、事前傾斜角度１０７０におけるＶＡＮモデルＬＣ配向で示されている。関連するＬＣ傾斜平面は、通常、図３のオーバークロッキング補償方式に従って、格子ベクトルに平行または垂直には配向されない（図３７では平行に示されているが）。ディスプレイにおける事前傾斜および正の１軸ＬＣ材料の使用により、光オフ状態におけるディスプレイの残留Ａ／−Ｃプレート・リターダンスは、統合されたトリム・リターダ補償器１０３０によって補償される。
【０１６１】
透明基板１０９０の１側面に結合される要素１０１５と１０３０の重なりカスケードは、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に示すことが有利であるＡＲスタック全体を形成する。より具体的には、第１の複数の領域１０２０において交互層１０３５を含む準波長縦方向屈折率特性は、形態複屈折−Ｃプレート成分を生じ、一方、交互領域１０２０および１０２５を含む準波長横方向屈折率特性は、形態複屈折Ａプレート成分を生じる。パターニングされていないＦＢＡＲスタックは、残りの−Ｃプレート・リターダンスを提供する。
【０１６２】
図１７、１８、２４、３７を参照して記述された上記の実施形態では、完全機能Ａ／−Ｃプレート格子ベース・トリム・リターダは、横方向不均一Ａプレート格子および軸方向不均一−Ｃプレート格子を含んでいた。格子は、少なくとも部分的に一致するように製作される（すなわち、空間において同じ平面を占める）。Ａプレート格子および−Ｃプレート格子の薄膜は、光干渉に関してコヒーレントに結合されていると考慮することが可能であるが、各Ａプレート格子セグメントおよび−Ｃプレート格子セグメントのリターデーション特性は、依然として別個であり、それ自体の屈折率の屈折率楕円体モデルによって記述される。これは、透明基板の一表面または両表面の上に２つのセグメントを構成することについて様々な選択肢を呈示し、製造プロセスを簡単にするが、結果として得られるＡプレート格子の実効面内複屈折は、高性能トリム・リターダの応用分野にとって常に最適であるとは限らない。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年を参照されたい。さらに、従来の薄膜スパッタ・プロセスは、コーティング・プロセスが真のコンフォーマルな付着を実施することができない場合、付着されたコーティングの下に間隙を創出する可能性がある。コーティング材料フラックスのシャドーイングおよびある角度範囲の欠如は、ルーフ構造間隙を形成する主な理由である。
【０１６３】
これらの問題を軽減するために、テクスチャ化（textured）表面格子は、代替として、コーティング・プロセスが環境上および光束暴露の信頼性を保証するために、格子の溝を十分に充填し、結果として得られるＡプレート・リターダンスが、より厚い複屈折スタックの上にわたって分散し、それにより、適切な量の負のＣプレート・リターダンスをも統合する低複屈折リターダをもたらすように設計される。より具体的には、Ａプレート格子は、溝をより効率的に充填し、同時に、Ａプレート格子構造がＣプレート格子構造の中に延びるように初期格子構造を大幅に繰り返すコーティング・プロセスを使用して製作されることが提案される。
【０１６４】
格子の複製は、以前に提案されており、ＲＦバイアス・スパッタリングが、付着された膜の厚さを経てシード格子を「自動クローン化」するために使用される。具体的には、ＲＦスパッタ付着とＲＦスパッタ・エッチングとの適切な均衡を選択することによって、安定な横方向格子パターンが、コーティングされた材料の各連続対によって複製されることが提案されている。たとえば、１８０ｎｍ程度に小さい横方向ピッチ（周期でもある）を有する周期的パターニング表面を自動クローン化することによって、光学リターダを準備することができることが実証されている、Ｓ．Ｋａｗａｋａｍｉら、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｏｆ  ｓｈａｐｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ｂｉａｓ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７４（３）、４６３〜４６５ページ、１９９９年、および／またはＴ．Ｓａｔｏら、「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｖｉｓｉｂｌｅ  ｒａｎｇｅ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ａｕｔｏｃｌｏｎｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｏｐｔ．Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔ．、３４、６３〜７０ページ、２００２年を参照されたい。付着層は、意図した適用波長ウィンドウより長い波長を中心とする１次反射を有する高反射器として構成される。後者の参照に関して、１つの自動クローン化されたリターダは、シリカ／タンタル層の１つの対について１６７ｎｍの厚さを有していた。この周期は、λ＝４００ｎｍにおいてＡプレート・リターダンスの約０．８７π（またはリターダンスの１７４ｎｍ）を得るために、１０回繰り返された。停止帯域は、約λ＝６００ｎｍを中心とし、リターダは、λ＝４００ｎｍにおいて使用されることを意図していた。
【０１６５】
ＬＣｏＳ補償器応用分野のこれらの格子リターダ構造について、いくつかの問題がある。１次反射と次に高次の反射との間の波長範囲を使用することによって、面外リターデーション成分は正になる。さらに、そのような設計の実効面内複屈折は、低反射補償器の応用分野には大き過ぎる。それぞれ１６７ｎｍの約１０の周期で実現された〜１７４ｎｍのリターダンスにおいて、実効Δｎは、約０．１であった。これらの参照は、ＵＶ／可視波長帯域の応用分野について、自動クローン化の方法が、横方向平面に沿って、およびデバイスの法線によって、ゼロ次格子を共に提供することができるかを開示しない。
【０１６６】
誘電体薄膜コーティング・プレートによって実現可能なリターダンスの例として、基板／（ＬＨ）＾１０／アンビデントの高反射器設計がある。Ｌはシリカなどの低屈折率材料、Ｈはタンタルなどの高屈折率材料であり、共に、可視波長ウィンドウにわたって十分に透過性である。これらの層は、中心波長、４分の１波長の光学的厚さを生成するようにサイズ決めされる（すなわち、λ０＝３００ｎｍにおいて４分の１波長である）。結果として得られるＬおよびＨの厚さは、それぞれ、約５０ｎｍおよび３０ｎｍである。４５°の入射角度において５０ｎｍのシリカおよび３０ｎｍのタンタルの対の１０の繰返しについて計算された透過率および透過リターダンスが、図３８に示されている。１次反射は、３９５と名称付けされている。１次反射帯域より長い波長３９６において、高い透過スループットおよび負の透過リターダンスが得られる。リターデーションの符号は、Ｐ偏光が非垂直入射においてＳ偏光より長い遅延を経験する場合、正であり、一方、リターデーションの符号は、Ｐ偏光が非垂直入射においてＳ偏光より短い遅延を経験する場合、負である。１次反射より短いが、次の高次の反射より長い波長３９７について、リターデーションは正である。この誘電体コーティング・プレートは、＋Ｃ／−Ｃプレート・リターダンスのみを生成する。正味のリターダンスは、垂直入射光についてゼロである。コーティング薄膜のＣプレート・リターダンスに関するより詳細が、２００６年６月２日に出願された米国仮特許出願６０／８０３７３５号において見られる。
【０１６７】
干渉の影響を低減するために、軸方向格子は、ゼロ次格子として構成されるべきであり、対の高／低屈折率層は、意図した動作波長よりはるかに薄くあるべきである。この場合、負の面外リターダンスが提供される。そのような薄膜コーティングを「シード」格子（すなわち、初期表面レリーフ構造）の上に加えることによって、低面内複屈折も得られる。より具体的には、面内リターダンスは、コーティング・スタックにわたって分散した波状コーティング誘電体層のシリーズによって提供される。
【０１６８】
初期のエッチングされて事前コーティングされた「シード」格子のいくつかの例が、図３９および４０に示されている。図３９を参照すると、シード格子１４００は、非テクスチャ化基板１４９０、非テクスチャ化基板１４９０の上に付着されたエッチ・ストップ層１４２１、およびエッチ・ストップ層１４２１の上に配置された誘電体を含む。誘電体は、たとえば、リソグラフィおよびエッチング処理またはリフトオフ処理を使用して、第２の幅１４４１を有する第２の格子溝１４４０が挿入された第１の幅１４３１を有する複数の第１の格子架台１４３０を含む２進格子１４２０を形成するためにパターニングされる。第１の幅および第２の幅は、準波長の寸法であることが好ましい。このＡプレート格子１４２０は、その後誘電体コーティングを付着するのに適切な高さ１４２７を有する。格子架台１４３０を作成する誘電体材料は、格子基板１４９０とは異なる。
【０１６９】
図４０を参照すると、シード格子１４０５を実現する他の手法が示されている。シード格子１４０５は、リフトオフ・パターニングされたフォトレジストを有して、または有さずに、基板１４９５の中に直接エッチングされる。シード格子は、第２の幅１４４６を有する複数の格子溝１４４５が挿入された第１の幅１４３６を有する複数の格子架台１４３５を含む２進格子要素１４２５を含み、第１の幅および第２の幅は、準波長の寸法である。このＡプレート格子１４２５は、その後の誘電体コーティング付着に適切な高さ１４２７を有する。格子架台１４３５を作成する誘電体材料は、格子基板１４９５と同じである。
【０１７０】
ゼロ次ＥＭＴの式（１）によれば、形態複屈折Ａプレートが、シード格子に関する周期的準波長２進変調によって得られる。格子のデューティ・サイクル比は、式（３）によって与えられる。一例として、１．４６の屈折率および５０：５０マーク空間比の空気溝を有する架台を備える格子が、０．０８４６の実効面内複屈折を与える。
【０１７１】
【数１１】
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【０１７２】
実効１軸屈折率誘電体は、図５に示されるように、ディスク状であり、負の複屈折を有する。λを動作波長として、高さｈ、ｈ＜＜λを有する非常に薄い格子層について、格子ピッチｐおよび動作波長λなどの追加のパラメータを含む式（１）のゼロ次ＥＭＴおよび式（２）の２次ＥＭＴは、実効屈折率および実効複屈折を精確には予測しない。他の２次ＥＭＴの式（たとえば、Ｃ．Ｗ．Ｈａｇｇａｎｓら、「Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ｍｅｄｉｕｍ  ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｚｅｒｏｔｈ  ｏｒｄｅｒ  ｌａｍｅｌｌａｒ  ｇｒａｔｉｎｇｓ  ｉｎｃｏｎｉｃａｌ  ｍｏｕｎｔｉｎｇｓ」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、１０、２２１７〜２２２５、１９９３年を参照されたい）も、非常に薄い格子について不正確である。規則的な１次元２進格子の実効屈折率および複屈折を評価するために、ＲＣＷＡモデリング（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｏｌｖｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ［テキサス州アレン在］バージョン４．２０ｂ）が使用された。２進格子は、エッチングされたガラス格子として構成された（デバイス１４０５と同様）。選択された基板材料は、ショット・ボロフロート（Ｓｃｈｏｔｔ  Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ）であった。５０％のデューティ・サイクル比を有する１５０ｎｍおよび２００ｎｍの格子周期におけるエッチングされたボロフロート・ガラスの実効面内複屈折（ナノメートルで表された垂直入射における透過面内リターダンスとナノメートルで表された単一層格子の物理的高さとの比）は、ゼロ次および２次のＥＭＴの式を使用して予測されたものより著しく低かった。これらのＧＳｏｌｖｅｒシミュレーションの結果が、λ＝５５０ｎｍについて図４１に示されている。格子の高さは、１０ｎｍのステップにおいて１０ｎｍから５００ｎｍまで網羅された。モデリングされた実効面内複屈折は、干渉効果のために大きな高さにおいて振動する、減衰したステップ関数の増大を示す。正常波の光学的厚さが４分の１波長未満である（すなわち、
