JP2007094399A5 - - Google Patents

Description

最適クロック型トリム・リターダ

本願は、共に参照によって本明細書に組み込まれる２００５年９月９日出願の、米国仮出願第６０／７１５８２９号、および２００５年１１月１６日出願の第６０／７３７１１３号からの優先権を主張する。本願は、共に参照によって本明細書に組み込まれる２００４年１２月１０日出願の米国特許出願第１１／００９４７６号、および２００６年５月２３日出願の第１１／４１９８７２号に関係する。
本願は、一般的には、投影ディスプレイの偏光補償に関し、具体的には、最適にクロック（clock）されたトリム・リターダ、および最適にクロックされたトリム・リターダを含むＬＣＤベースの投影システムに関する。

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ベースの投影システムでは、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透導し、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、像をスクリーン上に投影するための投影レンズに再透導する。

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、高い解像能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。

図１を参照すると、従来の３パネルＷＧＰベースの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、直線偏光を生成するための偏光変換光パイプ（ＰＣＬＰ）である。第１レンズ８ａが、光パイプ７からの光を第１折りたたみミラー９に通過させ、第１折りたたみミラー９は、光を第１二色フィルタ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レンズ８ｂおよび第３レンズ８ｃならびに第２折りたたみミラー１７および第３折りたたみミラー１６を介して、青い光を第１ＬＣｏＳ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レンズ８ｄおよび第５レンズ８ｅならびに第４折りたたみミラー１１を介して第２二色フィルタ１２に向けられる。第２二色フィルタ１２は、残りの光を緑および赤の光に分離し、緑の光は、第２ＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ｂに向けられ、赤い光は、第３ＬＣｏＳディスプレイ・パネル２０ｃに進む。

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、直線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°に方位づけされているので、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）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。

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つの直交直線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。

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軸）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。

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。

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方位づけされる。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。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。

トリム・リターダ２１ａ〜ｃおよびＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃの遅軸は、直交方位角方位において構成されるので、高速／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／または光学クリーンアップ偏光子は、ダーク状態パネル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（フルおよび／またはフル・オフ）は優れている。

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２１ａ〜ｃ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Ｃプレート補償成分の両方を含むことが一般的である。任意選択で、トリム・リターダ２１ａ〜ｃは、Ｏプレート成分をも含む。Ａプレートは、プレートの面に平行に方位づけされた異常軸を有する１軸複屈折材料から形成された光学リターダである。Ｃプレートは、プレートの面に垂直（すなわち、垂直入射光の方向に平行）に方位づけされた異常軸を有する１軸複屈折材料から形成された光学リターダである。−Ｃプレートは、負の複屈折を示す。Ｏプレートは、プレートの面に対して斜めの角度に方位づけされた異常軸（すなわち、光学軸またはｃ軸）を有する１軸複屈折要素から形成された光学リターダである。

上記で議論されたように、各トリム・リターダ２１ａ〜ｃは、オフ状態において対応するＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃ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２０ａ〜ｃおよびトリム・リターダ２１ａ〜ｃ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２１ａ〜ｃにおいて、ＬＣｏＳパネル２０ａ〜ｃ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、５ｎｍ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。

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２１ａ〜ｃ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方位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、パネルの遅軸がＳ面およびＰ面の二等分線にほぼ平行であるように通常方位づけされるＶＡＮ−ＬＣｏＳについて考慮する（すなわち、Ｐ偏光が０°／１８０°に平行であり、Ｓ偏光が±９０°に平行であるとき、±４５°および±１３５°の遅軸）。ＶＡＮ−ＬＣｏＳの遅軸を±４５°に方位づけすることは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルが効率的な電気制御複屈折（ＥＣＢ）デバイスとして使用される場合重要であり、交差偏光変換は、以下によって与えられることに留意されたい。

上式で、ΔｎｄはＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの単一パス・リターダンス、λは照明波長、φはＰ偏光に対する遅軸の方位である。この構成では、ＶＡＮ−ＬＣｏＳは、パネルがオン状態にあるとき、単一パスにおいてほぼ４分の１波長プレート・リターダとして機能する。

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、より高い値のトリム・リターダのオーバークロック角度は、以下の式から計算される。

上式で、Γ_ａ（ＴＲ）はトリム・リターダのＡプレート・リターダンス、Γ_ａ（ＬＣ）はＬＣｏＳのＡプレート・リターダンスである。

表１を参照すると、２ｎｍのＡプレート・リターダンスを示すＬＣｏＳパネルを補償するために２から１０ｎｍのＡプレート・リターダンスを提供するトリム・リターダについて計算されたオーバークロック角度が示されている。正および負の方位角のずれが与えられている。さらに２つの方位角位置が、反対象限（すなわち、列挙されたオーバークロック角度±１８０°）において見られる。

一般に、当業者によって、所与のトリム・リターダのすべての４つのオーバークロック方位角は、ほぼ同一の全システム・コントラスト性能を生成すると一般に考えられていた。４つのオーバークロック方位角のそれぞれが、オーバークロック方位角間において変化しない局所コントラスト最大値を生成すると想定すると、トリム・リターダ／ＶＡＮ−ＬＣｏＳ対を任意の象限に任意に回転させることが可能である（すなわち、ＶＡＮ−ＬＣｏＳの遅軸および速軸がＳ偏光およびＰ偏光を二等分する要件を依然として満たす限り）。したがって、実際には、任意の所与のＬＣｏＳ方位および／または任意の所与のＷＧＰ方位について、４つのオーバークロック角度の１つを任意に選択することが一般的であり、次いで、これは、その後の実験微調整の開始点として作用する。

最近、異なるオーバークロック角度が、ＷＧＰを使用するＴＮ−ＬＣｏＳ投影システムの小さい差を含めて、マックニール（ＭａｃＮｅｉｌｌｅ）偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を使用してＴＮ−ＬＣｏＳ投影システムについて異なるシステム・コントラスト・レベルを生成することが予測されている（たとえば、Ｊ．チェン（Ｃｈｅｎ）、Ｍ．Ｇ．ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、およびＧ．Ｄ．シャープ（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）。

より最近では、システム・コントラストに対するＬＣｏＳ方位の効果が、マックニールＰＢＳを使用するＬＣｏＳ投影システムについて研究されている（たとえば、Ｊ．チェン（Ｃｈｅｎ）、Ｍ．Ｇ．ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、Ｄ．Ａ．コールマン（Ｃｏｌｅｍａｎ）、およびＧ．Ｄ．シャープ（Ｓｈａｒｐ）、「Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｎｅｌ Ｐｒｅｔｉｌｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ ｏｎ ＬＣｏＳ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｔｒａｓｔ」、ＳＩＤ ０６、ダイジェスト、１６０６〜１６０９ページ、２００６年を参照されたい）。

しかし、これらの研究では、４つのオーバークロック角度のうち２つのみが調査された（すなわち、追加の回転±１８０°を有するオーバークロック角度は無視された）。さらに、結果は、ＬＣｏＳの事前に傾斜された方向がシステム・コントラストに対して大きな影響を有する（すなわち、所与のＰＢＳコーティング表面傾斜についてのＬＣｏＳパネルの異なる方位および／または所与のＬＣｏＳ方位についての異なるＰＢＳコーティング表面傾斜について、システム・コントラストが異なる）ことを示すが、コントラストの不等性に対して解決法を提供しない。残念ながら、これは、異なるパネル方位および／または異なるＰＢＳ方位を有するＬＣｏＳエンジンが、異なるシステム・コントラストを示すことを意味する。これは、すべての産物が同じコントラスト比を有することを必要とする製造業者にとっては深刻な問題である。

Ｊ．チェン（Ｃｈｅｎ）、Ｍ．Ｇ．ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、およびＧ．Ｄ．シャープ（Ｓｈａｒｐ）、「Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ＬＣｏＳ Ｐａｎｅｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ ０４、ダイジェスト、９９０〜９９３ページ、２００４年 Ｊ．チェン（Ｃｈｅｎ）、Ｍ．Ｇ．ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、Ｄ．Ａ．コールマン（Ｃｏｌｅｍａｎ）、およびＧ．Ｄ．シャープ（Ｓｈａｒｐ）、「Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｎｅｌ Ｐｒｅｔｉｌｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ ｏｎ ＬＣｏＳ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｔｒａｓｔ」、ＳＩＤ ０６、ダイジェスト、１６０６〜１６０９ページ、２００６年

本発明は、他の当業者によって従来考えられているものとは対照的に、すべての４つのオーバークロック方位角が同一のシステム・コントラスト・レベルを生成しないことを確認した。これらの変化するコントラスト・レベルは、システムにおけるこれまで認識されていない非対称性に起因し、非対称性は、たとえば、パネルの正味の反射リターダンス特性が極角および方位角の視角に対してプロットされたとき、ＬＣｏＳパネルの垂直入射に平行な単一対称軸がない場合に明らかである。追加の非対称性が、ｚ軸に対してＷＧＰを±４５°に方位づけすることによって、および／または傾斜成分を有するトリム・リターダを提供することによって（すなわち、遅軸面に沿った正味のリターダンス特性において示される）、導入される可能性がある。

本発明は、様々なパネル方位および／またはＰＢＳ方位を有するＬＣｏＳエンジンが同様のシステム・コントラストを示すことを可能にするトリム・リターダをクロックする方法に関する。より具体的には、本発明は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの４つの遅軸象限位置のいずれか１つおよび／または２つのワイヤグリッド偏光子傾斜方位のいずれか１つについて最適である方位角方位にトリム・リターダをクロックする方法に関する。

本発明の一態様によれば、液晶ディスプレイ・ベースの投影システムが提供され、光源と、光源からの光を受光し、第１直線偏光軸を有する第１直線偏光を透過させる第１偏光子と、第１直線偏光を光変調させ、遅軸（slow-axis）および速軸（fast-axis）を有する液晶ディスプレイ・パネルと、光変調された光を受光し、第２直線偏光軸を有する第２直線偏光を透過させる第２偏光子と、第２直線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・パネルと第１および第２偏光子のうちの少なくとも１つとの間に配置されたトリム・リターダであって、液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有し、遅軸の方位角が、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位ならびに第１および第２偏光子の方位のうちの少なくとも１つによって実質的に影響を受けないシステム・コントラスト・レベルを提供するように事前に決定された方位角領域にあるように選択されるトリム・リターダとを備える。

本発明の他の態様によれば、トリム・リターダをクロックする方法が提供され、液晶ディスプレイ・ベースの投影システムの第１液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスを補償するために第１トリム・リターダを提供し、液晶ディスプレイ・ベースの投影システムが、光源と、光源からの光を受光し、第１直線偏光軸を有する第１直線偏光を第１液晶ディスプレイ・パネルに透過させ、第１液晶ディスプレイ・パネルから第２直線偏光軸を有する第２直線偏光を受光する少なくとも１つの偏光子と、第２直線偏光をスクリーン上に投影するための投影レンズとを含み、第１トリム・リターダが、第１液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有すること、第１トリム・リターダの遅軸の方位角について第１方位角領域を決定し、第１方位角領域が、第１液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位および少なくとも１つの偏光子の方位のうちの少なくとも１つによって実質的に影響を受けないシステム・コントラスト・レベルを提供するように選択されること、および、遅軸の方位角が第１方位角領域内にあるように第１トリム・リターダを方位づけすることを備える。

本発明の他の態様によれば、液晶ディスプレイ・ベースの投影システムにおいて使用されるトリム・リターダをクロックする方法が提供され、方法は、液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスを補償するためにトリム・リターダを提供し、トリム・リターダが、液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有すること、トリム・リターダの遅軸の方位角について最適方位角領域を決定し、最適方位角領域が、液晶ディスプレイ・パネルの４つの異なる遅軸象限方位について実質的に獲得可能である局所システム・コントラスト最大値を提供するように選択されること、および、遅軸の方位角が最適方位角領域内にあるようにトリム・リターダを方位づけすることを備える。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と関連して取り入れられる以下の詳細の記述から明らかになるであろう。

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。

本発明について述べるために、図１に示されるようなＷＧＰベースのＬＣｏＳマイクロディスプレイ・システムの１つの色チャネルから選択された光学機器が、さらに詳細に議論される。図２ａおよび２ｂを参照すると、これらの光学機器は、前偏光子２００、ＷＧＰ２０１、トリム・リターダ２０２、ＶＡＮモードＬＣｏＳパネル２０３、およびクリーンアップ偏光子２０４を含むサブシステムを形成する。

