KR100944141B1 - 액정 프로젝터, 액정 소자 및 액정 소자용 기판 - Google Patents

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Abstract

적색 입사광은 미러 (19) 에 반사되며 편광자 (26R) 에 의해 선형적으로 편광된다. 선형적으로 편광된 입사광은 투과형 액정 소자 (11R) 로 입사되고, 여기서 경사진 입사광은 타원형으로 편광된 광으로 변경된다. 액정 소자 (11R) 와 검광자 (28R) 사이의 위상차 보상장치 (27R) 는 무기 구조성 복굴절층을 갖는다. 위상차 보상장치 (27R) 는 타원형으로 편광된 광을 선형적으로 편광된 광으로 변경시키는 복굴절 효과를 야기한다. 위상차 보상장치 (27R) 로부터 선형적으로 편광된 광은 세기를 감소시키기 않고 검광자 (28R) 를 통과하여, 컬러 합성 프리즘 (24) 으로 입사한다. 액정 소자 (11R) 는 무기 구조성 복굴절층을 가질 수도 있다. 또한, 녹색 및 청색광의 위상차가 동일한 방식으로 보상된다. 컬러 합성 프리즘 (24) 에서 혼합된 적색, 녹색, 및 청색 이미지광은 투영 렌즈 시스템 (25) 에 의해 스크린 (3) 상에 투영된다.
Figure R1020057001059
액정 소자, 투영 광학 시스템, 무기 구조성 복굴절층, 검광자, 편광자, 조명광, 프로젝터

Description

액정 프로젝터, 액정 소자 및 액정 소자용 기판{LIQUID CRYSTRAL PROJECTOR, LIQUID CRYSTAL DEVICE AND SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DEVICE}
기술분야
본 발명은 이미지를 액정 소자에 표시하고 스크린상에 이미지를 투영하기 위한 액정 프로젝터에 관한 것이다.
배경 기술
액정 프로젝터는 이미지를 스크린상에 투영하는데 광범위하게 이용된다. 액정 프로젝터는 투과형 또는 반사형 액정 소자에 표시되는 이미지를 조명하고, 투영 렌즈 시스템을 통해 스크린 상에 이미지의 초점을 결상하므로 많은 사람들이 동시에 이미지를 관람할 수 있다. 액정 프로젝터는 프론트 투영 방식 및 리어 투영 방식을 가진다. 프론트 투영 방식 프로젝터는 스크린의 전면측 (관람측) 으로부터 이미지를 투영하고 리어 투영 방식 프로젝터는 스크린의 후면측으로부터 이미지를 투영한다.
다양한 타입의 액정 소자가 액정 프로젝터용으로 이용 가능하지만, TN (Twisted Nematic) 타입 액정 소자가 주로 이용된다. TN 타입 액정 소자는 한 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖는다. 액정층의 액정 분자의 장축의 배향은 기판에 평행하도록 유지되고, 두께방향으로 점차적으로 경사져 액정 분자의 장축이 일 기판으로부터 다른 기판으로의 통로를 따라 90도 만큼 자연스럽게 꼬인다. 액정 분자층은 한 쌍의 편광판 (편광자 및 검광자) 에 의해 개재된다. 노멀리 화이트 액정 소자용 편광판의 편광축은 서로 수직한다 (크로스 니콜 배치). 노멀리 블랙 액정 소자용 편광판의 편광축은 서로 평행한다 (패러렐 니콜 배치).
액정 소자는 그 광학 회전 효과를 이용하여 이미지를 표시할 수 있다. 노멀리 화이트 타입 액정 소자에서, 입사광은 제1 편광판에 의해 선형적으로 편광된다. 액정 소자의 비-선택 화소로 전압이 인가되지 않으면, 액정층의 액정 분자는 직선 편광의 편광방향을 90도 만큼 회전하기 위해 꼬여진다. 액정층을 통해 직선 편광이 제2 편광판을 통과할 수 있어서, 비-선택 화소가 화이트 상태가 된다. 선택된 화소에 어떤 전압이 인가되면, 액정 분자의 꼬인 배열은 나타나지 않는다. 이 경우, 직선 편광의 편광방향이 액정층에서 회전하지 않아서, 직선 편광은 제2 편광판에 의해 차단된다. 따라서, 선택된 화소는 블랙상태가 된다.
액정 소자는 그 복굴절로 인해 좁은 시야각의 단점을 갖는다. 복굴절은 액정층에 인가된 전압이 증가함에 따라 지배적이 된다. 액정 소자에 수직한 입사광이 블랙 상태에서 완전히 차단되지만, 액정층은 직선 편광을 타원 편광으로 변화시키도록 복굴절을 경사진 입사광으로 나타낸다. 타원 편광이 제2 편광판을 통과할 수 있으므로, 입사광의 누설이 선택된 화소의 블랙 농도의 감소를 초래한다.
액정 분자의 이러한 복굴절은 화이트 상태와 블랙 상태의 사이에서 나타나서, 경사진 입사광이 부분적으로 누설한다. 따라서, 경사져 보게 되면, 액정 소자상의 이미지의 콘트라스트 비가 감소한다. 어떤 타입의 액정 소자도, 크든 작든 이러한 복굴절을 갖는다.
이미지를 직접 관람하는 정면 관람방식의 액정 디스플레이는 복굴절 효과를 감소시키기 위한 위상차 보상소자 (retardation compensator) 를 갖는다. 위상차 보상소자로서, 후지 포토 필름에 의해 제조된 "후지 WV 필름 와이드 뷰 A" (상품명, 이하 "WV 필름" 이라함) 가 시장에 선보이고 있다. 적층된 박막을 갖는 구조성 복굴절층이 경사져 관측된 이미지의 콘트라스트 비의 감소를 방지하기 위해 위상차 보상소자로서 이용되는데, 1994년도 Society for Information Display의 SID Symposium Digest, Elben JP의 "Birefringent Compensators for Normally White TN-LCDs", 245 쪽 내지 248 쪽에 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 5,638,197 호에는 다층박막이 기판상에 대해 경사져 증착되는 위상차 보상소자가 개시되어 있다.
전술한 위상차 보상소자는 디스플레이 패널 정면의 관측자가 명시거리 이상의 거리에서 이미지를 관측하는 직시형 액정 디스플레이에 이용된다. 직시형 액정 디스플레이에서, 관측자는 에지 영역에서 눈의 위치를 약간 이동함으로써 이미지의 콘트라스트 비를 조절할 수 있다. 만일 이미지가 복수의 관측자에 의해 동시에 관측되면, 표시된 이미지와 관측자 사이의 거리가 시야각을 감소시키기에 충분히 크기 때문에 낮은 콘트라스트 비의 영역은 잘 발생하지 않는다.
액정 프로젝터에서, 액정층을 통한 입사광은 투영 렌즈 시스템을 통해 스크린에 투영된다. 관측자는 스크린 상에 투영된 이미지를 관측할 수 있다. 표시된 이미지의 콘트라스트 비는 액정층으로의 경사진 입사광으로 인해 감소한다. 그 후, 관측자가 시야각을 변화시키려 하더라도 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 증가시키는 것은 불가능하다. 큰 백 (back) 포커스를 갖는 투영 렌즈 시스템은, 이러한 렌즈 시스템이 액정층으로의 입사광의 입사각을 감소시키기 때문에 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 투영 렌즈 시스템은 프로젝터를 소형화하는 관점에서 단점을 갖는다.
따라서, 액정 프로젝터의 콘트라스트비 문제점을 해결하기 위해 액정 디스플레이의 시야각을 증가시키는 기술이 유효하다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2002-014345 호 및 제 2002-031782 호에는 위상차 보상소자를 액정 프로젝터용의 액정 소자에 적용하여 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 증가시키는 기술이 설명되어 있다. 일본 공개특허공보 제 2002-014345 호의 액정 프로젝터는 WV 필름과 같은 유기재료를 TN 타입 액정 소자용의 위상차 보상소자로서 설명한다. 일본 공개특허공보 제 2002-031782 호의 위상차 보상소자는 단결정 사파이어 및 수정과 같은 단일축 복굴절 결정을 설명한다. 또한, 일본 공개특허공보 제 2002-131750 호에는 디스코틱 타입 액정이 위상차 보상소자로서 개시되어 있다.
전술한 위상차 보상소자는 경사진 입사광의 입사각에 의존하는 광학 이방성 효과를 나타내는 구조성 복굴절체로서 작용한다. 위상차 보상소자의 이러한 이방성 효과는 큰 출사각을 갖는 액정 소자로부터의 경사진 출사광에 의해 초래되는 투영된 이미지의 콘트라스트 비의 감소를 방지할 수 있다.
유기 위상차 보상소자는 자외선 성분을 포함하는 광에 장시간 노출됨으로써 변색되는 경향이 있다. 액정 프로젝터의 광원의 세기는 직시형 액정 디스플레이의 광원의 세기보다 높아야 한다. 더 높은 세기의 광원은 위상차 보상소자로 과열을 일으킨다. 위상차 보상소자는 2000 내지 3000 시간에서 갈색으로 변화하는 경향이 있다. 그 낮은 내구성으로 인해, 유기 위상차 보상소자를 가정용 액정 프로젝션 TV 로 이용하기는 어렵다.
사파이어 또는 수정으로 구성된 위상차 보상소자는 장시간 사용에서 높은 내구성을 가지지만 사파이어 및 수정은 고가이다. 또한, 사파이어 또는 수정의 절단면 및 두께는 바람직한 광학적 특성을 나타내기 위해 정밀하게 관리되어야 한다. 또한, 사파이어 또는 수정으로 이루어진 위상차 보상소자의 배향은 투영 광학 시스템의 조립에서 정밀하게 배열되어야 한다. 따라서, 사파이어 또는 수정으로 이루어진 위상차 보상소자는 높은 내구성에도 불구하고 생산비용의 관점에서 가정용 액정 프로젝트로서는 적합하지 않다.
