KR101540810B1 - 액정 장치, 프로젝터 및 액정 장치의 광학 보상 방법 - Google Patents

액정 장치, 프로젝터 및 액정 장치의 광학 보상 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 액정 장치에 있어서, 예를 들어 고콘트라스트의 표시를 실현한다.
[해결 수단] 프로젝터 (10 등) 는, 광을 출사하는 광원 (12) 과, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 프리틸트가 부여된 액정 분자 (51) 로 이루어지는 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널 (15c) 과, 한 쌍의 편광판 (15b 등) 과, (i-a) 제 1 기판 (1501a), (ii-a) 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판 상에 수직 증착된 수직 증착막 (1501c) 및 (iii-a) 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 수직 증착막 상에 사방(斜方) 증착된 제 1 증착막 (1503a) 을 갖는 제 1 위상차판 (15a) 과, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 (1501e) 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막 (1503e) 을 갖는 제 2 위상차판 (15e) 을 구비한다.
프로젝터, 광원, 배향막, 프리틸트, 편광판, 굴절률 이방성, 사방 증착

Description

액정 장치, 프로젝터 및 액정 장치의 광학 보상 방법{LIQUID CRYSTAL DEVICE, PROJECTOR, AND OPTICAL COMPENSATION METHOD OF LIQUID CYRSTAL DEVICE}
본 발명은, 편광판 및 위상차판을 구비하는 액정 장치, 그 액정 장치를 구비하는 프로젝터, 그 액정 장치의 광학 보상 방법, 및 그 액정 장치에 사용되는 위상차판의 기술 분야에 관한 것이다.
이런 종류의 액정 장치로서, 「VA (Vertical Alignment) 모드」에 의해 구동시키는 방식의 것이 제안되어 있다. 여기서, 콘트라스트를 향상시키는 기술로서, 위상차판을 액정 라이트 밸브에 대하여 경사시켜 배치하는 기술이 제안되어 있다 (하기의 특허 문헌 1 을 참조).
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2006-11298호
그러나, 특허 문헌 1 에 개시된 기술과 같이 위상차판을 경사시켜 배치하는 경우, 액정 분자의 배향 방향에 따라 위상차판을 경사시킬 필요가 있다. 이 경우, 프로젝터의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에, 콘트라스트를 높이는 것이 곤란해질 가능성이 있다는 기술적인 문제점이 있다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서, 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
본 발명은, 예를 들어 상기 서술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 비교적 간단한 구성에 의해 고콘트라스트의 화상을 표시 가능한 액정 장치, 그 액정 장치를 구비하는 프로젝터, 및 그 액정 장치의 광학 보상 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
(액정 장치)
본 발명의 제 1 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트 (즉, 법선 방향으로부터의 경사 각도) 가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i) 제 1 기판 및 (ii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축 (예를 들어, 주굴절률 nx, 단, nx > ny > nz) 이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판을 구비한다.
본 발명의 제 1 액정 장치에 의하면, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
액정 패널은 한 쌍의 기판간에 액정이 협지되어 이루어진다. 액정은, 전형적으로는 수직 배향형의 액정, 즉 VA (Vertical Alig㎚ent) 형 액정이다. 한 쌍의 기판의 각각에는 배향막이 형성되고, 그 배향막에 의해, 액정을 구성하는 액정 분자는 일정한 방향으로 일정한 각도만큼 상승하는 프리틸트가 부여된다. 예를 들어, 액정이 VA 형 액정인 경우, 액정 분자는 한 쌍의 기판의 기판면의 법선에 대하여 일정한 방향으로 프리틸트각만큼 기울어 배향된다. 이 액정 분자는, 액정 패널에 전압이 인가되지 않는 경우, 프리틸트를 유지함과 함께, 액정 패널에 전압이 인가되는 경우, 액정 패널의 기판의 평면 방향에 접근하도록 경사진다. 이로써, 예를 들어 수직 배향형의 액정이나, 노멀리 블랙 방식의 액정을 간편하게 실현할 수 있다. 또한, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축과 한 쌍의 기판의 일변은, 전형적으로는 한 쌍의 기판의 법선 방향으로부터 보아, 서로 45 도의 각도를 이루어도 된다. 액정 패널은 한 쌍의 편광판 사이에 끼워지도록 배치된다.