前偏光子２００は、Ｐ偏光（たとえば、水平両側矢印として示されている）を透過させるように方位づけされた偏光子である。一実施形態によれば、前偏光子は、グリッド・ベースの（反射）偏光子（たとえば、アルミニウム・ワイヤグリッド）または規則的な二色シート（吸収）偏光子のほぼ平行な要素の１つまたは複数のステージを含む。

ＷＧＰ２０１は、当業者には周知であるように、透明基板の上に配置された複数の平行ミクロワイヤから形成された偏光子である。ＷＧＰ２０１は、その透過軸が前偏光子２０１の透過軸にほぼ平行であり、かつミクロワイヤがｙ軸に平行に位置合わせされるように（すなわち、やはりＰ偏光のみを透過させるように）方位づけされる。通常、ワイヤは、ＷＧＰ基板の背面上に配置され（前偏光子２０１から離れて）、それにより、直線偏光は、基板の熱および／または機械応力誘起複屈折によって受ける影響が小さくなる。そのようなＷＧＰ構成の第２の利点は、投影経路の光学要素の非点収差およびコマ収差を低減することである。

しかし、ＷＧＰ２０１は、入射円錐束の中心光線に関して垂直入射に方位づけされない。むしろ、ＷＧＰ２０１は、ｚ軸に対して約４５°だけ傾斜される。より具体的には、ＷＧＰは、ＸＹ平面に平行である初期位置合わせから＋ｙ軸の回りに＋４５°に回転される（または、単にｚ軸に対して＋４５°に傾斜される）。これは、右手ＸＹＺ座標系（ＲＦ−ＸＹＺ）でのオイラー角回転の慣例に準拠する。図２ａおよび２ｂに示されるように垂直外入射において使用されるとき、ＷＧＰ２０１は、透過直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）が入射平面（Ｐ面）に含まれる場合、高偏光コントラスト・モードにおいて動作する。再び図２ａおよび２ｂを参照すると、この高コントラスト構成は、マイクロワイヤがＳ面に平行（中心光線に関して入射平面に直交する）に方位づけされることを必要とする。光学システムの輝度とアパーチャとの間の兼ね合いのために（「エテンデュ」）、サブシステムは、各光学要素について中程度の数のアパーチャを使用することを必要とする。ｆ／２．４システムで十分に機能するように光学要素を構成することが一般的である（大気入射において約±１２°）。この場合、偏光のＰおよびＳ面は、各局所ＷＧＰ要素に対する円錐束の中心光線（これ以後の主光線と呼ぶ）の直線偏光を指す。

トリム・リターダ２０２は補償要素であり、上記で議論されたように、マイクロディスプレイ・システムのコントラスト性能を向上させるために使用される。トリム・リターダ２０２は、Ａプレート成分、ならびに任意選択でＣプレート成分および／またはＯプレート成分を含む。より具体的には、トリム・リターダ２０２は、ＬＣｏＳ ２０４の面内リターダンスより高いＡプレート・リターダンスを提供する。その結果、トリム・リターダ２０２は、ＳＡ ２３０が非交差方式で隣接象限（すなわち、ＲＦ−ＸＹＺ座標系に関して第３象限）において方位づけされるようにオーバークロックされる。表１によれば、中程度に高いトリム・リターダ・リターダンスおよびかなり低いＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・リターダンスでは、ＳＡ ２３０の位置は、通常３０°未満であり、最も近い「Ｓ」軸または「Ｐ」軸から１５°未満であることがさらにより好ましい。

トリム・リターダは、当技術分野において周知である。トリム・リターダを形成するために使用される材料のいくつかの例には、２軸または１軸の負の複屈折層を形成するように１つまたは２つの軸において伸張されている等方性ポリマー、酢酸セルロースなどの２軸有機フォイル、ディスコティック・フィルム、複屈折結晶、無機薄膜、ひずみらせん強誘電液晶ポリマー、および／またはポリマー・ホストに架橋された液晶混合物（ＬＣＰ）がある。後者は、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、−Ｃプレート機能を提供するように無機薄膜と統合されることが実証されている。結果的な完全機能トリム・リターダは、優れたコントラスト補償ならびに環境安定性を提供することがさらに実証されている。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル２０３は、当技術分野において周知であるように、垂直配向ネマチック・モード液晶オン・シリコン・パネルである。パネル２０３は、不透明基板２０３ａおよび切替え可能液晶層２０３ｂを含むように示されている。カバー・ガラスおよび金属反射器は、示されていない。ＬＣｏＳパネル２０３は、遅軸（ＳＡ）２２０がＲＨ−ＸＹＺ座標系の第４象限に位置し、一方、第１パス（ＲＨ−ＸＹＺ）の観測者に入射するビームを見る状態で方位づけされている。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのＳＡ２２０の記述において、極角が＋ｚ軸に向かって傾斜している（正の傾斜）ＳＡ２２０の方位角方位を参照する。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの速軸（ＦＡ）２２１は、ＳＡ方位に直交する（すなわち、ＳＡに対して±９０°の方位角ずれ）。ＦＡ２２１は、第１象限に位置し、ｘ軸から４５°の方位角にある。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳ２０３は、縦向きモードにおいて位置合わせされて示されている。より具体的には、矩形（たとえば、４：３または１６．９のアスペクト比）ディスプレイ・ユニットは、最長寸法がＷＧＰワイヤに平行に位置合わせされるように方位づけされている。縦向きモードを使用する利点は、傾斜ＷＧＰの寸法が、非傾斜ＷＧＰに対して〜１．４１倍（すなわち、１／ｃｏｓ（４５°））に増大されなければならないことである。したがって、垂直入射におけるＷＧＰの１６／９アスペクト比は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳについて横向きモードが選択される場合の〜２．５１ではなく、〜１．２６になる。ほぼ１のアスペクト比は、高熱および高フラックス条件におけるＷＧＰの湾曲が最小限に抑えられることを保証する。当然、横向きモードにおいて位置合わせされたＶＡＮ−ＬＣｏＳ２０３も可能である。

クリーンアップ偏光子２０４は、Ｓ偏光（たとえば、図２ａの垂直両側矢印および図２ｂの点で表される）を透過させるように方位づけされた偏光子である。前偏光子２００およびクリーンアップ偏光子２０４は共に、主光線の伝播方向に対して同様に配置され、傾斜していない。一実施形態によれば、クリーンアップ偏光子２０４は、ほぼ平行な吸収偏光子要素の１つまたは複数のステージを含む。

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２４０が、Ｐ偏光２４１を得るように前偏光子２００を通過する。光は、ＷＧＰ２０１を透過し、偏光消光比は改善される。トリム・リターダ２０２は、入射Ｐ偏光ビーム２４２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２０４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２０３およびトリム・リターダ２０２を通る２重パスを完了した後、依然としてＰ偏光である。しかし、所与の円錐束と、トリム・リターダおよびＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・リターダンスならびに軸方位の両方のある程度の空間変化とについて、出て行く光は、ある程度の楕円率２４３を累積している。わずかに楕円の偏光２４３は、ＷＧＰ２０１によって分析される。より具体的には、楕円偏光のＳ偏光成分２４４は、ＷＧＰ２０１のワイヤ側面によって直交経路２１２に偏向される。この成分は、「Ｓ漏れ」と呼ばれ、クリーンアップ偏光子２０４を通過する。漏れは、投影レンズ（図示せず）によってスクリーン（図示せず）に中継され、順次コントラストの低質化に寄与する。ＷＧＰ２０１によって透過された残りのＰ偏向成分２４５は、光路２１３を介して照明システムに再び注入され、最終的には失われる。

図２ｃおよび２ｄを参照すると、ＷＧＰベースのＬＣｏＳマイクロディスプレイ・システムの他の色チャネルから選択された光学機器が示されている。これらの光学機器は、前偏光子３００、ＷＧＰ３０１、トリム・リターダ３０２、ＶＡＮモードＬＣｏＳパネル３０３、およびクリーンアップ偏光子３０４を含むサブシステムを形成する。

前偏光子３００は、Ｐ偏光（たとえば、水平の両側矢印として示されている）を透過させるように方位づけされた偏光子である。一実施形態によれば、前偏光子は、グリッド・ベースの（反射型）偏光子（たとえば、アルミニウム・ワイヤグリッド）または規則的な二色シート（吸収型）偏光子のほぼ平行な要素の１つまたは複数のステージを含む。

ＷＧＰ３０１は、当業者には周知であるように、透明基板の上に配置された複数の平行ミクロワイヤから形成された偏光子である。ＷＧＰ３０１は、その透過軸が前偏光子３０１の透過軸にほぼ平行であり、また、ミクロワイヤがｙ軸に平行に位置合わせされるように（すなわち、やはりＰ偏光のみを透過させるように）方位づけされる。通常、ワイヤは、ＷＧＰ基板の背面の上に配置され（前偏光子３０１から離れて）、それにより、直線偏光は、基板の熱および／あまたは機械応力誘起複屈折によって受ける影響が小さくなる。そのようなＷＧＰ構成の第２の利点は、投影経路の光学要素の非点収差およびコマ収差を低減することである。

しかし、ＷＧＰ３０１は、入射円錐束の中心光線に関して垂直入射に方位づけされない。むしろ、ＷＧＰ３０１は、ｚ軸に対して約４５°だけ傾斜される。より具体的には、ＷＧＰは、ＸＹ面に平行な初期位置合わせから＋ｙ軸の回りに−４５°に回転される（または、単にｚ軸に対して−４５°に回転される）。これは、右手ＸＹＺ座標系（ＲＨ−ＸＹＺ）でのオイラー角回転の慣例に準拠する。図２ｃおよび２ｄに示されるように垂直外入射において使用されるとき、ＷＧＰ３０１は、透過直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）が入射平面（Ｐ面）に含まれる場合、高偏光コントラスト・モードにおいて動作する。再び図２ｃおよび２ｄを参照すると、この高コントラスト構成は、ミクロワイヤがＳ面（中心光線に対して入射平面に直交する）に平行に方位づけされることを必要とする。光学システムの輝度とアパーチャとの兼ね合いのために（「エテンデュ」）、サブシステムは、各光学要素について中程度の数のアパーチャを使用することを必要とする。ｆ／２．４システムで十分に機能するように光学要素を構成することが一般的である（大気入射において約±１２°）。この場合、偏光のＰ面およびＳ面は、各局所ＷＧＰ要素に対する円錐束の中心光線（これ以後主光線と呼ぶ）の直線偏光を指す。

トリム・リターダ３０２は補償要素であり、上記で議論されたように、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。トリム・リターダ３０２は、Ａプレート成分、ならびに任意選択でＣプレート成分および／またはＯプレート成分を含む。より具体的には、トリム・リターダ３０２は、ＬＣｏＳ３０３の面内リターダンスより高いＡプレート・リターダンスを提供する。その結果、トリム・リターダ３０２は、ＳＡ３３０が非交差方式で隣接象限（すなわち、ＲＨ−ＸＹＺ座標系に関して第３象限）において方位づけされるようにオーバークロックされる。表１によれば、中程度に高いトリム・リターダ・リターダンスおよびかなり低いＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・リターダンスでは、ＳＡ３３０の位置は、通常３０°未満であり、最も近い「Ｓ」軸または「Ｐ」軸から１５°未満であることがさらにより好ましい。