투과형 액정 소자는 기판 상에 화소 전극을 분할하는 블랙 매트릭스 섹션에 의해 초래된 각 화소의 개구율의 감소를 보상하기 위해 마이크로 렌즈 어레이를 가진다. 마이크로 렌즈 어레이가 액정 소자로의 입사광의 입사각을 변화시키기 때문에, 위상차 보상소자의 원하는 효과를 얻기 어렵다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이는 위상차 보상소자의 위치를 제한한다.
본 발명의 목적은 스크린 상에 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 증가시키기 위한 액정 프로젝터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가정용 텔레비전과 같이 장시간 사용에 충분하도록 액정 프로젝터의 위상차 보상소자의 내구성을 증가시키는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 액정 프로젝터용 위상차 보상소자의 생산비용을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로 렌즈 어레이가 액정 소자와 결합되는 경우에 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 향상시키는 것이다.
본 발명의 개요
본 발명의 액정 프로젝터는 액정 소자의 입사면측 및 출사면측에 제공되는 편광자 및 검광자를 포함하고, 액정 소자에 의해 초래된 위상차를 보상하기 위한 무기 구조성 복굴절층을 포함한다. 무기 구조성 복굴절층은 액정 소자의 입사면측 및 출사면측 중 적어도 일측에, 편광자 및 검광자 사이에 제공된다. 액정 소자의 입사면이 그 출사면과 동일한 반사형 액정 프로젝터에 무기 구조성 복굴절층을 제공하는 것이 가능하다.
바람직한 실시형태에서, 무기 구조성 복굴절층은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 포함하는 다층박막이다. 각 박막층의 광학 두께는 λ/100에서 λ/5 이며, 여기서, λ는 액정 소자에 입사하는 조명광의 파장이다.
무기 구조성 복굴절층은 액정 소자에 형성될 수도 있다. 이 경우, 액정 소자는 한 쌍의 기판 본체 사이에 액정층을 갖는다. 기판 본체의 내측면과 외측면 중 적어도 일측에 형성된 무기 구조성 복굴절층은 액정층에서의 복굴절에 의해 초래되는 위상차를 보상한다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 무기 구조성 복굴절층은 조명광 또는 이미지광의 광학축에 수직인 평면에 1차원 또는 2차원 굴절율 분포를 나타내기 위해 배열된 복수의 복굴절 부재이다. 복굴절 부재는 조명광 또는 이미지광의 광학축에 대해 경사질 수도 있다.
본 발명에 따르면, 무기 구조성 복굴절층이 스크린 상에 투영된 이미지의 콘트라스트 비를 증가시키기 위해 위상차 보상소자로서 이용되므로, 가정용 텔레비전과 같이 장기간 사용을 위해 높은 이미지 콘트라스트 비를 갖는 프로젝터를 이용한 것이 가능하다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 리어 투영 방식의 액정 프로젝터의 정면도이다.
도 2 는 투과형 액정 소자를 갖는 액정 프로젝터의 광학 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3 은 위상차 보상소자의 일례에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4 는 위상차 보상소자의 편광 투과 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 5 는 반사형 액정 소자를 갖는 액정 프로젝터의 광학 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 6a 및 도 6b 는 위상차 보상소자를 갖는 반사형 액정 소자의 도면이다.
도 7 은 위상차 보상소자 및 마이크로 렌즈 어레이를 갖는 투과형 액정 소자를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 8 은 무기 구조성 복굴절층이 투과형 액정 소자에 포함되는 액정 프로젝터의 광학 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 9 는 무기 구조성 복굴절층을 갖는 투과형 액정 소자의 개략적인 단면도이다.
도 10a, 10b, 10c, 11a, 11b 및 11c 는 화소 전극측의 액정 소자의 일례를 나타낸 개략적인 부분 단면도이다.
도 12a, 12b, 12c, 13a, 13b 및 13c 는 공동 전극측의 액정 소자의 일례를 나타낸 개략적인 부분 단면도이다.
도 14 는 절연층을 갖는 액정 소자의 개략적인 단면도이다.
도 15, 도 16 은 위상차 보상소자 및 마이크로 렌즈 어레이를 갖는 투과형 액정 소자의 일례를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 17 은 무기 구조성 복굴절층이 반사형 액정 소자에 포함되는 액정 프로젝터의 광학 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 18 은 반사형 액정 소자의 개략적인 단면도이다.
도 19 는 무기 구조성 복굴절층이 실리콘 기판 상에 형성되는, 도 18 의 액정 소자의 개략적인 부분 단면도이다.
도 20, 21, 22, 23 및 24 는 무기 구조성 복굴절층의 일례에 대한 부분적 투시도이다.
도 25 는 경사진 배치에 의해 형성된 무기 구조성 복굴절층의 부분적 투시도이다.
본 발명을 실시하기 위한 최적 모드
투영 방식의 액정 프로젝터가 도 1 에 도시되어 있다. 확산 투과형 스크린 (3) 이 액정 프로젝터의 하우징 (2) 의 전면측에 제공된다. 스크린 (3) 의 후면측으로부터 투영된 이미지가 그 전면측으로부터 관측된다. 하우징 (2) 에 조립된, 액정 소자를 갖는 이미지 투영 유닛 (5) 에 의해 투영된 이미지가 미러 (6, 7) 에서 반사되어 스크린 (3) 의 후면측에 초점이 맞추어 진다. 액정 프로젝터는 튜너 회로, 비디오/사운드 신호 재생 회로와 같은 주지의 전기 회로를 일체화함으로써 와이드 스크린 텔레비전으로서 이용될 수 있다. 이 경우, 재생된 비디오 이미지는 이미지 투영 유닛의 액정 소자 상에 디스플레이된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 이미지 투영 유닛 (5) 은 스크린 (3) 상에 풀 컬러 이미지를 투영하기 위해 적색, 녹색 및 청색 이미지용의 3 개의 투과형 액정 소자 (11R, 11G, 11B) 를 갖는다. 광원 (12) 으로부터의 방사광은 자외선 및 적외선 성분을 차단하기 위한 커트 필터 (13) 에 의해 적색, 녹색, 청색광을 포함하는 백색광이 된다. 백색광은 조명광축 (도면에서 하나의 점선) 을 따라서 유리막대 (14) 에 입사한다. 유리막대 (14) 의 입사면이 광원 (12) 의 파라볼릭 리플렉터의 초점위치 근방에 위치되기 때문에, 커트 필터 (13) 로부터의 백색광은 큰 손실 없이 유리막대 (14) 의 입사면에 입사한다.
유리막대 (14) 를 통과한 후, 백색광은 릴레이 렌즈 (15) 및 콜리메이트 렌즈 (16) 에 의해 평행하게 된다. 평행하게 된 백색광은 적색광을 통과시키고 청색 및 녹색광을 반사시키는 다이크로익 미러 (18R) 쪽으로 미러 (17) 상에서 반사된다. 적색 이미지용의 액정 소자 (11R) 는 미러 (19) 에서 반사되는 적색광에 의해 후면으로부터 조명된다. 다이크로익 미러 (18R) 상에서 반사되는 청색광 및 녹색광은, 녹색광만이 반사되는 다이크로익 미러 (18G) 에 도달한다. 다이크로익 미러 (18G) 상에서 반사된 녹색광은 녹색 이미지용의 액정 소자 (11G) 를 후면으로부터 조명한다. 미러 (18B, 20) 상에서 반사된 청색광은 청색 이미지용의 액정 소자 (11B) 를 후면으로부터 조명한다.
액정 소자 (11R, 11G, 11B) 는 TN 액정 소자층을 포함하고 각각 적색, 녹색 및 청색 농도 이미지를 표시한다. 액정 소자 (11R, 11G 및 11B) 를 통한 적색, 녹색 및 청색광은 각각 적색, 녹색 및 청색 이미지가 된다. 컬러 합성 프리즘 (24) 이, 컬러 합성 프리즘 (24) 의 중심으로부터 액정 소자 (11R, 11G, 11B) 로의 광학 거리가 동일한 지점에 위치된다. 컬러 합성 프리즘 (24) 은 적색광 및 청색 이미지광을 각각 반사하는 2 개의 다이크로익 면 (24a, 24b) 을 가져서, 적색, 녹색 및 청색 이미지광이 풀 컬러 이미지광으로 혼합된다.
투영 렌즈 시스템 (25) 이 컬러 합성 프리즘 (24) 의 출사면으로부터 스크린 (3) 으로의 투영 광축 상에 위치된다. 투영 렌즈 시스템 (25) 의 물체측 초점은 액정 소자 (11R, 11G, 11B) 출사면 상에 있다. 투영 렌즈 시스템 (25) 의 이미지측 초점은 스크린 (3) 상에 있다. 따라서, 컬러 합성 프리즘 (24) 으로부터의 풀 컬러 이미지광은 투영 렌즈 시스템 (25) 에 의해 스크린 (3) 상에 초점이 맞추어진다. 도면의 간략성을 위해 도 1 의 미러 (6, 7) 은 생략되었다.
