KR20080092277A

KR20080092277A - 경사 플레이트 리타더를 구비하는 비틀린 네마틱 ｘ액정콘트라스트 보상

Info

Publication number: KR20080092277A
Application number: KR1020080032734A
Authority: KR
Inventors: 킴 레옹 탄; 케런 데니스 헨드릭스
Original assignee: 제이디에스 유니페이즈 코포레이션
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2008-10-15
Also published as: EP1980902A3; US20080252800A1; TW200903112A; KR101431167B1; JP2008282007A; US8072561B2; JP5386101B2; DK1980902T3; EP1980902B1; EP1980902A2; CN101285966B; TWI434110B; CN101285966A

Abstract

액정 표시 투사 시스템에 대한 콘트라스트 보상기는, 광원, 상기 광원으로부터 광을 수광하며, 제1 편광을 가지는 광을 투과시키도록 배향된 투과축을 가진 제 1 평광부, 상기 제 1 편광기를 통하여 투과되는 광을 수광하며 투과된 광을 선택적으로 변조하는 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널을 통하여 투과되는 광을 수광하며, 상기 제 1 편광기의 투과축에 거의 수직하게 배향된 투과축을 가지는 제2 편광기, 및 수직 평면에 대하여 0도보다 큰 제 1 각으로 배향된 광학축을 가지는 제 1 복굴절 요소와, 수직 평면에 대하여 실질적으로 0도인 제 2 각으로 배향된 광학축을 가지는 제 2 복굴절 요소를 가지는 보상 플레이트;를 포함하며, 상기 보상 플레이트는 상기 액정 표시 패널의 평면에 대하여 경사져 있다.

콘트라스트 보상

Description

경사 플레이트 리타더를 구비하는 비틀린 네마틱 ｘ액정 콘트라스트 보상{Twisted nematic xLCD contrast compensation with tilted-plate retarders}

본 출원은 일반적으로 액정 디스플레이용 리타더 보상기(retarder compensators)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경사 플레이트 리타더 보상기(tilted-plated retarder compensators)와 이를 구비하는 비틀린 네마틱 투과형 액정 표시 장치 시스템(tilted nematic transmissive liquid crystal display systems)에 관한 것이다.

몇몇 마이크로 디스플레이 프로젝션(micro-display projection; MDP) 기술은 현재 40" 내지 70"의 스크린 대각선 크기를 대상으로 하는 시장에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 디지털 광 프로세서(DLP) 기반의 프로젝터들은 화소 수준에서 2진 강도 변조(binary intensity modulation)를 구체화하고, 화상의 적색, 녹색, 및 청색(RGB color) 채널 정보(channel information)를 일시적으로 다중 송신(multiplex)하기 위하여 하나의 패널에 의존한다. 한편, 투과형 액정 디스플레이(xLCD)와 LCoS(liquid crystal on silicon; 실리콘 상층액정) 프로젝터들의 모두는 화소 수준의 변조를 제공하기 위해 스위치 가능한 LC 층의 전자-광학 효 과(electro-optic effect)를 이용한다. DLP 배면에 수백만 개의 힌지로 연결된 마이크로 미러들(micro-mirrors)을 제작하는 것에 비해 편광에 기초한 xLCD와 LCoS MDP 패널들의 제작이 전형적으로 저가이고 수율이 높기 때문에 xLCD와 LCoS 광학 엔진들의 모두는 종종 세 개의 패널 구조(three-panel architecture)로 구성되는데, 여기에서 RGB 색상 채널들은 스크린에 투사되기 이전에 동시에 표시되며 수렴된다. LCoS 패널들이 비틀린 네마틱(TN) 액정층이나 수직 정렬 네마틱(VAN) 액정층(liquid crystal; (LC) layers)에 기초할 수 있지만, 상업적인 LCoS 계열 프로젝터들에서는 VAL-모드 LC 기술이 일반적으로 더 우세하다. xLCD 패널들에서는 산업이 VAN-모드 LC로 이동하고 있지만, xLCD 패널들에서 우세한 LC 작동 모드는 TN이다.

세 개의 TN xLCD 패널들을 이용하는 광학 엔진들(optical engines)이 "3LCD" 산업 포럼(3LCD industry forum) 하에서 활성화되어왔다. 도 1에 3LCD 구조의 하위 시스템이 개략적으로 도시되며, 도 1은 전형적인 3 패널 광 엔진(3-panel light engine)의 화상 변조 영역을 나타낸다. 광학적 하위 시스템(100)은 입력 전-편광기(input pre-polarizers; 101a, 101b, 101c)와, 리타더 보상기들(103a, 103b, 103c)과, xLCD 패널들(104a, 104b, 104c)과, 출구 정리 편광기들(exit clean-up polarizers; 105a, 105b, 105c)을 구비한다. 광학 하위 시스템(100)의 중앙 요소는 X-큐브(X-cube; 110)이고, 여기에서 세 개의 개별적인 광의 빔들(120a, 120b, 120c)이 결집되고 하나의 수렴된 광의 빔(130)으로 방출되어 스크린(미도시)에 투사된다. 세 개의 개별적인 광 빔들은 RGB 채널 데이터(RGB channel data)를 제공한 다. 일반적으로, 녹색 채널은 X-큐브의 투과된 포트(transmitted port)를 향하도록 종종 제1 광 빔(120a)과 일치한다. 각각의 색상 채널에 관해, xLCD 패널(104a/104b/104c)은 일군의 겹쳐진 편광기들(crossed polarizers)의 사이에 배치된다(예를 들어, 입력 전-편광기(101a/101b/101c)와 출구 정리 편광기들(105a/105b/105c)의 각각의 사이에). 도시된 개략도에서, 입력 전-편광기(101a/101b/101c)의 투과 축들(transmission axes)은 수평하게(도면의 평면에 평행하게) 정렬된다. 녹색이나 'a' 채널에 대응하는 광학 하위 시스텝(100)의 아암(arm)은 변조된 수직 편광 광(vertically polarized light)을 X-큐브의 빗변에 대하여 P-편광 광(P-polarized light)으로 나타나 X-큐브를 통과하여 투과되도록 수평 편광 광(horizontally polarized light)으로 변환하기 위하여 전형적으로 반파장판(half wave plate; HWP, 106)을 구비한다. 선택적으로는, xLCD 패널(104a)이 입사 수직 편광(incoming vertical polarization)을 작동 상태(on-state)의 수평 편광(horizontal polarization)으로 회전시키면, HWP(106)은 광학 하위 시스템(100)의 다른 아암에 위치할 수 있다.

리타더 보상기들(103a, 103b, 103c; retarder compensators)은 xLCD MDP 시스템의 콘트라스트 수준을 개선하기 위해 사용되는 보상 요소들이며, 리타더 보상기들이 없으면 xLCD MDP 시스템의 콘트라스트 수준은 비스듬한 방향에서 볼 때 감소된다. 예를 들어, TN 모드 LCD 패널들에서의 굴절율(refractive index)의 비등방성(anisotropy)은 xLCD MDP 시스템의 시야각(viewing angle) 특성을 저하시킨다. 리타더 보상기들(103a, 103b, 103c)이 없는 경우, xLCD 원판(native panel) 콘트라 스트는 전형적으로 수백 대 1이다. 리타더 보상기들(103a, 103b, 103c)이 있으면, 보상된 xLCD 패널 콘트라스트는 실질적으로 높다.

통상적으로, 리타더 보상기들(103a, 103b, 103c)은, 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose) 기판 위의 디스코틱 레이어(discotic layer)로 이루어지는 Fuji 사의 와이드 뷰(Wide View; WV) 필름과 같은 연신된 유기 박막(stretched organic foil)으로 제조되어 왔다. MDP 시스템 내에서 연신된 유기 박막을 리타더 보상기들로 이용하는 것은 직시형 LCD(direct view LCD) 산업에서의 유기 박막의 사용과 같은데, 직시형 LCD 산업에서는 대형 스크린 영역들(예를 들어 2.5 인치나 그 이상)이 콘트라스트를 위해 보상되거나 및/또는 화각을 개선해야 할 필요가 있다. 그러나 MDP 분야에서는 증가된 광속(light flux)이 이와 같은 유기 리타더 보상기들의 조속한 열화를 가져온다. 나아가, 작은 스크린 영역들(예를 들어 2.5 인치나 그 이하)에 요구되는 균일성(uniformity)과 표면 품질(surface quality) 사양들은 이와 같은 유기 리타더 보상기들로는 항상 충족될 수 없다. 따라서 콘트라스트 향상 방법으로 보다 신뢰성이 있는 지연 보상 기술이 요구된다.

미국 특허 출원 제20060268207호에 이러한 향상 방법이 제안되었으며, 이 미국 특허 출원의 모든 내용은 여기에 참조 문헌으로서 병합된다. 이러한 참조 문헌에 있어서, Tan 씨 등은 투과형(예를 들어 xLCD)과 반사형(예를 들어 LCoS) MDP 시스템의 모두에서 경사 C-플레이트 리타더(tilted C-plate retarder)를 콘트라스트 향상 장치로 사용하는 방법을 개시한다. 명백하게도 C-플레이트 요소를 형성하기 위해 진공 코팅 유전층(vacuum coated dielectric layers)을 이용하는 것이 미 국 특허 제7,170,574호에 설명되었는데, 이 특허도 여기에서 참조 문헌으로서 병합된다.

도 2를 참조하면 종래 기술의 xLCD MDP시스템의 하나의 아암(arm)의 광학계가 도시된다. 이와 같은 하위 시스템(200)에서, 이전 단계의 광파이프(light pipe)(또는 도시되지 않은 플라이 아이 배열(Fly's Eye Array)과 같은 기타 균일화기(homogenizer))로부터의 출력 광원뿔(cone of light)은 전-편광기(201; pre-polarizer)에 의해 직선으로 편광된다. 전체 원에 대하여 임의로 정렬될 수 있는 전-편광기(201)의 투과축(220)은 x-축(0도로 정렬된 것으로 도시됨)에 대하여 전형적으로 ㅁ 45도나 0도나 90도로 정렬된다. 전-편광기(201)를 통과한 광은 리타더 보상기(203)와 xLCD 표시기(imager; 204)를 통과하는데, 전형적으로 xLCD 표시기는 전-편광기 투과축(220)에 대하여 45도의 방위각 편심(azimuthal offset)으로 정렬되는 저속축(230)을 갖는다. xLCD 표시기(204)를 통과한 광은 그 이후 후-분석기(205; post-analyzer)를 통과한다. 후-분석기는 전-편광기 축(220)에 대해 수직하게 정렬된 투과축(221)을 갖는다.;

이와 같은 광학 시스템(200)이 전-편광기(201)와 xLCD 표시기(204)의 사이에 배치되는 하나의 리타더 보상기(203)를 구비하는 것으로 도시되었으나, 대체의 실시예들은 전-편광기(201)와 후-분석기(205)의 사이의 어느 곳에나 삽입될 수 있는 하나 이상의 리타더 보상기의 단계들을 제공한다. 예를 들어, 다른 실시예에 있어서 리타더 보상기(204)가 xLCD 표시기(204)와 후-분석기(205)의 사이에 배치된다. 또 다른 실시예에 있어서 전-편광기(201)와 xLCD 표시기(204)의 사이에 제1 리 타더 보상기(203)가 마련되고, xLCD 표시기(204)와 후-분석기(205)의 사이에 제2 리타더 보상기(미도시)가 마련된다.

각각의 경우에 있어서, 리타더 보상기(204)는 x-y 평면에 대해 각도를 이루며 장착되는 C-플레이트 리타더(C-plate retarder)를 구비한다. 보다 상세하게는, C-플레이트 리타더(204)는 시스템의 x-축에 대하여 극좌표 경사로 정렬되고, 시스템의 y-축에 대하여 극좌표 경사로 정렬된다. 이와 같이 2차원의 경사는 회전축(240)을 x-축에 대하여 방위 각도(245)로 설정한다. x-축은 중심 광선의 전파축이며, 투과축으로도 불린다.