トリム・リターダは、当技術分野において周知である。トリム・リターダを形成するために使用される材料のいくつかの例には、２軸または１軸の負の複屈折層を形成するように１つまたは２つの軸において伸張されている等方性ポリマー、酢酸セルロースなどの２軸有機フォイル、ディスコティック・フィルム、複屈折結晶、無機薄膜、ひずみらせん強誘電液晶ポリマー、および／またはポリマー・ホストに架橋された液晶混合物（ＬＣＰ）がある。後者は、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、−Ｃプレート機能を提供するように無機薄膜に統合されることが実証されている。結果的な完全機能トリム・リターダは、優れたコントラスト補償ならびに環境安定性を提供することがさらに実証されている。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル３０３は、当技術分野において周知であるように、垂直配向ネマチック・モード液晶オン・シリコン・パネルである。パネル３０３は、不透明基板３０３ａおよび切替え可能液晶層３０３ｂを含むように示されている。カバー・ガラスおよび金属反射器は、示されていない。ＬＣｏＳパネル３０３は、遅軸（ＳＡ）３２０がＲＨ−ＸＹＺ座標系の第４象限に位置し、一方、第１パス（ＲＨ−ＸＹＺ）の観測者に入射するビームを見る状態で方位づけされている。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのＳＡ３２０の記述において、極角が＋ｚ軸に向かって傾斜している（正の傾斜）ＳＡ３２０の方位角方位を参照する。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの速軸（ＦＡ）３２１は、ＳＡ方位に直交する（すなわち、ＳＡに対して±９０°の方位角のずれ）。ＦＡ３２１は第１象限に位置し、ｘ軸から４５°の方位角にある。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳ３０３は、縦向きモードにおいて位置合わせされて示されている。より具体的には、矩形（たとえば、４：３または１６：９のアスペクト比）のディスプレイ・ユニットは、最長寸法がＷＧＰワイヤに平行に位置合わせされるように方位づけされている。縦向きモードを使用する利点は、傾斜ＷＧＰの寸法が、非傾斜ＷＧＰに対して〜１．４１倍（すなわち、１／ｃｏｓ（４５°））に増大されなければならないことである。したがって、垂直入射におけるＷＧＰの１６／９アスペクト比は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳについて横向きモードが選択される場合の〜２．５１ではなく、〜１．２６になる。ほぼ１のアスペクト比は、高熱および高フラックス条件におけるＷＧＰの湾曲が最小限に抑えられることを保証する。当然、横向きモードにおいて位置合わせされたＶＡＮ−ＬＣｏＳ３０３も可能である。

クリーンアップ偏光子３０４は、Ｓ偏光（たとえば、図２ｃの垂直両側矢印および図２ｄの点で表される）を透過させるように方位づけされた偏光子である。前偏光子３００およびクリーンアップ偏光子３０４は共に、主光線の伝播方向に対して同様に配置され、傾斜していない。一実施形態によれば、クリーンアップ偏光子３０４は、ほぼ平行の吸収偏光子要素の１つまたは複数のステージを含む。

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３４０は、Ｐ偏光３４１を得るように前偏光子３００を通過する。光はＷＧＰ３０１を透過し、偏光消光比は改善される。トリム・リターダ３０２は、入射Ｐ偏光ビーム３４２を事前調節し、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３０３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３０３およびトリム・リターダ３０２を通る２重パスを完了した後、依然としてＰ偏光である。しかし、所与の円錐束と、トリム・リターダおよびＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・リターダンスならびに軸方位の両方のある程度の空間変化とについて、出て行く光は、ある程度の楕円率３４３を累積している。わずかに楕円の偏光３４３は、ＷＧＰ３０１によって分析される。より具体的には、楕円偏光のＳ偏光成分３４４は、ＷＧＰ３０１のワイヤ側面によって直交経路３１２に偏向される。この成分は、「Ｓ漏れ」と呼ばれ、クリーンアップ偏光子３０４を通過する。漏れは、投影レンズ（図示せず）によってスクリーン（図示せず）に中継され、順次コントラストの低質化に寄与する。ＷＧＰ３０１によって透過された残りのＰ偏光成分３４５は、光路３１３を介して照明システムに再び注入され、最終的には失われる。

図２ａおよび２ｂに示されるＷＧＰ２０１は、ｚ軸に対して＋４５°に傾斜しており、これは、図１に示されたＬＣｏＳ投影システムの赤および青の色チャネルにおいて使用される方位と同じであり（すなわち、１３、１５と同様）、一方、図２ｃおよび２ｄに示されるＷＧＰ３０１は、ｚ軸に対して−４５°に傾斜しており、これは、緑色チャネルにおいて使用される方位と同じである（すなわち、１４と同様）ことに留意されたい。より具体的には、第１ＷＧＰ２０１は、第２ＷＧＰ３０１の鏡像である。たとえば図１に示されるように、図２ａおよび２ｃに示されるサブシステムが同じＬＣｏＳ投影システムにおいて使用されるとき、トリム・リターダ２０２および３０２は、同一に方位づけされる、または方位づけされない。理想的には、同じトリム・リターダは、区別不可能な全コントラスト性能を有するＷＧＰの２つの異なる方位について所与のＬＣｏＳパネルに有用である。

表２は、λ＝５５０ｎｍにおいて２ｎｍ／２５０ｎｍ Ａプレート／ＣプレートＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルへのカスケードとしてモデリングされた完全機能Ａプレート／−Ｃプレート・トリム・リターダ（ＴＲ）のシミュレーションのデバイス・パラメータ、想定、および性能パラメータを示す。

１０，０００：１のシステム・ベースライン・コントラストでは、２重パスＴＲ／ＬＣｏＳおよびＴＲ反射直交偏光漏れ光（Ｓ漏れ）のインコヒーレント和は、λ＝５５０ｎｍにおいて６，７００：１でモデリングされている。図３を参照すると、ビューイング・マップ（ａ）は、ＬＣｏＳ光オフ状態についてシミュレーションした２重パスＴＲ／ＬＣｏＳ Ｓ漏れ透過を示し、一方、ビューイング・マップ（ｂ）は、トリム・リターダ補償器のみの反射Ｓ漏れを示す。ＬＨ−ＸＹＺ座標系が使用されている。明らかに、パネルは、円錐束の各光線角度について一様で低レベルの漏れ光強度で十分に補償されている。

システム・ベースライン・コントラストは、パネルが高品質ミラーによって置き換えられ、ＴＲが通常の位置から取り除か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。このベースラインの量は、ＷＧＰを含めて、交差偏光子の軸はずれ漏れ光を測定する。前偏光子、ＷＧＰ、およびクリーンアップ偏光子の偏光コントラストは、発表されたデータから得られる。ＷＰＧが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の両方が二色シートで作成されると想定すると、ＴＲ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二色透過偏光コントラストの積：４５０×１０００によってほぼ与えられる。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、モデルの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。したがって、交差偏光子の軸はずれ効果は、システム・ベースライン・コントラストによって考慮される。

このシミュレーション・モデルでは、全システム・コントラストは、ＴＲの遅軸の方位に依存しない。実際、数値結果は、様々なＴＲ方位について＜＜１％のコントラスト比の変化を示す。数値モデルでは、ＬＣｏＳパネルは、−４５°ＬＨ−ＸＹＺシステムに方位づけされたＳＡを有し、一方、ＴＲの公称ＳＡは、−９８．１°ＬＨ−ＸＹＺシステムに方位づけされる。近似分析式から得られるオーバークロック角度は、交差軸構成から±３６．７°の方位角のずれ、またはこれらの２つの位置のさらに１８０°のずれである。数値モデルの４つのＴＲ方位のいずれも、６，７００：１の公称コントラスト比から有意な差を生成せず、１０，０００：１のシステム・ベースライン・コントラストを想定する。

しかし、システム・コントラストの実験測定値は、モデリングされたのと同じＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルＳＡ方位について、いくつかの色帯域において３０％程度の差分コントラスト比を提供することが判明している。実験コントラスト比は、赤、緑、および青の色チャネルについて表３にまとめられている。

実験セットアップのＷＧＰ構成は、図２ｃに示されたものと同様であり、ＷＧＰは、ｚ軸に対して−４５°に傾斜していた。より具体的には、ＷＧＰは、ｚ軸に対して−４５°に傾斜し、パネルのＳＡは、ＬＨ−ＸＹＺ座標系に対して−４５°に方位づけされた（すなわち、第４象限にあった）。５４０と名称付けされているこの構成は、図５ｃにおいて明確に示されている。５４６、５４７、５４８、および５４９と名称付けされている４つの可能なＴＲ ＳＡ方位は、±オーバークロック角度およびその±１８０°の変化を使用して見つけられた。ＳＡ方位５４８および５４９は第１象限に位置し、一方、ＳＡ方位５４６および５４７は第３象限に位置する。実際の方位角オーバークロック角度は、各色帯域におけるＴＲおよびＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの正確なＡプレート・リターダンスに依存する。

実験コントラスト比は、明所視加重オン段階強度およびオフ状態強度の値を比率で表すことによって得られた。各色帯域の波長領域は、表３に与えられている。測定システム・ベースライン値は、収束ｆ／２．４光円錐について、赤、緑、および青の波長帯域においてそれぞれ１２，０００：１、１０，０００：１、および６，０００：１であった。再び表３を参照すると、最適システム・コントラスト比は、青、緑、および赤の波長帯域において、それぞれほぼ４，５００、５，９００、および７，９００である。この最適方位は、第３象限に位置するＴＲ ＳＡ５４７に対応し、ＬＨ−ＸＹＺ座標系に対して１８０°と２５５°の方位角の間に位置する。最悪ＴＲ ＳＡ方位と最適ＴＲ ＳＡ方位とを比較することによる利得は、青、緑、および赤の波長帯域において、それぞれ約３５％、２０％、および１５％である。

ここで使用される方位角（実験モデルおよび数値モデル）は、ＲＨ−ＸＹＺ座標系を基準とする。デバイス・モデルが指定されるとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標系は、入射を基準とする。透過場を見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標系は、透過ビームを基準とする。反射場または２重パス透過場を見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標系は、戻りビームを基準とする。この慣例の結果として、透過側および入射側の座標セットは、互いに一貫しているが、反射側の座標セットは、入射座標セットに対して左右鏡の特性を有する。楕円偏光子およびリターダの記述において、楕円固有偏光の符号は、入射、透過、および反射の側において一貫して使用される。

ＲＨ−ＸＹＺ座標系は、図４ａに示されている。座標軸は、入射ビームを正面から見ることに関してオイラー角（１軸媒体では２つの角度、および２軸媒体では３つの角度）を指定したときのＲＨ−ＸＹＺを表す。各１軸層の極角および方位角は、（θ_ｃ，φ_ｃ）によって表される。反射（または２重パス透過）デバイスを入射側から見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ系は、Ｘ軸の方向を反対にすることによって維持される。反射を見るためのＲＨ−ＸＹＺ座標セットは、入射ビームを基準とするＬＨ−ＸＹＺ座標セットと等しい（すなわち、入射の背面を見る）。これは、図４ｂに示されている。ＲＨ−ＸＹＺ座標系およびＬＨ−ＸＹＺ座標系の両方において（共に入射の基準とされるので世界的定義）、方位角は、正のｘ軸から半時計回り（ＣＣＷ）の回転について正と定義される。この軸方位は、たとえば、リターダの高速／遅軸を述べるために使用される。光円錐において視平面を指定するために、透過視平面は、入射平面に対して位置合わせされる。しかし、反射（または２重パス透過）システムでは、視平面は、入射平面から１８０°ずれている（３６０°の方位角平面領域および０から９０°の極角領域について）。

ＸＹＺ座標系の慣例は確立されているので、図２ａ〜ｄに示されたサブシステムにおけるＴＲおよびＬＣｏＳのすべての可能な構成が、さらに分析される。図５ａ〜ｄを参照すると、ＷＧＰ５０１がｚ軸に対して−４５°に方位づけされるときのＴＲおよびＬＣｏＳの方位の可能な構成が示されている。より具体的には、図５ａは、第１ＬＣｏＳパネル５０３の方位について、ＴＲ５０２の４つの可能なＳＡ方位（５０６、５０７、５０８、および５０９）を含む第１構成５００を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ５０４は第３象限に位置し、速軸５０５にほぼ直交する。図５ｂは、第２ＬＣｏＳパネル５２３の方位について、ＴＲ５２２の４つの可能なＳＡ方位（５２６、５２７、５２８、および５２９）を含む第２構成５２０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ５２４は第１象限に位置し、第１軸５２５にほぼ直交する。図５ｃは、第３ＬＣｏＳパネル５４３の方位について、ＴＲ５４２の４つの可能なＳＡ方位（５４６、５４７、５４８、および５４９）を含む第３構成５４０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ５４４は第４象限に位置し、速軸５４５にほぼ直交する。図５ｄは、第４ＬＣｏＳパネル５６３の方位について、ＴＲ５６２の４つの可能なＳＡ方位（５６６、５６７、５６８、および５６９）を含む第４構成５６０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ５６４は第２象限に位置し、速軸５６５にほぼ直交する。これらの構成５００、５２０、５４０、および５６０は、ＬＨ−ＸＹＺ座標系を基準とする。パネルのＳＡ５０４、５２４、５４４、および５６４は、システムのＳ偏光方向およびＰ偏光方向をほぼ二等分すると想定される（たとえば、二等分線の±１０°内において）。