편광자로서 전면 편광판 (26R, 26G, 26B) 이 액정 소자 (11R, 11G, 11B) 의 입사면의 전면에 각각 제공된다. 위상차 보상소자 (27R, 27G, 27B) 및 검광자로서의 리어 편광판 (28R, 28G, 28B) 이 액정 소자 (11R, 11G, 11B) 의 출사면측에 배열된다. 전면 편광판 (26R, 26G, 26B) 과 리어 편광판 (28R, 28G, 28B) 의 편광방향은 서로 수직한다 (크로스 니콜 배치). 편광판 및 적색, 녹색 및 청색 채널용의 위상차 보상소자의 동작은 파장 차이에 기초한 현저하지 않은 차이를 무시하면 기본적으로 동일하다. 따라서, 적색 채널에 대해서만 후술한다.
미러 (19) 상에 반사된 적색광은 전면 편광판 (26R) 에 의해 직선 편광되고, 노멀리 화이트 타입의 적색용 액정 소자 (11R) 에 입사한다. 블랙 화소 이미지를 표시하기 위해 어떤 레벨의 전압이 선택된 화소의 액정층에 인가된다. 만일 적색 입사광이 입사면에 수직인 액정 소자 (11R) 에 입사하면, 적색광은 리어 편광판 (28R) 에 의해 완벽히 차단된다.
그러나, 적색 입사광이 입사면에 대해 경사져 입사하면, 액정 분자의 복굴절 효과가 입사광의 위상차를 일으키기 위해 나타난다. 그 후, 직선 편광된 경사진 입사광은, 액정층을 통하여 통과하는 동안에 타원 편광으로 변화된다. 이러한 타원 편광은 선택된 화소로부터 광 누설을 초래하여, 블랙 농도가 감소한다. 노멀리 블랙 타입의 액정 소자에서, 액정 분자가 다소 경사진다. 따라서, 직선 편광 입사광은 타원 편광으로 변화되어 화소의 블랙 농도가 감소한다.
액정 소자 (11R) 와 리어 편광판 (28R) 사이에 위치되는 위상차 보상소자 (27R) 는 위상차를 보상하여, 타원 편광된 광을 직선 편광된 광으로 변화시킨다. 위상차 보상으로 인해, 리어 편광판 (28R) 이 적색 이미지광의 세기를 감소시킬 수 있어서, 화소 이미지의 블랙 농도가 증가한다. 따라서, 이미지 콘트라스트 비를 증가시키는 것이 가능하다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 액정 프로젝터는 위상차 보상소자 (27R) 의 무기 구조성 복굴절층을 이용한다. 무기 구조성 복굴절층은 투명 유리기판 (31) 상에 교호 적층되는 다층박막 (L1, L2) 을 포함한다. 박막 (L1, L2) 의 굴절율은 서로 상이하다.
각 박막의 광학 두께 (물리적 두께와 굴절율과의 곱) 는 입사광의 파장 (λ) 보다 작다. 각 박막의 광학 두께는 λ/100 내지 λ/5 가 바람직하고, λ/50 내지 λ/5 가 더 바람직하고, 실용적으로 λ/30 내지 λ/10 이다. 그것에 의해, 위상차 보상소자 (27R) 는 C-판 (단일축 복굴절판) 의 네거티브 (negative) 의 복굴절성을 나타낸다. 위상차 보상소자 (27R) 는, 박막의 표면이 입사광의 조명 광학축에 대해 수직하도록 위치된다.
고굴절율 박막용 재료의 예로는 Ti02 (2.20 내지 2.40) 및 ZrO2 (2.20) 가 있다. 괄호의 수치는 굴절율을 가리킨다. 저굴절율 박막용 재료의 예로는 SiO2 (1.40 내지 1.48), MgF2 (1.39) 및 CaF2 (1.30) 가 있다. 고굴절율 및 저굴절율 박막용 재료로서, CeO2 (2.45), SnO2 (2.30), Ta2O5 (2.12), In2O3 (2.00), ZrTiO4 (2.01), HfO2 (1.91), Al2O3 (1.59 내지 1.70), MGO (1.70), ALF3, 얇은 다이아몬드 필름, LaTiOX 및 산화 사마륨을 이용할 수 있다. 고굴절율 및 저굴절율 박막용의 조합의 예로서 TiO2/SiO2, Ta2O5/Al2O3, HfO2/SiO2, MgO/Mgf2, ZrTiO4/Al2O3, CeO2/CaF2, ZrO2/SiO2 및 ZrO2/Al2O3 가 있다.
각 박막의 광학 두께는 박막들 (L1, L2) 사이의 광의 간섭현상을 방지하기 위해 가능한 작은 것이 바람직하다. 그러나, 각 박막의 더 작은 두께는 바람직한 총 두께를 갖는 위상차 보상소자를 형성하기 위하여 증착 사이클을 증가시킨다. 따라서, 굴절율, 두께 비 및 총 두께는 복굴절 및 증착 사이클에 기초하여 결정된다. 박막은 착색층이 박막 간섭에 영향을 끼치지 않는 한 착색될 수도 있다. 증착된 박막의 내부응력에 의해 초래되는 틈이 생기지 않도록 박막의 재료를 선택할 필요가 있다.
무기 구조성 복굴절층의 다층박막은 진공 증착장비 또는 스퍼터 증착장비와 같은 증착장비에 의해 증착된다. 증착장비는 원료로부터 기판을 보호하기 위한 셔터를 갖는다. 셔터는 증착 원료를 가열하는 동안 교대로 개방 및 폐쇄되어, 2 종류의 박막층이 기판 상에 교대로 증착된다. 셔터 대신에, 소정 속도로 기판을 이동시키는 홀더 상에 기판이 유지될 수도 있다. 박막층은 전술한 가열된 원료위로 기판을 통과함으로써 교대로 증착된다. 이들 증착장비는 다층박막을 얻기 위해 단일 진공 공정을 요구하므로, 생산성을 높일 수 있다.
구조성 복굴절층의 각 박막의 두께는 다음과 같이 설계된다. 출판물인, 코가쿠 (일본 광학저널) vol. 27 no.1 (1998) 12 쪽 내지 17 쪽에 설명된 바와 같이, 복굴절 (△n) 은 상이한 굴절율을 갖는 2 개의 박막의 광학 두께의 비로서 정의된다. 복굴절 (△n) 은 굴절율의 차이만큼 커진다. 위상차 (dㆍ△n) 는 복굴절 (△n) 과 복굴절층의 총 물리적 두께 (d) 와의 곱으로 정의된다. 박막층용의 재료는 큰 복굴절 (△n)을 얻기 위해 선택된다. 그 후, 총 물리적 두께 (d) 는 바람직한 위상차 (dㆍ△n) 에 기초하여 결정된다. 증착된 박막층의 수는 총 물리적 두께 (d) 와 전술한 각 층의 광학 두께의 수적 조건을 고려하여 결정된다.
복수의 유전체의 층을 갖는 광학장치의 예로서, 다이크로익 미러, 편광 빔 스플리터, 컬러 합성 프리즘 및 반사방지 코팅이 잘 알려져 있다. 각 층의 광학적 두께는 λ/4 의 정수 곱으로 설계되어, 광학장치가 광학 간섭을 나타낸다. 한편, 구조성 복굴절층의 각 막의 광학 두께는 λ/4 미만이다. 또한, 각 막의 광학 두께는 바람직한 복굴절 (△n) 을 얻기 위해 제어된다. 따라서, 위상차 보상소자의 구조성 복굴절층이 기타 광학 소자와 상이한 광학 기능을 나타내는 것은 명백하다.
전술한 바와 같이, 구조성 복굴절층 (30) 의 위상차 (dㆍ△n) 는 복굴절 (△n) 과 복굴절층의 총 물리적 두께 (d) 와의 곱으로 정의된다. 구조성 복굴절층 (30) 의 제 1 샘플은 40 개의 TiO2 층 및 40 개의 SiO2 층을 유리 기판 상에 교대로 적층하여 준비된다. 각 층의 물리적 두께는 15 nm 이다. 분광 일립소미터가 구조성 복굴절층의 제 1 샘플의 위상차를 측정하기 위해 이용된다. 제 1 샘플은 208 nm 의 위상차를 갖는 부의 복굴절을 나타내고, 샘플의 통상 광학축 (광학 이방성을 갖지 않는 축) 은 기판에 대해 수직이다. 따라서, 구조성 복굴절층의 제 1 샘플은 네거티브 복굴절 C-판으로 기능한다.
구조성 복굴절층의 이론상의 위상차를 계산한다. TiO2 층 및 SiO2 층의 이론상의 굴절율은 각각 2.35 및 1.47 이다. 계산된 이론상의 위상차는 218 ㎚ 이고, 이는 측정된 값과 실질적으로 동일하다. 측정된 값과 계산된 값과의 차는 에러 범위내에 있다. 도 4 에 나타낸 스펙트럼 투과 곡선은, 구조성 복굴절층이 가시 범위 내에서 투명하다는 것을 나타낸다. 그래프의 리플은 유리 기판으로부터 반사광과 최상층의 박막으로부터의 반사광 사이의 간섭을 나타낸다. 유리 기판 및 최상층의 박막의 양측에 반사방지코팅을 제공함으로써 리플들을 제거할 수 있다.
제 1 샘플을 사용한 액정 프로젝터의 가장 밝은 화소와 가장 어두운 화소와의 콘트라스트비는 구조성 복굴절층이 없는 콘트라스트비 (200 : 1) 와 비교하여 400 : 1 로 개선된다. 또한, 구조성 복굴절층은 5000 시간 동안 사용한 이후에도 변색되지 않는다.