제 1 위상차판은, (i) 제 1 기판 및 (ii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다. 여기서 본 발명에 관련된 「광의 특성 변화」란, 진행 방향의 변화, 편광 상태의 변화, 주파수나 위상의 변화 등의 광의 기본적인 특성 파라미터 중 적어도 하나가 변화하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 관련된 「없애는 방향」이란, 이상적으로는 필요 또한 충분히 없앨 수 있는 방향을 의미하지만, 이와 같은 이상적인 방향을 성분으로서 포함하는 방향을 의미한다. 즉, 이상적으로는 가장 없애는 능력이 높은 방향, 전형적으로는 제 1 기판의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 제 1 굴절률 이방성의 굴절률이 최대인 제 1 광축이, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 교차하는 방향을 의미한다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이로써, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 액정 장치를 구성할 수 있다.
이와 함께, 제 1 위상차판은 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 위상차판은 한 쌍의 편광판 중 일방의 편광판과 액정 패널 사이, 혹은 한 쌍의 편광판 중 타방의 편광판과 액정 패널 사이에 배치된다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 편광판 사이로서, 액정 패널에 대하여 광이 입사되는 측 혹은 광이 출사되는 측에 형성된다.
전형적으로는, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 방향이란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향인 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성 매질의 광축이 제 1 기판과 소정 각도로 교차하도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 각도란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 소정 각도는, 제 1 기판의 법선과 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 소정 각도는, 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축과 상기 서술한 소정 방 향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도인 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
이로써, 제 1 위상차판의 제 1 광축 (전형적으로는, nx (단, nx > ny > nz)) 이 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르므로, 제 1 기판의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 1 위상차판의 제 1 광축 (전형적으로는, nx) 이 제 1 기판과 소정 각도로 교차하므로, 제 1 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 즉, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 제 1 위상차판의 양자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 접근시킬 수 있다.
따라서, 제 1 위상차판에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 액정 장치의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를 제 1 위상차판에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여, 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
여기서, 가령 예를 들어, 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 액정 장치의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판에 갖게 되는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축은, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록, 소정 방향을 향하여, 제 1 기판 또는 제 2 기판과 소정 각도로 교차한다. 따라서, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다. 또한, 액 정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 제 1 위상차판 자체를 광의 입사 방향에 대하여 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서, 제 1 위상차판을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 2 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따른 일축성 위상차판 (소위, C 플레이트) 과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i) 제 1 기판 및 (ii) 제 1 굴절 률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축 (예를 들어, 주굴절률 nx, 단, nx > ny > nz) 이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판을 구비한다.
본 발명의 제 2 액정 장치에 의하면, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
액정 패널은 한 쌍의 기판간에 액정이 협지되어 이루어진다. 액정은, 전형적으로는 수직 배향형의 액정, 즉 VA (Vertical Alig㎚ent) 형 액정이다. 한 쌍의 기판의 각각에는 배향막이 형성되고, 그 배향막에 의해, 액정을 구성하는 액정 분자는 일정한 방향으로 일정한 각도만큼 상승하는 프리틸트가 부여된다. 예를 들어, 액정이 VA 형 액정인 경우, 액정 분자는 한 쌍의 기판의 기판면의 법선에 대하여 일정한 방향으로 프리틸트각만큼 기울어 배향된다. 이 액정 분자는, 액정 패널에 전압이 인가되지 않는 경우, 프리틸트를 유지함과 함께, 액정 패널에 전압이 인가되는 경우, 액정 패널의 기판의 평면 방향에 접근하도록 경사진다. 이로써, 예를 들어 수직 배향형의 액정이나, 노멀리 블랙 방식의 액정을 간편하게 실현할 수 있다. 또한, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축과 한 쌍의 기판의 일변은, 전형적으로는 한 쌍의 기판의 법선 방향으로부터 보아 서로 45 도의 각도를 이루어도 된다. 액정 패널은 한 쌍의 편광판 사이에 끼워넣어지도록 배치된다.
특히, 일축성 위상차판은, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르고 있다. 추가로, 제 1 위상차판은, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i) 제 1 기판 및 (ii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다. 여기서, 본 발명에 관련된 「광의 특성 변화」란, 진행 방향의 변화, 편광 상태의 변화, 주파수나 위상의 변화 등의 광의 기본적인 특성 파라미터 중 적어도 하나가 변화하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 관련된 「없애는 방향」이란, 이상적으로는 필요 또한 충분히 없앨 수 있는 방향을 의미하지만, 이와 같은 이상적인 방향을 성분으로서 포함하는 방향을 의미한다. 즉, 이상적으로는 가장 없애는 능력이 높은 방향, 전형적으로는 제 1 기판의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 굴절률 이방성의 굴절률이 최대인 광축이 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 교차하는 방향을 의미한다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이로써, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의 해 위상차판이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 액정 장치를 구성할 수 있다.