図６ａ〜ｄを参照すると、ＷＧＰ６０１がｚ軸に対して＋４５°に方位づけされているときの４つの可能なＬＣｏＳパネルＳＡ方位、および１６つの可能なＴＲ ＳＡ方位が示されている。より具体的には、図６ａは、第３ＬＣｏＳパネル６０３の方位について、ＴＲ６０２の４つの可能なＳＡ方位（６０６、６０７、６０８、および６０９）を含む第１構成６００を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ６０４は第４象限にあり、速軸６０５にほぼ直交する。図６ｂは、第４ＬＣｏＳパネル６２３の方位について、ＴＲ６２２の４つの可能なＳＡ方位（６２６、６２７、６２８、および６２９）を含む第２構成６２０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ６２４は第２象限にあり、速軸６２５にほぼ直交する。図６ｃは、第１ＬＣｏＳパネル６３４の方位について、ＴＲ６４２の４つの可能なＳＡ方位（６４６、６４７、６４８、および６４９）を含む第３構成６４０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ６４４は第３象限にあり、速軸６４５にほぼ直交する。図６ｄは、第２ＬＯＣＳパネル６６３の方位について、ＴＲ６６２の４つの可能なＳＡ方位（６６６、６６７、６６８、および６６９）を含む第４構成６６０を示し、ＬＣｏＳ ＳＡ ６６４は第１象限にあり、速軸６６５にほぼ直交する。６００、６２０、６４０、および６６０と呼ばれる４つの可能な光学システム構成は、それぞれ、構成５００、５２０、５４０、および５６０の鏡像（ｙ軸について）である。ＣＣＷ正の方位角の慣例でのＬＨ−ＸＹＺ座標系が、ＴＲおよびＬＣｏＳの遅軸の方位を表すために採用されたが、実際に示された方位は、Ｏプレート複屈折媒体の光学軸（ＬＣｏＳおよび可能であればＴＲデバイスにおける）が、入射光に対して＋ｚ方向に傾斜されることを意味する。

数値モデルは、傾斜ＷＧＰの役割をモデルに組み込まない場合、異なるＴＲクロック角度について大きく異なるコントラスト・レベルを予測しないので、実験データは、システムの性能を定量化するために使用されてきた。実験は、ｆ／２．４収束光円錐を使用した。３つの要素（ＷＧＰ、ＴＲ、およびＬＣｏＳ）の方位を含む３２の可能な構成があるが、図５および６に示された構成間の鏡特性は、１６の非固有構成を排除するために使用された。さらに、トリム・リターダ補償器の２つの変形形態が使用された。第１タイプのＴＲは、ＳＡ平面に沿って測定されるとき、入射角度（ＡＯＩ）に対して正味線形リターダンスの非対称特性を有する。このタイプの特性は、たとえば、傾斜１軸Ｏプレートまたは傾斜２軸Ｏプレートによって与えることが可能である。第２タイプのＴＲは、ＳＡ平面に沿ってＡＯＩに対して対称線形リターダンス特性を有する。非対称ＴＲおよび対称ＴＲのＳＡおよびＦＡ平面正味線形リターダンス特性が、図７および８にそれぞれ示されている。図７を参照すると、非対称ＴＲは、約５°のＡＯＩにおいてピーク線形リターダンスを示す。一般に、非対称リターダは、非均一１軸Ｏプレート／−Ｃプレート・カスケードまたは均一傾斜２軸Ｏプレートとして傾斜構造を含む。図８を参照すると、対称ＴＲの２軸特性は、垂直入射について鏡像化される。この実験データは、λ＝４５０ｎｍにおいてアクソメトリックス・アクソスキャン・ミュラー（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ ＡｘｏＳｃａｎ Ｍｕｅｌｌｅｒ）・マトリックス偏光計で収集された。この波長は、青帯域のほぼ中心にあり、表３に示されるように様々なＴＲ方位のコントラスト比が劇的に異なることにより選択された。非対称および対称ＴＲの例の単一パス透過リターダンス成分（すなわち、線形リターダンス、線形リターダ軸、および円形リターダンス）が、図９および１０にそれぞれ示されている。垂直入射における非対称リターダのＳＡ方位は、ビームを正面から見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標系に対してほぼ−８５°に位置合わせされている。垂直入射における対称リターダのＳＡ方位は、ビームを正面から見るとき、ＲＨ−ＸＹＺ座標系に対して−６５°にほぼ位置合わせされている。非対称ＴＲは、すべての視方位角にわたって±２０°のＡＯＩまで著しい円形リターダンスを示さない。しかし、対称ＴＲの例は、同じ視円錐にわたって、λ＝４５０ｎｍにおいて最高で７ｎｍの円形リターダンスの大きさを示す。

実験のコントラスト結果は、ＰＲ−７０５スペクトル放射計で収集された。光オフ状態および光オン状態における強度は、青色帯域（λ＝４３０ｎから４９０ｎｍ）において明所視的に加重された。ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルは、光オフ状態において駆動されなかった。これらの結果は、構成５００、５２０、５４０、および５６０について表４ａ〜ｄにそれぞれ列挙されている。構成６００、６２０、６４０、および６６０の実験結果は、光学構成における鏡対称性を考慮に入れて、それぞれ構成５００、５２０、５４０、および５６０から導出された。

これらの実験結果は、所与のＬＣｏＳパネル方位のＴＲの４つの可能な方位が等しいという一般的な考えを無効にする。異なる結果が、青帯域における各パネル方位、各ＴＲ方位、および各ＷＧＰ方位について示されている。これらの結論は、可視波長領域のすべての色帯域に拡張することができる。

非対称ＴＲを含むサブシステムについて測定されたコントラスト比を参照すると、ＷＧＰがどのように方位づけされているかに関係なく、各パネル方位について１つの最適ＴＲ方位が一般に存在する。各場合において、最適ＴＲ方位は、垂直入射におけるトリム・リターダの遅軸がシステムに入力される直線偏光に最も近くなるように位置合わせされる。この場合、遅軸方位は、ＲＨ−ＸＹＺ座標系において傾斜した正の１軸ディレクタおよびＬＨ−ＸＹＺ座標系において傾斜した負の１軸ディレクタでの方位角を指す。

トリム・リターダのＡプレート・リターダンスが、ＬＣｏＳパネルのＡプレート・リターダンスより中程度に大きい場合、ＴＲのＳＡは、光学システムへの入射直線偏光にほぼ平行である（たとえばここで示される光学セットアップではｘ軸の±３０°内、またはより好ましくは±１５°内）。各ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル方位について、入射偏光に最も近いＳＡ方位を選択しているので、最適ＴＲ ＳＡ位置は、表６（ａ）に列挙されるように特定の１／８円内において選択される。

対称ＴＲの場合、遅軸は、１８０°回転方位から容易には区別されない。青帯域における実験コントラスト結果は、垂直入射におけるＴＲのＳＡが入射直線偏光に最も近く位置合わせされるべきであることを示す。選択されたＴＲ ＳＡ方位およびその１８０°回転バージョンは、測定雑音内においてコントラスト性能を与える。２つの最適ＴＲ ＳＡ位置は、表６（ｂ）に列挙されるように特定の１／８円内において選択される。

２つのデバイスのアスペクト比に関係なく、トリム・リターダ補償器およびＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの遅軸方位のみを参照することに留意されたい。各色チャネルにおける所与のＷＧＰ方位および非対称ＴＲでは、いくつかのパネルＳＡ位置について（たとえば、−４５°ＷＧＰ方位を有する構成５６０、および＋４５°方位を有する構成６６０）、ほぼ等しい最高コントラスト値を有する最高で３つのＴＲ方位が存在する。３つのＴＲ方位のいずれか１つを選択することが可能である。パネルＳＡの他の方位では、単一の最適ＴＲ ＳＡ方位のみが存在する可能性がある（たとえば、−４５°ＷＧＰ方位を有する構成５２０、および＋４５°ＷＧＰ方位を有する構成６２０）。最適ＳＡ方位は、それぞれ表６ａおよび６ｂにおいて概述されたように、対称ＴＲについて１つの１／８円領域内、および対称ＴＲについて２つの１／８円領域内にあり、投影システムにおけるＷＧＰの方位およびＬＣｏＳパネルＳＡの方位に関係なく、ほぼ等しい像コントラスト性能を見込む。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの公称ＳＡは、±４５°および±１３５°において名目的に固定されていた。実際には、この公称ＳＡ方位の小さい許容領域が存在する。許容度は、上述したＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル公称ＳＡ方位から通常±１５°内、より好ましくは±１０°内、さらにより好ましくは±５°内の逸脱である。所与の象限における意図したＳＰ二等分線からのパネルＳＡ方位のこれらの小さい方位角逸脱は、表６（ａ）および６（ｂ）において報告された最適ＴＲ ＳＡ方位領域に影響を与えない。

ＴＲが非対称ＴＲであるときのすべての４つのＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル方位のＴＲ ＳＡ方位の最適領域が、図１１ａ／ｂ、１２ａ／ｂ、１３ａ／ｂ、および１４ａ／ｂに示されている。各ＬＣｏＳ方位について、一般に、大域コントラスト最大値を提供する唯一のＴＲ ＳＡ方位が存在する。陰影領域（すなわち、所定の１／８円内）におけるこの方位の選択は、両方のＷＧＰ方位についてＬＯＣＳパネルＳＡ方位のいずれか１つを有するほぼ等しいコントラスト性能を見込む最適方位を提供する。

各光学構成における非対称トリム・リターダの唯一の最適方位は、ｙ軸についてＬＣｏＳパネルＳＡの象限位置に鏡像化される象限に位置するＳＡ方位角を有する。ｙ軸は、２つのＷＧＰ方位（ｚ軸に対して±４５°傾斜）の回転軸でもある。最適ＴＲ ＳＡ方位は、ＬＣｏＳパネルＳＡの象限位置に鏡像化される象限において、入射偏光軸に最も近い円の１／８内に含まれる。この観測は、最高で半波のＴＲ Ａプレート・リターダンスのすべての値について有効である。半波ＴＲ Ａプレート値を超えると、遅軸および速軸の役割は切り替えられる。低い面内リターダンスを有するＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルを補償するために、λ＝５５０ｎｍを基準として、０ｎｍから約４分の１の波、より好ましくは０ｎｍから１／１０の波、さらにより好ましくは１／５０の波にわたるＡプレート値を有するＴＲを使用することが一般的である。

トリム・リターダの非反射特性がデバイスの前面および背面から離れると十分に同様である場合、構成５００および６４０について最適に方位された非対称トリム・リターダ（すなわち、パネル方位＃１）は、トリム・リターダがｘ軸の回りに１８０°だけ回転される場合、構成５４０および６００（すなわち、パネル方位＃３）を最適に補償するように変換することが可能であり、またその反対も可能である。すなわち、マークされたＳＡ位置は、ｘ軸について鏡像化される。しかし、パネルの斜め傾斜の意味が反転されるので、正の傾斜（ｚ軸に対して）に関するＳＡ方位は、さらに１８０°の方位角のずれを有する。同様に、構成５２０および６６０（すなわち、パネル方位＃２）ならびに構成５６０および６２０（すなわちパネル方位＃４）の最適非対称ＴＲ方位は、ｘ軸の回りの１８０°の回転によって鏡像化され、連結される。

対称ＴＲを有する最適ＴＲ ＳＡ方位のグラフ表示が、図１５ａ／ｂ、１６ａ／ｂ、１７ａ／ｂ、ｎおよび１８ａ／ｂに与えられている。各ＬＣｏＳパネルＳＡ方位について、ほぼ等しいコントラスト性能の２つのＴＲ ＳＡ方位がある。これらの２つの最適方位は、入射直線偏光にほぼ平行である。これらの２つの方位の領域は、入射直線偏光に最も近い陰影の付けられた１／８円としてマークされている。