기울어진 C-플레이트 리타더(203)의 회전축(240)에 대한 고속축/저속축의 할당은 C-플레이트 지연(C-plate retardance)의 부호에 따른다. 하나의 -C-플레이트에 관하여, 저속축(SA; slow axis)은 방위 각도(245)에 있는 경사진 표면에 놓이며, 방위 각도는 표시기의 저속축(imager SA; 235)에 명목상 수직하다. +C-플레이트에 관하여, 고속축(FA; fast axis)은 방위 각도(245)에 있는 경사진 표면에 놓이며, 방위 각도는 표시기의 저속축(imager SA; 235)에 명목상 평행하다. "명목상 수직"과 "명목상 평행"이라는 용어들은 표시기 SA(235)에 대한 수직 정렬로부터 리타더 보상기(SA)를 작은 값으로 선회시키거나 시계회전하는(clocking) 지연 보상에서의 관행을 반영하기 위해 사용되었다.

바람직하게는 - C-플레이트의 경사는 중심 광선에서 보았을 때 어두운 상태에 있는 xLCD 의 패널의 잔류 인-플레인 지연성(residual in-plane retardance)에 대한 보상을 제공하는 크기를 갖는 순-지연성(net retardance)을 도입한다. 나 아가 경사진 C-플레이트 위의 형태 복굴절(form-birefringent) 코팅은 어두운 상태에 있는 xLCD 패널의 잔류 인-플레인 지연성(residual out-of-plane retardance)에 관한 보상을 제공하는 (입사각을 갖는) 지연 형태(retardance profile)를 제공한다. 즉 단일한 C-플레이트 만(single-C-plate-only)의 구성 요소는 xLCD MDP 시스템을 위해 온-축(on-axis)의 지연 보상과 오프-축(off-axis)의 지연 보상의 모두를 제공하여, 최소 구성 요소들로 높은 콘트라스트의 화상을 제공한다.

경사 C-플레이트만(tilted C-plate-only)의 리타더 보상기는 LCoS 및 xLCD MDP 시스템의 모두에서의 사용에 대한 가능성을 보여주었는데, 여기에서는 높은 광속 환경 및 뛰어난 균일한 지연 특성이 바람직하다. 그러나 경사 C-플레이트만의 리타더 보상기는 기하학적인 경사-평면으로부터 고속축/저속축들을 분리시키는 것을 허용하지 않는 점에서 제한적이다. 실제로, 경사 C-플레이트 리타더는 FA와 SA가 입사 평면에 의해 정해지는(예를 들어 상술한 바와 같은 경사 -C-플레이트 내의 SA 평면은 경사 평면이다) 기하학적인 리타더이다.

SA와 FA는 입사 평면에 의해 정해지므로, 주어진 패널의 직선 지연 요구조건들에 일치하는 직선 지연 윤곽을 갖는 기하학적인 리타더(예를 들어 저속축이나 고속축의 어느 하나를 따르는 간섭 직선 지연(conoscopic linear retardance)에서 특유의 비대칭성을 나타낼 수 있는)를 제작하는 것이 더 어렵다.

FA와 SA가 입사 평면에 의해 정해지지 않으며, 경사 C-플레이트 리타더 보상기에 의해 제공되는 유사한 내구성 및/또는 지연 균일성 특성을 제공하는 리타더 보상기를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광원; 제1 편광을 갖는 광을 전달하도록 방향이 정해진 투과축을 가지며 광원으로부터 광을 수용하는 제1 편광기(polarizer); 제1 편광기를 투과한 광을 수용하며 상기 투과된 광을 선택적으로 변조시키기 위한 액정 표시 패널; 제1 편광기의 투과축에 실질적으로 수직하게 방향이 정해진 투과축을 가지며 액정 디스플레이 패널을 투과한 광을 수용하기 위한 제2 편광기; 플레이트의 법선에 대해 0도보다 큰 제1 각도를 이루는 광학축을 갖는 제1 복굴절 요소와 플레이트의 법선에 대해 0과 실질적으로 동일한 각도의 제2 각도를 이루는 광학축을 갖는 제2 복굴절 요소를 구비하며, 보상 플레이트는 액정 디스플레이 패널의 평면에 대해 경사를 이루는, 액정 디스플레이 투사 시스템(liquid crystal display projection system)이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정 디스플레이 투사 시스템에서의 콘트라스트 비율(contrast ratio)을 향상시키는 방법이 제공된다. 콘트라스트를 향상시키는 방법은, 플레이트의 법선에 대하여 0도보다 큰 각도를 이루는 광학축을 갖는 제1 복굴절 요소와 플레이트의 법선에 대하여 실질적으로 0도와 같은 각도를 이루는 광학축을 갖는 제2 복굴절 요소를 구비하는 보상 플레이트를 제공하는 단계와, 보상 플레이트를 액정 디스플레이 투사 시스템 내의 액정 디스플레이 패널에 대하여 기울어지도록 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 경사진 O-플레이트 요소나 경사진 A-플레이트 요소에 연결된 하나 이상의 -C-플레이트 요소들을 구비하는 리타더 보상기에 관한 것이다. O-플레이트 요소 및/또는 A-플레이트 요소는 무기물 복굴절 결정(inorganic birefringent crystal)으로부터 제조될 수 있으며, 하나 이상의 -C-플레이트 요소들은 진공 코팅 유전체층으로 제조될 수 있으므로, 결과 화합물 리타더(compound retarder)는 전형적으로 높은 신뢰성 및/또는 높은 지연 균일성(retardance uniformity)을 나타낸다.

나아가, 경사진 O-플레이트 요소에 연결된 하나 이상의 -C-플레이트 요소들을 구비하는 리타더 보상기는 카테션 리타더(Cartesian retarder)로 기능한다. 특별히, 리타더 보상기의 평면 내(in-plane)의 고속축과 저속축은 인-플레인 지연 레이어(in-plane retarder layer)(즉 A-플레이트 또는 O-플레이트 리타더)에 의해 정해진다. 바람직하게는, 이러한 축들은 주어진 xLCD 평면의 요구조건들에 일치하도록 적합하게 정렬될 수 있고, xLCD 패널의 지연 경사는 리타더 레이어(retarder layer)의 사선 구성 및/또는 리타더 보상기(retarder compensator)의 사선 방향에 의해 보상될 수 있다.

본 발명의 상세한 구성과 효과는 첨부된 도면과 조합된 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

리타더 보상기들과 TN-모드 xLCD MDP 시스템 에서의 보상기들의 사용에 대해 보다 깊이 있는 이해를 위해, 이하의 이론적인 및/또는 실험적인 데이터가 제공된다.

90도의 보통 백색(normally-white; NW)인 TN 셀(TN90)은 작동 상태(on-state; 예를 들어 구동되지 않음)에서 e-도파나 o-도파로서 점진적인 도파adiabatic waveguiding)를 제공하도록 설계된다. 인가 전압이 없으면, 입사 광의 편광은 부드러운 90도의 비틀림을 겪는 LC 방향자들(directors)의 비틀림각(twist angle)으로 회전하며, 이로 인해 투과된 광은 입사광의 편광에 대해 수직한 편광으로 방출된다. 오프 상태(off-state)나 어두운 상태(dark-state)에서는, 입사광의 편광이 LC 셀을 통과하며 변하지 않도록 인가되는 전압에 의해 생성된 정전기 장(electrostatic field)이 LC 방향자들을 셀의 투과 축(transmission axis)을 따라 정렬(수직배향(homeotropic alignment))시킨다. 전체 셀은 종종 오프-상태(off-state)에서 수직배향을 갖는 것으로 기술되지만, 셀의 출구 영역들(exit section)과 입구 영역(entrance section)에 인접한 LC 방향자들은 정렬 레이어들(alignement layers)의 배향규제력(anchoring force)들에 의해 영향을 받으므로(예를 들어 박막필름 트랜지스터(TFT)와 대향-기판에서), 실제로 수직한(homeotropic) 것은 LC 셀의 내부 영역이나 중앙 영역이다.

오프-상태에 있는 TN90의 이론적인 LC 방향자 분포가 도 3에 도시된다. TN90을 출구 측이나 투과 측에서 바라보면, 입구 LC 방향자의 방위각도(301)는 X-축을 따라 정렬되고, 반면 출구 LC 방향자의 방위각도(303)는 -Y 축을 따라 정렬된다. 입구 영역과 출구 영역의 사이에서, LC 방향자는 LC 셀의 두께를 통과하는 평면에서 벗어나는 각도(out-of-plane)를 변화시키면서 경로(302)를 따라 연속하여 회전한다. 따라서 TN90은 반시계 방향(CCW) 비틀림(외부 표면에서 보았을 때)이나 왼손 방향(LH; left-handed) 비틀림을 갖는 것으로 말한다. 수직하게 입사할 때의 TN90의 효과적인 저속축(SA)은 비틀림 각도의 폭(span)을 대략 이등분한다. 도 3에서 SA는 방위 각도(305)에서 화살표(304)로 표시되었다.

LC 방향자 분포(300)의 일차원(1D) 수치 계산이 도 4에 도시되었다. 셀은 Mauguin 조건에 설정되었고(셀 두께 d는 √3/2*λ₀/Δn로 주어지며, 중심 파장 λ₀=550 nm 이고, λ₀에서Δn = 0.15 이다)고, E7 네마틱 LC의 유전체 특성은 에너지 최소화 계산에 사용되었다. LC 경사각 θ_t 대 일부 셀 두께의 곡선을 포함하는 도면의 상측의 반절을 참조하면, 셀이 어두운 상태로 구동될 때에 셀의 중앙 영역이 수직임이 명백하다(즉 약 90도의 경사각을 갖는다). 입구 영역은 작은 셀 일부 두께 에 걸쳐 3도의 미리 기울어진 각도에서 90도로 신속하게 변화한다. 출구 영역의 경사각은 대칭되는 방식으로 90도로부터 3도로 신속하게 변화한다. 방위 각도 φ_c 대 일부 셀 두게의 곡선인 도면의 하부의 반절을 참조하면, 수직이 아닌 방향으로(non-homeotropic) 정렬된 LC 분자들은 X-축이나 Y-축에 평행하게 고정된다. 따라서 오프-상태(off-state)에 있는 LC 셀의 잔류 지연이 대단히 작도록 교차된 축 들의 지연의 상쇄가 발생한다. LC 셀의 잔류 지연은 이론상 최소이지만, 사실상 TN90은 상술한 바와 같은 대칭 정렬 분포(symmetric alignment distribution)를 전형적으로 나타내지 않는다. 따라서 상업적인 TN90 표시기(imagers)의 순-잔류 지연성(net residual retardance)은 상당히 높다(즉 수 nm 내지 낮은 수치의 수십 nm 일 수 있다).

미국 특허 출원 제20060268207호에 설명된 바와 같이, 암 상태(dark state)에서 TN90의 잔류 순-지연(residual net retardance)을 보상하는 방법은 경사지게된(tilted) 구성에 장착되는 음의 싱글 C-플레이트(single negative C-plate)(NCP)를 이용하는 것이다. 이 경우에(예를 들면, 상기 전체 비틀림각(twist angle)이 대략 90도보다 작거나 동일한 경우), 상기 NCP는 상기 TN 비틀림각 범위의 이등분선(bisector)에 실질적으로 수직이 되도록 선택되는 회전 축에 대하여 경사지게 된다. 상기 x-y 평면에 대한 상기 NCP의 경사각은 상기 NCP의 상기 순-지연성의 크기를 결정하며, 이것은 암 상태에서 상기 xLCD 패널의 잔류 지연보다 더 크거나 실질적으로 동일하도록 일반적으로 선택된다. 일반적으로, 상기 C-플레이트 지연의 크기와 상기 편각(polar angle) 경사도가 또한 조절되므로 상기 경사지게된 C-플레이트 지연과 상기 TN 셀(cell)의 코노스코픽(conoscopic) 순-지연 맵들(maps)의 비대칭이 잘 매치된다(matched).