구조성 복굴절층은 투과형 액정 프로젝터 뿐만 아니라 반사형 액정 프로젝터에 적용될 수 있다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 광원 (12) 으로부터의 입사광은 커트 필터 (13) 에 의해 백색광으로 변경된다. 적색, 녹색, 및 청색광을 포함하는 백색광이 집광 광학시스템 (35) 을 투과하여 적색광만을 반사하는 다이크로익 미러 (36) 에 도달한다. 다이크로익 미러 (36) 및 미러 (37) 에 반사된 적색광은 편광면 (38a) 을 가지는 편광빔 스플리터 (38) 에 입사한다. 편광면 (38a) 은 적색 입사광의 s-편광 성분을 직선 편광으로 변경하고, 위상차 보상장치 (40R) 및 반사형 액정 소자 (41R) 을 향하여 직선 편광을 반사한다.
이와 유사하게, 다이크로익 미러 (36) 를 통한 녹색광은 편광빔 스플리터 (43) 를 향하여 다이크로익 미러 (42) 에서 반사되므로, 직선 편광된 녹색광은 위상차 보상장치 (40G) 와 반사형 액정 소자 (41G) 에 입사한다. 다이크로익 미러 (42) 를 통한 청색광은 편광빔 스플리터 (44) 로 입사하며, 여기서 직선 편광된 청색광은 위상차 보상장치 (40B) 와 반사형 액정 소자 (41B) 를 향하여 반사된다.
반사형 액정 소자 (41R) 는 TN 액정층 및 편광빔 스플리터 (38) 의 대향측에 배치되는 미러를 갖는다. 반사형 액정 소자 (41R) 를 통한 편광은 미러에 반사되므로 편광광은 액정 소자 (41R) 를 2 번 통과한다. 반사형 액정 소자 (41R) 로부터 출사된 편광광은 위상차 보상장치 (40R) 통과하여 편광빔 스플리터 (38) 에 입사한다. 적색광의 p-편광 성분은 편광판 (38a) 에 대하여 직선 편광되고, 직선 편광은 편광판 (38a) 을 통과하여, 컬러 합성 프리즘 (24) 에 입사한다. 액정 소자 (41R) 의 화소에 전압을 인가하는 경우, 액정 분자들은 스크린 (3) 상의 화소 이미지의 밀도를 감소시키기 위하여 직선 편광광의 편광방향을 변경시킨다. 컬러 합성 프리즘 (24) 및 투영 렌즈 시스템 (25) 의 구조 및 기능은 투과형 액정 프로젝터의 구조 및 기능과 동일하다.
구조성 복굴절층의 제 2 샘플은 유리 기판들상에 선택적으로 20 개의 TiO2 층 및 20 개의 SiO2 층을 증착함으로써 형성된다. 각 층의 물리적 두께는 15 ㎚ 이다. 제 2 샘플에 대하여 측정된 위상차는 102㎚ 이고, 이는 이론상의 위상차 (107 ㎚) 와 실질적으로 동일하다. 제 2 샘플을 사용한 반사형 액정 프로젝터의 가장 밝은 화소와 가장 어두운 화소와의 콘트라스트비는, 구조성 복굴절층이 없는 반사형 액정 프로젝터의 콘트라스트비 (150 : 1) 에 비하여 300 : 1 로 개선된다.
위상차 보상장치 (40R) 는 액정 소자 (41R) 의 액정 분자들의 복굴절 효과에 의해 발생된 위상차를 보상하는 기능을 나타낸다. 위상차 보상장치 (40R) 의 위상차를 결정하는 경우, 편광광이 액정 소자 (41R) 를 2 번 통과함을 고려할 필요가 있다. 반사형 액정 소자는 오프-액시스 위치 (입사 광학축과 출사 광학축이 서로 다른 위치) 에 배치되는 경우, 위상차 보상장치 (46) 는 도 6a 에 나타낸 바와 같이 액정 소자 (45) 에 평행하게 될 수도 있다.
위상차 보상장치 (46) 는 편광자 (47) 의 출사면과 검광자 (48) 의 입사면 사이의 광 경로에 배치되어야 한다. 위상차 보상장치 (46) 는, 위상차 보상장치 (46) 의 위치를 변경해도 실질적으로 광학 특성의 차이가 없게 되므로, 액정 소자 (45) 의 입사 광학축 또는 출사 광학축 중 어느 하나에 배치될 수도 있다. 따라서, 위상차 보상장치 (46) 의 위치는 다른 설계 조건을 고려하여 결정된다.
위상차 보상장치 (49) 는 도 6b 에 나타낸 바와 같이 편광자 (47) 와 액정 소자 (45) 사이에 또는 액정 소자 (45) 와 검광자 (48) 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 한 쌍의 위상차 보상장치는 액정 소자 (45) 의 입사 광학축 및 출사 광학축에 제공될 수도 있다. 그 경우, 한 쌍의 위상차 보상장치가 전체적으로 원하는 위상차값을 나타내도록 각각의 위상차 보상장치의 광학 특성들을 설계할 필요가 있다.
투과형 액정 소자는 도 7 에 나타낸 바와 같이 화소들의 개구비를 증가시키기 위하여 마이크로 렌즈 (50) 와 결합될 수도 있다. 마이크로 렌즈 (50) 는 편광자로서 편광판 (53) 에 제공된다. 각 마이크로 렌즈 (50) 는 화소 전극 (52) 의 블랙 매트릭스 부분 (62) 들에 의해 다른 화소들로부터 분리되는 각 화소에 대응한다. 마이크로 렌즈 (50) 를 통하여 입사광을 집중시키면, 편광판 (53), 제 1 위상차 보상장치 (54), 유리 기판 (55), 베이스 전극 (56), 및 배향막 (57) 을 통하여 액정층 (58) 에 도달한다. 입사광의 편광 상태는 화소 밀도에 따라서 액정층 (58) 에 의해 변한다. 편광광은 배향막 (59), 화소 전극 (52), 유리 기판 (51), 및 제 2 위상차 보상장치 (60) 를 통과한다. 그 후, 편광광은 검광자로서의 편광판 (61) 을 통하여 외부로 출사하며, 편광광의 밀도는 화소 밀도에 따라 감소한다.
이 실시형태에서, 액정 소자의 입사면의 제 1 위상차 보상장치 (54) 는 마이크로 렌즈 (50) 에 의해 경사지게 액정 소자로 입사하는 입사광의 위상차를 보상하는데 효과적이다. 또한, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 출사면측에 제 2 위상차 보상장치 (60) 를 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 위상차 보상장치 (54, 60) 는 이 실시형태에서 원하는 전체의 보상값을 나타낸다. 도 2 및 도 5 에 나타내는 실시형태들에서의 액정 소자들은 입사면측의 마이크로 렌즈 및 위상차 보상장치와 결합될 수도 있다.
상기 실시형태들에서, 구조성 복굴절층은 액정 소자로부터 분리되어 있지만, 액정 소자의 구조성 복굴절층을 통합할 수 있다. 이하, 구조성 복굴절층을 가진 액정 소자의 실시형태들을 설명한다.
적색, 녹색, 및 청색의 액정 소자 (111R, 111G, 및 111B) 를 갖는 액정 프로젝터의 실시형태를 도 8 에 나타낸다. 도 8 에 나타낸 액정 프로젝터는 액정 소자 (111R, 111G, 및 111B) 를 제외하고, 도 2 에 나타낸 실시형태와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 도 8 에 나타낸 실시형태는, 액정 소자 (111R, 111G, 및 111B) 가 구조성 복굴절층을 포함하지 않으므로 위상차 보상장치 (27R, 27G, 및 27B) 를 포함하지 않는다. 따라서, 공통 부품들의 상세한 설명은 간략화를 위하여 생략한다.
도 9 에 나타낸 바와 같이, 액정 소자 (111R) 는 TFT (박막 트랜지스터) 액티브 매트릭스 타입이다. 액정 소자 (111R) 는 한 쌍의 기판 (131, 132) 에 삽입되는 액정층 (130) 을 포함한다. 단일 화소의 화소 전극측 기판 (131) 은 기판 본체로서의 투명 유리판 (133), 박막 트랜지스터 (134), 투명화소 전극 (135), 및 배향막 (136) 을 구비한다. 박막 트랜지스터 (134) 와 화소 전극 (135) 의 복수의 쌍은 매트릭스 형상으로 유리판 (133) 의 내면 (133a) 에 배열된다. 한 쌍의 박막 트랜지스터 (134) 와 화소 전극 (135) 은 하나의 적색 화소에 대응한다. 내면 (133a) 상의 배향막 (136) 은 박막 트랜지스터 (134) 와 화소 전극 (135) 의 쌍을 커버한다. 화소 전극 (135) 들을 분리하는 블랙 매트릭스 부분이 화소 전극측 기판 (131) 에 형성되므로, 화소 이미지의 콘트라스트비가 증가한다.
공통 전극측 기판 (132) 은 기판 본체로서의 투명 유리판 (137) 및 구조성 복굴절층 (138), 투명 공통 전극 (139), 배향막 (140) 의 순서로 유리판 (137) 에 형성된 것을 포함한다.
액정 소자 (111R) 는 구조성 복굴절층 (138) 이외에, TFT 타입의 종래의 액정 소자와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 박막 트랜지스터 (134) 는 화소 전극 (135) 과 공통 전극 (139) 사이의 액정층 (130) 에 인가된 전압을 제어하므로, 편광판 (28R) 을 통한 출사광의 광량은 액정층 (130) 의 액정 분자들의 배향의 변경에 따라서 변한다. 이에 의해, 화소 이미지의 밀도를 제어할 수 있다.
구조성 복굴절층 (138) 은 제 1 실시형태의 위상차 보상장치 (27R) 로서 사용되는 구조성 복굴절층과 동일한 구조를 가질 수도 있다.