ＷＧＰ方位の選択は、ＴＲが対称ＴＲであるとき、最適ＴＲ ＳＡ位置における絶対コントラスト数について差を生じることに留意されたい。たとえば、表４ｂおよび５ｄを参照すると、青帯域の実験コントラスト測定は、構成５２０について３５００の最大値、構成６６０について４５００の最大値を示し、共にパネル方位＃２を使用する。比較すると、ＴＲが非対称ＴＲであるとき、比較的小さい差が存在する（すなわち、構成５２０および６６０についてそれぞれ４２００と４３００の間）。

トリム・リターダ方位を変化させることによるシステム・コントラストの実験観測差は、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルおよびＷＧＰをモデリングすることによってさらに調査された。

投影ディスプレイにおいて使用されるＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルは、斜め方位ＬＣデバイス（すなわち、Ｏプレート構成）としてモデリングされた。図１９は、斜め方位ＬＣｏＳデバイスにおけるＬＣセル４００の一例を示す。ＬＣ層４０１は、カバー・ガラス４２０とシリコン基板４０３との間に挟まれる。超大規模集積（ＶＬＳＩ）電子回路および光学品質反射電極（たとえば、アルミニウム・ミラー、図示せず）が、基板４０３の上面の上に製造される。ミラーにおける印加電圧が、ＬＣ分子４０４を駆動し、カバー・ガラス４０２の上の対向透明電極が、他の電気接点を提供する。光オフ状態において、長距離平均ＬＣディレクタ４０５は、デバイスの法線（ｚ方向）４０７からわずかに傾斜される。この極角θ_ｃは、方位角φ_ｃのデバイス平面上への投影を有する。方位角平面は、傾斜平面４０６でもある。極角θ_ｃは、＋ｚ軸に対して正の角度であり、０と９０°の間の値に制限されることに留意されたい。ＬＣディレクタの方位角φ_ｃは、３６０°の領域内において画定される。傾斜平面および極角は、図１９において「ＲＨ−ＸＹＺ」座標系で示されている。角度（θ_ｃ，φ_ｃ）の対は、平均ＬＣディレクタの方位を一意に指定する。ＬＣｏＳデバイスは、ほぼ軸上円錐で照明される（すなわち、円錐軸は、デバイスの法線に垂直である）。入射平面４１０は、デバイス法線４０７に対して極角θに傾斜している波ベクトル４０８を含む。ＬＣｏＳなどの反射デバイスでは、ＬＨ−ＸＹＺ座標系において視角を示すことが好都合である。入射波ベクトルは、４０９として反射される。この視平面（入射平面に対して１８０°方位角が異なる）により、ＬＨ−ＸＹＺ系のｘ軸を有する角度φ_ｖが生成される。同様に、角度（θ，φ_ｖ）の対は、視位置を一意に指定する。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルにおいて使用されるＬＣ混合物は、負の誘電非等方性を有する正の１軸材料である。これらのタイプのＬＣ混合物のいくつかの例には、メルク（Ｍｅｒｃｋ）のＭＬＣ−６６０８およびＭＬＣ−６６１０がある。印加電場において、ＬＣディレクタは、デバイス平面に向かって回転される。光オフ状態において、ＬＣセルは、切替えに必要な閾値電圧以下において駆動され、または全く駆動されない。ＬＣディレクタは、光オフ状態においてほぼホメオトロピックである。小さい事前傾斜角度が、ＬＣディレクタの回位を回避し、フリンジ場の切替えによって受ける影響をより小さくし、および通常動作において切替え応答を高速化するために、５°と１０°との間に通常設定される。ＶＡＮ−ＬＣｏＳの傾斜平面は、遅軸平面に対応する。ＶＡＮ−＋ＬＣｏＳパネルのＯプレート構造で、ＬＣ分子の正の傾斜を含む方位角が決定された。ＶＡＮ−ＬＣｏＳのＬＣ事前傾斜は、セルの厚さにわたって均一であると想定された。透過デバイスでは、このＯプレート構造は、視円錐全体（たとえば、最高で±３０°の極角）にわたって有意な円形リターダンスを生成しない。しかし、均一なＯプレート構造により、反射の際に測定可能な円形リターダンスが生じる。

図２０は、正の傾斜を有する遅軸方位を決定するためにモデリングされたＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルについてシミュレーションした反射リターダンス成分を示す。より具体的には、図２０は、すべての方位角視平面について３０°ＡＯＩにおけるＶＡＮ−ＬＣｏＳのシミュレーションを示す。視平面が傾斜平面と一致するとき、観測者（または測定機器）は、最大線形リターダンスを認識するが、円形リターダンスは認識しない。これは、ＬＣセルの遅軸を含む平面である。反対に、視平面が速軸平面と一致するとき（傾斜平面に直交）、観測者は、線形リターダンスにおいてディップを認識し、一方、円形リターダンスの大きさは最大である。円形リターダンスは、それぞれ、正および負の符号を割り当てられ、左手および右手の円形偏光に関連する。この慣例は、イェー（Ｙｅｈ）ら、「Ｏｐｔｉｃｓ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｄｉｓｐｌａｙｓ」、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、ニュー・ヨークにおいて議論されている性質命名法に準拠する。プロットは、ＬＣｏＳ ＳＡ方位（ｚ軸に対して正の極角を有するＬＣの傾斜平面）の［４５°、１３５°、２２５°、３１５°］のＬＨ−ＸＹＺについて±円形リターダンス符号の位置を示す。

図２１は、最高で±３０°の極角の視円錐についてＬＣｏＳリターデーション成分を与える。これらのリターダンス成分である線形リターダンス、リターダンス軸、および円形リターダンスが、それぞれ（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）に示されている。ＬＣｏＳモデルにおけるＬＣディレクタは、１３５°（ＲＨ−ＸＹＺの慣例に関して）に位置し、したがって、ＳＡは、北東／南西の線（ＬＨ−ＸＹＺ視円錐に関して）に沿って位置する。線形リターダンス・マップによってＶＡＮ−ＬＣｏＳ傾斜平面を決定することが可能であるが、円形リターダンス・マップが使用されない限り、ＬＣの正対負の傾斜の意味を認識することは不可能である。円形リターダンスの大きさは、ＳＡ平面に沿ってほぼゼロである。直交方位角平面に沿って、円形リターダンスは、最大の大きさに達する。最大円形リターダンスの大きさの符号は、正のＬＣディレクタの傾斜（ＬＨ−ＸＹＺ座標系における回転）では、ＶＡＮ−ＬＣｏＳ ＳＡ方位角から９０度のＣＣＷ視方位角回転において正であり、９０度のＣＷ視方位角の回転において負である。約３０°の軸はずれ照明において、円形リターダンスの大きさは、容易に測定することができる。このシミュレーションでは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳは、λ＝５５０ｎｍにおいて２ｎｍ／２５０ｎｍＡプレート／Ｃプレートの４．５°の事前傾斜および線形リターダンス成分を有し、ＬＣディレクタは、φ_ｃ＝１３５°に方位づけした正の傾斜を有する（ＲＨ−ＸＹＺ座標系）。コノスコープ円形リターダンス・マップは反射を見るように示されているので、遅軸は、４５°の方位角に位置する（ＬＨ−ＸＹＺ座標系）。

パネルの正味の反射リターダンス特性が極角および方位角の視角に対してプロットされるとき、明らかに、ＬＣｏＳパネルの垂直入射に平行な単一対称軸が欠如している。この対称性の欠如は、少なくとも一部には、トリム・リターダの４つの可能なオーバークロック角度に対応する４つの局所的なコントラスト最大値が等しくないことが理由であると考えられる。

上記で議論されたように、トリム・リターダおよびＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルを含む２ステージ・モデルは、トリム・リターダのＳＡ方位に関する補償効率の依存性を予測しない（すなわち、４つの可能なオーバークロック角度は、ほぼ同じ補償を提供する）。さらに、モデルにおける入力偏光子および出力検光子は複屈折ではなかったが、適切な偏光消光比が含まれていた。高性能ＬＣｏＳシステムでは、ワイヤグリッドＰＢＳが、広範な波長帯域および広範な角度許容度を可能にするために使用される。損失に加えて（より低いスループット効率）、ＷＧＰの第２の望ましくない態様は、デバイスの位相リターダンスである。

実際、ＷＧＰは、有効媒体理論（ＥＭＴ）屈折率楕円体を有する複屈折デバイスである（しかし、主な機能は、依然としてビーム・スプリッタおよび偏光子の１つである）。ＷＧＰ屈折率楕円体は、投影応用分野では、公称システムＸＹ平面から傾斜される。明らかに、ＷＧＰは、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの残留リターダンス補償に影響を与える複屈折特性を有する。垂直入射において、非常に高い消光比は、複屈折効果を排除するはずである。しかし、円錐応用分野では、特に反射の際に、スキュー光線効果が、ＴＲ／ＬＣｏＳ対の固有コントラストの達成において限定因子となる。

モデリングされたワイヤグリッド４５０が、図２２に概略的に示されている。一連の平行ミクロワイヤ４５１が、１次元格子を形成するようにガラス基板４５２の上に配置される。格子ベクトルは、ｘ軸に平行に位置合わせされる。シミュレーションでは、空気４５３がワイヤ間のギャップを埋めると想定された。入射波ベクトル４５４は、デバイスの法線４５６に対してθの極角において示されている。波ベクトルは、入射平面４５５内に含まれる。この入射平面は、ｘ軸に対して方位角φを作成する。ＲＨ−ＸＹＺ座標系が使用されている。光エンジン・セットアップにおいて、ガラス基板４５２は、通常、光源（図示せず）に面するように方位づけされる。入射光は、収束円錐として、ＷＧＰ４５０をガラス４５２から格子４５１まで通過する。第２パス上において、発散円錐は、ワイヤ側面に入射し、ワイヤグリッド４５１の反射は、検光子／投影レンズに向かって偏向される。

ＷＧＰデバイスの法線に関する円錐照明の極角および方位角のずれが、図２３に示されている。シミュレーションでは、ｆ／２．４円錐（大気において〜１２°の半円錐幅）が使用され、ＷＧＰはｙ軸の回りに４５°回転されている（ＲＨ−ＸＹＺの慣例）と想定された。全方位角領域は、約±１５．５°であり（ＷＧＰ傾斜角度によって分割された半円錐幅の逆正弦によって与えられる）、一方、最大ＡＯＩスパンは、３３°から５７°にわたる。ＡＯＩ領域は、選択された視方位角に依存する。方位角平面は、局所入射平面である。円錐がガラス媒体の中に屈折するとき、サンプルの各方位角は維持されるが、光線の角度は、スネルの法則によって小さくなる。ガラス媒体における円錐の断面は楕円であり、円錐幅は回転軸（ｙ軸）に沿って延長されている。入射主平面（すなわち、ＸＹ平面）に沿ったＡＯＩ領域は、１．５２のガラス屈折率について、ほぼ２１°から３３．５°にわたる。

円錐マウントにおける１つのそのようなＷＧＰがモデリングされた。マイクロワイヤは、１５０ｎｍの幅、１７０ｎｍの深度、および格子周期に対してワイヤの４７％のデューティ・サイクルを有すると想定される。ワイヤの上下に追加のコーティング層は存在しない。モデルは、グレーティング・ソルバー・ディベロップメント・コーポレーション（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｌｖｅｒ Ｄｅｖ．Ｃｏｒｐ．）、ＰＯ Ｂｏｘ３５３、アレン、テキサス州７５０１３からのＧＳｏｌｖｅｒなどのソフトウエアを使用してモデリングされ、ワイヤグリッド格子のベクトル回折出力を計算するために、モデル分析および厳密結合波分析の組合わせを使用した。可視波長帯域内において格子のピッチが短いために、この格子は、透過および反射の両方についてゼロ次のみを生成した（他の次数は消失した）。デバイスの計算において、最高で±２０の次数が維持された。次いで、０Ｒ次および０Ｔ次（それぞれ反射および透過のゼロ次）の複素振幅電場は、大域的「Ｓ」および「Ｐ」座標フレームに変換される。透過および反射に必要なジョーンズ２×２行列が計算された。ジョーンズ行列は、楕円偏光子（非減衰器）に分解され、楕円リターダが続いた。

アルミニウム・ワイヤグリッドは、（ｎ，ｋ）複素屈折率の表リストとしてモデリングされた（たとえば、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄｓ、Ｅｄ．Ｅ．Ｄ．パリック（Ｐａｌｉｋ）、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、オーランド、１９８５年から）。Ａｌ層ならびにガラス基板についての光学定数のいくつかの例が、表７に提供されている。