수렴 f/2.4(대략 ±12 도) 원뿔형 조명(cone illumination)을 위한 TN90 xLCD와 경사지게된 -450nm C-플레이트의 이론적인 지연 삼중물(triplet component)이 각각 도 5 및 6에 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 도 5는 도 4에서 도시된 상 기 LC 디렉터 형태(director profile)에 대한 계산된 선형 지연(좌측), 저속축(slow-axis)(중앙), 및 원형 지연(우측) 코노스코픽 플롯(plot)이며, 반면에 도 6은 9.5도 경사각(+45도 회전축 주위의 CCW)에서 실장되는 -450nm C-플레이트에 대한 계산된 선형 지연성(좌측), 저속축(중앙), 및 원형 지연성(우측)을 도시한다. 각각의 코노스코픽 플롯은 방위 평면들(azimuthal planes)의 360도에 걸친 상기 지연 성분의 0에서 12도까지의 입사 편각(polar angle of incidence)를 나타낸다. ±90도 변이(transition)에서 저속각의 갑작스런 변화들은 상기 플롯팅 루틴(plotting routine)의 인공물(artifacts)이다.

상기 선형 지연 플롯들(도 5 및 6의 좌측)에 도시된 바와 같이, 상기 TN xLCD 패널의 SA와 리타더(retarder) 보상기(compensator)의 SA는 수직한 방위 배향(orthogonal azimuthal orientation)에서 구성되므로 고속/저속축(fast/slow axis)의 역할은 수직 입사광에 대해 상기 리타더 보상기에서 상기 TN xLCD 패널까지 전환된다(switch). 바꿔 말하면, 특정 편광을 갖는 빛은 상기 리타더 보상기와 상기 TN xLCD 패널, 각각에서, 더 많이 지연되고 이후에 적게 지연되거나, 그 반대이다. 수직 입사광의 평균 지연은 대략적으로 두 개의 성분(예를 들면, 5.1-5.3nm)에서 동일하기 때문에, 순효과(net effect)는 인커밍(incoming) 편광에 대해 상대적인 제로 지연이다(zero relative delay). 만약 수직 입사광에 대한 평균 지연이 상기 리타더 보상기에서 더 크다면, 상기 리타더 보상기의 상기 SA는 일반적으로 상기 교차된 축 구성(crossed-axis configuration)에서 멀어지도록 (시계방향으로) 회전하게 될 것이다.

시야각에 대비한 상기 계산된 콘트라스트 비율은 도 7에 도시된 교차된 편광기 코노스코픽 누출(leakage) 세기 형태들에서 나타난다. 상기 보상되지 않은 TN90 xLCD 패널에 대한 상기 콘트라스트 비율 윤곽(contour) 플롯은 오른편에서 보여지며, 상기 보상된 TN90 xLCD 패널에 대한 상기 콘트라스트 비율 윤곽 플롯은 왼쪽(예를 들면, 상기 -45도 방위(+45도 회전축에서 CCW 회전에 의해 영향을 받는)를 따라 9.5도(deg) 기울어진 상기 -450nm C-플레이트 리타더로 보상됨))이다. 상기 계산된 두 개의 싱글 xLCD/보상기 로(raw) 콘트라스트는 5,900 : 1이다. 이것은 6,000 : 1의 시스템 베이스 라인(baseline) 콘트라스트(교차된 편광기 누출에 의한 달성될 수 있는 콘트라스트 한계에 의해 아래로 눌러지게 되어 3,000:1 시스템 콘트라스트를 산출한다. 상기 보상받지 않은 TN90 xLCD 콘트라스트는 500:1로 계산된다. 그러므로, TN xLCD용 보상기로서 적절한 음의 C-플레이트를 이용함으로써, 상기 콘트라스트 개선 팩터(factor)는 대략 6X이다.

상기 이론적인 콘트라스트 개선이 얻어질 때, 1D1L 디렉터 분배 모델(director distribution model)은 상기 TN xLCD 셀들을 충분히 설명하지 못한다. 특히, 상기 모델은 주춧대들(pedestals), 그루브들(grooves) 및 라인들(lines)과 같은, TFT 뒤판(backplane) 상의 미세 구조들을 설명하지 못한다. 상기 미세구도들은, 포토리소그래픽 노출(photolithographic exposure)과 에칭 과정의 인공물들이며, 상술한 상기 1D LC 디렉터 형태링이 정확하지 않으므로 LC 정렬(alignment)을 강제한다(constrain). 예를 들면, 도 8에 도시된, 상업용 TN90 xLCD 패널(특히, 왼쪽으로 쉬프트된 1.3" TN90 패널)의 상기 실험적인 코노스코픽 지연 특성을 고려 해 보라. 상기 측정값들은 TN90 xLCD가 어두운 상태에서 구동될 때 520nm의 파장에서 얻어졌다. 놀랍게도, 수직 입사(normal incidence)에서 상기 지연 SA는 상기 비틀어짐 범위(twist range)를 형성하는 각도의 전장(span of angles) 내에 존재하지 않으며, 0에서 -90도까지 걸쳐있다. 대신에, 상기 xLCD SA는 0과 90도 사이에서, 인접한 사분면(quadrant)에 있다. 상기 TN 비틀어짐은, 상기 신호와 상기 코노스코픽 원형 지연의 제4 사분면 위치에 의해 증명되는 바와 같이, 입력 측의 0도에서 출력 측의 -90도까지 회전하는 것으로 설명된다. 주된 선형 지연 비대칭성(특히, 원뿔 축(cone axis)에 대한 지연 경사(slope)는 또한 135/-45도 대각선을 따라 관찰되며, 상기 대각선이 비틀어짐 각도의 범위를 이등분함을 나타낸다. 상기 TN90 xLCD 셀은 평면 지연에서 대략 2.2nm의 평균을 가졌으며 X축에 대한 40.1도(RH-XYZ 좌표계에서 CCW 양의 각)에서 정렬되는 SA를 가졌다.선형 지연 플롯들(좌측)에 관하여, 실험적인 데이터 세트의 상기 "아이(eye)"(특히, 입사광이 그것의 광축에 각각이 상기 xLCD 셀을 통해 전파되는 낮은 지연(low-retardation) 시야각)는 예상되는 상기 이론적인 계산(예를 들면, 도 5)보다 수직한 입사점(normal incidence point)에 더 가깝다. 결과적으로, 온-축 지연성(on-axis retardance)은 또한 감소된다.

실험적인 암흑 상태 TN90 xLCD 지연 결과에 더 가까운 코노스코픽 지연 성 형태들을 생산하는 모델(310)이 도 9에 도시되어 있다. 상기 복합 모델(compound model)은 도 3과 관련해서 설명된 것과 유사한 제1 리타더와, A-플레이트 또는 O-플레이트로서 구성된 제2 리타더를 포함한다. 투과되는 쪽에서 상기 TN90 xLCD를 보면, 상기 제1 리타더의 입구(entrance) LC 디렉터 방위(301)은 X축을 따라 정렬되며 상기 LC 셀 두께를 통해 아웃-평면 경사(out-of-plane tilt)를 변화시키는 동안 상기 디렉터는 연속적으로 상기 대응 기판(counter substrate)을 향하여 틀어진다(302). 상기 제1 리타더의 출구(exit) LE 디렉터 방위(303)는 -Y축에 평행하게 정렬된다. 상기 결과는 왼손으로 비틀림 센스(twist sence)를 갖는 TN 셀이다. 상기 제2 리타더는, A-플레이트 또는 O-플레이트로서 구성되며, 비틀림 각도의 전장을 포함하는 사분면에 인접한 사분면에, 수직한 입사에서, 상기 TN 셀의 효과적인 SA를 수치적으로(numerically) 모델하기(model) 위해 제공된다. 상기 제2 리타더는 SA 방위각(312)을 갖는 리타더 성분(311)으로서 표시된다. 추가적인 A-플레이트/O-플레이트 리타더 성분을 갖는 상기 90도 TN 셀의 순 복굴절 효과는 X축으로 방위각(315)을 갖는 SA(314)를 생산한다.

상기 TN90 xLCD의 상기 수치 모델의 코노스코픽 결과들이 도 10에 도시된다. 상기 플롯들은 도 8에 도시된 상기 실험적인 데이터와 현저한 유사성을 보인다. 상기 선형 지연 플롯들(왼쪽)은 135°/-45° 방위 평면(특히, 상기 고속축(FA) 평면에 가까운)을 따라 높은 비대칭 형태를 나타낸다. 또한, 낮은 지연 "아이"는 상기 수직한 입사점(normal incidence point)(특히, 상기 모델 플롯(modeled plot)은 또한 대략적으로 상기 135° 방위를 따라 배치되는 또 다른 "아이"를 구비함)에 가깝게 배치된다. 실험적인 데이터와 수칙적인 결과들 양쪽의 원형 지연 플롯들(오른쪽)은 수직 입사에서 무시할 수 있는 원형 지연성을 표시한다. 12°AOI의 원뿔 에지(edge)에서, 상기 원형 지연성은, 비틀림 각도들의 전장을 포함하는 사분면 내에 서, -45°방위를 따라 대략적으로 12nm의 최대 크기에 도달한다. 상기 실험적이고 수치적인 TN 장치의 SA는 X축으로부터 약 40°CCW에서 정렬된다. 상기 효과적인 TN 셀 SA 지연은 그레이 레벨(gray levels)을 증가시키면서(예를 들면, 인가되는 전압을 감소시키면서) 제4 사분면(비틀림 각도의 전장 내에서) 쪽으로 점차 흘러간다. 이것은 상기 TN90 xLCD의 완전히 어두운 그리고 그레이(gray) 레벨 구동 전압에 대해 플롯된 실험적인 저속축 스팩트라(spectra)에 의해 지지되며, 이것은 도 11에 도시된다.

도 8 및 10을 다시 참조하면, 실험적인 패널과 수칙적인 TN 장치 모델은 상기 FA 평면(수직 입사 주변)을 따라 상기 선형 지연에서 거대한 비대칭성을 나타낸다. 상기 비대칭성은 도 12에 명확하게 도시되며, 이것은 상기 실험적인 TN90 xLCD 패널에 대한 고속 및 저속축을 따른 선형 지연 형태를 나타낸다. 특히, 도 12는 상기 FA(예를 들면, 상기 원형 표시들을 갖는 선들에 대해)를 걸친 실험적인 선형 지연은 520nm에서의 조명 파장에 대한 θ=-12°에서의 약 12nm부터 약 θ=+12°에서의 -27nm까지 뒤로 돌다(roll off). 상기 네가티브 지연값은 상기 고속/저속축이 뒤집힌다는 것을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 상기 경사지게된 NCP는 상기 FA 평면을 따라 상기 선형 지연 형태에서 비대칭성을 나타낸다. 상기 비대칭성이 상기 1D 모델(예를 들면, 도 5에 도시됨)에서 상기 SA 평면을 따라 상기 비대칭성에 상보적인 동안, 그것은 상기 복합 모델(예를 들면, 도 10에 도시됨)에서 상기 FA 평면을 따라 대형 비대칭성에 상보적이지 않은 것이 명확하다. 따라서, 상기 NCP는 도 8에 관하여 설명된 상 기 실험적인 TN90 xLCD 패널의 암 상태 잔류 지연을 보상하기 위해 이상적이지 못하다.

상기 TN90 xLCD를 위한 향상된 리타더 보상기를 제공하기 위해 리타더 보상기의 바람직한 특성을 살펴보는 것이 필요하다. 이상적으로, 리타더 보상기들은 (a)상기 패널의 인-플레인(in-plane) 지연성을 보상할 수 있으며, (b) 상기 패널의 평면 외부 +C-플레이트 지연을 감소시킬 수 있으며, (c) 뒤집힌 축(리타더의 SA에 대한 패널의 FA와 그 반대)을 갖는 상기 패널 지연의 상기 선형 지연 비대칭성을 매치(match)할 수 있으며, (d) 오프 상태(off-state)의 상기 원형 지연성을 감소시킬 수 있다.