타원편광의 위상차는 액정층 (130) 의 입사 각도에 따라서 변한다. 구조성 복굴절층 (138) 이 위상차의 차이를 보상하므로, 큰 개구값을 갖는 광학 시스템은 이미지의 콘트라스트비를 감소시키지 않고 액정 소자와 결합될 수 있다. 따라서, 액정 소자의 크기를 감소시키고, 입사광의 효율을 증가시키기 위해 큰 직경의 렌즈 엘리먼트를 채용하고, 액정 프로젝터의 크기를 감소시키기 위하여 광학 경로 길이를 작게 단축시키고, 제조 비용을 감소시키기 위하여 광학 시스템은 더 작게 할 수 있다.
상술한 구조성 복굴절층 (138) 은 유리판 (137) 의 내면 (137a), 유리판 (137) 의 외면 (내면 (137a) 에 대향함) 또는 화소 전극측 기판 (131) 에 제공될 수도 있다. 구조성 복굴절층 (138) 은 전극과 배향막 사이에 형성될 수도 있다. 또한, 유리판의 양면에 한 쌍의 구조성 복굴절층 (138) 을 형성할 수 있다.
기판들 (131, 132) 의 구조는 도 9 에 나타낸 것으로 제한되지 않는다. 도 10a 내지 도 10c 와 도 11a 내지 도 11c 는 화소 전극측 기판 (131) 의 구조의 예이다. 도 12a 내지 도 12c 와 도 13a 내지 도 13c 는 공통 전극측 기판 (132) 의 구조의 예이다. 동일한 참조 부호들은 이 엘리먼트들의 설명을 생략하기 위하여 실질적으로 도 9 의 참조 부호들과 동일한 엘리먼트들을 사용한다. 기판의 각 예는 설명을 간략하게 하기 위하여 고유한 타입 명칭을 갖는다.
도 10a 에서, 타입 A0 의 화소 전극측 기판 (131) 은 도 9 에 나타낸 것과 동일한 구조를 갖는다. 타입 A0 의 화소 전극측 기판 (131) 이 구조성 복굴절층을 갖지 않으므로, 구조성 복굴절층 (138) 을 가진 공통 전극측 기판 (132) 은 타입 A0 의 기판 (131) 과 결합된다. 도 10b 에 나타낸, 타입 A1 의 화소 전극측 기판 (131) 은 유리판 (133) 의 내면 (133a) 에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 박막 트랜지스터 (134), 화소 전극 (135), 및 배향막 (136) 은 이 순서대로 구조성 복굴절층 (138) 에 형성된다. 도 10c 에 나타낸 바와 같이, 타입 A2 의 화소 전극측 기판 (131) 은 유리판 (133) 의 외면 (133b) 에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 유리판 (133) 의 내면 (133a) 에는, 박막 트랜지스터 (134), 화소 전극 (135), 및 배향막 (136) 을 이 순서대로 형성한다.
도 11a 에 나타낸 바와 같이, 타입 A3 의 화소 전극측 기판 (131) 은 화소 전극 (135) 과 배향막 (136) 사이에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 타입 A3 의 화소 전극측 기판 (131) 은 박막 트랜지스터 (134) 와 화소 전극 (135) 상에 투명 평탄화층 (141)(예를 들어, SiO2 층) 을 형성하고, 평탄화층 (141) 상에 구조성 복굴절층 (138) 을 형성함으로써 준비된다. 배향막 (136) 은 구조성 복굴절층 (138) 상에 형성된다. 도 11b 에 나타낸 바와 같이, 타입 A4 의 화소 전극측 기판 (131) 은 유리판 (133) 의 양면에 2 개의 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 도 11c 에 나타낸, 타입 A5 의 화소 전극측 기판 (131) 은 유리판 (133) 의 내면측에 타입 A3 의 기판과 동일한 구조를 갖는다 (도 11a 참조). 또한, 구조성 복굴절층 (138) 은 유리판 (133) 의 외면 (133b) 뿐만 아니라 유리판 (133) 의 내면에 형성된다.
각 화소의 밀도를 제어하기 위하여, 화소 전극 (135) 들은 서로 전기적으로 절연되어야 한다. 유전체 재료 (절연체) 로 형성된 구조성 복굴절층 (138) 은 구조성 복굴절층 (138) 이 화소 전극 (135) 들과 접촉하더라도 분리된 화소 전극 (135) 들과는 접촉하지 않는다.
도 12a 에 나타낸 바와 같이, 타입 B0 의 공통 전극측 기판 (132) 은 구조성 복굴절층을 갖지 않으므로, 구조성 복굴절층 (138) 을 가진 화소 전극측 기판 (131) 은 타입 B0 의 공통 전극측 기판 (132) 와 결합된다. 도 12b 에 나타낸 바와 같이, 타입 B1 의 공통 전극측 기판 (132) 은 도 12a 에 나타낸 것과 동일한 구조를 가지며, 유리판 (137) 의 내면 (137a) 에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 공통 전극 (139) 및 배향막 (140) 은 구조성 복굴절층 (138) 상에 형성된다. 도 12c 에 나타낸 타입 B2 의 공통 전극측 기판 (132) 은 유리판 (137) 의 내면측에 공통 전극 (139) 및 배향막 (140) 을 가지며, 외면 (137b) 에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다.
도 13a 에서, 타입 B3 의 공통 전극측 기판 (132) 은 공통 전극 (139) 과 배향막 (140) 사이에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 유리판 (137) 의 내면 (137a) 에 공통 전극 (139) 을 형성한 이후에, 구조성 복굴절층 (138) 은 공통 전극 (139) 상에 형성된다. 그 후, 배향막 (140) 은 구조성 복굴절층 (138) 상에 형성된다. 도 13b 에 나타낸, 타입 B4 의 공통 전극측 기판 (132) 은 내면 (137a) 과 외면 (137b) 에 2 개의 복굴절층 (138) 을 갖는다. 공통 전극 (139) 와 배향막 (140) 은 내면 (137a) 측에 형성된다. 도 13c 에 나타낸 바와 같이, 타입 B5 의 공통 전극측 기판 (132) 은 유리판 (137) 의 내면측에 공통 전극 (139), 구조성 복굴절층 (138) 및 배향막 (140) 을 갖는다. 또한, 타입 B5 의 공통 전극측 기판 (132) 은 외면 (137b) 에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다.
상술한 층들 이외에, 기판 (131, 132) 들은 블랙 매트릭스 부분과 같은 다른 층들과 절연층을 가질 수도 있다. 예를 들어, 절연층 (142) 은 도 14 에 나타낸 바와 같이 박막 트랜지스터 (134) 와 화소 전극 (135) 사이에 형성된다. 절연층 (142) 을 갖는 기판상에 구조성 복굴절층을 형성할 수 있다.
기판들 (131, 132) 의 조합 특성 (제조 비용, 굽힘 조정, 위상차 보상) 을 표 1 에 나타낸다.
표 1
Figure 112008037398754-pct00039
상기 표 1 에서, 공통 전극측 컬럼의 숫자 "2" 는, 구조성 복굴절층들이 공통 전극측의 유리판의 양면에 형성됨을 나타낸다. 공통 전극측 컬럼의 숫자 "1" 은 구조성 복굴절층이 유리판의 표면에 형성됨을 나타낸다. 공통 전극측 컬럼의 숫자 "0" 은 구조성 복굴절층이 유리판에 형성되지 않음을 나타낸다. "비용" 칼럼의 값은 제조 비용이 증가할 때 증가된다. "굽힘 조정" 컬럼은 기판 (131, 132) 의 굽힘을 조정하는 정도를 나타낸다. 기판 (131, 132) 의 굽힘은 "우수함", "양호", "통과 가능", "불량" 의 순서로 정밀하게 조정된다.
조합 번호에 대응하는 기판 (131, 132) 의 조합을 표 2 에 나타낸다. 표 2 의 숫자는 표 1 에 나타낸 조합 번호를 나타낸다.
표 2
Figure 112005003107796-pct00002
프로젝터용 액정 소자의 온도가 강한 광을 조명함으로써 증가하면, 액정 분자들의 열 팽창과 복굴절율의 편차로 인하여 콘트라스트 비의 특성이 변화한다. 기판이 고온에서 크게 휘면, 액정층 전반에 걸친 콘트라스트 비의 균일성이 손상된다. 따라서, 온도 변화를 고려하여 액정 프로젝터용 기판의 휨을 제어할 필요가 있다.
표 1 을 참조하여, 위상차 보상에 관하여 기판 (131, 132) 에 적어도 1 면씩 복굴절층을 형성하는 것이 바람직함을 알수 있었다. 기판 (131, 132) 의 휨을 제어하기 위하여, 하나 이상의 기판의 양면에 2 가지 형태의 복굴절층을 제공하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 각 기판의 양면에 복굴절층을 제공한다.
타입 A3, A5 의 화소 전극측 기판 (131) 과 타입 B3, B5 의 공통 전극측 기판 (132) 은 전극과 유리판 (기판 본체) 사이에 복굴절층 (138) 을 형성한다. 이러한 배치는 구조성 복굴절층 (138) 이 유전체 재료로부터 형성되기 때문에 전극들을 절연시키는데 바람직하다. 그러나, 이러한 배치를 갖는 기판들은 하기의 결점을 갖는다.