透過においてＷＧＰを通る第１パスでは（ガラスからワイヤ）、透過場の非減衰成分およびリターデーション成分が図２４および２５にそれぞれ示されている。計算は、λ＝４５０ｎｍにおいて行われ、θはガラスにおいて２１°から３３．５°にわたり、視方位角φ_ｖは、−１５．５°から＋１５．５°にわたった。これらの計算角領域による非減衰成分は、図２４の上半分に示され、（ａ）は線形非減衰マップ、（ｂ）は透過偏光子軸マップ、（ｃ）は円形非減衰マップであり、各マップは、ガラスからワイヤグリッドまでの透過について少なくともｆ／２．４サンプリング円錐を網羅する。極角方向および方位角方向の両方において一様な角度ステップが使用された。視円錐のこのセグメントは、ガラスにおける屈折（実際の）円錐よりわずかに大きい（図２３の実際の屈折円錐は、デバイスの法線を中心とする円錐セグメントの４側面に接する）。セグメントの鋭角は、実際の光円錐における光線角度を表さず、これらのデータ点は無視される。視円錐内の非減衰成分は、図２４の下半分に示され、（ｄ）は線形非減衰マップ、（ｅ）は透過偏光子軸マップ、（ｆ）は円形非減衰マップであり、各マップは、ガラスからワイヤグリッドまでの透過に必要なｆ／２．４サンプリング円錐のみを網羅する。これらの後者の３つの視円錐の座標は、大気における円錐軸を基準とする。

透過におけるＷＧＰの線形非減衰は非常に高く、図２４（ｄ）に示されるようにほぼ１００％である。線形非減衰軸は、従来の吸収偏光子およびワイヤグリッド反射偏光子において使用される透過軸および吸収軸の混乱を回避するために、「高位振幅」軸（ＨＡ）と呼ばれる。ＷＧＰでは、格子ベクトルはｘ軸に平行であり、透過場のＨＡ方位は、大域的「Ｐ」偏光にほぼ平行に位置合わせされ、反射場のＨＡ方位は、大域的「Ｓ」偏光にほぼ平行に位置合わせされる。ＨＡ方位角は、円錐光線が主入射平面から逸脱するので（すなわち、φ_ｖ＝０°または１８０°から離れる）、Ｐ偏光から逸脱する。図２４（ｅ）は、大気における通常のｆ／２．４円錐について、非減衰器軸が±１．７°程度変化することがあることを示す。同様に、円形非減衰は、非主平面入射において拾い上げられる。大気におけるｆ／２．４円錐の等価物内において、透過のＷＧＰの円形非減衰は、約±３．４％に達する。

対応したシミュレーションされたリターデーションの結果が、線形リターダンス・マップ（ａ）、遅軸マップ（ｂ）、および円形リターダンス・マップ（ｃ）を含めて、図２５に示されており、各マップは、必要なサンプリングｆ／２．４円錐を網羅する。ガラスからワイヤへの透過として使用されるＷＧＰでは、線形リターダンスの大きさは、任意の視位置においてかなり一様である。λ＝４５０ｎｍにおける結果は、０．４の波線形リターダンス（４５０ｎｍの波長に対して〜１７７ｎｍのリターダンス）を示す。遅軸のマップは、線形非減衰器軸分布と比較して、線形リターダの同様であるが一様ではない軸分布を示す。遅軸は、大気におけるｆ／２．４円錐の等価物内において９０°±２５°にわたって分布する。ここで採用された極角分解方法は、リターダが続く非減衰器を想定することに留意されたい。これは、透過の光が、大気におけるｆ／２．４円錐の等価物内において０°±１．７°にわたるＨＡ軸で直線偏光され、次いで、この直線偏光は、同じ円錐内における９０°±２．５°の遅軸分布での約０．４波の線形リターダンスによって影響を受けることを意味する。透過におけるＷＧＰの円形リターダンスは、ｆ／２．４円錐の限界垂直方位角（λ＝４５０ｎｍ）において±５．４ｎｍに及ぶ。

第２パス上において、入力光がトリム・リターダおよびＬＣｏＳパネルを２重通過したのち、ＷＧＰの反射場特性（大気からガラス）が対象となる。反射場におけるｆ／２．４円錐（大気における）についてシミュレーションした非減衰およびリターデーションの特徴が、図２６および２７にそれぞれ示されている。第２パス（反射）におけるＷＧＰの非減衰の特徴は、第１パスの透過非減衰（ガラスからワイヤ）より不良である。図２６を参照すると、線形非減衰マップ（ａ）は、線形非減衰が、この場合は視円錐位置に甚大に依存することを示す（最大ＡＯＩの約７８％から８７％から最小ＡＯＩまで、または大気において約５７°から３３°のＡＯＩにわたる）。遅軸マップ（ｂ）は、線形非減衰器軸が、ｆ／２．４円錐内において最高で±４．７°に及ぶことを示す（第１パスの±１．７°に対して）。円形非減衰マップ（ｃ）は、円形非減衰も透過第１パスにおける円形非減衰より大きさが大きく、ｆ／２．４円錐内において最高で±６．１％にあることを示す。

著しくより不良な反射非減衰の特徴は、不良な反射リターデーション特性によって複雑になる。図２７の線形リターダンス・マップ（ａ）は、公称ｆ／２．４円錐内において、正味の線形リターダンスが、大気において３３°から５７°にわたるＡＯＩについて、λ＝４５０ｎｍを基準として約１２５ｎｍから１７５ｎｍに変化することを示す。これは、明らかに、円錐軸に関するＯプレート複屈折を示す。ワイヤグリッドに等価な屈折率楕円体の傾斜は、システムのＸＹ平面に対して約＋４５°に位置合わせされていた。シミュレーションは、収束円錐として実施されたことに留意されたい。光エンジンでは、ＷＧＰにおける第２パスは、発散円錐を使用し、これは、非減衰およびリターデーションの特性が円錐軸の回りに１８０°の方位角だけ回転されることを意味する。再び図２７を参照すると、反射場（ｂ）の遅軸分布は、最高で±３．８度まで変化し、透過第１パスよりわずかに悪いが、円形リターダンス（ｃ）は、反射場には存在しない。

ＶＡＮ−ＬＣｏＳベースの投影システムにおける複屈折の補償は、システムのｚ軸に対して公称±４５°に傾斜したＷＧＰの存在によって有意に影響を受けることに留意されたい。ワイヤグリッドを通る第１パス（ガラスからアルミニウム）は、すでに直線偏光している光ビームに無視できない円形リターダンスを導入する。透過におけるＷＧＰのリターデーション特性は、負の１軸Ａプレート（非常に小さい光学軸の傾斜を有する）に類似している。この特性は、ＷＧＰが面内において回転され、補償器として使用されるように利用された。

また、視円錐依存円形リターダンスをも示すトリム・リターダ要素では、トリム・リターダ要素のある程度の方位は、視円錐の各象限における円形リターダンスの符号が適切には構成されないとき、最適より劣ることにも留意されたい。これは、無視できない円形リターダンスを有する対称リターダで得られる実際の補償パネル・コントラスト値の変化を説明する。

２重パスにおいてトリム・リターダ補償器／ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネル・デバイスを進行した後、光は、空気側からＷＧＰに再び当たる。この場合、反射場が重要である。反射におけるＷＧＰのリターデーション特徴のシミュレーション結果は、円形リターダンスを有さずに、ほぼＯプレート１軸複屈折が得られることを示す。Ｏプレートは、ＷＧＰデバイス傾斜面内に含まれる光学軸を有する。円錐軸に関する線形リターダンスの変化は、具体的には遅軸がシステムの「Ｓ」および「Ｐ」主平面から逸脱するとき、ＬＣｏＳおよびＴＲデバイスの傾斜でＷＧＰ複屈折の傾斜を補完する必要性を余儀なくされる。

ワイヤグリッドが反転方位において使用される場合（基板側面が光源に面する）、反射場がＯプレート複屈折を示すことが予期される。再び、トリム・リターダは、非常に高いシステム・コントラスト比を実現するために適切に方位づけされるべきである。

ｚ軸に対して±４５°に傾斜したＷＧＰのリターデーション特性は、動作波長についてかなり分散的である。円錐にわたる正味のリターダンスは、λ＝４５０ｎｍにおいて半波未満であるようにモデリングされた。このリターダンスの大きさは、大気においてｆ／２．４円錐内の極視角のある程度について、λ＝５５０ｎｍおよび６５０ｎｍにおいて約半波（およびそれ以上）に達する。各波長照明において、ＷＧＰの反射場は、関連する等価なＯプレート複屈折を有する。

明らかに、ｚ軸に対して±４５°におけるＷＧＰの幾何学的構成は、ＶＡＮモードＬＣｏＳリターダンス特性の非対称性に加えて、トリム・リターダの４つの可能なオーバークロック角度に対応する４つの局所コントラスト最大値が必ずしも等しくないということに寄与すると考えられる非対称性を課す。さらに、たとえば図７に示されるように、トリム・リターダが遅軸平面に沿って正味リターダンス特性において非対称性を示す場合、この追加の非対称性は、トリム・リターダの４つの可能なオーバークロック角度に対応する４つの局所コントラスト最大値が等しくないということにも寄与する可能性がある。

本発明によれば、トリム・リターダは、全システム・コントラストが、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位角位置および／またはＷＰＧの方位によって実質的に影響を受けないように、最適方位角方位にクロックされる。

たとえば、前者に関して、垂直入射におけるトリム・リターダの遅軸が入射光の偏光軸に平行に近く、ワイヤ・グリッドが−４５°に方位づけされるように、非対称トリム・リターダがクロックされるとき、表４ａ〜ｄに列挙された測定コントラスト・レベルは、４つの異なるパネル方位について、４１００、４４００、３６００、４２００、４４００、３４００、４７００、および４３００を含む。測定コントラスト・レベルの差は、入射光の偏光軸（すなわち、ｙ軸）に垂直な軸についてＬＣＤパネルのＳＡの象限位置に鏡像化される象限にあるように開始オーバークロック角度を選択することによって、さらに低減される。この制約により、図１１ａ、１２ａ、１３ａ、および１４ａのトリム・リターダの上部右コーナーにおいて概述されるように、測定コントラスト・レベルは、４１００、４２００、４４００、および４３００を含む。明らかに、これらの４つの構成のそれぞれにおけるトリム・リターダは、最適方位角方位にクロックされ、これにより、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位角位置によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストが得られる。

同様に、垂直入射におけるトリム・リターダの遅軸が入射光の偏光軸に平行に近く、ワイヤ・グリッドが＋４５°に方位づけされるように、非対称トリム・リターダがクロックされるとき、表５ａ〜ｄに列挙された測定コントラスト・レベルは、４つの異なるパネル方位について、４１００、４４００、３６００、４２００、４４００、３４００、４７００、および４３００を含む。再び、測定コントラスト・レベルのこの差は、入射光の偏光軸（すなわち、ｙ軸）に垂直な軸についてＬＣＤパネルのＳＡの象限位置に鏡像化される象限にあるように開始オーバークロック角度を選択することによって、さらに低減される。この制約により、図１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、および１４ｂのトリム・リターダの上部右コーナーにおいて概述されているように、結果的なコントラスト・レベルは、４４００、４３００、４１００、４２００として測定される。明らかに、これらの４つの構成のそれぞれのトリム・リターダは、やはり最適方位角方位にクロックされ、その結果、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位角位置によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストが得られる。さらに、図１１ａおよび１１ｂ、１２ａおよび１２ｂ、１３ａおよび１３ｂ、ならびに１４ａおよび１４ｂに示されるトリム・リターダの上部右コーナーに列挙されたコントラスト・レベルと比較すると、これらの最適方位角方位により、ＷＧＰの方位によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストがやはり得られる。

本発明により、商用的に価値のある最適化技術が得られ、この技術により、一貫した全システム・コントラスト・レベルが得られ、したがって、産物のコントラスト比が規格化されることが有利である。より具体的には、最適化技術により、適切な最適領域において方位づけされたＳＡでさいの目にされた１セットのトリム・リターダが、同様のコントラスト・レベルを依然として維持しながら、同じまたは異なる投影システムにおいて様々に方位づけされたＬＣＤパネルおよび／または方位づけされたＷＧＰに使用されることが可能になる。