【０１７３】
【数１２】
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これは、このシミュレーションの例では、１１０ｎｍの物理的高さに対応する）ように選択された格子の高さでは、ＥＭＴの式に従って実現可能な完全面内複屈折は低減される。実際、横方向２進格子においてＥＭＴの式が適用可能であるように、格子線は、かなり厚くなければならない。これは、垂直平面において一連の平行シートを層にするのと同様であり、その幅および高さの寸法は、動作波長よりかなり大きい。この「ブックスタック」・モデルは、図４２に示されている。光学デバイス１４６０は、基板１４６９の上に第２の媒体１４６２において積み重ねられた「薄いシート」１４６１の周期的な第１の媒体を有する。一般性を失わずに、積重ねは、固定ピッチ１４６５においてＸ軸に沿って考慮することができる。各「薄いシート」は、使用される波長よりかなり大きい幅１４６６および高さ１４６７を有する。それにもかかわらず、格子ピッチ１４６５は、垂直入射光についてさえ形態複屈折を実現する（すなわち、面内リターダンスまたはＡプレート・リターダンスをもたらす）ために、波長よりはるかに小さい。
【０１７４】
実際には、ブックスタック・モデルは、不適切である。光学要素の横方向の広がりは、通常、照明波長よりはるかに大きい。形態複屈折ゼロ次格子の使用では、格子線は、光の波長よりはるかに狭い。格子線の高さの寸法は、光学干渉設計のパラメータである。このパラメータは、通常、照明波長より小さいか、またはそれと同等である。格子の高さがこの高さの条件を満たすシナリオでは、実現可能な実効面内複屈折は制限される。格子は、第２の材料媒体に浸漬された第１の材料の多くの微小な部分として考慮することができる。これは、図４３に示されている。所与の容積について、デバイス１４７０は、長距離にわたってＹ軸に平行な長い軸と位置合わせされた第１の材料ブロック１４７１の多くの部分を含む。容積の残りは、第２の材料１４７２で充填される。基板１４７９の上に取り付けられる第１の材料および第２の材料の順序は、必ずしも、任意のＸＺ断面図に沿った規則的な格子架台／溝構造にはならない。材料のこの容積は、高さ１４７３を有し、これは、光の波長より短い、またはそれと同等である。反対に、Ｙ軸１４７５およびＸ軸に沿ったこの容積の横方向の広がり１４７４は、光の波長に対して無限である。第１の材料および第２の材料は誘電体であり、偏光を有さない。第１の材料および第２の材料の分布は、ホスト混合物における複屈折液晶分子（細長い形状の正の１軸ＬＣのもの）と同様である。平均の法則によって、第１の誘電体の容積端数はｆ１、第２の誘電体の容積端数はｆ２、第３の誘電体の容積端数はｆ３などである。これらの容積端数は定義されているので、単一格子層の３次元（３Ｄ）屈折率混合モデル（ＩＭＭ）が規定される。２つ以上の材料の混合について、ゼロ次ＥＭＴの式は、実効屈折率および複屈折の第１の評価をもたらすように適用される。
【０１７５】
【数１３】
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上式で、Ｎの材料が単位格子容積において混合され、構成材料の屈折率ｎ１からｎＮは波長に依存し、Δｎ０は通常は負であるゼロ次ＥＭＴ複屈折（ＺＯＢ）である。
【０１７６】
単一層格子が光の波長よりかなり薄いとき、低減された複屈折の効果を組み込むために、プッシュプル・モデルが提案される。「プッシュ」機能は、格子の高さが光の波長に近づき、またはそれより厚くなるときの完全ゼロ次複屈折の指数的成長に由来し、「プル」機能は、格子ピッチが所与の方向において無限であるとき、ＺＯＢを完全に排除する指数減衰項に由来する。単位容積格子の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に沿ったこれらの実効屈折率（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）は、以下のように表される。
【０１７７】
【数１４】
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上式で、（α，β，γ）は、それぞれ、データはめ込みによって決定される（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に沿ったＺＯＢの係数、（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）は、単位容積格子の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向におけるピッチの長さ、ｈは格子の高さ、δはＺＯＢ成長の係数、λは光の波長である。λ＝５５０ｎｍにおけるはめ込まれた面内複屈折ｎｙ−ｎｘは、未加工ＧＳｏｌｖｅｒデータとして図４１の同じプロットにおいて図示されている。はめ込まれた係数（α，β，γ，δ）は、１５０ｎｍおよび２００ｎｍのボロフロート／空気グリッドについて［０．１７，０．１，０．１，１２．０］である。
【０１７８】
Ａプレート格子を記述するためにＥＭＴの式を使用する一般的な誤差の第２の態様は、面外リターダンスにある。しばしば、格子の法線方向が正常屈折率を取ることが想定される。したがって、２進格子の透過モデルは、負の１軸屈折率楕円体の１つであり、そのｅ波軸は、格子ベクトル（たとえば、Ｘ軸）に沿って指す。これは、厚い格子についてほぼ真である。薄い格子では、透過単一層複屈折モデルは、図４４に示された屈折率楕円体の図により近い。複屈折層１４５０は、薄い２進格子の実効２軸屈折率楕円体を表す。格子の高さおよび等価なモデルの厚さｈは、１４５１によって表される。３つの主な屈折率（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）は、それぞれ、１４５２、１４５３、および１４５４によって与えられる。厚い２進格子の場合のようにｎｙ＝ｎｚ＝ｎｏおよびｎｘ＝ｎｅの代わりに、より精確なＩＭＭモデルは、ｎｙ＞ｎｘおよび
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を与える。この弱い正の２軸屈折率楕円体は、入射角に対する透過強度および反射強度ならびにリターダンス特性を湾曲はめ込みすることによって決定される。等価な楕円複屈折層は、（ｎａ，ｎｂ，ｎｃ）を材料座標における主屈折率として（実験室座標において表されるときの（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とは対照的に）、ｎａ＜ｎｂ＜ｎｃを構成することによって弱い２軸媒体として分類される。
【０１７９】
データはめ込みの例が、図４５（ａ）から（ｄ）に示されている。４０ｎｍの高さのボロフロート・ガラス／空気グリッドが、ＧＳｏｌｖｅｒにおいてモデリングされた。ある範囲の極角および視方位角についての複素電場出力が、データはめ込みルーチンにエクスポートされた。透過単一層複屈折媒体が、透過および反射の両方について同じ強度およびリターダンス角度スペクトルを最適に生成するように、ＩＭＭが設定された。５５０ｎｍのデータはめ込み波長において、ＩＭＭは、以下を与える。
［ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ］＝［１．１８０３，１．２３３８，１．１９６０］  （１２）
【０１８０】
図４５（ａ）を参照すると、ボロフロート基板上のはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の透過スペクトルが示されている。三角形のマーカは、はめ込まれたデータに対応し、破線は、ＧＳｏｌｖｅｒ複素電場出力に対応する。３つの方位角平面φｖ＝０、４５、および９０°がはめ込まれた。Ｔｐｐ（ｐ偏光イン、ｐ偏光アウト）の透過率は、ＡＯＩがすべての入射方位角平面についてより大きくなるにつれ、大きくなる傾向があり、一方、Ｔｓｓ（ｓ偏光イン、ｓ偏光アウト）透過率は、ＡＯＩがすべての入射方位角平面について大きくなるにつれ、減少する傾向がある。図４５（ｂ）を参照すると、ボロフロート基板上のはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の反射スペクトルが示されている。丸いマーカは、はめ込まれたデータに対応し、破線は、ＧＳｏｌｖｅｒ複素電場出力に対応する。３つの方位角平面φｖ＝０、４５、および９０°がはめ込まれた。Ｒｐｐ（ｐ偏光イン、ｐ偏光アウト）の透過率は、ＡＯＩがすべての入射方位角平面についてより大きくなるにつれ、小さくなる傾向があり、一方、Ｒｓｓ（ｓ偏光イン、ｓ偏光アウト）透過率は、ＡＯＩがすべての入射方位角平面について大きくなるにつれ、大きくなる傾向がある。図４５（ｃ）を参照すると、ボロフロート基板上のはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の透過線形リターダンスが示されており、図４５（ｄ）には、ボロフロート基板上のはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の反射線形リターダンスが示されている。透過方向および反射方向の両方におけるリターダンス特性は、ＧＳｏｌｖｅｒの結果からの逸脱は、せいぜい０．２ｎｍであることに留意されたい。強度の誤差は、透過についてより反射について小さい（この格子の例では最高で１％の誤差）。
【０１８１】
これらのシミュレーションは、（１２）のはめ込まれた主屈折率の結果が、強度差および位相差（すなわち、リターダンス）の量の両方について、（５）のＥＭＴの予測より精確であることを示す。すなわち、はめ込まれた主屈折率は、薄い格子の干渉行動により近い。例の格子のＥＭＴモデルおよびＩＭＭモデルの角度リターダンス特性は、図４６において対比される。より具体的には、ＥＭＴの結果および新しいＩＭＭ等価層を使用して計算された４０ｎｍボロフロート：空気格子の入射角度に対する透過線形リターダンス特性は、ＧＳｏｌｖｅｒによって生成された対象データと比較される。ＥＭＴは、誤りのある面内複屈折Δｎａを予測するだけでなく、面外複屈折Δｎｃも誤差が著しいことを予測する。これらの直交複屈折成分は、以下のように定義される。
Δｎａ＝ｎｙ−ｎｘおよびΔｎｃ＝ｎｚ−（ｎｙ＋ｎｘ）／２  （１３）
【０１８２】
明らかに、ＥＭＴモデルは、ＺＯＢの半分としてΔｎｃを与える（Δｎｃ＝Δｎ０）。しかし、ＩＭＭモデルは、面外複屈折をほとんど予測しない。これらの複屈折成分のスペクトル（ＥＭＴモデルおよびＩＭＭモデルの両方）は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲について図４７に示されている。薄い格子は、負の１軸層（ＥＭＴ）としてより弱い２軸層（ＩＭＭにおいて）として良好にモデリングされる。ＥＭＴモデルは、図４６に示されるように、正味のリターダンスのより大きな変化を入射角度の関数として与える。
【０１８３】
与えられたＸ格子の例（すなわち、Ｘ軸に沿って指す格子ベクトル）では、軸上複屈折は、格子の高さが増大するにつれ成長し、それにより、ｎｘは減少し、ｎｙおよびｎｚは増大する。単一層格子の屈折率楕円体の記述は、正の２軸媒体から負の２軸媒体に変化し、最終的には、大きな格子高さにおいてＥＭＴモデルを使用して負の１軸媒体によって適切に表される（ゼロ次ＥＭＴ正常屈折率を使用する４分の１波長の光学的厚さより大きい）。大きな格子高さの場合、小さい格子高さについて長距離方向および