전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 증착막을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르도록, 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 방향이란, 제 1 증착막의 제 1 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 제 1 증착막의 제 1 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 1 증착막의 제 1 광축이 연장되는 방향인 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 1 증착막의 제 1 광축이 제 1 기판과 소정 각도로 교차하도록, 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 각도란, 제 1 증착막의 제 1 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 소정 각도는, 제 1 기판의 법선과 제 1 증착막의 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 소정 각도는, 제 1 증착막의 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축과 상기 서술한 소정 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 1 증착막의 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도인 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
이로써, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막의 제 1 광축, 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질의 주굴절률 nx 의 광축이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르므로, 제 1 기판의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 1 위상차판의 광축이, 제 1 기판과 증착 각도로 교차하므로, 제 1 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
또한, 추가로, 일축성 위상차판의 일축성 광축, 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질의 주굴절률 nx' (또는 ny') 의 광축이 연장되는 방향이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하므로, 일축성 위상차판의 평면 방향에 있어서, 일축성 위상차판의 광축의 단축(短軸) (즉, 본 발명에 관련된 일축성 광축의 일 구체예) 및 장축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
즉, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 일축성 위상차판 에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 일축성 위상차판과 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막의 삼자 (三者) 에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다.
따라서, 일축성 위상차판 및 제 1 위상차판에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 프로젝터의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를, 일축성 위상차판 및 제 1 위상차판에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여, 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
여기서, 가령, 예를 들어 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 액정 장치의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 일축성 위상차판의 일 축성 광축은 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 배치되어 있다. 또한 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 1 증착막의 제 1 광축은, 굴절률 이방성 매질의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록, 소정 방향, 소위 증착 방향을 향하여, 제 1 기판과 소정 각도, 소위 증착 각도로 교차한다.
따라서, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 굴절률 이방성의 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
이로써, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 일축성 위상차판에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 일축성 위상차판과 제 1 증착막의 삼자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다. 또한, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 일축성 위상차판 및 제 1 위상차판 자체를 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서, 일축성 위상차판 및 제 1 위상차판을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 발명에 관련 된 액정 장치에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정하는 것에 추가하여, 일축성 위상차판의 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르고 있어, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
추가로, 제 1 위상차판과 일축성 위상차판을 별도의 상이한 광학적 위치에 배치시키거나, 일축성 위상차판을 일시적으로 떼어내거나 할 수 있으므로, 광학 조정을 간편하게 실시할 수 있다. 추가로, 제 1 위상차판과 일축성 위상차판에 있어서, 제조 방법이나 재질을 다르게 할 수 있으므로, 광학 조정을 보다 저비용으로 실시할 수 있다.
본 발명의 제 3 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-a) 제 1 기판 및 (ii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특 성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 상기 특성 변화를 없앰과 함께 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 상기 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는 제 2 위상차판을 구비한다.
본 발명의 제 3 액정 장치에 의하면, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
액정 패널은 한 쌍의 기판간에 액정이 협지되어 이루어진다. 액정은 수직 배향형의 액정, 즉 VA (Vertical Alig㎚ent) 형 액정이다. 한 쌍의 기판의 각각에는 배향막이 형성되고, 그 배향막에 의해, 액정을 구성하는 액정 분자는 일정한 방향으로 일정한 각도만큼 상승하는 프리틸트가 부여된다. 액정이 VA 형이므로, 액정 분자는 한 쌍의 기판의 기판면의 법선에 대하여 일정한 방향으로 프리틸트각만큼 기울어 배향된다. 이 액정 분자는, 액정 패널에 전압이 인가되지 않는 경우, 프리틸트를 유지함과 함께, 액정 패널에 전압이 인가되는 경우, 액정 패널의 기판의 평면 방향에 접근하도록 경사진다. 이로써, 노멀리 블랙 방식 혹은 노멀리 화이트의 액정을 간편하게 실현할 수 있다. 또한, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축과 한 쌍의 기판의 일변은, 전형적으로는 한 쌍의 기판의 법선 방향으로부터 보아 서로 45 도의 각도를 이루어도 된다. 액정 패널은 한 쌍의 편광판 사이에 끼워넣어지도록 배치된다.
제 1 위상차판은 (i-a) 제 1 기판 및 (ii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다. 여기에, 본 발명에 관련된 「광의 특성 변화」란, 광의 위상차의 변화 뿐만 아니라, 광의 진행 방향의 변화, 편광 상태의 변화, 주파수 등의 광의 기본적인 특성 파라미터 중 적어도 하나가 변화하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 관련된 「없애는 방향」이란, 이상적으로는 필요 또한 충분히 없앨 수 있는 방향을 의미하지만, 이와 같은 이상적인 방향을 성분으로서 포함하는 방향을 의미한다. 즉, 이상적으로는 가장 없애는 능력이 높은 방향, 전형적으로는 제 1 기판의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 제 1 굴절률 이방성의 굴절률이 최대인 광축이, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 교차하는 방향을 의미한다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이로써, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 액정 장치를 구성할 수 있다.