本発明によって提供される最適化技術は、最高全システム・コントラストに対応するトリム・リターダの方位角方位を実験的に決定することとは著しく異なることに留意されたい。たとえば、本発明の一実施形態によれば、図１１ａおよび１１ｂを参照すると、パネル方位＃１にあるＬＣｏＳの非対称トリム・リターダの最適方位角は、ＷＧＰの方位に関係なく、０と−４４°との間にある（たとえば、これは、構成５００および６４０について４１００および４４００の同様のコントラスト・レベルをそれぞれ生成する）。表４ａを参照すると、パネル方位＃１および−４５°に方位づけされたＷＧＰの最高実験コントラスト測定値は、１３６と１８０°との間にあるトリム・リターダＳＡ方位５０８について４４００である。このＳＡ方位領域（すなわち、１３６と１８０°との間）により、−４５°に方位づけされたＷＧＰについて最適領域（すなわち、０と−４４°との間）より高い実験コントラスト測定値が得られたが、同じ領域が、ＷＧＰが＋４５°に方位づけされている構成に使用される場合、結果的なコントラスト測定値は、はるかにより低くなる（たとえば、ＳＡ方位６４８について３４００）。

垂直入射におけるトリム・リターダの遅軸が、ＬＣｏＳパネルに透過した直線偏光に最も近くなるように、対称トリム・リターダがクロックされるとき、表４ａ〜ｄに列挙された測定コントラスト・レベルは、４つのパネル方位および−４５°のワイヤ・グリッド方位について、４４００、４０００、３３００、３５００、３４００、３８００、４１００、および４５００である。これらの測定コントラスト比は、トリム・リターダの遅軸が任意に選択されるときの２３００の最大変化と比較して、１２００の最大変化を提供する（すなわち、方位５６６対５６９）。その結果、これらの８つの構成のそれぞれにおけるトリム・リターダは、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位角位置によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストを提供する最適方位角方位にクロックされると言われる。

同様に、垂直入射におけるトリム・リターダの遅軸が、ＬＣｏＳパネルに透過した直線偏光に最も近くなるように、対称トリム・リターダがクロックされるとき、表５ａ〜ｄに列挙された測定コントラスト・レベルは、４つのパネル方位および＋４５°のワイヤ・グリッド方位について、４４００、４０００、３３００、３５００、３４００、３８００、４１００、および４５００である。これらの測定コントラスト比は、トリム・リターダの遅軸が任意に選択されるときの２３００の最大変化と比較して、１２００の最大変化を提供する（すなわち、方位６６７対６６８）。その結果、これらの８つの構成のそれぞれにおけるトリム・リターダは、液晶ディスプレイ・パネルの遅軸の方位角位置によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストを提供する最適方位角方位にクロックされると言われる。１５ａおよび１５ｂ、１６ａおよび１６ｂ、１７ａおよび１７ｂ、ならびに１８ａおよび１８ｂに示されるトリム・リターダの上部右コーナーに列挙されたコントラスト・レベルと比較すると、ＷＧＰの方位は、トリム・リターダが非対称である実施形態より、全システム・コントラストの決定について重要な役割を果たすことに留意されたい。

本発明の一実施形態によれば、特定のタイプのＬＣＤパネルを補償するために選択された非対称トリム・リターダが、ＷＧＰとＬＣＤパネルとの間に配置され、ＬＣＤパネルの遅軸の方位に依存して選択された所定の最適領域内に遅軸があるように回転される。たとえば、ＬＣＤパネルの遅軸がパネル方位＃１に対応する場合、所定の最適領域は０と−４４°との間にあるが、ＬＣＤパネルの遅軸がパネル方位＃２、＃３、または＃４に対応する場合、所定の最適領域は、それぞれ、１３６と１８０°、−１３６と−１８０°、および０と４４°との間にある。遅軸が所定の領域内にあるようになった後、トリム・リターダは、正確な最適方位角にクロックされる（たとえば、計算されたオーバークロック角度および／または実験による微調整を使用して）。任意選択で、第１トリム・リターダと同じパラメータを有して製造された第２非対称トリム・リターダが、第２ＷＧＰと第２ＬＣパネルとの間に配置され、遅軸が、第２ＬＣＤパネルの遅軸の方位に依存して選択された第２の所定の最適領域内にあるように回転される。第１および第２トリム・リターダ、ＷＧＰ、ならびにＬＣＤパネルは、同じ投影システムの異なる投影システムまたは異なる色チャネルのいずれかの部分である。後者に関して、異なる色チャネルが、異なる方位のＷＧＰおよび／または異なる方位のＬＣＤパネルを有することが可能である。この最適化技術により、第１および第２ＬＣＤの遅軸方位ならびに／あるいは２つのＷＧＰの方位によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストが得られることが有利である。

非対称トリム・リターダに適切な材料のいくつかの例には、ａ）形状複屈折コーティングなどの随意選択の−Ｃプレート要素を有する、１軸Ｏ−プレートとして構成された液晶ポリマー、ｂ）−Ｃプレート要素がＯプレート要素と均一に統合される傾斜ディスコティック（負）１軸Ｏプレート（フジ・ワイドビュー・フィルムなど）、ｃ）２軸媒体のｃ軸がデバイスの法線から傾斜される酢酸セルロース化合物などの傾斜負２軸有機フォイル、ｄ）正および負の両方の複屈折結晶を適用可能とすることが可能である、Ｏプレート（１つまたは複数の層を有する）として構成された複屈折結晶（固体）、ｅ）得られる等価な屈折率の屈折率楕円体が傾斜１軸もしくは２軸複屈折である斜めコーティング無機薄膜リターダ、ならびに／あるいはｆ）各ＬＣディレクタがデバイスの法線に関して傾斜されているが、ＬＣディレクタがｚ軸の回りに歳差運動する際のＬＣディレクタの連続ねじれが、実効屈折率の屈折率楕円体を傾斜負２軸複屈折の１つに平均するらせん強誘電液晶ポリマーがある。任意選択で、傾斜ｃ軸を有し、かつ面内リターダンス成分を有する非対称トリム・リターダが、非均一組合わせによって追加の−Ｃプレート要素を組み込む（非均一リターダ）。

本発明の他の態様によれば、特定のタイプのＬＣＤパネルを補償するために選択された対称トリム・リターダが、ＷＧＰとＬＣＤパネルとの間に配置され、ＬＣＤパネルの遅軸の方位に依存して選択された２つの所定の最適領域の一方の内部に遅軸があるように回転される。たとえば、ＬＣＤパネルの遅軸がパネル方位＃１に対応する場合、２つの所定の最適領域は、０から−４４°および１３６から１８０°であり、一方、ＬＣＤパネルの遅軸がパネル方位＃２、＃３、または＃４に対応する場合、所定の最適領域は、それぞれ、０から−４４°および１３６から１８０°、０から４４°および−１３６から−１８０°、ならびに０から４４°および−１３６から−１８０°である。遅軸が２つの所定の領域の一方の内部にあるようになった後、トリム・リターダは、正確な最適方位角にクロックされる（たとえば、計算されたオーバークロック角度および／または実験による微調整を使用して）。任意選択で、第１トリム・リターダと同じパラメータを有して製造された第２対称トリム・リターダが、第２ＷＧＰと第２ＬＣＤパネルとの間に配置され、第２ＬＣＤパネルの遅軸の方位に依存して選択された２つの所定の最適領域の一方の内部に遅軸があるように回転される。第１および第２トリム・リターダ、ＷＧＰ、ならびにＰＣＤパネルは、異なる投影システムまたは同じ投影システムの異なる色チャネルのいずれかの部分である。後者に関して、異なる色チャネルが、異なる方位のＷＧＰおよび／または異なる方位のＬＣパネルを有することが可能である。この最適化技術により、第１および第２ＬＣＤの遅軸方位ならびに／あるいはＷＧＰの方位によって実質的に影響を受けない全システム・コントラストが得られることが有利である。

適切な対称トリム・リターダのいくつかの例には、ａ）形状複屈折要素などの随意選択の−Ｃプレート要素を有する、１軸Ａプレート（トリム・リターダ・デバイスの平面における光学軸）として構成された液晶ポリマー・リターダ、ｂ）格子ピッチが照明波長よりかなり短く、格子が、リターダ・デバイスの平面において位置合わせされた光学軸を有する実効形状複屈折媒体に等価であるゼロ次格子（ＺＯＧ）（ＺＯＧは、Ｅビーム符号化、または適切な基板もしくはコーティング材料のフォトレジスト・パターニングおよびエッチングでＵＶ感応層の上に書くことが可能である）、ｃ）２軸媒体のｃ軸がディスプレイ・システムのｚ軸に平行である、酢酸セルロース化合物などの非傾斜有機２軸フォイル、ｄ）正および負の両方の複屈折結晶を適用可能とすることが可能である、Ａプレートとして構成された複屈折結晶（固体）、ならびに／あるいはｅ）得られる等価な屈折率の屈折率楕円体が、ほぼ傾斜していない１軸または２軸の複屈折である斜めコーティング無機薄膜リターダがある。任意選択で、非傾斜ｃ軸を有し、かつ面内リターダンス成分を有する対称トリム・リターダが、非均一様組合わせによって追加の−Ｃプレート要素を組み込む（非一様リターダ）。

本発明について、例示のために、前偏光子、ＷＧＰ、トリム・リターダ、ＶＡＮモードＬＣｏＳパネル、およびクリーンアップ偏光子２０４を含むサブシステムを参照して述べた。当業者なら、本発明の範囲から逸脱せずに、サブシステムを変更および修正することが可能であることを理解するであろう。たとえば図２８、２９、３０ａ、および３０ｂを参照すると、他の実施形態によれば、本発明は、ＷＧＰではなく、マックニール・タイプまたは３Ｍポリマー膜偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）キューブ５０１ａ（ＰＢＳのコーティングされた傾斜斜辺が非対称ＥＭＦ屈折率楕円体を生じる）、および／または反射ＬＣｏＳパネルではなく、ねじれネマチック（ＴＮ）もしくはＶＡＮモード透過液晶パネル４０３（偏光子４０１ａおよび検光子４０１ｂは、通常、システムのＸＹ平面に対して傾斜していないが、単一パスＬＳＤにより、リターダンス特性について非対称性が生じ、したがって、オーバー値トリム・リターダ補償器が特定の方式でクロックされることを必要とする）を使用するマイクロディスプレイ投影システムにおける補償器の最適技術を提供する。当業者なら、トリム・リターダＳＡの最適領域は、異なる実施形態について変更されることが可能であることを理解するであろうことに留意されたい。たとえば、マックニール・タイプのＰＢＳキューブを使用する図２８および２９に示される実施形態では、トリム・リターダＳＡの最適領域は、第２直線偏光に近い（すなわち、入り偏光に直交する）ことが予期される。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。