외부 전기 회로에 전극을 접속하기 위하여, 액정 소자는 이미지 표시 영역 외부에 전극 영역을 가져야 하며, 여기서 전극은 구조성 복굴절층으로 커버되지 않는다. 이러한 전극 영역은 구조성 복굴절층을 부분적으로 제거하기 위하여 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 형성되거나 또는 전극을 노출하는 영역에 구조성복굴절층을 형성하지 않기 위하여 마스크 증착 공정에 의해 형성될 수도 있다. 그러나, 구조성 복굴절층에서의 2 가지 종류의 박막이 다른 에칭 특성을 가지기 때문에 포토리소그래피 공정과 에칭 공정에 의해 전극 영역을 형성하기가 어렵다. 마스크 증착 공정에 의해 전극 영역을 형성하는 경우, 액정 소자의 설계에 따라서 증착 조건을 변경할 필요가 있다. 또한, 화소 전극과 공통 전극 사이에 구조성 복굴절층을 형성하는 경우에, 액정층에 인가된 전압이 구조성 복굴절층의 커패시턴스에 따라 변하는 것을 고려할 필요가 있다.
타입 A1, A3, A4, A5 의 화소 전극측 기판 (131) 과 타입 B1, B3, B4, B5 의 공통 전극측 기판은 유리판의 내면에 구조성 복굴절층 (138) 을 갖는다. 그 경우에, 구조성 복굴절층 (138) 의 양면은 공기의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 재료와 접촉하기 때문에, 이 경계면에서의 반사율은 공기와 위상차 보상장치 사이의 경계면에서의 반사율보다 높다. 따라서, 내면상의 구조성 복굴절층 (138) 은 반사 방지층을 제거하고 구조성 복굴절층 (138) 상의 결함을 방지하는데 유리하다.
타입 A2, A4, A5 의 화소 전극측 기판 (131) 및 타입 B2, B4, B5 의 공통 전극측 기판이 액정 소자에 사용되는 경우, 유리 기판의 외면상의 구조성 복굴절층 (138) 은 투명한 보호층으로 커버될 수도 있다.
액정 소자는 유리판 (기판) 상에 구조성 복굴절층을 가지므로, 액정층에 입사하는 광의 입사 각도와 구조성 복굴절층에 입사하는 광의 입사 각도가 동일하게 된다. 따라서, 구조성 복굴절층과 기판이 분리되는 액정 소자와 비교하여, 위상차를 효과적으로 보상할 수 있다. 또한, 폴리머로부터 형성된 위상차 보상장치와 비교하여, 액정 소자내에 열 또는 자외선 광에 높은 저항을 갖는 무기 구조성 복굴절층을 형성하는 것이 용이하다.
액정 소자는 마이크로 렌즈 어레이와 결합될 수도 있다. 도 15 에 나타낸 예에서, 액정 소자는 입사면측에 마이크로 렌즈 어레이 (150) 를 갖는다. 마이크로 렌즈 어레이 (150) 는 각각이 일 화소에 대응하는 복수의 마이크로 렌즈 (150a) 로 이루어져 있다. 마이크로 렌즈 (150a) 는 이온 교환 기술을 이용하여 유리판에 굴절율 분포를 생기게 하여 형성될 수도 있다. 다른 방법으로는, 마이크로 렌즈 (150a) 는 유리 또는 수지판의 형상을 렌즈 엘리먼트로 변경하여 제조된다. 마이크로 렌즈 (150a) 는 화소 전극 (135) 들을 분할하는 블랙 매트릭스부 (미도시) 에 의해 야기되는 개구율의 저하를 보상하기 위하여 입사광을 집중시킬 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이 (150) 에 의해 집중된 직선 편광광은 유리판 (137), 구조성 복굴절층 (138), 공통 전극 (139), 및 배향막 (140) 을 통하여 액정층 (130) 에 도달한다. 그 후, 직선 편광은 배향막 (136), 화소 전극 (135), 유리판 (133), 및 검광자 (analyzer) 로서의 편광판을 투과한다. 이 예에서, 입사광이 마이크로 렌즈 (150a) 에 의해 액정층 (130) 에 경사지게 입사하므로, 경사진 입사광의 위상차를 보상하는 구조성 복굴절층 (138) 은 마이크로 렌즈 어레이 (150) 와 효과적으로 결합된다.
도 16 은 마이크로 렌즈 어레이 (150) 와 결합된 액정 소자의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예에서, 구조성 복굴절층 (138) 은 유리판 (137) 의 외면 (137b) 상에 형성된다. 마이크로 렌즈 어레이 (150) 는 타입 A0 내지 A5 의 화소 전극측 기판 (131) 및 타입 B0 내지 B5 의 공통 전극측 기판 (132) 과 결합될 수도 있다.
투과성 액정 소자의 샘플은 이하의 공정들에 의해 제조된다. 먼저, 구조성 복굴절층은 전자빔 증착법에 의해 유리 기판상에 선택적으로 46 개의 TiO2 층과 46 개의 SiO2 층을 증착하여 형성된다. 각 층의 두께는 15 ㎚ 이다. 유리판의 두께는 0.7 ㎜ 이다. 구조성 복굴절층은 1.38 ㎛ 의 두께를 가지며, 550 ㎚ 의 파장을 가지는 샘플광에 310 ㎚ 의 위상차를 갖는 네거티브의 복굴절성을 나타낸다. 구조성 복굴절층상에 100㎚ 의 두께의 ITO (indium tin oxide) 층을 증착하여 공통 전극을 형성한다. 그 후, 배향막용 폴리이미드 수지막의 표면을 러빙하여 ITO층상의 배향막을 형성하여, 공통 전극측 기판을 준비한다.
화소 전극 어레이를 가진 유리판 (두께 0.7 ㎜) 상에 러빙된 폴리 이미드 배향막을 형성하여 화소 전극측 기판을 준비한다. 공통 전극측 기판은 배향막들의 러빙된 방향들이 서로 수직하게 되도록 화소 전극측 기판에 접착된다. 마지막으로, 포지티브의 유전체 이방성을 가진 액정은 기판들 사이에 주입되고, 마이크로 렌즈 어레이는 기판의 외면에 부착된다. 이에 의해, TN 타입 액정 소자를 제조한다.
반사형 액정 소자의 가장 밝은 화소와 가장 어두운 화소 사이의 콘트라스트 비는, 구조성 복굴절층 (350 : 1) 이 없는 액정 소자의 콘트라스트 비와 비교하여 550 : 1 로 개선된다.
구조성 복굴절층은 투과형 액정 프로젝터 뿐만 아니라 반사형 액정 프로젝터에 적용할 수 있다. 도 17 에 나타낸 바와 같이, 광원 (12) 으로부터의 입사광은 커트 필터 (13) 에 의해 백색광으로 변경된다. 적색, 녹색, 및 청색광을 포함하는 백색광은 집광 광학시스템 (55) 를 투과하여, 적색광만을 반사하는 다이크로익 미러 (36) 에 도달한다. 다이크로익 미러 (36) 와 미러 (37) 에 의해 반사된 적색광은 편광면 (38a) 을 가지는 편광빔 스플리터 (38) 에 입사한다. 편광면 (38a) 은 적색 입사광의 s-편광 성분을 직선 편광으로 변경시키고, 반사형 액정 소자 (161R) 를 향하여 직선 편광을 반사한다. 동일한 참조 부호들은 상기 실시형태들에서의 엘리먼트와 실질적으로 동일한 엘리먼트에 대하여 사용된다.
이와 유사하게, 다이크로익 미러 (36) 를 통과한 녹색광은 편광빔 스플리터 (43) 를 향하여 다이크로익 미러 (42) 에서 반사되므로, 직선 편광된 녹색광은 반사형 액정 소자 (161G) 에 입사한다. 다이크로익 미러 (42) 를 통과한 청색광은 편광 빔 스플리터 (44) 에 입사하고, 직선 편광된 청색광은 반사형 액정 소자 (161B) 를 향하여 반사된다.
도 18 에서, 반사형 액정 소자 (161R) 의 예는 한 쌍의 기판 (132, 165) 사이에 액정층 (130) 을 가진다. 타입 B1 의 공통 전극측 기판 (132) 은 상술한 것과 동일하다. 타입 CO 의 기판 (165) 은 기판 본체로서의 불투명한 실리콘층 (166), 화소 회로 (167), 및 각 화소의 화소 전극 (168) 을 포함한다. 실리콘층 (166) 에 형성된 화소 회로는 화소 전극 (168) 들에 전기 접속되어 액정층 (130) 에 대한 전압을 제어한다. 화소 전극 (168) 은 알루미늄 및 은과 같이 높은 반사율을 갖는 재료로 형성되어 액정층 (130) 을 통과한 광을 반사한다. 실리콘층 (166) 과 화소 전극 (168) 사이에 절연층 (169) 을 형성한다. 화소 전극 (168) 및 절연층 (169) 을 커버하기 위하여, 화소 전극 (168) 상에 배향막 (171) 을 제공한다.
구조성 복굴절층 (138) 및 액정층 (130) 을 통과한 편광된 광은 화소 전극 (168) 에서 반사된다. 액정층 (130) 과 구조성 복굴절층 (138) 을 다시 통과한 이후에, 편광된 광은 편광빔 스플리터 (38) 에 입사한다. 적색의 p-편광 성분은 편광판 (38a) 에 대하여 직선적으로 편광되고, 그 직선 편광된 광은 편광판 (38a) 을 투과하여, 컬러 합성 프리즘 (24) 에 입사한다. 액정 소자 (41R) 의 화소에 전압이 인가되는 경우, 액정 분자들은 스크린 (3) 상의 화소 이미지의 밀도를 감소시키기 위하여 직선 편광된 광의 편광 방향을 변경한다. 컬러 합성 프리즘 (24) 과 투영 렌즈계 (25) 의 구조 및 기능은 투과형 액정 프로젝터의 구조 및 기능과 동일하다.