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を有する３Ｄ無作為ロッド・モデルではなく、ブックスタック・モデルが適切であり、ｎｚ＝ｎｙである。薄い格子を表すより精確な複屈折ＩＭＭモデルで、本発明の代替実施形態が記述され、シミュレーションされる（すなわち、薄膜スタックとして）。
【０１８４】
図４８を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ１５００は、透明基板１５９０の第１の表面上に配置された第１の薄膜スタック１５０５、および透明基板１５９０の第２の表面上に配置された第２の薄膜スタック１５９５を含む。第１の薄膜スタック１５０５は、軸方向不均一周期的屈折率変調要素を有する第１のセグメント１５６０、横方向不均一周期的屈折率変調要素を含む第２のセグメント１５２２、および軸方向不均一および横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に提供する第３の中間セグメント１５６２を含む。一般には、第１のセグメント１５６０は、面外リターダンスを示し、第２のセグメント１５２２は、面内リターダンスを示し、中間セグメント１５６２は、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に同時に示す。第１の膜スタック１５０５は、任意選択のエッチ・ストップ・スタック１５２１および外部表面ＡＲ層１５６１をも含む。通常は誘電体薄層である外部表面ＡＲ層１５６１および第２の薄膜スタック１５９５は共に、反射防止機能を提供する。
【０１８５】
第１の薄膜スタック１５０５は、通常、シード格子の上に形態複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）スタックを付着させることによって形成される。横方向不均一周期的屈折率変調要素であるシード格子１５２２は、複数の溝が挿入された複数の架台を含む（ＦＢＡＲスタックの一部で充填されて示されている）。架台および溝の幅は、シード格子、および／またはＦＢＡＲの波状セグメントが、面内形態複屈折を提供する横方向ゼロ次準波長格子を形成するように選択される。本質的にテクスチャ化表面であるシード格子１５２２は、通常、透明基板１５９０の上に配置されたエッチ・ストップ層１５２１から上部誘電体層をエッチングまたはリフトオフすることによって準備される。代替として、空間的にパターニングされた表面は、他の技法を使用して準備される。たとえば、シード格子は、代替として、エッチングされた基板（たとえば、図４０に示されるように）、透明基板の上のパターニングされたフォトレジスト層、物理的ステップを含む誘電体１／誘電体２パターンなどとして準備される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の応用分野では、シード格子１５２２は、通常、約２５０ｎｍ未満の格子ピッチ、５％から９５％まで変化するデューティ・サイクル比（より一般的には２０％と８０％との間）、５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する。シード格子に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体、および金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などの無機誘電体がある。２進（矩形）シード格子パターンのほかに、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、および／または台形の格子パターンがある。実際、その後のコーティングの付着層を摂動させるように作用するあらゆるパターニング層が、シード格子として使用可能である。
【０１８６】
第１のセグメント１５６０および中間セグメント１５６２を含むＦＢＡＲスタック１５５０が、２つの異なる材料から形成されて示されている。図４８に示されるように、軸方向不均一周期的屈折率変調要素である第１のセグメント１５６０は、第１の屈折率および第１の厚さ１５７１  ｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層１５７０を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さ１５８１  ｄ２をそれぞれが有する第２の複数の層１５８０と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的に約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、面外形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０１８７】
軸方向不均一および横方向不均一の周期的屈折率変調セクションを共に含む中間セグメント１５６２は、第１のセグメント１５６０において使用されるのと同じ材料から形成されるのが好都合である。この例では、第１のセグメント１５６０および中間セグメント１５６２は、通常、たとえば従来の真空蒸着プロセスを使用して実施される同じ手続き中に付着される。一般には、中間セグメント１５６２は、薄膜層の第１の結合がシード格子の形状に少なくとも部分的に準拠し、基板１５９０の面に沿って周期的な波状起伏を提供するように付着される。これらの波状起伏１５１０は、多くの縦方向位置においてデバイスＸ−Ｙ平面にわたって交互屈折率特性を生じる（すなわち、横方向平面および縦方向の両方において周期的な屈折率変調を提供する）。このようにして、横方向不均一周期的屈折率変調を有するＸ−Ｙ断面が存在するＡプレート格子要素（グレートレット）が創出される。各グレートレットは、第１の幅および第１の屈折率をそれぞれが有する第１の複数の領域を含み、第２の幅および第２の屈折率をそれぞれが有する第２の複数の領域が挿入されている。各グレートレットの厚さおよびデューティ・サイクルは、連続的に変化する（たとえば、１％未満から９９％を超えるまで変化する）。波状起伏により、コーティングされた層において面内リターダンスが誘起される。実際には、薄膜スタック１５０５全体の面内リターダンスは、初期テクスチャ化表面１５２２および波状コーティング層１５１０の両方からの寄与を有する。コーティング設計および／またはコーティング・プロセスによって導入された面内リターダンスは、通常、初期シード格子の面内リターダンスより大きいことに留意されたい。薄膜スタック１５０５における材料および層の厚さにより、通常、中間セグメント１５６２が内部屈折率整合ブロックとしても機能することが可能になることが好都合である。
【０１８８】
波状層は、中間セグメント１５６２に関してのみ記述されたが、実際には、波状層と非波状層との境界は、必ずしも明確ではない。実際、多くの場合、薄膜スタック１５５０全体は波状であり、最外層は、最も小さい波状起伏の大きさ（コーティング層の表面に沿って＜＜１ｎｍのピークから谷の高さの差）を有する。あらゆる場合において、面内リターダンスは、分散効果によって与えられる。より具体的には、面内リターダンスの寄与は、シード層の付近で最大であり、最外コーティング層に向かって減少する。寄与は非連続的でもあるが、その理由は、横方向平面において材料の屈折率の変化が生じないコーティング層の厚さの端数が存在するからである。
【０１８９】
この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、本質的に、３次元容積ホログラフ要素であり、横方向変調周期は、膜の厚さに対して変化せず、波状起伏の大きさは、薄膜の厚さの方向に沿ってチャープすることに留意されたい。
【０１９０】
リターデーションの画定軸を有する面内リターダンスおよび負の面外リターダンスの両方を提供するこの完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、全誘電体トリム・リターダとして容易に製作される。さらに、面内リターダンスおよび面外平面リターダンスの大きさは、応用分野の要件（たとえば、デバイスの特定のＬＣｏＳ族）に従って容易に調整される。さらに、ＡＲ特性も、補償されたパネル・コントラストが、トリム・リターダの望ましくない交差偏光反射によって限定されないように最適化される。コーティング層間におけるＡプレート・リターダンス要素の分散効果は、低複屈折（低交差偏光反射を生成するのに役立つ）を保証し、非コーティング格子に対するコーティング格子のＡプレート・リターダンスを増大させる。たとえば従来の真空蒸着室において提供される部分コンフォーマル・コーティングは、ルーフ構造間隙がないことを保証する。その結果、この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、偏光ベース投影システムにおいて使用するのに理想的となる。
【０１９１】
図４９を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ１６００は、透明基板１６９０の第１の表面上に配置された第１の薄膜スタック１６０５、および透明基板１６９０の第２の表面上に配置された第２の薄膜スタック１６５５を含む。
【０１９２】
第１の薄膜スタック１６０５は、軸方向不均一周期的屈折率変調要素を有する第１のセグメント１６６０、横方向不均一周期的屈折率変調要素を含む第２のセグメント１６２２、ならびに軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に提供する第３の中間セグメント１６６２を含む。一般には、第１のセグメント１６６０は、面外リターダンスを示し、第２のセグメント１６２２は、面内リターダンスを示し、中間セグメント１６２２は、面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に同時に示す。第１の膜スタック１６０５は、任意選択のエッチ・ストップ・スタック１６２１および外部表面ＡＲ層１６６１をも含む。
【０１９３】
第１の薄膜スタック１６０５は、第１の複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）スタックをシード格子の上に付着させることによって形成される。横方向不均一周期的屈折率変調要素であるシード格子１６２２は、複数の溝（ＦＢＡＲスタックの一部で充填されて示されている）が挿入された複数の架台を含むように示されている。架台および溝の幅は、シード格子、および／またはＦＢＡＲの波状セグメントが、面内形態複屈折を提供する横方向ゼロ次準波長格子を形成するように選択されることが好ましい。本質的にテクスチャ化表面であるシード格子１６２２は、通常、透明基板１６９０の上に配置されたエッチ・ストップ層１６２１から上部誘電体層をエッチングまたはリフトオフすることによって準備される。代替として、空間パターニング表面は、他の技法を使用して準備される。たとえば、シード格子は、代替として、エッチングされた基板（たとえば、図４０に示されるように）、透明基板上のパターニングされたフォトレジスト層、物理的ストップを有する誘電体１／誘電体２パターンなどとして準備される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の応用分野では、シード格子１６２２は、通常、約２５０ｎｍ未満の格子ピッチ、５％から９５％まで変化するデューティ・サイクル比（より一般的には２０％と８０％との間）、５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する。シード格子に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体、および金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などの無機誘電体がある。２進（矩形）シード格子パターンのほかに、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、および／または台形の格子パターンがある。実際、その後のコーティングの付着層を摂動させるように作用するあらゆるパターニング層が、シード格子として使用可能である。