전형적으로는, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 1 소정 방향을 따르도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 방향이란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향인 제 1 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차하도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 1 소정 각도란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 제 1 소정 각도는, 제 1 기판의 법선과 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 1 소정 각도는, 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 1 광축과 상기 서술한 제 1 소정 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 제 1 기판이 교 차하는 각도인 제 1 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
한편, 제 2 위상차판은, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는다.
전형적으로는, 제 2 위상차판을 구성하는 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 제 2 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 2 소정 방향을 따르도록, 제 2 굴절률 이방성 매질은 제 2 증착막으로서 제 2 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 2 소정 방향이란, 제 2 굴절률 이방성 매질의 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 연장되는 방향인 제 2 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차하도록, 제 2 굴절률 이방성 매질은 제 2 증착막으로서 제 2 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 2 소 정 각도란, 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축과 제 2 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 제 2 소정 각도는, 제 2 기판의 법선과 제 2 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 2 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 2 소정 각도는, 제 2 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 2 광축과 상기 서술한 제 2 소정 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축과 제 2 기판이 교차하는 각도인 제 2 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
이로써, 제 1 위상차판의 광축 (전형적으로는 nx' (단, nx' > ny' > nz')) 이 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 1 소정 방향을 따르므로, 제 1 기판의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 1 위상차판의 제 1 광축 (전형적으로는 nx) 이 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차하므로, 제 1 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 즉, 액정 분자에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 제 1 위상차판의 양자에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 접근시킬 수 있다.
추가로, 제 2 위상차판의 광축 (전형적으로는 nx'' (단, nx'' > ny'' > nz'')) 이 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 2 소정 방향을 따르므로, 제 2 기판의 평면 방향에 있어서, 제 2 위상차판의 제 2 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 2 위상차판의 제 2 광축 (전형적으로는 nx) 이 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차하므로, 제 2 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 2 위상차판의 제 2 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 즉, 액정 분자에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체의 장축과, 제 2 위상차판에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 제 2 위상차판의 양자에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 접근시킬 수 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 액정 장치의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
추가로, 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판은 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 위상차판은 한 쌍의 편광판 중 일방의 편광판과 액정 패널 사이, 혹은 한 쌍의 편광판 중 타방의 편광판과 액정 패널 사이에 배치된 다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 편광판 사이로서, 액정 패널에 대하여 광이 입사되는 측 혹은 광이 출사되는 측에 형성된다.
여기서, 가령, 예를 들어 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 액정 장치의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판에 갖게 되는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축은, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 제 1 소정 방향을 향하여 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차한다. 따라서, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 제 1 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 제 1 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
추가로, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 2 위상차판에 갖게 되는 제 2 증착막은, 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 2 굴절률 이방성의 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축은, 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 제 2 소정 방향을 향하여 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차한다. 따라서, 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 제 2 방향, 및 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 제 2 기판과 교차하는 제 2 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
특히, 이와 같이, 2 종류의 위상차판이 개별적으로 각각이 액정 분자의 광학적 이방성을 보상함으로써, 그 보상의 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 전형적으로는, 상기 서술한 2 개의 파라미터, 즉 제 1 방향 및 제 2 방향이라는 보다 많은 물리량을 조정함으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다.
또한, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 위상차판 자체를 광의 입사 방향에 대하여 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 위상차 판에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 제 1 방향, 및 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판에 있어서의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 제 2 방향을 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 4 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-a) 제 1 기판, (ii-a) 일축성의 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판 상에 수직 증착된 수직 증착막, 및 (iii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 수직 증착막 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 상기 특성 변화를 없앰과 함께 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 상기 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는 제 2 위상차판을 구비한다.