従来の技術の３パネル・ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）ベースの液晶オン・シリコン（ＬＣｏＳ）投影光エンジンの概略図である。 ＷＧＰがｘ軸に対して＋４５°に方位づけされているマルチパネルＷＧＰベースのＬＣｏＳ投影光エンジンのサブシステムの概略図である。 図２ａに示されたサブシステムの平面図である。 ＷＧＰがｚ軸に対して−４５°に方位づけされているマルチパネルＷＧＰベースのＬＣｏＳ投影光エンジンのサブシステムの概略図である。 図２ｃに示されたサブシステムの平面図である。 完全機能トリム・リターダを２ｎｍ／２５０ｎｍ Ａ／ＣプレートＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルにカスケードすることについてシミュレーションした２重パス・コントラストを示す図である。 図４ａは正の方位角の半時計回り（ＣＣＷ）の慣例で、観測者に入射するビームを見たときの右手ＸＹＺ座標系を示す図である。図４ｂは正の方位角の半時計回り（ＣＣＷ）の慣例で、観測者から離れてビームを見たときの左手ＸＹＺ座標系を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に対して−４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第３象限に位置するとき（すなわち、パネル方位＃１）のＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に対して−４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第１象限に位置するとき（すなわち、パネル方位＃２）のＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に対して−４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第４象限に位置するとき（すなわち、パネル方位＃３）のＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に対して−４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第２象限に位置するとき（すなわち、パネル方位＃４）のＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に関して＋４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第４象限に位置する（すなわち、パネル方位＃３）ときのＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に関して＋４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第２象限に位置する（すなわち、パネル方位＃４）ときのＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に関して＋４５°に方位づけされ、ＬＣｏＳのＳＡが第３象限に位置する（すなわち、パネル方位＃１）ときのＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 ＷＧＰがｚ軸に関して＋４５°に方位され、ＬＣｏＳのＳＡが第１象限に位置する（すなわち、パネル方位＃２）ときのＴＲの可能なＳＡ方位を示す図である。 主軸に沿った非対称トリム・リターダ補償器の正味線形リターダンス特性を示す図である。 主軸に沿った対称トリム・リターダ補償器の正味線形リターダンス特性を示す図である。 非対称トリム・リターダについて実験リターダンス成分のコノスコープ・ビューイング・マップを示す図である。 対称トリム・リターダについて実験リターダンス成分のコノスコープ・ビューイング・マップを示す図である。 図１１ａはパネル方位＃１の非対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１１ｂはパネル方位＃１の非対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１２ａはパネル方位＃２の非対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１２ｂはパネル方位＃２の非対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１３ａはパネル方位＃３の非対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１３ｂはパネル方位＃３の非対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１４ａはパネル方位＃４の非対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１４ｂはパネル方位＃４の非対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１５ａはパネル方位＃１の対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１５ｂはパネル方位＃１の対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１６ａはパネル方位＃２の対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１６ｂはパネル方位＃２の対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１７ａはパネル方位＃３の対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１７ｂはパネル方位＃３の対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 図１８ａはパネル方位＃４の対称トリム・リターダおよび−４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。図１８ｂはパネル方位＃４の対称トリム・リターダおよび＋４５度に傾斜したＷＧＰについて遅軸の最適領域を示す概略図である。 ＲＨ−ＸＹＺ座標系において示されたＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルの概略図である。 反射ＲＨ−ＸＹＺ座標系または入射ＬＨ−ＸＹＺ座標系に対する遅軸方位の決定について、ＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのシミュレーションした反射リターダンス成分を示す図である。 ４．５°の事前傾斜およびλ＝５５０ｎｍにおける２ｎｍ／２５０ｎｍ Ａプレート／Ｃプレートのリターダンス成分を有するＶＡＮ−ＬＣｏＳパネルのシミュレーションしたコノスコープ円形リターダンス・マップを示す図である。 入射に面するワイヤ側面を有するＷＧＰの概略図である（ＲＨ−ＸＹＺ座標系において示されている）。 大気中において４５°に傾斜したＷＧＰの円錐サンプリングを示し、‘．’マーカを有する線が、デバイスの法線からずれている極角および方位角の関数として円錐軸に対する円錐（円）の断面を表し、‘ｘ’を有する線が、１．５２の屈折率のガラスにおける新しいサンプル円錐を表す図である。 ４５°の傾斜において使用されるＷＧＰの非減衰成分を示し、非減衰パラメータが、ガラスからワイヤグリッドに透過するために必要な収束ｆ／２．４サンプリング円錐にわたって、デバイスの法線を中心とする座標軸の関数（上半分）、および円錐軸を中心とする座標軸の関数（下半分）として示されている図である。 ガラスからワイヤグリッドに透過するために必要な収束ｆ／２．４サンプリング円錐にわたって、４５°の傾斜において使用されるＷＧＰのリターデーション成分を示す図である。 空気からワイヤグリッドに反射するために必要な収束ｆ／２．４サンプリング円錐にわたって、４５°の傾斜において使用されるＷＧＰの非減衰成分を示す図である。 空気からワイヤグリッドに反射するために必要な収束ｆ／２．４サンプリング円錐にわたって、４５°の傾斜において使用されるＷＧＰのリターデーション成分を示す図である。 マックニール・タイプの偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）・キューブを含むマルチパネル偏光ベースのＬＣｏＳ投影光エンジンのサブシステムの概略図である。 マックニール・タイプの偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）・キューブを含むマルチパネル偏光ベースのＬＣｏＳ投影光エンジンの他のサブシステムの概略図である。 図３０ａはＬＣＤがＴＮまたはＶＡＮモード透過型液晶パネルである、マルチパネル偏光ベースのＬＣＤ投影光エンジンのサブシステムの概略図である。図３０ｂはＬＣＤがＴＮまたはＶＡＮモード透過型液晶パネルである、マルチパネル偏光ベースのＬＣＤ投影光エンジンの他のサブシステムの概略図である。

２００ 前偏光子
２０１ ＷＧＰ
２０２ トリム・リターダ
２０３ ＶＡＮモードＬＣｏＳパネル
２０３ａ 不透明基板
２０３ｂ 切替え可能液晶層
２０４ クリーンアップ偏光子
２１２ 直交経路
２１３ 光路
２２０ 遅軸（ＳＡ）
２２１ 速軸（ＦＡ）
２４０ 無偏光または部分偏光
２４１ Ｐ偏光
２４３ わずかに楕円に偏光した光
２４４ Ｓ偏光成分
２４５ 残りのＰ偏光成分

Claims (22)

1. 光源と、
   前記光源から光を受光して、第１直線偏光軸を有する第１直線偏光を透過させる第１偏光子と、
   遅軸および速軸を有する、前記第１直線偏光を光変調するための液晶ディスプレイ・パネルと、
   前記光変調された光を受光して、第２直線偏光軸を有する第２直線偏光を透過させる第２偏光子と、
   前記第２直線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・パネルと前記第１および第２偏光子のうちの少なくとも１つとの間に配置され、前記液晶ディスプレイの残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有するトリム・リターダであって、前記トリム・リターダの遅軸の方位角が、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の異なる方位、ならびに前記第１および第２偏光子の異なる方位、のうちの少なくとも一方の前記異なる方位間でシステム・コントラスト・レベルの差を低減するように事前に決定された方位角領域にあるように選択される、トリム・リターダとを備え、
   前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の異なる方位のそれぞれが、前記液晶ディスプレイ・パネルの異なる象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分するものであり、
   前記第１および第２偏光子の異なる方位が、光の進行方向に対して約＋４５°および約−４５°だけ傾斜した方位である、
   液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
2. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、透過液晶ディスプレイ・パネルである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
3. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、反射液晶ディスプレイ・パネルであり、前記第１および第２直線偏光軸が直交し、前記第１および第２偏光子が、同じ偏光ビームスプリッタを備える、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
4. 前記偏光ビームスプリッタが、マックニール・タイプの偏光ビームスプリッタ・キューブである、請求項３に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
5. 前記偏光ビームスプリッタが、垂直外入射で方位づけされたワイヤ・グリッド偏光子である、請求項３に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
6. 前記第１直線偏光を前記ワイヤ・グリッド偏光子の第１側面に透過させるように配置された前偏光子、および前記ワイヤ・グリッド偏光子の第２対向側面から反射された前記第２直線偏光を受光するクリーンアップ偏光子を備える、請求項５に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
7. 前記液晶ディスプレイ・パネルが、垂直配向ネマチック液晶オン・シリコン（ＶＡＮ−ＬＣｏＳ）パネルを備える、請求項５に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
8. 前記トリム・リターダの前記遅軸が、前記液晶ディスプレイ・パネルの第１方位について第１位置、前記液晶ディスプレイ・パネルの第２方位について第２位置、前記液晶ディスプレイ・パネルの第３方位について第３位置、および前記液晶ディスプレイ・パネルの第４方位について第４位置に方位されるとき、前記方位角領域が、ほぼ同じシステム・コントラストを提供するように事前に決定され、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記第１、第２、第３、および第４方位のそれぞれが、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸を異なる象限に有する、請求項１から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
9. 前記方位角領域が、前記トリム・リターダの前記遅軸が前記偏光ビームスプリッタの鏡像方位について同じ位置に方位づけされるとき、ほぼ同じシステム・コントラスト・レベルを提供するように事前に決定される、請求項３から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
10. 方位角が、前記第１直線偏光軸から約４５度未満である、請求項１から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
11. 前記方位角領域が、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の前記方位に依存して決定される、請求項１から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
12. 前記方位角領域が、前記第１直線偏光軸に垂直な軸について前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸を含む象限を鏡像化する象限にある、請求項１から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
13. 前記トリム・リターダが、非対称トリム・リターダである、請求項１２に記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
14. 前記トリム・リターダが、対称トリム・リターダであり、前記方位角領域が、前記第１直線偏光軸に垂直な軸について前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸を含む象限を鏡像化する第１象限、および前記第１象限から約１８０°回転された第２象限の一方にある、請求項１から７のいずれかに記載の液晶ディスプレイ・ベースの投影システム。
15. トリム・リターダをクロックする方法であって、
    液晶ディスプレイ・ベースの投影システムにおいて第１液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスを補償するために第１トリム・リターダを提供する工程であって、前記液晶ディスプレイ・ベースの投影システムが、光源と、前記光源から光を受光して、第１直線偏光軸を有する第１直線偏光を前記第１液晶ディスプレイ・パネルに透過させ、前記第１液晶ディスプレイ・パネルから第２直線偏光軸を有する第２直線偏光を受光する少なくとも１つの偏光子と、前記第２直線偏光をスクリーン上に投影するための投影レンズとを含み、前記第１トリム・リターダが、前記第１液晶ディスプレイの残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有する工程、
    前記第１トリム・リターダの前記遅軸の方位角について第１方位角領域を決定する工程であって、前記第１方位角領域が、前記第１液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の異なる方位、および前記少なくとも１つの偏光子の異なる方位、のうちの少なくとも一方の前記異なる方位間でシステム・コントラスト・レベルの差を低減するように選択され、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の異なる方位のそれぞれが、前記液晶ディスプレイ・パネルの異なる象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分するものであり、前記少なくとも１つの偏光子の異なる方位が、光の進行方向に対して約＋４５°および約−４５°だけ傾斜した方位である工程、および、
    遅軸の方位角が前記第１方位角領域内にあるように、前記第１トリム・リターダを方位づけする工程を備える、方法。
16. 第２液晶ディスプレイ・パネルの残留面内リターダンスを補償するために第２トリム・リターダを提供する工程であって、前記第２トリム・リターダが、前記第２液晶ディスプレイ・パネルの前記残留面内リターダンスより大きい面内リターダンスを有し、かつ遅軸を有する工程、
    前記第２トリム・リターダの前記遅軸の方位角の第２方位角領域を決定する工程であって、前記第２方位角領域が、前記システム・コントラスト・レベルを提供するように選択される工程、および、
    遅軸の前記方位角が前記第２方位角領域内にあるように、前記第２トリム・リターダを方位づけする工程を備える、請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの偏光子が、ワイヤ・グリッド偏光子を備え、前記第１液晶ディスプレイ・パネルが、垂直配向ネマチック液晶オン・シリコン（ＶＡＮ−ＬＣｏＳ）パネルを備える、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１方位角領域を決定することが、前記少なくとも１つの偏光子の前記方位に最も依存するシステム・コントラスト・レベルを提供するオーバークロック角度を排除するために、４つの可能なオーバークロック角度を計算して、前記第１方位角領域を選択することを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記第１方位角領域を決定することが、前記第１直線偏光軸から０と４４°との間にあるように前記第１方位角領域を選択することを含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記第１および第２トリム・リターダが、ほぼ同じＡプレート・リターダンスおよびＣプレート・リターダンスを有して製造される、請求項１６に記載の方法。
21. 前記第１方位角領域を決定することが、前記少なくとも１つの偏光子の鏡像化方位および同じ液晶ディスプレイ・パネル・遅軸方位を有する構成についてほぼ同じシステム・コントラスト・レベルを提供するように、前記第１方位角領域を選択することを含む、請求項１５に記載の方法。
22. 前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸の異なる方位は、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸が前記液晶ディスプレイ・パネルの第１象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分する第１の方位と、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸が前記液晶ディスプレイ・パネルの第２象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分する第２の方位と、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸が前記液晶ディスプレイ・パネルの第３象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分する第３の方位と、前記液晶ディスプレイ・パネルの前記遅軸が前記液晶ディスプレイ・パネルの第４象限で前記第１および第２直線偏光軸を実質的に二等分する第４の方位とを含む、請求項１５に記載の方法。

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