종래에, 상기 첫 번째 두 요건 (a) 및 (b)은, 일 예로서, 미국 특허 제7,170,574호에 개시된 것과 같이, A-플레이트와 C-플레이트의 독립적인 제어에 의해 유연한 방법에서 설명될 수 있다(addressed). A-플레이트와 C-플레이트 지연은 다른 성분들에 의해 제공되기 때문에, 첫 번째 세 요건 (a), (b), 및 (c)는 상대적으로 쉽게 만족한다. 미국 특허 출원 제20060268207호에서, 첫 번째 두 요건들(a) 및 (b)는 단지 C-플레이트 리타더로 설명되며, 상기 패널의 평면 내부 그리고 평면 외부 모두의 지연에 보상을 제공하도록 경사진다. 상기 경사지게된 C-플레이트 리타더는 거의 성분들을 이용하지 않으나, 상기 리타더 보상기의 상기 FA 및 상기 SA가 입사 평면(예를 들면, 상술한 바와 같이 기하학적인 리타더(geometric retarder)임에 의해 설정되는 사실은, 세 번째 요건을 만족시키는 데 더 도전적이게(challenging) 만들 수 있다. 예를 들면, 상술한 실험적인 TN xLCD 패널에 대해 세 번째 요건(c)를 만족시키기 위해, 상기 리타더 보상기는 520nm에서의 파장에서 θ=-12도에서의 약 12nm부터 θ=+12도에서의 약 -27nm까지 뒤로 돌아가는 상기 SA평면을 따라 선형 지연을 표시해야 한다. 상술한 바와 같이, 상기 -C-플레이트 리타더 만이 상기 FA 평면을 따라 상기 선형 지연 형태에서 비대칭을 표시한다. 따라서, 상기 C-플레이트 리타더 만이 투과 패널(transmissive panel)의 콘트라스트 보상에 더 적합하며 여기서 상기 고속/저속축 배향과 상기 패널 지연 비대칭 사이에서 자연스런 매치(natural match)가 있으며 반사 패널의 콘트라스트 보상에 대해 상기 TPR과 xLCD 사이에서 더 적합하며 여기서 상기 비대칭은 상술한 TN-모드 xLCD의 콘트라스트 보상에 대한 것보다, 이중 패스(double-pass) 구성에서 동등하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, A-플레이트 또는 O-플레이트 단축 리타더와 하나 또는 그 이상의 -C-플레이트 리타더들로부터 만들어지는 리타더 보상기는 경사지게된 구성에서 이용되어서 TN xLCD 패널에 지연 보상을 제공한다. 유리하게는, 하나 도는 그 이상의 -C-플레이트 성분을 갖는 A-플레이트 성분 또는 O-플레이트 성분의 조합은 카테션(Cartesian) 리타더로서 기능하는 복합(compound) 리타더를 제공한다. 상기 경사지게된 -C-플레이트는 상기 패널 선형 지연 비대칭의 매칭을 허용하지만, 상기 경사지게된 A-플레이트 또는 O-플레이트 리타더의 평면 내부 성분은 상기 요구되는 배향에서 상기 리타더 보상기의 저속축을 고정시킨다.

도 13a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리타더 보상기의 도식도가 보여진다. 상기 리타더 보상기는 수직 입사(예를 들면, 상기 패널의 FA는 도면의 평면임)에서 패널(404)의 FA를 포함하는 평면을 따라, TN xLCD 패널(404)와 일렬로 도시된 보상 플레이트(403)이다. 보상 플레이트(403)는 두 개의 네가티브 C-플레이트 리타더(407a, 407b) 사이에 배치된, O-플레이트 리타더(406)를 포함한다. 결합된 리타더 요소(403)는 TN xLCD 패널(404)의 평면에 대해 각(θ_pt(410))만큼 경사져서 경사지게된 플레이트 리타더(TPR)를 형성한다.

O-플레이트 리타더(406)는 상기 플레이트/레이어(layer)에 대하여 기울어진 각도로 배향된 그것의 광학축(특히, C-축)을 갖는 복굴절 요소이다. O-플레이트 리타더(406)의 광학축은 상기 리타더 플레이트 수직(예를 들면, 이방성 지수(index anisotropic)을 나타내는데 이용되는 타원율에 의해 표시됨으로써)에 대하여 편각(θc(420))로 경사지게된다. 상기 광축은, 동질적으로 경사지게된 복구절층의 C축 또는 연속적으로 벌어진(splayed) 복굴절층의 평균 C축을 나타낸다. 타원율의 대응하는 아웃-플레인 경사는 θ_t(421)에 의해 주어지며, θ_t+θ_c= 90°이다. O-플레이트 리타더 성분(406)이 양의 단축 성분으로서 구성될 때, 상기 광축은 또한 저속축이다. O-플레이트 리타더(406)의 저속축 방위는 상기 경사-플레이트(예를 들면, 완전한(full) 경사각(θ_Pt)를 포함하며, 도 13a에서 도면의 평면에 대응하는 평면)을 따라 정렬된다. O-플레이트 리타더(406)를 제조하는데 적합한 재료들의 몇몇 예들은 액정 폴리머(liquid crystal polymer(LCP))와 단결정(single crystal) 수정과 같은 양의 단축 복굴절 결정(crytalline) 재료를 포함한다. 선택적으로, 상기 O-플레이트 리타더는 지지 기판(supporting substrate)을 포함한다.

-C-플레이트 리타더들(407a, 407b) 각각은 상기 플레이트/층의 평면에 수직하게 배향된 그것의 광축을 갖는 복굴절 요소이다. -C-플레이트는 일반적으로 수직 입사 광선(특히, 수직 입사광이 상기 복굴절에 의해 영향을 받지 않음)에 어떠한 순-지연성을 제공하지 않지만, 오프-축(off-axis) 입사 광선들(특히, 상기 광축에 비스듬한) 상기 입사각에 의존하는 순-지연성을 경험한다. 특히, 상기 순-지연성은 입사 각을 감소시킨다(예를 들면, 상기 순-지연성이 입사각을 증가시키는 +C-플레이트에 비하여). -C-플레이트 요소(407a, 407b)는 O-플레이트(406)과 결합되어서 그것들의 광축이 상기 O-플레이트 복굴절 요소의 평면에 수직하게 배향된다. -C-플레이트(407a, 407b)를 제조하는데 적합한 재료들의 명명 예들은 디스코틱(discotic) 액정과 디스코틱 복굴절 폴리머 성분을 포함한다. -C-플레이트(407a, 407b)를 제조하는 하나의 바람직한 방법은 형상(form) 복굴절 반사 방지(FBAR) 코팅을 갖는 O-플레이트(406)의 각각 면을 코팅한다. FBAR 코팅에서, 상기 복굴절은 교차되는 굴절율들을 갖는 재료로부터 형성되는 복수 개의 얇은 필름층들에 의해 제공되며, 여기서 상기 얇은 필름층들 각각의 두께는 작동하는(operating) 파장의 일부분이다. 상기 평면 외부 음의 복굴절의 크기는 상기 코팅의 두께, 반복되는 층들 사이의 굴절률의 차이, 및/또는 반복되는 층들의 두께의 차이에 의해 결정된다. 복수 개의 얇은 필름 층들은 일반적으로 잘 알려진 여러 증착 기술들(예를 들면, 스퍼터링 또는 다른 진공 증착) 중 하나를 이용하는 유전체 물질로부터 형성되기 때문에, 상기 -C-플레이트들은 높은 광속(high-light flux) 및/또는 투사 시스템(projection systems)에서 발견되는 온도 환경에서 사용되는데 적합하다. FBAR 코팅은, 예를 들면, 미국 특허 제7,170,574호에서 더 자세히 설명된다.

또한 도 13b를 참조하면, 도 13b는 투과된 측에서 서브 시스템(440)을 본 도식도이며, 리타더 보상기(403)은 회전축(440)에 대해 각도(θ_pt)로 경사지게된다. 회전축(440)은 x축(예를 들면, 상기 패널의 장측(long side)에 비해서)에 대하여 각도(445)(예를 들면, 대략 75°)로 보여진다. 상기 경사지게된 기하학적인 구성은 (Φ, θpt)를 이용하여 설명될 수 있으며, 첫 번째 값(Φ)는 상기 플레이트 경사 방위각(0 내지 360°범위)을 나타내며 두 번째 값(θ)은 상기 플레이트-경사 편각(>0°)을 나타낸다. 예를 들면, 만약 플레이트 경사각(θ_pt)이 10°와 같고 상기 플레이트-경사 방위각이 -15°이라면, 상기 경사지게된 기하학적인 구조는 (-15°, 10°)로 정의된다. 또한, 상기 경사지게된 기하학적인 구조는 상기 리타더 보상기(403)가 상기 -15°플레이트-경사 방위 평면을 따라 10도 경사각에서 실장된다는 설명으로서 정의된다. 상기 CCW 플레이트 회전이 영향을 받는 회전축은 플레이트-경사 방위각 플러스 90°로서 정의되기 때문에, -15°의 상기 플레이트-경사 방위각은 75°에서의 회전축에 대응된다. 일반적으로, 회전축(440)은 상기 TN 패널이 상기 수직 입사점(특히, 거대한 선형지연 비대칭을 갖는)을 통해 가장 큰 지연 기울기를 나타내는 방위 평면(viewing azimuthal plane)에 인접한 사분면에 있을 수 있다. 도 8에 보여지는 상기 실험적인 TN 지연 결과들에서, 상기 비대칭 평면은 -45도 방위각에 대응한다. 그러므로, 수직한 회전축은 +45도로 정렬될 것이며, 상기와 같은 방법에서 상기 리타더가 경사지게 될 때, 상기 TPR에서 얻어지는 지연은 -45도 방위각을 따라 상기 패널의 그것과 매칭되는 비대칭성을 또한 나타낸다. 상기 TPR의 저속축은, 상기 TN 패널의 경우와 같이 상기 고속축 대신에, 상기 비대칭 평면을 따라 정렬된다.

상술한 바와 같이, 상기 TPR과 상기 TN90 xLCDE 모두는 대략적으로 같은 지연 크기를 갖을 때 TPR(403)의 인-플레인 저속축(450) 배향은 TN90 xLCD(404)(예를 들어, 비대칭적으로)의 인-플레인 저속축(430)에 대략적으로 수직하게 정렬된다. 더 일반적인 경우에, 상기 TPR 성분의 순-지연성은 상기 패널 지연 허용 오차(tolenances)로 설명되며 클럭킹(clocking)은 콘트라스트 실행(특히, 클로킹 축은 상기 경사지게된 플레이트에 수직임)에 최적화되도록 이용된다. 이 경우, 회전축 및/또는 카테시안 리타더 성분의 저속축은, 각각, 상기 플레이트-경사 방위 평면에 수직하고 평행한 것에서 벗어날 수 있다. 예를 들면, 도 13b에 도시된 바와 같이 회전축(440)은 X축에서 75도 CCW에서 대략적으로 정렬되지만 상기 카테시안 리타더는 X축에서 대략적으로 110도 CCW에서 정렬된 저속축(450)을 갖는다. O-플레이트 카테시안 리타더 성분을 위해, 상기 저속축은 +Z축에 대하여 상기 광축의 예각인 편각을 갖는 상기 방위 평면을 나타낸다. 상기 회전축과 카테시안 리타더 저속축의 일반적인 정렬의 3차원 사시도는 도 13c에 도시된다. 상기 플레이트 경사 후에, 상기 회전축은 상기 패널 x-y평면에 평행하다. 상기 카테시안 리타더는 상기 시스템 X축에 대해 편각 경사부(411)로 정렬되며 상기 시스템 Y축에 대해 편각 경사부(412)로 정렬됨을 주목하라.

도 13a를 참조하면, TPR(403)의 SA는 경사지게된 O-플레이트 리타더(406)의 SA(450)과 경사지게된 -C-플레이트 리타더(407a, 407b)의 SA에 의해 결정된다. 상기 보상기 플레이트가 경사될 때, 상기 -C-플레이트 성분의 상기 저속축 배향은 회전축(예를 들면, 각(445)을 갖는)에 평행하게 정렬된다. 그러므로, O-플레이트 성분의 양 측면에서 두 개의 -C-플레이트 성분을 갖는 TPR에 대해, 원뿔 중심의 광선은 440 배향에서 정렬된 제1 저속축, 450 배향에서 정렬된 제2 저속축 및 440 배향에서 정렬되는 제3 저속축을 갖는 복합적인 효과를 경험한다. 일반적으로, O-플레이트 리타더(406)는 상기 동일한 플레이트-경사 각도에서 -C-플레이트 리타더들(407a, 407b)의 네가티브 지연 효과보다 더 큰 양의 지연 효과를 작은 플레이트-경사 각도에서 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 O-플레이트 SA 배향은 상기 플레이트-경사 방위 평면을 따라 대략적으로 배향되며 상기 O-플레이트의 상대적인 지연 크기들이 C-플레이트 리타더들의 그것들보다 더 크게 될 때, 상기 음의 C-플레이트 리타더가 상기 O-플레이트의 지연 효과를 감소시킨다 할지라도 상기 원뿔 중심 광선은 상기 플레이트-경사 방위각을 따라 대략적으로 배향되는 상기 TPR의 효과적인 SA를 보인다.