【０１９４】
第１のセグメント１６６０および中間セグメント１６６２を含むＦＢＡＲスタック１６５０は、２つの異なる材料から形成されて示されている。図４９に示されるように、軸方向不均一周期的屈折率変調要素である第１のセグメント１６６０は、第１の屈折率および第１の厚さ１６７１  ｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層１６７０を含み、第２の屈折率および第２の層厚さ１６８１  ｄ２をそれぞれが有する第２の複数の層１６８０と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的に約１０と５００の間の層、より一般的には約５０から１１０の間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、面外形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０１９５】
軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に含む中間セグメント１６６２は、第１のセグメント１６６０において使用されるのと同じ材料から形成されることが好都合である。この場合、第１のセグメント１６６０および中間セグメント１６６２は、通常、たとえば従来の真空蒸着プロセスを使用して実施される同じ手続き中に付着される。一般には、中間セグメント１６６２は、薄膜層の第１の結合がシード格子の形状に少なくとも部分的に準拠し、基板１６９０の平面に沿って周期的な波状起伏を提供するように付着される。これらの波状起伏１６１０は、多くの縦方向位置においてデバイスのＸ−Ｙ平面にわたって交互屈折率特性を生じる（すなわち、横方向平面および縦方向の両方において周期的な屈折率変調を提供する）。このようにして、横方向不均一周期的屈折率変調を有するＸ−Ｙ断面が存在するＡプレート・グレートレットが創出される。各グレートレットは、第１の幅および第１の屈折率をそれぞれが有する第１の複数の領域を含み、第２の幅および第２の屈折率をそれぞれが有する第２の複数の領域が挿入されている。各グレートレットの厚さおよびデューティ・サイクルは、連続的に変化する（たとえば、１％未満から９９％を超えるまで変化する）。波状起伏により、コーティング層において面内リターダンスが誘起される。実際には、薄膜スタック１６０５全体の面内リターダンスは、初期テクスチャ化表面１６２２および波状コーティング層１６１０の両方からの寄与を有する。コーティング設計および／またはコーティング・プロセスによって導入される面内リターダンスは、通常、初期シード格子の面内リターダンスより大きいことに留意されたい。薄膜スタック１６０５における材料および層の厚さにより、通常、中間セグメント１６６２は、内部屈折率整合ブロックとして機能することも可能になることが好都合である。
【０１９６】
波状層は、中間セグメント１６６２に関してのみ記述されたが、実際には、波状層と非波状層との間の境界は、必ずしも明確ではない。実際、多くの場合、薄膜スタック１６５０全体は波状であり、最外層は、最も小さい波状の大きさを有する（コーティング層表面に沿って＜＜１ｎｍのピークから谷の高さの差）。あらゆる場合において、面内リターダンスは、分散効果によって与えられる。より具体的には、面内リターダンスの寄与は、シード層の付近において最大であり、最外コーティング層に向かって段階的に減少する。寄与は非連続的でもあるが、その理由は、横方向平面における屈折率の変化が生じないコーティング層の厚さの端数が存在するからである。
【０１９７】
第２の薄膜スタック１６５５は、第２の形態複屈折ＡＲスタック１６５５を透明基板１６９０の非テクスチャ化表面の上に付着させることによって形成される。第２のＦＢＡＲは、交互屈折率スタック１６６５を含み、これは、通常、２つ以上の材料、外部屈折率整合ブロック１６６７、および内部屈折率整合ブロック１６６８を含む。軸方向周期的構造１６６５は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層１６７５を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層１６８５と交互になっている。このＦＢＡＲ要素１６６５は、垂直入射において面内リターダンスを示さない。軸外入射において、ｅ波屈折率は、ｏ波反射率より小さい。このＦＢＡＲ要素１６５５は、負の面外リターダンスを示す。通常は誘電体薄層である外部屈折率整合ブロック１６６７および内部屈折率整合ブロック１６６８は、反射防止機能を提供する。
【０１９８】
この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、本質的に、３次元容積ホログラフ要素であり、横方向変調周期は、膜に厚さに対して変化せず、波状起伏の大きさは、膜の厚さの方向に沿ってチャープすることに留意されたい。
【０１９９】
リターデーションの画定軸を有する面内リターダンス、および負の面外リターダンスの両方を提供するこの完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、全誘電体トリム・リターダとして容易に製作されることが有利である。さらに、面内平面リターダンスおよび面外平面リターダンスの大きさは、応用分野の要件に従って容易に調節される（たとえば、デバイスの特定のＬＣｏＳ族）。さらに、ＡＲ特性も、補償されたパネル・コントラストが、トリム・リターダの望ましくない交差偏光反射によって限定されないように最適化される。コーティング層間におけるＡプレート・リターダンス要素の分散効果は、低複屈折（低交差偏光反射を生成するのに役立つ）を保証し、非コーティング格子に対するコーティング格子のＡプレート・リターダンスを増大させる。たとえば従来の真空蒸着室において提供される部分コンフォーマル・コーティングは、ルーフ構造間隙がないことを保証する。その結果、この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、偏光ベース投影システムにおいて使用するのに理想的になる。
【０２００】
薄膜設計は、横方向平面において交互材料の各薄格子層を表すために、等価な複屈折モデルを組み込む。モデリングされ、測定されたコーティング格子の全反射率の例が、図５０に示されている。図５０に示された結果に使用されたシード格子は、約４０ｎｍの格子深さを有していた。第２のコーティング格子が、図５１に示されるように、遅軸および速軸の平面に沿って多入射角度に対して、リターダンス特性を有していた。この場合、Ｃプレート・リターダンスは、λ＝５５０ｎｍにおいて｛ｎｅ＝１．５０およびｎｏ＝１．６５｝の標準的な負の１軸材料屈折率に関して、約−２００ｎｍであるようにはめ込まれた。２５と５０ｎｍとの間の初期シード格子高さを有し、かつ様々なＦＢＡＲ繰返し対の厚さを有するいくつかのコーティング格子の測定透過リターダンス・スペクトルが、図５２（ａ）に示されている。λ＝５５０ｎｍにおける公称透過線形リターダンスは、シード格子およびコーティング設計に応じて、８ｎｍから１２ｎｍにわたる。比較のために、非コーティング格子が、図５２（ｂ）に示されるように、λ＝５５０ｎｍにおいて透過線形リターダンスの１と３ｎｍとの間において測定された。誘起された追加のリターダンスは、コーティング層における分散波状起伏の結果であった。可視帯域内において最高で数１０ナノメートルの面内リターダンス、および数１０から数１００の負のＣプレート・リターダンスを有する小さい大きさのリターダを設計することができることが予期される。分散格子を使用するそのようなコーティング光学リターダは、ＬＣｏＳ光エンジンの連続像コントラストを著しく向上させる。一例として、公称２ｎｍの面内リターダを有するＶＡＮモデルＬＣｏＳのオン状態コントラスト対オフ状態コントラストが、図５３において与えられている。円錐照明は、ｆ／２５に設定された。この円錐下では、すべての光線は、全誘電体格子ベース・トリム・リターダおよび反射パネルを共に横断した後、十分に補償された。非補償パネル・コントラストは、約２，０００：１であり、一方、格子ベース・リターダ補償パネルは、ほぼ７，０００：１の連続コントラストを与えた。これらのコントラスト比は、可視帯域にわたって明所視的に加重された。帯域ごとのコントラスト比が、図５３に示されている。
【０２０１】
図５４を参照すると、本発明の他の実施形態による完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダが示されている。完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ１７００は、透明基板１７９０の第１の表面上に配置された第１の薄膜スタック１７０５、および透明基板１７９０の第２の表面上に配置された第２の薄膜スタック１７５５を含む。
【０２０２】
第１の薄膜スタック１７０５は、軸方向不均一周期的屈折率変調要素を有する第１のセグメント１７６０、横方向不均一周期的屈折率変調要素を含む第２のセグメント１７２２、ならびに軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に提供する第３の中間セグメント１７６２を含む。一般には、第１のセグメント１７６０は、面外リターダンスを示し、第２のセグメント１７２２は、面内リターダンスを示し、中間セグメント１７６２は、面内リターダンスおよび面外リターダンスの両方を同時に示す。第１の薄膜スタック１７０５は、随意選択のエッチ・ストップ・スタック１７２１および外表面ＡＲ層１７６１をも含む。
【０２０３】
第１の薄膜スタック１７０５は、第１の形態複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）スタックをシード格子の上に付着させることによって形成される。横方向不均一周期的屈折率変調要素であるシード格子１７２２は、複数の溝（ＦＢＡＲスタックの一部で充填されて示されている）が挿入された複数の架台を含む。架台および溝の幅は、シード格子、および／またはＦＢＡＲの波状セグメントが、面内形態複屈折を提供する横方向ゼロ次準波長格子を形成するように選択されることが好ましい。本質的にテクスチャ化された表面であるシード格子１７２２は、通常、透明基板１７９０の上に配置されたエッチ・ストップ層１７２１から上部誘電体層をエッチングまたはリフトオフすることによって準備される。代替として、空間パターニング表面は、他の技法を使用して準備される。たとえば、シード格子は、代替として、エッチングされた基板（たとえば、図４０に示されるように）、透明基板の上のパターニングされたフォトレジスト層、物理的ステップを有する誘電体１／誘電体２パターンとして準備される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の応用分野では、シード格子１７２２は、通常、約２５０ｎｍ未満の格子ピッチ、５％から９５％まで変化するデューティ・サイクル比（より一般的には２０％と８０％との間）、５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する。シード格子に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体、および金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などの無機誘電体がある。２進（矩形）シード格子パターンのほかに、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、および／または台形の格子パターンがある。実際、その後のコーティングの付着層を摂動させるように作用するあらゆるパターニング層が、シード格子として使用可能である。