구조성 복굴절층 (138) 의 위상차 특성을 결정하는 경우, 편광된 광이 구조성 복굴절층 (138) 을 2 회 통과하는 것을 고려할 필요가 있다. 반사형 액정층은 오프액시스 위치 (예를 들어 도 6a 및 도 6b 참조) 에 위치될 수도 있다.
화소 전극측의 기판 (165) 은 도 19 에 나타낸 바와 같이 구조성 복굴절층 (138) 을 가질 수도 있다. 이 예에서, 구조성 복굴절층 (138) 은 화소 전극 (168) 과 배향막 (171) 사이에 형성된다. 또한, 타입 C0, C1 의 기판 (165)(도 18, 19 참조) 을 타입 B0 내지 B5 의 공통 전극 기판 (132) 과 결합할 수 있다. 이 조합이 구조성 복굴절층 (138) 을 포함하지 않으므로, 도 18 의 기판 (165) 은 타입 B0 의 공통 전극측 기판 (132) 과 결합되지 않는다.
화소 전극측 기판 (165) 과 공통 전극측 기판 (132) 의 조합 특성 (제조 비용, 굽힘 (bend) 조정, 위상차 보상) 을 표 3 에 나타낸다. "타입 C0" 는 도 18 에 나타낸 화소 전극측 기판 (165) 을 나타내고, "타입 C1" 은 도 19 에 나타낸 화소 전극측 기판 (165) 을 나타낸다.
표 3
Figure 112008037398754-pct00040
"위상차 보상" 컬럼에서의 평가는 "양호", "통과 가능", 및 "불량" 의 순서로 분류된다. 조합 번호에 대응하는 기판들 (131, 132) 의 조합을 표 4 에 나타낸다. 표 4 의 숫자는 표 1 에 나타낸 조합 번호를 나타낸다.
표 4
Figure 112005003107796-pct00004
반사형 액정 소자는 투과형 액정 소자의 일측에 반사판을 부착함으로써 제조될 수도 있다.
반사형 액정 소자의 샘플은 이하의 방식에 의해 제조된다. 먼저, 화소 전극측 기판은 화소 전극들을 가진 실리콘 층상에 수직 배향을 위하여 러빙된 폴리이미드 배향막을 형성함으로써 제조된다. 그후, 공통 전극측 기판은 유리판상에 공통 기판으로서 구조성 복굴절층 및 ITO (인듐 주석 산화물) 층을 형성하고, ITO 층상에 수직 배향을 위한 러빙된 폴리이미드 배향막을 형성함으로써 제조된다. 유리판, 구조성 복굴절층, 및 ITO 층의 물리적 특성은 투과형 액정 소자의 물리적 특성과 동일하다. 공통 전극측 기판은, 배향막들의 러빙된 방향들이 서로 수직하게 되도록 화소 전극측 기판에 접착된다. 마지막으로, 네거티브의 유전체 이방성을 가진 액정을 기판들 사이에 주입하여, VA (수직 정렬) 타입의 액정 소자를 제조한다.
반사형 액정 소자의 가장 밝은 화소와 가장 어두운 화소 사이의 콘트라스트 비가, 구조성 복굴절층이 없는 액정 소자의 콘트라스트 비 (500:1) 와 비교하여, 900 : 1 로 개선된다.
본 발명의 액정 프로젝터는 복수의 박막보다 구조성 복굴절층 또는 위상차 보상장치로서의 여러 타입의 무기 구조성 복굴절층을 가질 수도 있다(도 3 참조). 도 3 에 나타낸 위상차 보상장치는 유리 기판의 면에 수직인 광학 등방성축을 가진 네거티브의 단일축 복굴절 c-판의 예이다. 도 20 에 나타낸 바와 같이, 유리 기판 (66)(반사형 액정 소자의 불투명한 실리콘 기판) 의 상면에 배열된 복수의 투명 릿지 (67) 를 가진 구조성 복굴절층 (70) 을 이용할 수 있다. 각 릿지 (67) 는 실질적으로 직육면체 형상을 가진다.
인접한 2 개의 릿지 (67) 사이의 두께 d, 높이 h, 및 갭은 입사광의 파장 λ보다 충분히 작다. 예를 들어, 구조성 복굴절층 (70) 의 광학 두께는 λ/100 내지 λ/5 가 바람직하고, λ/50 내지 λ/5 가 더 바람직하고, 실제적으로는 λ/30 내지 λ/10 가 바람직하다. 광학 등방성을 나타내지 않는 광학 등방성축 (70a) 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 평행한 방향으로 연장된다. 구조성 복굴절층 (70) 은 a-판으로서의 광학 특성을 나타내며, 유리판 (66) 의 상면 (66a) 이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치되었다. 릿지들의 배열은 광학 등방성축 (70a) 에 평행한 방향에 따른 공기 및 릿지 (67) 에 의한 굴절율 분포를 야기한다.
유리 기판상의 릿지들은 유리 기판에 수직하지 않을 수도 있다. 도 21 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 대해 경사진 복수의 투명 릿지 (71) 를 가진 구조성 복굴절층 (72) 의 일례를 나타낸다. 광학 등방성축 (72a) 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 대해 경사진 방향으로 연장한다. 릿지 (71) 들의 배열은 조명광축 또는 투영광축에 수직한 면내에 공기 및 릿지 (71) 에 의한 일차원의 굴절율 분포를 야기한다. 구조성 복굴절층 (72) 은 유리판 (66) 의 상면 (66a) 이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치된다. 따라서, 구조성 복굴절층 (72) 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 대해 경사진 광학 등방성축을 가진 네거티브의 단일축 복굴절 o-판의 광학 특성을 나타낸다.
도 20, 도 21 에 나타낸 릿지들 (67, 71) 은 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 형성된다. 네거티브의 단일축 복굴절 효과를 얻기 위하여 릿지 (67, 71) 의 폭 d 에 대한 릿지 (67, 71) 의 높이 h 의 애스펙트비가 충분히 커야 한다. 만일 애스펙트비가 충분히 크지 않으면, 구조성 복굴절층 (70, 72) 은 굴절율 타원체의 굴절율 (nx, ny, nz) 이 완전히 다른 2축성 복굴절체가 된다.
릿지들의 애스펙트비가 매우 작은 경우, 구조성 복굴절층 (75) 은 도 22 에 나타낸 바와 같이 포지티브의 복굴절 a-판이 된다. 구조성 복굴절층 (75) 은 유리 기판 (66) 상에 소정의 간격들로 일직선으로 배열된 투명 유전체 릿지 (74) 를 갖는다. 릿지 (74) 들의 폭 W, 높이 h, 및 간격은 상기 실시형태에 설명한 바와 같이, 입사광의 파장보다 훨씬 작다. 구조성 복굴절층 (75) 의 위상차 값은 릿지 (74) 의 높이 h 와 굴절율의 곱이다. 광학 등방성축 (75a) 은 릿지 (74) 들에 평행한 방향으로 연장한다. 릿지 (74) 들의 배열은 조명광축 또는 투영광축에 수직한 면의 공기 및 릿지에 의해 1 차원 굴절율 분포를 야기한다. 구조성 복굴절층 (75) 은 유리판 (66) 의 상면 (66a) 이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치된다.
릿지 (74) 의 높이 h 가 입사광의 파장보다 크게 될 때, 구조성 복굴절층 (75) 은 2 축 복굴절체가 된다. 릿지 (74) 의 높이가 파장보다 훨씬 더 크게 되면, 구조성 복굴절층 (75) 은 네거티브의 복굴절 c-판의 광학 특성을 나타낸다. 2 개의 릿지 (74) 사이의 갭은 릿지 (74) 와 서로 다른 굴절율을 가진 유전체 재료로 충전될 수도 있다.
본 발명의 구조성 복굴절층으로서의 포지티브의 복굴절 c-판을 이용할 수 있다. 도 23 에 나타낸 바와 같이, 구조성 복굴절층 (77) 은 유리 기판 (66) 상에 소정의 간격으로 배열된 투명 유전체 기둥 (76) 을 가진다. 각 유전체 기둥 (76) 은 실질적으로 직육면체 형상을 가진다. 유전체 기둥 (76) 의 크기 및 간격은 입사광의 파장보다 훨씬 더 작다. 구조성 유전체층 (77) 은 유리판 (66) 의 상면이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치되어 있다. 광학 등방성축 (77a) 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 대해 수직이다. 기둥 (76) 의 배열은 조명광축 또는 투영광축에 수직인 면에 공기 및 기둥에 의한 2 차원 굴절율 분포를 야기한다. 기둥 (76) 들은 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 형성된다. 기둥 (76) 들 사이의 갭은 기둥 (76) 과 서로 다른 굴절율을 가진 유전체 재료로 충전될 수도 있다.
도 24 는 유리 기판 (66) 상에 규칙적으로 배열된 투명 유전체 기둥 (81) 을 가진 구조성 복굴절층 (80) 으로서 포지티브의 복굴절 o-판의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 유전체 기둥 (81) 은 소정의 각도로 유리 기판 (66) 에 대해 경사져 있다. 유전체 기둥 (81) 의 크기 및 간격은 입사광의 파장보다 훨씬 작다. 기둥 (81) 들 사이의 갭은 기둥 (81) 과 서로 다른 굴절율을 가진 공기 또는 유전체 재료로 충전될 수도 있다. 구조성 복굴절층 (80) 의 광학축 (80a) 은 유리 기판 (66) 의 상면 (66a) 에 대해 경사져 있다. 포토 리소그래피 공정과 에칭 공정에 의해 기둥 (81) 들을 형성할 수도 있다.