동작 중에, TN xLCD 패널(404)이 배치되어서 극값(extrema)(470, 471)을 가지며 반원뿔각(θ_h)(475)에 내재하는(subtending) 입사 원뿔 광(incident cone of light)의 중심 광선(461)은 수직 입사이다. 상기 경사지게된 플레이트 리타더(TPR)는 배치되어서 원뿔 조명의 중심 광선(461)은 플레이트 경사 각도(θ_pt)(410)에 의해 결정되는 입사각(angle of incident(AOI))(θi)(460)을 갖는 -C-플레이트(407a) 를 때린다. 약간의 측면 병진 운동(lateral transslation) 후, 원뿔 중심 광선(461)은 광선(462)과 같이 TPR(403) 및 TN xLCD(404)를 빠져나온다.

상기 원뿔의 상부(예를 들면, 470)에서 수렴하는 광선들은 상기 수직 입사광선보다 더 큰(예를 들면, 상기 O-플레이트에서 더 큰 순-지연성) 보상기 지연을 보인다. 또한, 상기 원뿔의 상부(예를 들면, 470)에서 수렴하는 광선들은 또한 상기 수직 입사광선(예를 들면, 상기 패널의 평면 배부 및 평면 외부에서 일어나는)보다 더 큰 패널 순-지연성(지연 신호를 포함하는)을 보인다. 실제로, 1D 원뿔 조명 내에 모든 광선들이 보상된다는 것을 증명하기 위해, 리타더 보상기(403)는 단일층 단축 O-플레이트 리타더와 단일층 단축 -C-플레이트 리타더(예를 들면, 두 개의 -C-플레이트(407a, 407b)에 의해 표시되는 동일한 -C-플레이트 지연)에 접근하게 되며 보상 효율을 계산한다.

표 1은 -C-플레이트 리타더와 결합되는 단일층 단축 O-플레이트 리타더를 갖는 리타더 보상기에 대한 계산된 인-평면 지연성 및 C-플레이트 지연성을 나타내며, -C-플레이트는 경사지게 되며 TN xLCD의 FA-평면 지연 형태과 매치되는 SA 평면 지연 형태로 이루어진다. 시뮬레이션의 파장은 520nm이다. λ=520nm에서 상기 O-플레이트에 대한 굴절률{no, ne}은 {1.502, 1.655}이며, λ=520nm에서 상기 -C-플레이트에 대한 굴절률{no, ne}은 {1.655, 1.502}이다.

표 1에 따르면, 요구되는 플레이트-경사 각도(θ_pt) 및 요구되는 C-플레이트 지연성은 모두 상기 O-플레이트 굴절율 표면(indicatrix)의 평면 외부 경사 각도 (θ_t)의 함수로서 변화한다. 이러한 형태들의 플롯은 도 14에 도시된다. 상기 C-플레이트 지연 요건은 75°이상의 O-플레이트 굴절율 표면 경사 각도(θ_t)에서 근사적으로(asymptotically) 크게 됨이 명백하다. 70°보다 작은 O-플레이트 굴절율 표면 경사 각도(θ_pt)에서 상기 C-플레이트는 변화하지 않지만, 상기 요구되는 플레이트-경사 각도(θ_pt)는 감소하는 O-플레이트 굴절률 표면 경사 각도(θ_t)를 계속해서 증가시킨다. 따라서, 플레이트-경사 각도(θ_pt)와 상기 C-플레이트 지연 사이의 트레이드 오프(trade-off)을 조절하기 위해, 그리고 상기 TN xLCD 패널의 FA 평면 선형 지연 형태에 매치되는 저속축 평면 선형 지연 형태를 생산하기 위해, O-플레이트 굴절율 표면 경사 각도(θ_t)는 30°와 75°사이, 보다 바람직하게는 50°과 70°사이에 일반적으로 있게 된다.

O-플레이트 굴절율 표면 경사, θ_t,[도]	플레이트-경사, θ_pt, [도]	평면 내 지연, [nm]	C-플레이트 지연, [nm]
0	11.6	12.6	-558
10	11.2	12.7	-557
20	10.6	12.7	-558
30	9.8	11.7	-567
40	9.5	13	-567
50	8.7	13.4	-592
60	8.1	13.9	-593
70	7.0	13.6	-650
72	5.8	12.7	-788
75	4.8	9.4	-1100
78	4.2	8.9	-1250
88	0	2.5	-2350

표 1: 리타더, 및 SA-평면 지연 형태가 상기 FA-평면 TN xLCD 지연 형태와 매치되는 -C-플레이트 리타더에 결합되는 양의 단일층 단축 O-플레이트 리타더의 플레이트-경사 형태들

콘트라스 효율의 계산 예로서, -C-플레이트 리타더와 결합되는 단일층 단축 O-플레이트 리타더를 가지며, -45°방위 평면(또는 +45° 방위각에서 회전축에 대한 CCW 회전)을 따라 대략적으로 10.3°경사지게된 리타더 보상기가 만들어졌다. 상기 경사지게된 플레이트 기하학적 구조는 (-45°, 10.3°)이며 여기서 첫 번째 값은 상기 플레이트-경사 방위 각도(0에서 360°범위)를 나타내며 두 번째 값은 상기 플레이트-경사 편각(>0°)을 나타낸다. -45°에서 상기 플레이트-경사 방위각(PTA)는 상기 TN xLCD 패널의 SA 평면(예를 들면, +40.1°)와 대략적으로 수직이다. 상기 단일층 O-플레이트는 그것의 굴절율 표면지수가 50°평면 외부 경사에서 정렬되며, 12.6nm의 인-플레인 지연을 만든다. 상기 -C-플레이트는 λ=520nm에서 -525nm의 지연을 갖는다. 상기 모델은 {1.598, 1.670}의 굴절률{no, ne}을 갖는 O-플레이트를 이용하기 때문에(예를 들면, 소유하는(proprietary) 액정 폴리머(LCP)에 대응하는) 12.6nm의 평면 내 지연과 10.3°의 플레이트 경사는 50°의 평면 외부 경사에 대한 표 1에서 계산된 대응되는 값과 다르다. 상기 음의 C-플레이트는, 일 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 유전물질 형상-복굴절 AR 스택들(stacks)로부터 형성되며, {1.655, 1.502}를 갖는 균등한 C-플레이트 리타더에 근접하게 된다.

상기 -C-플레이트 리타더와 결합되는 단일층 단축 O-플레이트 리타더의 코노스코픽 지연 성분은 λ=520nm에서 대략적으로 f/2.4 원뿔 조명에 대해 도 15에서 도시된다. 좌측 플롯은 선형 지연 코노스코픽 형태를 나타내며; 이것은 실험적인 TN xLCD 패널(예를 들면 도 8)과 유사한 선형 지연 분포를 가지며 상기 원뿔 광선 에 의해 보여지는 것과 같은 저속축은 상기 패널 저속축(예를 들면, TN xLCD 패널에 대해 +40.1°인데 반하여 TPR에 대해 -45°)에 대략적으로 수직인 것을 제외한다. 상기 TPR과 상기 실험적인 TN xLCD 패널(예를 들면, 상기 원뿔 중심 광선에 대한 ~2.2nm 지연)의 매치되는 지연 크기에 의해 요구되는 바와 같이, 상기 경사지게된 평면은 상기 계산 예에서 -45°로 선택되어 상기 패널의 저속축에 대해서 대략적으로 교차된 축 구성을 부과한다. 도 15에서 중앙 플롯은 상기 TPR의 저속축 분포를 나타낸다. 그것은 도 8에 도시된(예를 들면 평균 40.1°에 대해 -45°의 평균) 상기 실험적인 TN xLCD의 저속축 분포에 대한 대략적인 90°오프셋을 갖는다. 단일층 O-플레이트 복굴절 구조로부터 예상되는 바와 같이, 단일 패스 투과에 대한 무시할 수 있는 원형 지연 성분이 있다. 이것은 도 15의 오른쪽 플롯에서 나타난다.

두 단계(two-stage) 시스템 계산은, 상기 TPR과 상기 실험적인 TN xLCD 패널 자료를 포함하며, 도 16에 도시된 순-코노스코픽 지연 성분을 생성한다. 상기 도면의 좌측, 중앙, 및 우측 플롯들은 상기 선형 지연성, 저속축 및 f/2.4 수렴 원뿔에 대한 원형 지연 분포를 나타낸다. 세 개의 모든 플롯들 상의 음영을 갖는 그레이 스케일(shaded gray scales)은 상기 실험적인 TN xLCD 패널 데이터(예를 들면, 도 8)과 TPR 데이터(예를 들면, 도 15)에서 사용되는 대응되는 스케일과 유사하다. 상기 선형 지연성 플롯(좌측)에 따르면, 상기 실험적인 TN xLCD 패널의 잔류 선형 지연은 상기 TPR의 선형 지연성에 의해 보상될 수 있다. 실제로, 상기 두 단계 시스템은, 대략 180° 원뿔 방위각 영역을 제외하고, 모든 원뿔 조명 각도에서 ~0nm 순 -지연성을 나타낸다. 상기 두 단계 시스템의 저속축 분포는 상기 순-선형 지연이 0nm에 근접하는 것과 같이 임계적이지 않다. 상기 TPR은 원형 지연성을 만들지 않기 때문에 상기 두 단계 시스템의 순 원형 지연성은 상기 실험적인 TN xLCD 패널과 대략적으로 동일한 형태를 갖는다. 상기 TN xLCD 패널에서 원형 지연성은 콘트라스트 보상기로서 모델이 되는 TPR을 이용하여 최대 얻을 수 있는 콘트라스트를 제한한다. 상기 콘트라스트 계산 예에서, 상기 실험적인 TN xLCD 패널은 λ=520nm에서 300:1 콘트라스트를 갖도록 만들어지는 반면에, 상기 TPR로 보상되는 상기 패널은 4,100:1의 콘트라스트를 만든다. 상기 보상된 콘트라스트는 상기 광학 시스템 기준선 콘트라스트(예를 들면, 교차된 편광기 누설 때문에, 등등)에 의해 줄어든다. 6,000: 1의 실재적인 시스템 기준선 콘트라스트에서 예상되는 시스템 콘트라스트 비율은 2,400 : 1이다. 상기 교차된 편광기 누설 코노스코픽 형태는 도 17에 도시된다. 좌측 플롯은 우측 플롯에서 패널만의 누설 강도(intensity)의 음영을 갖는 그레이 스케일의 1/10을 가지며, 보상된 패널 누설 강도 결과를 나타낸다. 상기 보상된 패널 누설 플롯에서, 제4 사분면 주위 각도를 보여주는 원뿔 에지는 가장 급격한 누설을 가지며, 이것은 상기 패널에서 남아 있는 보상되지 않은 원형 지연성의 표시이다. 유사하게, 잔류 선형 및 원형 지연의 조합된 효과 때문에, 패널 만의 누설 형태는 또한 제4 사분면에서 상기 원뿔 에지 주변에서 가장 급격한 누설을 가진다.

전술한 콘트라스트 계산 예에서, 실험적인 TN xLCD 패널을 구비한 쌍의 TPR의 상기 콘트라스트 보상 효과가 설명된다. 상업적인 광 엔진 적용례에서, TN xLCD 및 TPR 파라미터는 균일한 분포를 나타낸다. 특히, 패널 오프 상태 지연성(retadrance) 및 축배향은 패널간에 온도 흐름, 기계적인 장착 응력 등과 함께 변화하게 된다. TPR 은 인-플레인 지연성에서 O-플레이트 경사각 및 C-플레이트 지연성 합의 분포를 가지게 된다. 능동적으로 스위칭된 TN xLCD는 수동형 O-플레이트 리타더(예를 들어 ±5% 이하의 지연성 변화)보다 큰 지연성 변화(예를 들어 ±30%의 크기)를 나타낸다. 패널 및 TPR 양자의 전체 제조 변수를 커버하도록 의도되는 실용적인 TPR 설계는 O-플레이트의 인-플레인 지연성을 증대시키고 TPR의 극경사각을 조정하고, 광학 시스템 Z-축에 대하여 TPR을 회전(revolving)시키며, TN xLCD의 전압/온도 제어에 대한 비-기계적인 수단 및 경사각을 따라 수직한 장치에 대하여 TPR을 회전(rotating)시키는 단계의 하나 또는 그 조합의 단계를 사용하는 것을 수반하여, 암-상 패널 지연성 및/또는 저속/고속축들이 주어진 TPR의 요구사항에 매칭되게 된다.