【０２０４】
第１のセグメント１７６０および中間セグメント１７６２を含むＦＢＡＲスタックは、２つの異なる材料から形成されるように示されている。図５４に示されるように、軸方向不均一周期的屈折率変調要素である第１のセグメント１７６０は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層１７７０を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層１７８０と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的に約１０と５００との間の層、より一般的には約５０と１１０との間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、面外形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０２０５】
軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを両方とも含む中間セグメント１７６２は、第１のセグメント１７６０において使用されるのと同じ材料から形成されることが好都合である。この場合、第１のセグメント１７６０および中間セグメント１７６２は、通常、たとえば、従来の真空蒸着プロセスを使用して実施される同じ手続き中に付着される。一般には、中間セグメント１７６２は、薄膜層の第１の結合が、シード格子の形状に少なくとも部分的に準拠し、かつ基板１７９０の平面に沿って周期的な波状起伏を提供するように付着される。これらの波状起伏１７１０は、多くの縦方向位置においてデバイスのＸ−Ｙ平面にわたって交互屈折率特性を生じる（すなわち、横方向平面および縦方向の両方において周期的な屈折率変調を提供する）。このようにして、横方向不均一周期的屈折率変調を有するＸ−Ｙ断面が存在するＡプレート・グレートレットが創出される。各グレートレットは、第１の幅および第１の屈折率をそれぞれが有する第１の複数の領域を含み、第２の幅および第２の屈折率をそれぞれが有する第２の複数の領域が挿入されている。各グレートレットの厚さおよびデューティ・サイクルは、連続的に変化する（たとえば、１％未満から９９％を超えるまで変化する）。波状起伏により、コーティング層において面内リターダンスが誘起される。実際には、全薄膜スタック１７０５の面内リターダンスは、初期テクスチャ化表面１７２２および波状コーティング層１７１０の両方からの寄与を有する。コーティング設計および／またはコーティング・プロセスによって導入された面内リターダンスは、通常、初期シード格子の面内リターダンスより大きいことに留意されたい。薄膜スタック１７０５における材料および層の厚さにより、通常、中間セグメント１７６２は、内部屈折率整合ブロックとしても機能することが可能になることが好都合である。
【０２０６】
第２の薄膜スタック１７５５は、周期的屈折率変調要素１７６５を有する第１のセグメント、横方向不均一周期的屈折率変調要素１７２７を有する第２のセグメント、ならびに軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に提供する第３の中間セグメント１７６７を含む。一般には、第１のセグメント１７６５は、面外リターダンスを示し、第２のセグメント１７２７は、面内リターダンスを示し、中間セグメント１７６７は、面内リターダンスおよび面外リターダンスの両方を同時に示す。第２の膜スタック１７５５は、光学エッチ・ストップ・スタック１７２６および外部表面ＡＲ層１７６６をも含む。
【０２０７】
第２の薄膜スタック１７５５は、第２の形態複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）スタックを第２のシード格子の上に付着させることによって形成される。横方向不均一周期的屈折率変調要素である第２のシード格子１７２７は、複数の溝（ＦＢＡＲスタックの一部で充填されて示されている）が挿入された複数の架台を含む。架台および溝の幅は、シード格子、および／またはＦＢＡＲの波状セグメントが、面内形態複屈折を提供する横方向ゼロ次準波長格子を形成するように選択される。本質的にテクスチャ化表面であるシード格子１７２７は、通常、透明基板１７９０の上に配置されたエッチ・ストップ層１７２６から上部誘電体層をエッチングまたはリフトオフすることによって準備される。代替として、空間パターニング表面は、他の技法を使用して準備される。たとえば、シード格子は、代替として、エッチングされた基板（たとえば、図４０に示される）、透明基板上のパターニングされたフォトレジスト層、物理的ステップを含む誘電体１／誘電体２パターンなどとして準備される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の応用分野では、シード格子１７２７は、通常、約２５０ｎｍ未満の格子ピッチ、５％から９５％まで変化するデューティ・サイクル比（より一般的には２０％と８０％との間）、５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する。シード格子に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体、および金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などの無機誘電体がある。２進（矩形）シード格子パターンのほかに、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、および／または台形の格子パターンがある。実際、その後のコーティングの付着層を摂動させるように作用するあらゆるパターニング層が、シード格子として使用可能である。
【０２０８】
第１のセグメント１７６５および中間セグメント１７６７を含むＦＢＡＲスタックは、２つの異なる材料から形成されて示されている。図５４に示されるように、軸方向不均一周期的屈折率変調要素である第１のセグメント１７６５は、第１の屈折率および第１の厚さをそれぞれが有する第１の複数の層１７７５を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さをそれぞれが有する第２の複数の層１７８５と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長格子を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、一般的に約１０と５００との間の層、より一般的には約５０と１１０との間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、面外形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の複数の層および／または第２の複数の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０２０９】
軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に含む中間セグメント１７６７は、第１のセグメント１７６５において使用されたのと同じ材料から形成されることが好都合である。この場合、第１のセグメント１７６５および中間セグメント１７６７は、通常、たとえば、従来の真空蒸着プロセスを使用して実施される同じ手続き中に付着される。一般には、中間セグメント１７６７は、薄膜層の第１の結合がシード格子の形状に少なくとも一部準拠し、かつ基板１７９０の平面に沿って周期的な波状起伏を提供するように付着される。これらの波状起伏１７１５は、多くの縦方向位置においてデバイスのＸ−Ｙ平面にわたって交互屈折率特性を生じる（すなわち、横方向平面および縦方向の両穂において周期的屈折率変調を提供する）。このようにして、横方向不均一周期的屈折率変調を有するＸ−Ｙ断面が存在するＡプレート・グレートレットが創出される。各グレートレットは、第１の幅および第１の屈折率をそれぞれが有する第１の複数の領域を含み、第２の幅および第２の屈折率をそれぞれが有する第２の複数の領域が挿入されている。各グレートレットの厚さおよびデューティ・サイクルは、連続的に変化する（たとえば、１％未満から９９％を超えるまで変化する）。波状起伏により、コーティング層において面内リターダンスが誘起される。実際には、全薄膜スタック１７５５の面内リターダンスは、初期テクスチャ化表面１７２７および波状コーティング層１７１５の両方からの寄与を有する。コーティング設計および／またはコーティング・プロセスによって導入された面内リターダンスは、通常、初期シード格子の面内リターダンスより大きいことに留意されたい。薄膜スタック１７５５における材料および層の厚さにより、通常、中間セグメント１７６７は、内部屈折率整合ブロックとしても機能することが可能になることが好都合である。
【０２１０】
第１の薄膜スタック１７０５および第２の薄膜スタック１７５５の波状層は、中間セグメント１７６２および１７６７に関してのみ記述されたが、実際には、波状層と非波状層との境界は必ずしも明確ではない。実際、多くの場合、全薄膜スタック１７０５および／または１７５５は波状であり、最外層は、最も小さい波状起伏の大きさを有する（コーティング層表面に沿って＜＜１ｎｍのピークから谷の高さの差）。あらゆる場合において、面内リターダンスは、分散効果によって与えられる。より具体的には、面内リターダンスの寄与は、シード層の付近において最大であり、最外コーティング層に向かって段階的に減少する。寄与は非連続的でもあるが、その理由は、横方向平面の材料の屈折率の変化が生じないコーティング層の厚さの端数が存在するからである。
【０２１１】
不均一にカスケードされた２つのコーティング格子を単一基板の上に含むことにより、達成可能なリターダンスにおいてブーストが提供される。一般には、格子線７２２および７２７の回転角度を位置合わせすることが必要であるが、格子線の２つのセットの横方向併進は必要ではない。回転角度のあらゆる不良位置合わせは、トリム・リターダの線形リターダンスの降下、および円形リターダンスの増大として出現する。不均一にカスケードされた２つのコーティング格子を単一基板上に含むことにより、色消しリターダも提供され、２つのコーティング層は、格子線に関して非平行および非直交に位置合わせされる。
【０２１２】
この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、本質的に３次元であり、変調の横方向周期は膜の厚さに対して変化せず、変調の大きさは、膜の厚さの方向に沿ってチャープすることに留意されたい。
【０２１３】
リターデーションの画定軸を有する面内リターダンスおよび負の面外リターダンスを共に提供するこの完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、全誘電体トリム・リターダとして容易に製作されることが有利である。さらに、面内リターダンスおよび面外リターダンスの大きさは、応用分野の要件に従って容易に調節される（たとえば、デバイスの特定のＬＣｏＳ族）。さらに、ＡＲ特性も、補償されたパネル・コントラストが、トリム・リターダの望ましくない交差偏光反射によって限定されないように最適化される。コーティング層間におけるＡプレート・リターダンス要素の分散効果は、低複屈折（低交差偏光反射を生成するのを助ける）を保証し、非コーティング格子に対するコーティング格子のＡプレート・リターダンスを増大させる。たとえば従来の真空蒸着室において提供される部分コンフォーマル・コーティングは、ルーフ構造間隙の欠如を保証する。その結果、この完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、偏光ベース投影システムにおいて使用するのに理想的になる。
【０２１４】