포지티브의 복굴절 o-판은 미국 특허 제 5,638,197 호에 개시한 바와 같이, 유리 기판 (66) 상에 하나의 종류의 유전체 재료를 경사 형성함으로써 형성될 수도 있다 (도 25 참조). 도 25 의 경사 라인은 인접한 박막층 (84) 들 사이의 경계를 나타내지 않는다. 구조성 복굴절층 (83) 은 유리판 (66) 의 상면 (66a) 이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치되어 있다. 따라서, 불투명한 박막층 (84) 들은 포지티브의 복굴절 o-판을 나타낸다.
상기 실시형태들에서, 무기 위상차 보상장치들은, 유리판 (66) 의 상면 (66a) 이 조명광축 또는 투영광축에 수직하게 되도록 배치되어 있다. 위상차 보상장치는 더욱 효과적으로 위상차를 보상하기 위하여 조명광축 또는 투영광축에 대해 경사져 있을 수도 있다. 이 경사진 각도는 45°이하인 것이 바람직하고, 10°이하가 더 바람직하고, 5°이하인 것이 가장 바람직하다. 또한, 1 개보다 많고 11 개보다 적은 위상차 보상장치를 제공할 수도 있다. 바람직하기로는, 1 개보다 많고 5 개보다 적은 위상차 보상장치를 결합한다. 복수의 위상차 보상장치들은 조명광축 또는 투영광축에 대해 경사져 있을 수도 있다. 또한, 위상차 보상장치들의 경사 각도들은 서로 다를 수도 있다.
서로 다른 타입의 복수의 위상차 보상장치들을 결합할 수도 있다. 예를 들어, 네거티브의 c-판, 네거티브의 o-판, 및 포지티브의 a-판을 결합하여 더욱 효과적으로 위상차를 보상하여 스크린상의 이미지 콘트라스트비를 개선시킬 수 있다. 위상차 보상장치는 투과형 TN 타입 이외의 다른 타입의 액정 소자들에 적용될 수 있다. 액정 소자들의 예들은 반사형 TN 타입, ECB (전기적으로 제어된 복굴절) 타입, VA (수직 정렬) 타입, OBC (광학 보상 굽힘) 타입, 및 FLC (페로 액정) 타입이 있다. 또한, 본 발명은 입사광이 액정 소자에 대해 경사지게 들어가는 오프액시스 타입 및 마이크로 렌즈와 같은 액정 프로젝터에 적용될 수 있다.
증착 또는 스퍼터링에 의해 박막들로부터 위상차 보상장치를 형성하는 경우, 조명 또는 투영 렌즈 시스템의 렌즈 소자 및 액정 소자의 유리 기판과 같은 광학 부품에 고정될 수도 있다. 이러한 광학 부품상에 위상차 보상장치용 박막을 형성하면 광학 부품 및 그 광학 부품들의 위치 및 각도를 조정하는 정렬 프로세스를 감소시키는데 효과적이다.
위상차 보상장치는 액정 소자의 기판의 내면 또는 외면 중 어느 하나에 부착될 수도 있다. 위상차 보상장치는 공기와 위상차 보상장치 사이의 계면 반사를 감소시키기 위하여 내면에 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 위상차 보상장치의 배치는 광 누설 또는 이미지 품질의 저하를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
위상차 보상장치는 전압을 인가하도록 화소 전극들을 구비한 활성측 기판 또는 공통 전극을 갖는 대향측 기판 중 어느 하나에 부착될 수도 있다. 반사방지 코팅은 필요하다면 위상차 보상장치의 일측 또는 양측에 행해지는 것이 바람직하다. 위상차 보상장치로서 박막들을 형성하는 경우, 반사방지 코팅으로서의 간섭성의 박막이 쉽게 형성된다.
박막 타입의 위상차 보상장치의 각 층의 두께가 반드시 동일할 필요는 없다. 액정 프로젝터의 위상차 보상장치는 기판상에 선택적으로 증착된 2 가지 종류의 박막을 가진 것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 서로 다른 굴절율을 가진 2 가지 종류 이상의 박막이 증착될 수도 있다. 두께 및 증착 순서는 제조 설비, 각 층의 내부 스트레스, 박막의 굴절율의 파장 의존성 등을 고려하여 결정될 수도 있다. 상술한 구조성 복굴절층을 기판으로서 폴리머막을 갖는 위상차 보상 시트와 결합할 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명은 스크린상에 이미지를 투영하는 액정 프로젝터에 적용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 액정 소자 및 투영 광학 시스템을 가지며, 상기 액정 소자는 광원으로부터의 조명광을 이미지광으로 변경하고, 상기 투영 광학 시스템은 스크린상에 상기 이미지광을 결상시키고, 상기 조명광은 상기 액정 소자의 입사면으로 도광되고, 상기 이미지광은 상기 입사면에 대향하는 출사면으로부터 출사되는, 투과형 액정 프로젝터로서,
    상기 액정 소자의 상기 입사면측에 제공된 편광자;
    상기 액정 소자의 상기 출사면측에 제공된 검광자 (analyzer); 및
    상기 입사면측과 상기 출사면측 중 적어도 일측에, 상기 편광자와 상기 검광자 사이에 제공된 무기 구조성 복굴절층을 구비하는, 투과형 액정 프로젝터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 복수의 박막들을 가지며, 상기 박막들은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 구비하는, 투과형 액정 프로젝터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 박막층의 광학 두께는 λ/100 내지 λ/5 이며,
    여기서, λ는 상기 액정 소자에 입사하는 상기 조명광의 파장인, 투과형 액정 프로젝터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 상기 조명광 또는 상기 이미지광의 광학축에 수직인 면에 1 차원 굴절율 분포 또는 2 차원 굴절율 분포를 나타내도록 배열된 복수의 복굴절 부재들인, 투과형 액정 프로젝터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복굴절 부재들은 상기 조명광 또는 상기 이미지광의 광학축에 대해 경사져 있는, 투과형 액정 프로젝터.
  6. 적어도 하나의 액정 소자 및 투영 광학 시스템을 가지며, 상기 액정 소자는 광원으로부터의 조명광을 이미지광으로 변경하고, 상기 투영 광학 시스템은 스크린상에 상기 이미지광을 결상시키고, 상기 조명광은 상기 액정 소자의 입사면으로 도광되고, 상기 이미지광은 상기 입사면으로부터 출사되는, 반사형 액정 프로젝터로서,
    상기 액정 소자의 상기 입사면측에 제공되며 상기 이미지광에 대해 검광자로서 작용하는 편광자; 및
    상기 편광자와 상기 액정 소자 사이에 제공된 무기 구조성 복굴절층을 구비하는, 반사형 액정 프로젝터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 복수의 박막들을 가지며, 상기 박막들은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 구비하는, 반사형 액정 프로젝터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 박막층의 광학 두께는 λ/100 내지 λ/5 이고,
    여기서, λ는 상기 액정 소자에 입사하는 상기 조명광의 파장인, 반사형 액정 프로젝터.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 상기 조명광 또는 상기 이미지광의 광학축에 수직인 면에 1 차원 굴절율 분포 또는 2 차원 굴절율 분포를 나타내도록 배열된 복수의 복굴절 부재들인, 반사형 액정 프로젝터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복굴절 부재들은 상기 조명광 또는 상기 이미지광의 광학축에 대해 경사져 있는, 반사형 액정 프로젝터.
  11. 적어도 하나의 액정 소자 및 투영 광학 시스템을 가지며, 상기 액정 소자는 광원으로부터의 조명광을 이미지광으로 변경하고, 상기 투영 광학 시스템은 스크린상에 상기 이미지광을 결상시키고, 상기 액정 소자는 한 쌍의 기판 본체 사이의 액정층, 상기 기판 본체상에 형성된 배향막 및 전극을 갖는 액정 프로젝터로서,
    적어도 하나의 기판 본체의 적어도 일면에 형성되고, 상기 액정층을 통과하는 광의 위상차를 보상하는 무기 구조성 복굴절층을 구비하는, 액정 프로젝터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 복수의 박막들을 가지며, 상기 박막들은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 구비하는, 액정 프로젝터.
  13. 한 쌍의 기판 본체 사이의 액정층, 상기 기판 본체상에 형성된 배향막 및 전극을 갖는 액정 소자로서,
    적어도 하나의 기판 본체의 적어도 일면에 형성되고, 상기 액정층을 통과하는 광의 위상차를 보상하는 무기 구조성 복굴절층을 구비하는, 액정 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 복수의 박막들을 가지며, 상기 박막들은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 구비하는, 액정 소자.
  15. 액정층을 둘러싸고, 기판 본체의 내면측에 형성된 배향막 및 전극을 갖는 액정 소자용 기판으로서,
    상기 기판 본체의 내면측 및 외면측 중 적어도 일측에 형성되고, 상기 액정층을 통과하는 광의 위상차를 보상하는 무기 구조성 복굴절층을 구비하는, 액정 소자용 기판.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 복수의 박막들을 가지며, 상기 박막들은 교호 적층된 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2 종류의 박막층을 구비하는, 액정 소자용 기판.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 박막들은 교호 적층되는 고굴절율을 갖는 제 1 박막들과 저굴절율을 갖는 제 2 박막들로 이루어지는, 액정 소자용 기판.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 상기 기판 본체의 내면에 형성되는, 액정 소자용 기판.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 상기 기판 본체의 외면에 형성되는, 액정 소자용 기판.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 무기 구조성 복굴절층은 상기 기판 본체의 외면 및 내면에 형성되는, 액정 소자용 기판.
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