제조가능한 TPR 설계의 예에서, 50°의 굴절율 표면(indicatrix) 경사 및 30nm 의 인-플레인 지연성(in-plane retardance)을 가지는 O-플레이트 리타더는 -525nm (양 지연성은 λ = 520nm을 기준으로 한다)의 음의 C-플레이트 리타더에 연결된다. 결합된 리타더는 -15°플레이트-경사 방위각을 따라 9°의 극각(polar angle)에서 경사지게 된다. 이 경우에, 가공되지 않은 보상된 콘트라스트는, 도 17에 도시된 거의 교차된 축 보상 솔루션의 거의 4배에 이르는, 도 18에 도시된 바와 같이, 16,000 : 1 이다. 도 18의 좌우측 플롯에 도시된 음영 그레이 스케일은 도 17에 도시된 것과 동일하다. -15°방위각 평면을 따라 9° 경사진 32nm TPR의 간섭 지연성(conoscopic retardance) 요소는 f/2.4 원뿔의 좌표에 대하여 도 19에 도시된다. O-플레이트 리타더의 저속축은 -64.0° 시계 회전하게 된다(평면 밖으로 경사지게 되고 평면 경사 방위각에 담겨지게 된 후에 수직한 평면에 대하여 시계방향). 간섭 TPR 선형 지연성이 TN xLCD 선형 지연성 분포를 닮지 않았음에도 불구하고, 지연성 분포 및 그 저속축 분포(중앙에 플로팅된 바와 같이 거의 ±90°)는 오버클록 조건을 만족한다. 실험적인 TN xLCD 지연성과 TPR 지연성 특징을 조합함으로써 도 20에 도시된 바와 같은 2상 지연성이 나타나게 된다. 쌍을 이룬 장치의 순 선형 지연성(net linear retardance)은 0nm 에 접근하지 않지만, 조합된 선형 지연성 효과는 모든 원뿔 각에 대하여 크로스된 편광자에 거의 나란하거나 수직하게 정렬된 복굴절 축에 나타나게 된다. TN xLCD 패널의 선형 지연성에 대한 보상에 추가하여, 이러한 TPR은 패널 원형 지연성을 감소시키게 된다. 이러한 것은 실험적인 TN xLCD의 원형 지연성에 대한 우측 플로팅에서의 원형 지연성으로 도시된다(예를 들어, 패널에서 축 0.1 nm 대 0.5 nm 에서, 그리고 패널에서 원형 지연성 스팬 -5.8~2.3 nm 대 -11.5~5.1nm).

경사진 플레이트 리타더의 구조는 O-플레이트 두께를 가로지르는 균일한 저속-축 방위각 때문에 임의의 원형 지연성을 나타내지 않는다. 그러나, TPR이 TN xLCD 패널 지연성을 보상하도록 사용될 때, 패널 지연성과 조합되는 원뿔형 광에 의해 나타나게 되는 TPR 지연성은 불균일한 리타더 캐스케이드를 형성하게 된다. 패널의 수직 입사는 원형 지연성의 거의 +5nm 를 나타낸다. TPR 및 패널 선형 지연성의 조합은 잔류 5 nm 패널 원형 지연성을 감소시키도록 음의 원형 지연성을 나 타낸다. 음의 원형 지연성을 얻기 위하여, 2개 이상의 리타더 요소의 캐스케이스는 입력방향으로부터 출력 방향으로 시계 방향으로 트위스팅되는 (저속-축 선회를 감지시의 손가락과 광전파 방향을 나타내는 엄지를 좌측으로 트위스팅하는 것) 저속 축 배향을 가져야 한다. 이러한 예에서, TPR은 약 -88.2°(91.8°경우도 포함)에서 정렬된 저속-축을 가지는 반면에, 패널은 약 +40.1°에서 정렬된 저속-축을 가진다. 유도된 원형 지연성은 음의 신호이며, 2-상 시스템의 수직 입사 원형 지연성은 감소된다. 유사하게, 모든 다른 원뿔형 광은 불균일한 리타더 캐스케이드를 형성하는 적절한 경도를 가지며, f/2.4 이내의 대부분의 양의 패널 원형 지연성 및 음의 패널 원형 지연성은 부분적으로 보상된다. 따라서, 그 자체가 원형 지연성을 가지고 있지 않은 경사진 플레이트 리타더의 애플리케이션은, 전술한 보성 조건(d)에 따라, 패널 원형 지연성을 감소시키는 수단을 제공하게 된다.

몇가지 리타더 보상기가 제조되었다. 리타더 조립체는 LCP 카테션 O-플레이트 리타더 및 FBAR-C-플레이트 요소의 일체형 결합을 사용한다. 상기 리타더는 소정의 회전축에 대하여 소정의 경사각으로 정렬되었다. 콘트라스트 최적화는 그 수직축에 대하여 리타더 조립체를 시계회전(예를 들어 회전)함으로써 달성된다. 패널 온-오프 상태 발광값은 스펙트럼 해상도 탐지 시스템으로써 수집되며 광반응 함수에 의해 계량된다. 콘트라스트 결과는 도 21에 도시된다. 녹색 채널에서, TPR은 약 230:1 에서 약 1050 : 1 로 패널 콘트라스트를 향상시킨다. 게인(gain) 인자는 4배 이상이다. 명확하게는, 본 발명의 일실시예에 따라 설계되며 TN 패널이 장착된 프로젝터 시스템에 적용되는 리타더 보상기는 현저한 콘트라스트 증진 효과 를 나타낸다.

TPR을 사용할 때 고려할 한가지 사항은 음의 C-플레이트 리타더의 파장의 분산(dispersion)이다. O-플레이트 리타더가 TN xLCD 패널에서 발견되는 LC에 유사한 재료 지수 분산(material index dispersion)을 가지는 복굴절 재료(예를 들어 LCP)를 사용하여 종종 구성되지만, C-플레이트 리타더는 하나 또는 그 이상의 FBAR 코팅부로부터 종종 형성된다. 전술한 바와 같이, FBAR 코팅부는 다수의 교번하는 저지수(low index) 유전 박막 레이어 및 고지수(high index) 유전 박막 레이어로부터 형성되는 것이 일반적이다. 대형 효과 형상-복굴절을 제공하기 위하여, 콘트라스트 지수(저지수(low index)에 대한 고지수(high index)의 비율)는 일반적으로 상당히 높다. 예를 들어, FBAR코팅부는 탄탈라 및 실리카의 교번하는 레이어로부터 형성된다. 탄탈라와 같은 고지수 재료는 LCD 패널에서 LC 재료보다 더 소산적이다. 따라서, TPR에 사용된 FBAR 코팅부는 C-플레이트 지연성 분산을 감소시키도록 선택적으로 설계된다.

예시적으로 계산된 바와 같이, 4개의 서로 다른 FBAR 스택 설계가 성형되었다. 제1 FBAR 설계는 30nmH/45nmL의 반복요소를 포함하였으며, 제2 FBAR 설계는 20nmH/30nmL의 반복 요소를 포함하였으며, 제3 FBAR 설계는 15nmH/23nmL의 반복 요소를 포함하였으며, 제 4 FBAR 설계는 10nmH/15nmL 의 반복 요소를 포함하였다. 각각의 경우에서, "H" 는 탄탈라 고지수 레이어를 나타내며, "L"은 실리카 저지수 레이어를 나타낸다. 각각의 4개의 스택은 λ = 520 nm 에서 -340 nm 의 C-플레이트 지연성을 타겟으로 하며, 460 ~ 580 nm 내에서 0.1% 미만의 지연성을 타겟으로 한다. 각각의 경우에, H/L 레이어 두께비는 거의 동일하였지만, 교번하는 H/L 레이어의 결합된 두께는 가변적이었다.

7°의 플레이트 경사각럼(원뿔 중심 광의 입사각)에서의 계산된 지연성 스펙트은 도 22에 도시된다. 4개의 FBAR 스택의 최상의 소산 성능은 가장 얇은 반복 레이어(예를 들어 제4FBAR 설계)로부터 나온다. 형상-복굴절(form-birefringence)의 이론은 'H' 및 'L' 레이어 두께가 0 nm 에 접근하는 의사-정적 상태(quasi-static situation)에 기초한다. 따라서, 상당한 'H' 및 'L' 레이어로 형성된 반복 요소는 형상-복굴절 요소가 제안하는 것보다 더 소산적이다. 주어진 예에서, 가장 소산적인 "두꺼운" 반복 쌍은 λ = 520 nm 에서 명목상 지연성값에 대하여 짧고 긴 파장 모서리에서의 지연성의 19.5/-11.3%의 오차를 나타낸다. 한편, 가장 소산적인 "얇은" 반복 쌍은 대응하는 파장 지점에서 +8.9%/-6.0%의 지연성 오차를 나타낸다. 실제로, 주어진 진공 증착 과정 및 필요한 파장 대역을 넘어서는 가장 우수한 콘트라스트 보상에 대하여 제조가능한 것들 사이에는 트레이드 오프(tradre off)가 존재한다.

교번하는 H/L 레이어들의 적절한 결합된 두께를 선택하는 것에 추가하여, 'H' 및 'L' 레이어 두께의 비율은 C-플레이트 지연성 분산에 영향을 주게 된다. 예를 들어, 50nm 의 쌍을 이룬 두께는 양호한 제조 공차에 대하여 가장 얇은 결합 레이어 두께이며, 지연성 분산을 최소화할 수 있는 다양한 설계의 변형들이 존재한다.

예산례로서, 추가적인 5가지의 서로 다른 FBAR 스택 설계가 성형되었다. 제 5 FBAR 설계는 10nmH/40nmL 의 반복 요소를 포함하였으며, 제 6 FBAR 설계는 20nmH/25nmL의 반복 요소를 포함하였으며, 제 7 FBAR 설계는 25nmH/25nmL 반복 요소를 포함하였으며, 제8 FBAR 설계는 30nmH/20nmL 반복 요소를 포함하였으며, 제9 FBAR 설계는 40nmH/10nmL 반복 요소를 포함하였다. 각각의 경우에, 'H' 은 탄탈라 고지수 레이어를 가리키며, 'L' 는 실리카 저지수 레이어를 가리킨다. 이러한 5가지의 각각의 스택은 λ = 520nm 에서 공칭 -340nm C-플레이트 지연성을 타겟으로 한다.

7 AOI 및 λ = 520nm 에서의 지연성의 편차 스펙트럼은 도 23에 도시된다. 상기 반복 요소 요소 내에서의 'H' 분율이 높을수록, C-지연성은 더 소산적으로 된다(예를 들어 제9 설계). 따라서, 10nmH/40nmL 설계(예를 들어 제5 설계)는 가장 선호되는 설계이다. 그러나, 50:50 비율에 근접하지 않는 'H' 및 'L' 쌍의 두께를 선택하는 것은 효과적인 형상-복굴절성을 감소시킨다. 따라서, 5가지 실시예에서의 최고 및 최악의 소산 설계는 C-지연성의 동일한 량을 나타내도록 현저히 많은 레이어를 요구하게 된다. 여기서 언급된 C-지연성 량은 λ = 520nm에서 {1.655, 1.502}의 굴절율(및 제공된 다른 파장에서 완전 지수 분산)을 가지는 단일 레이어 단일축 음의 C-플레이트 리타더의 균등한 오프-축 지연 효과로 나타나게 된다. 결과적으로 비상한 지수 또는 일반적인 지수에 기준하여 C-지연성의 량은 여기서 보고된 결과와 상당히 다르다.