図５５を参照すると、統合された格子トリム・リターダおよびディスプレイ・パネル・カバー基板を含むＬＣｏＳデバイス１８００が示されている。格子トリム・リターダ・サブアセンブリは、面外リターダンスを示す軸方向格子１８６０、面内リターダンスを示す横方向格子１８２２、ならびに面内リターダンスおよび面外リターダンスを共に同時に示すサブセクション１８１０を含む。屈折率整合スタック１８６１および任意選択のエッチ・ストップ・スタック１８２１をも含む薄膜スタック１８０５は、第１の透明カバー基板１８９０の第１の表面上に配置される。透明カバー基板１８９０の第２の表面は、ディスプレイの第２の基板１８９５と液晶セル・サブアセンブリ１８５５を形成する。このトリム・リターダ・サブアセンブリ１８０５は、ＬＣ分子１８６５が配置されるＬＣセル・ギャップを形成し、上部レベル金属反射器が、シリコン背面（基板）１８９５の上に配置される。
【０２１５】
薄膜スタック１８０５は、形態複屈折反射防止（ＦＢＡＲ）スタックをシード格子の上に付着させることによって形成される。横方向不均一周期的屈折率変調要素であるシード格子１８２２は、複数の溝（ＦＢＡＲスタックの一部で充填されて示されている）が挿入された複数の架台を含む。架台および溝の幅は、シード格子、および／またはＦＢＡＲの波状セグメントが、面内形態複屈折を提供する横方向ゼロ次準波長を形成するように選択されることが好ましい。本質的にテクスチャ化表面であるシード格子１８２２は、通常、透明基板１８９０の上に配置されたエッチ・ストップ層１８２１から上部誘電体層をエッチングまたはリフトオフすることによって準備される。代替として、空間パターンニング表面は、他の技法を使用して準備される。たとえば、シード格子は、代替として、エッチングされた基板（図４０に示されるように）、透明基板の上のパターニングされたフォトレジスト層、物理的ステップを含む誘電体１／誘電体２パターンなどとして準備される。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の応用分野では、シード格子１８２２は、通常、約２５０ｎｍ未満の格子ピッチ、５％から９５％まで変化するデューティ・サイクル比（より一般的には２０％と８０％との間）、５ｎｍと２００ｎｍとの間の変調高さを有する。シード格子に適切な材料のいくつかの例には、有機誘電体、および金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ニオブタンタル、ニオブチタン）、ＭｇＦ２などのフッ化物、硫化物、窒化ケイ素などの無機誘電体がある。２進（矩形）シード格子パターンのほかに、他の可能な回折形状には、のこぎり歯状（三角形）、炎形、正弦波、および／または台形の格子パターンがある。実際、その後のコーティングの付着層を摂動させるように作用するあらゆるパターニング層が、シード格子として使用可能である。
【０２１６】
第１のセグメント１８６０および中間セグメント１８６２を含むＦＢＡＲスタック１８５０は、２つの異なる材料から形成されて示されている。図５５に示されるように、軸方向不均一周期的屈折率変調要素である第１のセグメント１８６０は、第１の屈折率および第１の厚さ１８７１  ｄ１をそれぞれが有する第１の複数の層１８７０を含み、第２の屈折率および第２の層の厚さ１８８１  ｄ２をそれぞれが有する第２の複数の層１８８０と交互になっている。第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける材料および層の厚さは、構造が、負の面外形態複屈折を提供するゼロ次準波長を形成するように選択される。一般には、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれは、通常、一般的に約１０と５００との間の層、より一般的には約５０と１１０との間の層を含む。第１の屈折率と第２の屈折率の大きな差（たとえば、０．５より大きく、好ましくは０．７より大きい）は、通常、面外形態複屈折を最大にし、コーティングの厚さを最小にする。さらに、形態複屈折は、通常、層の厚さｄ１またはｄ２をほぼ同様または同じであるように選択することによっても最大になる。３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、および２０％と８０％との間のデューティ・サイクル比では、第１の複数の層および第２の複数の層のそれぞれにおける層の厚さは、通常、約１ｎｍより大きく、約１００ｎｍより小さい。交互スタックは、わずかに２つの異なる層材料で議論されているが、３つ以上の異なる層材料を使用することも可能である。第１の層および／または第２の層に適切な材料には、有機誘電体および無機誘電体がある。
【０２１７】
軸方向不均一周期的屈折率変調セクションおよび横方向不均一周期的屈折率変調セクションを共に含む中間セグメント１８６２は、第１のセグメント１８６０において使用されるのと同じ材料から形成されることが好都合である。この場合、第１のセグメント１８６０および中間セグメント１８６２は、通常、たとえば従来の真空蒸着プロセスを使用して実施される同じ手続き中に付着される。一般には、中間セグメント１８６２は、薄膜層の第１の結合がシード格子の形状に少なくとも部分的に準拠し、かつ基板１８９０の平面に沿って周期的な波状起伏を提供するように付着される。これらの波状起伏１８１０は、多くの縦方向位置においてデバイスのＸ−Ｙ平面にわたって交互屈折率特性を生じる（すなわち、横方向平面および縦方向の両方において周期的屈折率変調を提供する）。このようにして、横方向不均一周期的屈折率変調を有するＸ−Ｙ断面が存在するＡプレート・グレートレットが創出される。各グレートレットは、第１の幅および第１の屈折率をそれぞれが有する第１の複数の領域を含み、第２の幅および第２の屈折率をそれぞれが有する第２の複数の領域が挿入されている。各グレートレットの厚さおよびデューティ・サイクルは、連続的に変化する（たとえば、１％未満から９９％を超えるまで変化する）。波状起伏により、コーティングされた層において面内リターダンスが誘起される。実際には、薄膜スタック１８０５全体の面内リターダンスは、初期テクスチャ化表面１８２２および波状コーティング層１８１０の両方からの寄与を有する。コーティング設計および／またはコーティング・プロセスによって導入された面内リターダンスは、通常、初期シード格子の面内リターダンスより大きいことに留意されたい。薄膜スタック１８０５における材料および層の厚さにより、通常、中間セグメント１８６２が内部屈折率整合ブロックとしても機能することが可能になることが好都合である。
【０２１８】
波状層は、中間セグメント１８６２に関してのみ記述されたが、実際には、波状層と非波状層との境界は、必ずしも明確ではない。実際、多くの場合、全薄膜スタック１８５０は波状であり、最外層は、最も小さい波状起伏の大きさを有する（コーティング層表面に沿って＜＜１ｎｍのピークから谷の高さの差）。あらゆる場合において、面内リターダンスは、分散効果によって与えられる。より具体的には、面内リターダンスの寄与は、シード層の付近において最大であり、最外コーティング層に向かって段階的に減少する。寄与は非連続的でもあるが、その理由は、横方向平面の材料の屈折率の変化が生じないコーティング層の厚さの端数が存在するからである。
【０２１９】
液晶セル・サブアセンブリ１８５５は、たとえば艶出し重合斜め蒸着無機層または光配向有機層である配向層１８６６、およびたとえばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）から形成される前面透明導電性電極１８６７をも含む。このＬＣｏＳディスプレイは、事前傾斜角度１８６８においてＶＡＮモデルＬＣ配向で示されている。関連するＬＣ傾斜平面は、通常、図３のオーバークロック補償方式に従って、格子ベクトルに平行または垂直には配向されない（図５５では平行に示されているが）。ディスプレイにおける事前傾斜および正の１軸ＬＣ材料の使用により、光オフ状態におけるディスプレイの残留Ａ／−Ｃプレート・リターダンスは、統合されたトリム・リターダ補償器１８０５によって補償される。
【０２２０】
高歩留まり統合補償器／ディスプレイを提供するために、２つのリターダ要素の公称面内リターダンスの大きさを考慮して、デバイスの平面においてカバー基板を機械的に回転させることによって、トリム・リターダ要素１８０５とディスプレイ要素１８５５との間の粗方位角のずれを課すことが可能である。各統合補償器／ディスプレイの個々の微調整は、全漏れ強度をさらに低減するためにオフ状態においてＬＣ傾斜角度を電圧切替えするなど、他の非機械的手段を含むことが可能である。Ａプレート格子要素１８２２／１８６２および−Ｃプレート格子１８６０／１８６２要素は、印加電圧の大部分がＬＣ層にわたって利用可能であるように、ＩＴＯ層がＬＣ層から十分には絶縁されないとすれば、カバー基板の両方面に分布させることが可能である。
【０２２１】
図１７、１８、２４、および３７を参照して記述された実施形態と同様に、図４８、４９、５４、および５５を参照して記述された完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダは、Ａプレート格子および−Ｃプレート格子が少なくとも部分的に一致する（すなわち、空間において同じ平面を占める）ように製造される。より具体的には、これらの実施形態のそれぞれは、Ａプレート機能および−Ｃプレート機能を共に提供する重なりセグメント（たとえば、一連の層）を含む。図１７、１８、２４、および３７を参照して記述された実施形態では、重なりセグメントは、横方向不均一格子架台を形成する軸方向不均一領域を含む。図４８、４９、５４、および５５を参照して記述された実施形態では、重なりセグメントは、追加の横方向格子要素（すなわち、グレートレット）を創出することによってＡプレート・リターダンスの増大を提供するために、横方向不均一シード格子の溝を充填する軸方向不均一領域、および／またはシード格子の輪郭となる軸方向不均一領域を含む。たとえば、後者に関して、図４９を参照すると、第１の薄膜スタック１６０５は、軸方向不均一要素１６５０および横方向不均一要素１６１０を含み、２つの要素は、重なりセグメント１６６２において一致する。
【０２２２】
上記の実施形態のそれぞれにおいて、完全機能Ａ／−Ｃプレート・トリム・リターダは、独立型光学補償器として使用され、または他の光学構成要素と統合される（すなわち、反射ＬＣＤパネルのカバー・プレートにおいて組み込まれる）。上記の実施形態は、例としてのみ提供されており、当業者なら、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な修正、代替構成、および／または等価物が使用されることを理解するであろう。具体的には、本発明は、投影ディスプレイにおいてＶＡＮモードＬＣｏＳを補償するためのトリム・リターダを参照して議論されたが、当業者なら、本発明は、他のＬＣ位相／動作モードを使用する透過型または反射型のＬＣＤパネルを補償するのにも有用である完全機能Ａ／Ｃ格子光学リターダを提供することを理解するであろう（たとえば、垂直位置合わせネマチック、パイセル（ｐｉ−ｃｅｌｌ）ネマチック、ねじれネマチック、面内切替えネマチック、平面位置合わせ強誘電体など）。
【０２２３】
さらに、他の実施形態によれば、完全機能格子リターダは、透過型ＬＣＤパネルの一基板または両基板に組み込まれ、格子線の配向は、ＬＣＤ層の速軸／遅軸に対して所定の量によって構成される。格子リターダ・サブアセンブリとＬＣＤサブアセンブリとの間のオーバークロック整合では、両Ａプレート・リターダの遅軸は、必ずしも直交方向に配向されない。統合補償器／ディスプレイにおける格子リターダ・サブアセンブリのＡプレート・リターダンスおよび−Ｃプレート・リターダンスは、円錐照明（電気により駆動される、または駆動されない）におけるパネルのダーク状態が、投影スクリーンに対して最低の可能な光漏れを有するような方式で、所定の量によって構成される。代替として、格子ベース光学リターダは、透過型ＬＣＤプロジェクタにおいて独立型コントラスト補償器として使用される。
【０２２４】