도 24를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리타더 보상기의 개략적인 다이아그램이 도시된다. 리타더 보상기는 수직 입사에서(예를 들어, 패널의 FA가 도면의 평면에 있음) 패널(504)의 FA를 가지는 시야평면을 따라 TN xLCD 패널(504)로 나란히 도시된 보상 플레이트(503)이다. 보상 플레이트(503)는 2개의 음의 C-리타더(507a, 507b) 사이에 배치된 A-플레이트 리타더(506)를 포함한다. 결합된 리타더 요소(503)는 경사진 플레이트 리타더(TPR:tilted plate retarder)로서 지칭되는 것을 형성하는 TN xLCD 패널(504)의 평면에 대하여 각(θ_pt)로 경사져 있다.

A-플레이트 리타더(506)는 플레이트/레이어의 평면(예를 들어 비등방성을 나타내는데 사용되는 타원율(index ellipsoid)에 의해 표시됨)에 나란하게 배향된 광학축을 가지는 복굴절 요소이다. A-플레이트 리타더 요소(506)는 양의 단일축 요소로서 구성될 때, 광학축은 저속축이 된다. A-플레이트 리타더(506)를 제조하기에 적합한 재료의 예는 신장된 호일 리타더, 액정 폴리머, 및 단결정 쿼츠(quartz)를 포함한다. 선택적으로, A-플레이트 리타더(506)는 지지 기판을 포함한다.

각각의 C-플레이트 리타더(507a, 507b)는 플레이트/레이어의 평면에 수직한 방향으로 배향되는 광학축을 가지는 복굴절 요소이다. C-플레이트가 수직 입사광에 대한 임의의 순-지연성(net retardance)을 제공하지 않는 동안(즉, 수직 입사광선이 복굴절에 의해 영향을 받지 않음), 오프-축 입사광은 입가각에 비례하는 순지연성을 경험하게 된다. 특히, 순-지연성은 입사각에 따라 감소한다(예를 들어 순-지연성이 입사각에 따라 증가하는 +C-플레이트와 비교하여). -C-플레이트 요소(507a, 507b)는 A-플레이트(506)에 연결되어, 그 광학축은 A-플레이트의 평면에 수직하게 배향된다. -C-플레이트(507a, 507b)를 제조하기에 적합한 재료의 예는 간섭 액정 및 간섭 복굴절 폴리머 화합물을 포함한다. -C-플레이트(507a, 507b)를 제조하는 하나의 적절한 방법은 형상-복굴절 반사방지(FBAR: form-birefringent anti-reflection) 코팅으로써 A-플레이트(506)의 각면을 코팅하는 것이다.

전술한 바와 같이, 결합된 A-플레이트/-C-플레이트 리타더 요소(503)는 TN xLCD 패널(504)의 평면에 대하여 각(θ_pt)에서 서브-시스템(500) 내에서 경사지게 된다. 더욱 자세하게는, 상기 리타더 보상기(503)는 소정의 회전축(미도시, 그러나 도면의 평면에 수직)에 대하여 각(θ_pt)로 경사진다. A-플레이트 굴절율 표면 경사각(θ_t) 는 약 0°이기 때문에, A-플레이트의 플레이트 경사각(θ_pt)는 O-플레이트 리타더를 사용하는 카테션 리타더 요소의 대응하는 플레이트 경사각보다 크게 될 것이다.

도 13a 및 24를 참조하여 설명된 각각의 실시예에서, A-플레이트 및/또는 O-플레이트의 경사는 A/O 플레이트 카테션 리타더 요소의 광학축과 경사지지 않은 구조에 대한 투과 축(예를 들어 z-축) 사이의 각을 감소시키는 방식으로 행해진다. 따라서, A/O-플레이트의 유효 인-플레인(in-plane) 지연성은 감소되며 원뿔 축에 대한 대형 선형 지연 비대칭성이 유도되어 동일한 방위각 평면을 따라 TN 패널의 선형 지연 경사에 매칭된다. 카테션 리타더 요소(예를 들어 A-플레이트 또는 O-플레이트)의 순-지연성 및 경사진 -C-플레이트 사이의 상호 작용으로 인하여 유효 지연 경사의 형상이 이루어진다. 하나의 방위각 방향을 따라, 경사진 카테션 리타더 요소의 순-지연성은 평평한 지연성 형태를 발생시키는 경사진 -C-플레이트 리타더 의 순지연성에 맞서게 된다. 반대편의 방위각 방향(즉, 180-오프셋 각)을 따라, 광은 경사진 카테션 리타더 요소의 광학축이 가깝게 도파되며 급한 지연성 경사는 경사진 -C-플레이트 요소로부터 얻어진다.

환언하면, 하나 이상의 -C-플레이트 코팅으로 코팅된 경사진 A/O 플레이트는 변조될 수 있는 다른 가변적인 사항을 제공하여서, 리타더 보상기의 비대칭 선형 지연성 형태는 오프-상태에서의 TN xLCD 패널의 비대칭 선형 지연성 형태에 매칭/상보적이다. 또한, 하나 이상의 -C-플레이트 코팅으로 코팅된 경사진 A/O 플레이트로 인하여 경사진 플레이트 리타더는 투과 축에 나란하지 않은 축에 대하여 거의 교차된 축 형태로부터 시계 회전하게 되어, 경사진 플레이트 리타더는 적어도 부분적으로 패널 원형 지연성을 취소하게 되고, 따라서 TN xLCD 패널콘트라스트를 향상시키게 된다. 따라서, 경사진 플레이트 리타더는 전술한 제4 요건(d)을 만족한다.

전술한 바와 같이, 보상 플레이트의 경사는 패널 선형 지연성 비대칭성에 매칭될 수 있는 선형 지연성에서의 경사를 나타낸다. 특히, 보상 플레이트는 액정 패널의 지연성 비대칭성에 유사한 지연성 비대칭성을 제공하도록 선택된 회전축에 대하여 경사지게 된다. 경사진 플레이트 리타더는 저속축이 A-플레이트 또는 O-플레이트에 의해 설정되는, 카테션 리타더로서 기능하게 되는 것이 바람직하다. 경사진 플레이트 리타더가 교차된 축 구조로부터 시계회전하게 될 때, 선형 지연성 비대칭성은 동일한 방위각 평면을 따라 패널 선형 지연성 비대칭성에 정렬되며, 경사진 A-플레이트 또는 O-플레이트 리타더의 인-플레인 요소는 요구되는 방향에서 리타더 보상기의 저속축을 고정한다.

전술한 패널 보상은 패널 보상에 대한 다양한 선행 기술보다는 몇가지 구성요소에 의해 달성된다. 예를 들어, 보상에 대한 선행기술에 따르면, TN xLCD 패널의 보상은 LC 레이어의 제 1 측상에 배치된 제 1 O-플레이트 및 LC 레이어의 제 2 반대측 상에 배치된 제 2 O-플레이트를 포함하는 보상 구조에 의해 제공된다. 에이치. 모리, 엠. 나가이, 에이치. 나카야마, 와이 이토오, 케이. 카마다, 케이. 아라카와, 및 케이 카와타 "광시야각 LCD를 위한 디스코틱 광 보상 필름에 기초한 신규한 광 보상 방법", SID 03 Digest 1058-1061 (2003)에서, 2개의 O-플레이트는 디스코틱 필름으로 형성된다. 티. 바쉘, 제이. 펀실링, 에이치. 세이베렐, 엠. 샤트, 지. 고메즈 및 이.크라이톤, "TN디스플레이에 대한 신규한 광 정렬된 LC 폴리머 광시야 필름", 유도 디스플레이 2002, p 183, 및 제이. 첸, 케이.씨. 장, 제이. 델피코, 에이치. 세이베렐 및 엠.샤트, "TN-LCD에 대한 광시야각 광정렬 플라스틱 필름", SID 99 Digest, p 98-101, 1999에서, 2개의 O-플레이트는 LCP로부터 형성된다. 이러한 각각의 문헌에서, 각각의 O-플레이트(후자 기준으로 경사진 A-플레이트로 지칭)는 LC 레이어의 평면에 나란하다. 전술한 본 발명의 실시예에 따르면, TN xLCD 패널의 보상은 단지 하나의 보상 플레이트(예를 들어, 단일 O-플레이트를 가짐)로써 달성되여, 그것은 LC 레이어의 평면에 나란하지 않다.

물론, 전술한 실시예는 예시적으로 제공되었다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형, 수정, 균등한 구성이 가능하다는 것을 인식한다.

예를 들어, 경사진 플레이트 리타더는, 경사진 플레이트 리타더는 LH 트위스트를 구비하며, 제4사분면에 배치된 트위스트 폭을 가지며, x-축 및 y-축에 나란한 입구/출구 LC 탐지기를 가지는, 90도 트위스트 패널로서 구성된 TN xLCD 패널을 보상하는 것으로 한정되지 않는다. 일실시예에서, 경사진 리타더 보상기는 우향 트위스트부를 가지는 TN90 셀에서 콘트라스트 비율을 향상시키는데 사용된다. 다른 실시예에서, 경사진 리타더 보상기는 원하는 대로 배치된 입구/출구 방위각 평면을 가지는 비-90도 TN 셀의 콘트라스트 비율을 향상시키는데 사용된다.

또한, 본 발명은 예비 편광기 및 xLCD 표시기 및/또는 수렴 및 발산 발광부 사이에서 경사진 플레이트 리타더를 배치하는데 한정되지 않는다. 그러나, 수렴/발산 이미지 시스템에서 경사진 플레이트 광요소를 임의로 삽입함으로써, 코마 또는 난시의 형태로 수차(aberration)는 플레이트 경사에 의해 도입된다. 경사진 플레이트 리타더가 입력 편광기 및 출력 편광기 사이에서 TN xLCD 패널에 인접하게 배치되면, 경사진 플레이트로부터 나타나는 수차는 발광성을 저하시키는데(왜냐하면 그것이 투사 경로에 있기 때문이다), 그러나, 스크린 상에서 최종 영상 품질을 저하시키지 않는다(왜냐하면 투사 경로는 경사진 플레이트 리타더를 구비하지 않기 때문이다). 저픽셀 해상도 패널(예를 들어 낮은 수준의 마이크로 픽셀 피치인 720p 패널)에서, 경사진 플레이트 리타더에 의해 유도되는 수차는 경사진 플레이트가 투사 경로에 있더라도 현저한 변조 운반 기능(MTF: modulation transfer function)을 일으키지 않는다.

또한, 경사진 플레이트 리타더는 공기중 입사시에 자유롭게 경사지게 되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일실시예에서, 경사진 플레이트 리타더는 상당히 조밀한 등방성 광학 매질(예를 들어 고체 또는 액체)에 담겨져서,(비록 A/O 플레이트 자체는 투과 축에 대하여 경사지게 되더라도) 리타더의 입구 및/또는 출구 평면은 TN xLCD에 거의 나란하게 된다.

전술한 각각의 실시예의 경우에, 경사진 플레이트 리타더는 2개의 -C-플레이트들 사이에서 샌드위치된 경사진 A/O 플레이트를 포함하는 것으로 설명되었다. 2개의 -C-플레이트를 사용하는 것은 O-플레이트 리타더 및 그 선택적인 지지 기판상의 응력을 균등화하는데 바람직하며, 하나의 -C-플레이트만을 제공하거나 서로 다른 구조를 사용하는 본 발명의 사상 범위 내에 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 단일 -C-플레이트 복굴절 요소는 광도파 순서에 대하여 카테션 리타더의 전후에 장착되며 완전한 보상 플레이트는 광도파 순서에 대하여 마이크로 디스플레이 패널 전후에 장착되어, 패널 및 보상기의 시스템의 원형 지연성을 감소시키게 된다. 도 25에 도시된 다른 실시예에서, 경사진 플레이트 리타더(603)는 기판(609)(예를 들어 투명한 유리 기판)의 제 1 면상에 배치된 제 1 FBAR 코팅 스택(607a) 및 기판(609)의 반대편 제 2 면상에 배치된 제 2 FBAR 코팅 스택(607b)을 포함한다. O-플레이트(606)는 FBAR 코팅된 기판(예를 들어 LCP레이어)의 일측에 제공된다. 예를 들어, 일실시예에서, O-플레이트(606)는 FBAR 코팅된 기판의 제2측상에 장착된다. O-플레이트(606)의 대향측에는 반사를 감소하기 위해 AR 코팅(608)이 제공된다. 전체 보상 플레이트(603)는 θ_pt 로 표시된 각에서 액정 표시 패널(604)의 평면에 대하여 경사지게 된다. 광 도파 및 패널(604)에 대하여 O-플레이트(606) 및 FBAR 스택(607a, 607b)의 이러한 순서가 TN xLCD 패널(604)의 향상된 원형 지연성 보상을 제공하도록 모델링된 결과로서 도시된다. 선택적인 구성도 가능하다 (예를 들어 O-플레이트는 입사면상의 FBAR 코팅된 기판상에 배치될 수 있다).