本発明の光学リターダは、液晶セル・サブアセンブリに組み込まれるように、または液晶マイクロディスプレイ投影システムにおいて独立型デバイスとして使用されるように記述されたが、光学リターダを他の光学構成要素と統合することも可能である。たとえば、他の実施形態によれば、光学リターダは、ワイヤ・グリッドを有する光学デバイスの一部であり、ワイヤ・グリッドは、非減衰機能を提供し、格子リターダは、リターデーション機能を提供する。非減衰器（偏光子）およびリターダの配向は、非平行／非直交に配向される。通常の用途では、組み合わされたデバイスは、不均一楕円偏光子、またはより好ましくは不均一円偏光子である。
【０２２５】
さらに、本発明の光学リターダは、液晶ディスプレイ・パネルにおける複屈折の補償に関して記述されたが、他の応用分野において使用することも可能である。たとえば、光学リターダが様々なＣＤおよび／またはＤＶＤ応用分野において使用される実施形態が構想される（たとえば、最高で８００ｎｍの波長において偏光を制御するための）。
【０２２６】
上記の実施形態は、誘電体層を組み込むトリム・リターダを主に対象としたが、本発明は、他のタイプの層を組み込む格子光学リターダをも含むことにさらに留意されたい。たとえば、半導体層を組み込む格子リターダ設計が、赤外線および近赤外線（ＩＲ／ＮＩＲ）の波長応用分野において適用可能であり、半導体はほぼ透明であり、Ｃプレート格子において比較的浅い表面構造および／または比較的薄い繰返し層を有して大きなリターダンスをもたらすことを目的とする。さらに、いくつかの実施形態によれば、ＡプレートおよびＣプレート格子を組み込む反射型多層膜が設計され、透明基板または不透明基板の上に製作されることが可能である。さらに、他の実施形態は、リターダンスの補償に加えて、ＵＶ／ＩＲ波長カットオフを提供するために、誘起透過フィルタとして−Ｃプレートにおいて、またはその回りに１つまたは複数の薄金属層を組み込むことを含む。
【０２２７】
シード格子の上に薄膜コーティングを適用することによって得られる面内リターダが周期的変調を有して記述され、リターダは、一様なリターダンスおよび軸分布を対象としたが、Ａプレート格子のピッチは、規定の方式でＸＹ座標にわたって変化するように調節されることが可能であり、および／または格子ベクトル（ならびに格子線の方向）は、空間変化リターダが得られるように空間的に変化する方式で配向されることが可能であることにも留意されたい。そのようなデバイスは、光学システムの点広がり機能を形成する際に有用である可能性があり、または偏光計において使用される。
【０２２８】
上記の実施形態のそれぞれにおいて、ＦＢＡＲ（波状ＦＢＡＲを含む）は、通常、当業者には周知の様々な付着技法の１つを使用して製作される。たとえば、いくつかの一般的な付着技法には、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ改良ＣＶＤ、電子ビーム蒸着、熱蒸着、スパッタリング、および／または原子層付着がある。コーティングは、従来のスパッタ室において付着されることができることに留意されたい。
【０２２９】
上記の実施形態のそれぞれにおいて、Ａプレート格子は、通常、当業者には周知の様々な付着およびリソグラフィ・パターニング技法の１つを使用して製作される。一実施形態によれば、Ａプレート格子は、たとえば１０ｎｍアルミニウム酸化物層であるエッチ・ストップ層を透明基板の上に付着させることによって形成される。たとえば上述された付着技法の１つでコーティングされることが可能であるエッチ・ストップ層は、次いで、架台を形成することを意図して、たとえば５０ｎｍ二酸化ケイ素層である１つまたは複数の誘電体層でコーティングされる。１つまたは複数の誘電体層は、次いで、様々なリソグラフィ技法の１つを使用して形成されるパターニング・レジスト層を設けられる。たとえば、いくつかの共通のリソグラフィ技法には、ナノインプリント・リソグラフィ、ホログラフ／干渉リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、またはフォトリソグラフィがある。パターニング・レジスト層が形成された後、１つまたは複数の誘電体層は、様々なエッチング技法の１つを使用してエッチングされる。たとえば、いくつかの一般的なエッチング技法には、反応イオン・エッチング、プラズマ・エッチング、およびウエット・エッチングがある。エッチング・プロセスが完了した後、フォト・レジストは除去され、任意選択のキャップ層が付着される。キャップ層は、キャップ層が溝を実質的には充填しないように斜め角度において付着されることが好ましい。その後、たとえばＭｇＦ２の４分の１波長層であるＡＲコーティングが、キャップ層の上に付着される。
【０２３０】
代替として、Ａプレート格子は、エッチングせずに形成される。たとえば、一実施形態によれば、架台を形成することを意図した１つまたは複数の誘電体層が、パターニングされた犠牲層でコーティングされた基板の上に付着される。その後、犠牲材料を洗い流すことによって、架台が出現する。
【０２３１】
面内リターダンスが、Ａプレート格子のみによって提供される（たとえば、波状ＦＢＡＲなし）実施形態では、Ａプレート格子は、任意選択で、ファイバブラッグ格子製作技法を使用して形成される。ファイバブラッグ格子の創出において、ＵＶビームが、Ｇｅドープ・ファイバ・コアの屈折率を変化させる回折パターンを創出するように干渉される。これらの技法が、格子トリム・リターダを製作するために使用されるとき、平面基板、またはそのコーティング層は、横方向格子パターンを創出するために、表面において適切な材料でドープされ、続いて干渉ＵＶビームに暴露される。他の技法は、マスタ・マスクでナノスケール・インプリンティングすることを含み、これは、ステップアンドリピート処理を含む、または含まないことが可能である。
【０２３２】
シード格子パターンを創出するのに適切な製作プロセスに関して、干渉リソグラフィおよびナノスケール技法など、望ましい架台／溝構造を提供する上記の技法が適切である。他の技法には、ＬＣ配向を創出して、層および誘電体薄膜を柱構造で固定する際に使用される斜め蒸着がある。たとえば、ＳｉＯｘ配向層は、ナノ溝を有し、全体的な層の厚さは、通常、１０ｎｍ未満である。これは、シード格子として使用されるのに適切な厚さおよび周期に作成することが可能である。構造化薄膜（ＳＴＦ）と呼ばれる光学デバイスの一般的なクラスは、斜めフラックス角度において基板の上に蒸着させることによって創出される。柱構造は多孔性であり、オーバーコートが、通常、膜の信頼性を向上させるために加えられる。本発明によれば、オーバーコートは、ＦＢＡＲ設計とすることができ、柱構造の面内リターダンスは、従来のコーティング後にさらに増大される。多孔性シード格子層の溝は完全に充填され、これにより信頼性の側面が補助される。基板をパターニングする他の方法は、コンパクトディスク（ＣＤ）複製プロセス、圧力を加えることによるナノパターン転写などと同様に、スピンコーティングされた非複屈折誘起層を基板の上に「刻印」することを含むことが可能である。ナノパターン転写は、Ｃ．Ｈ．Ｃｈｉｕら、「Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ−ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｆｏｒ  ｎｏｖｅｌ  ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｌｍｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８８、０７３５０９（２００６年）においてより詳細に記載されている。
【０２３３】
したがって、本発明の範囲は、添付の請求項の範囲によってのみ限定されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】従来の技術の３パネル・ワイヤ・グリッド偏光子（ＷＧＰ）ベース液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）投影光エンジンの概略図である。
【図２】ＬＣｏＳパネルおよびトリム・リターダを２重通過する際の線形偏光の保存を示す図である。
【図３】ＬＣｏＳパネルおよびトリム・リターダ遅軸の相対的方位角配向を示す概略図である。
【図４】円錐台座における１次元格子構造を示す図である。
【図５】負の形態複屈折を有する実効Ａプレート・リターダを示す図である。
【図６】横方向不均一形態複屈折格子を有する光学リターダの概略図である。
【図７】横方向不均一形態複屈折格子の拡大図である。
【図８】軸方向不均一形態複屈折格子を含む完全機能光学リターダの概略図である。
【図９】軸方向不均一形態複屈折格子の拡大図である。
【図１０】負の形態複屈折を有する実効負Ｃプレート・リターダを示す図である。
【図１１】基板の対向側面上における横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素および軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素の不均一カスケードを含む、本発明の一実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図１２】Ａプレート形態複屈折要素のモデリングされた２進光路長変調を示す図である。
【図１３】可視帯域応用分野についてモデリングされた最小限の格子ピッチ長を示す図である。
【図１４】いくつかのモデリングされた２進誘電体／空気格子リターダについて、ＧＳｏｌｖｅで計算された実効面内リターダンスを示す図である。
【図１５】基板の同じ側面上における横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素および軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素の不均一カスケードを含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図１６】基板の一側面上における横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素および軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素の不均一カスケード、ならびに基板の他の側面上の軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素を含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図１７】共に基板の同じ側面上に配置されている、軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素と共配置された横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素を含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図１８】共に基板の同じ側面上に配置されている、軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素と共配置された横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素を含む、エッチングＦＢＡＲと呼ばれる、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図１９】図１８に示されたものと同様であり、２０％のデューティ・サイクル、１３０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を提供するようにモデリングされた、エッチングＦＢＡＲコーティングの実効遅軸（底部）および実効速軸（上部）に沿った正味のリターダンス特性を示す図である。
【図２０】λ＝５５０ｎｍにおける−２５０ｎｍの公称−Ｃリターダンスで設計され、ＧＳｏｌｖｅｒ（底部点線）を使用して、ＥＭＴリターダンス（上部「ｏ」線）として計算されたエッチングＦＢＡＲコーティングのＡプレート・リターダンスを示す図である。
【図２１】図２１ａはエッチングＦＢＡＲトリム・リターダおよびＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対する２重パスの順方向漏れを示す図である。図２１ｂはエッチングＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対するトリム・リターダのみの後方反射漏れを示す図である。
【図２２】図２２ａは視角に対するエッチングＦＢＡＲの２重パス正味のリターダンスを示す線形リターダンス・マップである。図２２ｂは２／２５０ｎｍＡ／−Ｃプレート・リターダンスを有するＶＡＮモードＬＣｏＳモデルの２重パス正味のリターダンスを示す線形リターダンス・マップである。
【図２３】図２３ａは２ステージ・エッチングＦＢＡＲ／ＢＢＡＲおよびＶＡＮモデルＬＣｏＳパネルの２重パス残留リターダンス成分を示す（すなわち、システムの正味のリターダンスを示す）線形リターダンス・マップである。図２３ｂは２ステージ・エッチングＦＢＡＲ／ＢＢＡＲおよびＶＡＮモデルＬＣｏＳパネルの遅軸配向を示す図である。
【図２４】上部交互スタックが広帯域ＡＲコーティングであるとき、エッチングＢＢＡＲと呼ばれる、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図２５】ＳｉＯ２／空気誘電体グリッドが、２０％のデューティ・サイクル、１３０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する、ＧＳｏｌｖｅｒ（点線）を使用してＥＭＴリターダンス（「ｏ」線）として計算された、エッチングＢＢＡＲコーティングのＡプレート・リターダンスを示す図である。
【図２６】図２６ａはエッチングＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対する２重パス順方向漏れを示す図である。図２６ｂはエッチングＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対するＴＲのみの後方反射漏れを示す図である。
【図２７】ＳｉＯ２／空気誘電体グリッドが、５０％のデューティ・サイクル、６５ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する、ＧＳｏｌｖｅｒ（点線）を使用してＥＭＴリターダンス（「ｏ」線）として計算された、エッチングＢＢＡＲコーティングのＡプレート・リターダンスを示す図である。
【図２８】図２８ａはエッチングＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対する２重パス順方向漏れを示す図である。図２８ｂはエッチングＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対するＴＲのみの後方反射漏れを示す図である。
【図２９】２０％のデューティ・サイクル、１３０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有するＳｉＯ２／空気誘電体グリッドを有するエッチングＢＢＡＲの垂直入射反射率スペクトルを示し、プロットが、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルならびに交差偏光（ＲｐｓおよびＲｓｐ）反射率スペクトルを含む図である。
【図３０】５０％のデューティ・サイクル、６５ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有するＳｉＯ２／空気誘電体グリッドを有するエッチングＢＢＡＲの垂直入射反射率スペクトルを示し、プロットが、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルならびに交差偏光（ＲｐｓおよびＲｓｐ）反射率スペクトルを含む図である。
【図３１】所与のデューティ・サイクル比における構成材料としてＳｉＯ２および空気を有する２進格子のＥＭＴ屈折率（上部）および複屈折（底部）を示す図である。
【図３２】ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３誘電体格子が、５０％のデューティ・サイクル、６１０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する、ＧＳｏｌｖｅｒ（点線）を使用して、ＥＭＴリターダンス（「ｏ」線）として計算された、エッチングＢＢＡＲコーティングのＡプレート・リターダンスを示す図である。
【図３３】５０％のデューティ・サイクル、６１０ｎｍの高さ、および２００ｎｍの周期を有する埋込みＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３誘電体グリッドを含むＢＢＡＲの垂直入射反射率スペクトルを示し、プロットが、スルー（ＲｐｐおよびＲｓｓ）反射率スペクトルおよび交差偏光（ＲｐｓおよびＲｓｐ）反射率スペクトルを含む図である。
【図３４】図３４ａはエッチングされたＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対する２重パス順方向漏れを示す図である。図３４ｂはエッチングされたＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ＢＢＡＲ／ＦＢＡＲトリム・リターダとＶＡＮモードＬＣｏＳパネルのカスケードの補償漏れ強度を示し、より具体的には、視角に対するＴＲのみの後方反射漏れを示す図である。
【図３５】それぞれが別の基板の上においてコーティングされている横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素と軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素の不均一カスケードを含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図３６】格子リターダがＬＣｏＳパネルのカバー・ガラスに統合され、格子リターダが、横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素と軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素の不均一（であるがコヒーレントな）カスケードを有する、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図３７】格子リターダがＬＣｏＳパネルのカバー・ガラスに統合され、格子リターダが、軸方向不均一（−Ｃプレート）形態複屈折要素と共配置された横方向不均一（Ａプレート）形態複屈折要素の不均一カスケードを有する、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図３８】４５°の入射角度における、３０ｎｍの厚さの高屈折率材料および５０ｎｍの厚さの低屈折率材料の１０の繰返し単位から作成されたコーティング・スタックの計算された透過率および透過リターダンスを示す図である。
【図３９】エッチ・ストップ上のエッチングされた薄２進格子の概略図である。
【図４０】エッチングされた基板の概略図である。
【図４１】ボロフロート基板の上に取り付けられた、５０％のボロフロート・ガラスおよび５０％の空気から形成された薄２進格子のシミュレーションした実効面内複屈折を示す図である。
【図４２】実効形態複屈折層のブックスタック・モデルの概略図である。
【図４３】Ａプレート格子の３Ｄ形態複屈折モデルの概略図である。
【図４４】薄格子の実効２軸Ａプレートの概略図である。
【図４５ａ】ボロフロート基板の上にはめ込まれた４０ｎｍのボロフロート／空気薄格子の透過率スペクトルを示す図である。
【図４５ｂ】ボロフロート基板の上にはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の反射率を示す図である。
【図４５ｃ】ボロフロート基板の上にはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の透過線形リターダンスを示す図である。
【図４５ｄ】ボロフロート基板の上にはめ込まれた４０ｎｍボロフロート／空気薄格子の反射線形リターダンスを示す図である。
【図４６】ＥＭＴの結果および新しいＩＭＭ等価層を使用して、４０ｎｍボロフロート／空気格子について入射角度に対する透過線形リターダンスを示す図である。
【図４７】ＥＭＴモデルおよびＩＭＭモデルによる、２進格子の面内複屈折および面外複屈折を示す図である。
【図４８】テクスチャ化表面上にコーティングされた形態複屈折膜と第２の表面上に加えられた第２のＡＲのスタックを含む、本発明の一実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図４９】第１のテクスチャ化表面上にコーティングされた形態複屈折膜のスタック、および第２の表面の上に加えられた形態複屈折膜の第２のスタックを含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図５０】格子ベクトルに平行な面に沿った、１２°の無偏光入射でモデリングおよび測定された全体的な反射率を示す図である。
【図５１】遅軸平面および速軸平面に沿った（また格子線に沿い、および格子線に直交する）、コーティングされた格子の測定透過リターダンス特性を示す図である。
【図５２】図５２ａは２５ｎｍと５０ｎｍとの間の初期シード格子高さを有し、異なるＦＢＡＲ設計を使用するいくつかのコーティング格子について、透過リターダンスの測定スペクトルを示す図である。図５２ｂは図５２（ａ）に示された測定リターダンスの結果に対応する、２５ｎｍと５０ｎｍとの間の格子高さを有するいくつかのコーティングされていない格子について、透過リターダンスの測定スペクトルを示す図である。
【図５３】測定された赤、緑、および青の帯域のＶＡＮモードＬＣｏＳ光エンジンのコントラスト比を示す図である。
【図５４】第１のテクスチャ化表面上にコーティングされた形態複屈折膜のスタック、および第２のテクスチャ化表面上に加えられた第２のＡＲを含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【図５５】ディスプレイ・パネルのカバー・ガラスの一部を形成する第１のテクスチャ化表面上にコーティングされた形態複屈折膜のスタックを含む、本発明の他の実施形態による完全機能格子トリム・リターダの概略図である。
【符号の説明】
【０２３５】
４００  完全機能Ａ／−Ｃプレート格子トリム・リターダ
４１０  横方向不均一Ａプレート格子要素
４２０  横方向格子
４２１  任意選択のエッチ・ストップ・スタック
４２２  任意選択のキャップスタック
４２３  外部表面ＡＲスタック
４３０  第１の複数の領域
４４０  第２の複数の領域
４５０  軸方向不均一−Ｃプレート格子要素
４６０  交互屈折率スタック
４６１  外部屈折率整合ブロック
４６２  内部屈折率整合ブロック
４７０  第１の複数の層
４８０  第２の複数の層
４９０  透明基板
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５ａ】
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【図４５ｂ】
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【図４５ｃ】
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【図４５ｄ】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【外国語明細書】
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