또한, 전술한 각각의 실시예에서, 경사진 플레이트 리타더는 A-플레이트 또는 O-플레이트만으로 구성된다. 다른 실시예에서, 경사진 플레이트 리타더는 원하는 원형 지연성을 발생시키도록 하나 이상의 카테션 기반 리타더 요소의 레이어(예를 들어 다중 액정 폴리머 레이어) 로 구성된다. 선택적으로, 카테션 리타더 요소의 다중 레이어는 -C-플레이트 기능성을 발생시키도록 사용된다.

또한, 전술한 각각의 실시예에서, 경사진 플레이트 리타더는 단일축 복굴절 재료를 포함하는 것으로 설명되었다. 선택적으로, 경사진 플레이트 리타더는 양축 재료를 사용할 수 있다. 실제로, 엄밀하게는, 진정 단일축 레이어를 제조하는 것이 어렵다(예를 들어 단일 축이 되는 것으로 고려되는 몇몇 액정 폴리머는 양축 요소를 가진다).

오직 하나의 경사진 플레이트 리타더만이 콘트라스트 보상을 위하여 도시되었지만, 하나 이상의 경사진 플레이트 리타더를 제공하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 한정되지 않는다.

도 1은 xLCD 마이크로 디스플레이들과 세 개의 리타더 보상기들을 구비하는 3 채널 투과 광 엔진(three-channel transmissive light engine)의 개략적인 도식이다.

도 2는 온-축(on-axis) 및 오프-축(off-axis)의 디스플레이 요소 지연성을 보상하기 위한 경사 -C-플레이트를 구비하는 투과형 마이크로 디스플레이 투사 시스템의 개략적인 도식이다.

도 3은 어두운 상태에 있는 이론적인 TN90 LC 셀(TN90 LC cell) 내의 LC 방향자(director)의 분포의 개략적인 도식이다.

도 4는 어두운 상태로 구동된 TN90 LC 셀의 이론적인 경사/비틀림 윤곽들을 도시한다.

도 5는 TN90 LC 에 관하여 계산된 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측)의 간섭 곡선(conoscopic plots)을 도시한다.

도 6은 9.5 도 경사각으로 설치된(회전축으로 약 +45도의 CCW 방향) -450 nm C-플레이트에 관하여 계산된 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측)의 간섭 곡선을 도시한다.

도 7은 TN90 xLCD(우측) 및 보상된 TN90 xLCD(좌측)에 관하여 계산된 콘트라스트 비율 형태 곡선을 도시하며, 보상은 -45 도의 방위 각도(회전축의 CCW + 45도)를 따라 9.5도로 경사진 -450 nm C-플레이트 리타더로 제공된다.

도 8은 어두운 상태로 구동되며 520 nm에서 측정된 TN90 xLCD의 실험적인 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측) 간섭 곡선을 도시한다.

도 9는 어두운 상태에 있는 이론적인 TN90 LC 셀 내에서의 2 부분의 모델을 이용한 LC 방향자의 분포의 개략적인 도식이다.

도 10은 도 9에 도시된 TN90 LC 셀의 520 nm에서 계산된 이론적인 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측) 간섭 곡선을 도시한다.

도 11은 두 가지 구동 전압에서의 TN90 xLCD의 실험적인 직선 지연(상측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(바닥) 스펙트럼들을 도시한다.

도 12는 λ=520 nm 에서의 패널의 온-축의 지연성(on-axis retardance)의 저속축(점으로 표시됨)과 고속축(원으로 표시됨)을 따르는 실험적인 직선 지연 윤곽들을 도시한다.

도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따라 TN xLCD 패널의 고속축을 포함하는 평면을 따라 TN xLCD 패널의 전면에 배치된 리타더 보상기의 개략적인 도식이다.

도 13b는 도 13a에 도시된 리타더 보상기의 투과된 면에서 보았을 때의 2차원 개략적인 도식이다.

도 13c는 도 13a에 도시된 리타더 보상기의 투과된 면에서 보았을 때의 3차원 사시도이다.

도 14는 계산된 지연 플레이트 경사각과 필요한 C-플레이트 지연성에 대한 O-플레이트 굴절율 곡면(indicatrix) 경사각의 곡선이다.

도 14는 (-45도, 10.3도) 경사진 O-플레이트/-C-플레이트 리타더 보상기의 이론적인 직선 지연성(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연성(우측)의 간섭 곡선들 을 도시하며, O-플레이트는 양의 단일축 재료(positive uniaxial material)를 이용하여 50도의 평면에서 벗어나는 경사(out-of-plane tilt)로 구성되고, -C-플레이트는 -525 nm 지연성(λ=520 nm의 계산 파장)을 갖는다.

도 16은 (-45도, 10.3도) 경사진 O-플레이트/C-플레이트 리타더 보상기와 실험적인 TN xLCD 패널을 구비하는 시스템의 이론 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측)의 간섭 곡선들을 도시한다.

도 17은 실험적인 TN90 xLCD(우측)과, 거의 교차된 축의 배치로 향하는 (-45도, 10.3도) 경사진 O-플레이트/-C-플레이트에 의해 보상된 리타더(좌측)로 보상된 동일한 TN90 xLCD 의 간섭 교차된 편광기의 계산된 누설 강도(polarizer leakage intensity)를 도시한다.

도 18은 실험적인 TN90 xLCD(우측)과, 교차되지 않은 축의 배치로 향하는 (-15도, 9.0 도) 경사진 O-플레이트/-C-플레이트 리타더(좌측)로 보상된 동일한 TN90 xLCD 의 간섭 교차된 편광기의 계산된 누설 강도를 도시한다.

도 19는 (-15도, 9.0도) 경사진 O-플레이트/-C-플레이트 리타더 보상기의 이론적인 직선 지연(좌측)과, 저속축(중앙)과, 원형 지연(우측)의 간섭 곡선들을 도시하며, O-플레이트는 양의 단일축 재료(positive uniaxial material)를 이용하여 50도의 평면에서 벗어나는 경사(out-of-plane tilt)로 구성되고, C-플레이트는 -525 nm 지연(λ=520 nm의 계산 파장)을 갖는다.

도 20은 (-15도, 9.0도) 경사진 O-플레이트/C-플레이트 리타더 보상기와 실험적인 TN xLCD 패널을 구비하는 시스템의 이론 직선 지연성(좌측)과, 저속축(중 앙)과, 원형 지연성(우측)의 간섭 곡선들을 도시한다.

도 21은 보상되지 않은 TN90 패널들과, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 플레이트 리타더에 의해 보상된 동일한 패널들의 실험적으로 측정된 콘트라스트 비를 도시한다.

도 22는 7도(degrees)의 플레이트 경사각에서의 AR 기능성을 포함하여 4 개의 유전체 C-플레이트 적층체들의 계산된 직선 지연 스펙트럼들을 도시한다.

도 23은 몇몇 유전체 FBAR 설계들에 대하여 λ=520 nm 에서의 7도 경사진 음의 C-플레이트 지연성으로부터의 계산된 지연성 편차 스펙트럼들(retardance deviation spectra)을 도시한다.

도 24는 TN xLCD 패널의 고속축을 포함하는 평면을 따라 TN xLCD 패널의 전방에 배치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 리타더 보상기의 개략적인 도식이다.

도 25는 TN xLCD 패널의 전방에 배치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 리타더 보상기의 도 25는 개략적인 도식이다.

첨부된 도면들을 통해 동일한 구성들은 동일한 참조 부호들로 식별됨을 주목하여야 한다.

Claims

광원;

상기 광원으로부터 광을 수광하며, 제1 편광을 가지는 광을 전달하도록 배향된 투과축을 가진 제 1 편광기(polarizer);

상기 제 1 편광기를 투과한 광을 수광하며 투과된 광을 선택적으로 변조하는 액정 표시 패널;

상기 액정 표시 패널을 투과한 광을 수광하며, 상기 제 1 편광기의 투과축에 거의 수직하게 배향된 투과축을 가지는 제 2 편광기; 및

플레이트의 법선에 대하여 0도보다 큰 제 1 각으로 배향된 광학축을 가지는 제 1 복굴절 요소와;

플레이트의 법선에 대하여 실질적으로 0도인 제 2 각으로 배향된 광학축을 가지는 제 2 복굴절 요소를 가지는 보상 플레이트;를 포함하며,

상기 보상 플레이트는 상기 액정 표시 패널의 평면에 대하여 경사져 있는 액정 표시 투사 시스템(liquid crystal display projection system).
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 복굴절 요소는 양(positove)의 단일축 복굴절 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 복굴절 요소는 액정 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 복굴절 요소는 상기 제 1 복굴절 요소의 제 1 측상에 배치된 제 1 형상-복굴절 반사 방지 코팅(form-birefringent anti-reflection coating)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 제1 복굴절 요소의 반대편 제 2 측상에 배치된 제 2 형상-복굴절 반사 방지 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 투명한 지지 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
재 1 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 상기 제 1 편광기 및 제 2 편광기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 각은 15 내지 60 도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 각은 20 내지 40 도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 9 내지 약 12도의 각에서 상기 액정 표시 패널의 평면에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 표시 패널은 비틀어진 네마틱(nematic) 액정 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 11 항에 있어서,

비틀어진 상기 네마틱 액정 레이어는 제 1 사분면에 저속축을 구비하며, 상기 제 1 사분면은 비틀어진 네마틱 액정 레이어가 암 상태(dark state)에서 구동될 때 액정 트위스팅 각에 걸쳐지는(spanning) 제 2 사분면에 인접한 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 액정 표시 패널의 평면에 대하여 경사져서 상기 제 1 복굴절 요소의 광학축은 비틀어진 상기 네마틱 액정 표시 패널의 평면에 수직한 제 2 각으로 배향되며, 상기 제 1 각은 상기 제 3 각보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 상기 액정 패널의 지연성 비대칭성에 상보적인 지연성 비대칭성을 형성하도록 선택된 회전축에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 보상 플레이트는 수직한 평면에 나란한 축에 대하여 크로스되는 축 구조로부터 멀어지도록 시계 회전하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 투사 시스템.
액정 디스프레이 투사 시스템에서 콘트라스트 비율을 향상시키는 방법으로서, 상기 방법은,

수직 평면에 대하여 0도 보다 큰 제 1 각에서 배향된 광학축을 가지는 제 1 복굴절 요소와, 수직 평면에 대하여 실질적으로 0도인 제 2 각에서 배향된 광학축을 가지는 제 2 복굴절 요소를 포함하는 보상 플레이트를 제공하는 단계;

상기 액정 표시 투사 시스템에서 액정 표시 패널에 대하여 경사지도록 보상 플레이트를 배치하는 단계를 포함하는, 액정 디스프레이 투사 시스템에서 콘트라스트 비율을 향상시키는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 보상 플레이트를 배치하는 단계는, 상기 액정 표시 패널의 저속축에 거의 나란한 회전축에 대하여 상기 보상 플레이트를 경사지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스프레이 투사 시스템에서 콘트라스트 비율을 향상시키는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 보상 플레이트를 배치하는 단계는, 상기 액정 표시 패널의 저속축과 동일한 사분면에 배치된 회전축에 대하여 보상축을 경사지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스프레이 투사 시스템에서 콘트라스트 비율을 향상시키는 방법.
제16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 콘트라스트가 증가하도록 수직 평면에 나란한 축에 대하여 보상 플레이트를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스프레이 투사 시스템에서 콘트라스트 비율을 향상시키는 방법.