본 발명의 제 4 액정 장치에 의하면, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
액정 패널은 한 쌍의 기판간에 액정이 협지되어 이루어진다. 액정은 수직 배향형의 액정, 즉 VA (Vertical Alig㎚ent) 형 액정이다. 한 쌍의 기판의 각각에는 배향막이 형성되고, 그 배향막에 의해, 액정을 구성하는 액정 분자는 일정한 방향으로 일정한 각도만큼 기립하는 프리틸트가 부여된다. 액정이 VA 형이므로, 액정 분자는 한 쌍의 기판의 기판면의 법선에 대하여 일정한 방향으로 프리틸트각만큼 기울어 배향된다. 이 액정 분자는, 액정 패널에 전압이 인가되지 않는 경우, 프리틸트를 유지함과 함께, 액정 패널에 전압이 인가되는 경우, 액정 패널의 기판의 평면 방향에 접근하도록 경사진다. 이로써, 노멀리 블랙 방식 혹은 노멀리 화이트 방식의 액정을 간편하게 실현할 수 있다. 또한, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축과 한 쌍의 기판의 일변은, 전형적으로는 한 쌍의 기판의 법선 방향으로부터 보아 서로 45 도의 각도를 이루어도 된다. 액정 패널은 한 쌍의 편광판 사이에 끼워넣어지도록 배치된다.
제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막은, 일축성의 굴절률 이방성을 유지함과 함께 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 제 1 기판 상에 수직 증착되어 있다. 추가로, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 수직 증착막 상에 사방 증착되어 있다. 여기서, 본 발명에 관련된 「광의 특성 변화」란, 광의 위상차의 변화 뿐만 아니라, 광의 진행 방향의 변화, 편광 상태의 변화, 주파수 등의 광의 기본적인 특성 파라미터 중 적어도 하나가 변화하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 관련된 「없애는 방향」이란, 이상적으로는 필요 또한 충분히 없앨 수 있는 방향을 의미하지만, 이와 같은 이상적인 방향을 성분으로서 포함하는 방향을 의미한다. 즉, 이상적으로는 가장 없애는 능력이 높은 방향, 전형적으로는 제 1 기판의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 제 1 굴절률 이방성의 굴절률이 최대인 광축이 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 교차하는 방향을 의미한다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 증착막 또는 수직 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이로써, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 액정 장치를 구성할 수 있다.
전형적으로는, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 1 소정 방향을 따르도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 소정 방향이란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 연장되는 방향인 제 1 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차하도록, 제 1 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 제 1 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 1 소정 각도란, 제 1 굴절률 이방성 매질의 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 제 1 소정 각도는, 제 1 기판의 법선과 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 1 소정 각도는, 제 1 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 1 광축과 상기 서술한 제 1 소정 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 1 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축과 제 1 기판이 교차하는 각도인 제 1 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
즉, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 수직 증착막과 제 1 증착막의 삼자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다.
한편, 제 2 위상차판은, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는다.
전형적으로는, 제 2 위상차판을 구성하는 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 제 2 기판의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 2 소정 방향을 따르도록, 제 2 굴절률 이방성 매질은 제 2 증착막으로서 제 2 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 2 소정 방향이란, 제 2 굴절률 이방성 매질의 광축과 액정 분자의 장축 방향이 교차하는 당해 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 연장되는 방향을 의미한다. 구체적으로는, 이 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축이 연장되는 방향인 제 2 소정 방향은, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 액정 분자의 장축 방향을 기준으로 하여, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성 매 질의 제 2 광축이 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차하도록, 제 2 굴절률 이방성 매질은 제 2 증착막으로서 제 2 기판에 사방 증착되어 있다. 여기서, 제 2 소정 각도란, 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축과 제 2 기판이 교차하는 각도를 의미한다. 이 제 2 소정 각도는, 제 2 기판의 법선과 제 2 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 2 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 2 소정 각도는, 제 2 굴절률 이방성 매질의 주굴절률에 대응되는 제 2 광축과 상기 서술한 제 2 소정 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다. 구체적으로는, 이 제 2 굴절률 이방성 매질의 제 2 광축과 제 2 기판이 교차하는 각도인 제 2 소정 각도는, 예를 들어 콘트라스트나 시야각 등의 액정 장치의 광학적 특성의 레벨이, 예를 들어 최대치 등의 원하는 값이 되도록, 실험적, 이론적, 경험적, 시뮬레이션 등에 의해 개별 구체적으로 규정할 수 있다.
이로써, 제 1 위상차판의 제 1 광축 (전형적으로는 nx' (단, nx' > ny' > nz')) 이 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 1 소정 방향을 따르므로, 제 1 기판의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 1 위상차판의 제 1 광축 (전형적으로는 nx') 이 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차하므로, 제 1 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 즉, 액정 분자에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체의 장축과 제 1 위상차판에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 제 1 위상차판에 의해 형성되는 제 1 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 접근시킬 수 있다.
추가로, 제 2 위상차판의 제 2 광축 (전형적으로는 nx'' (단, nx'' > ny'' > nz'')) 이 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 제 2 소정 방향을 따르므로, 제 2 기판의 평면 방향에 있어서, 제 2 위상차판의 제 2 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 2 위상차판의 제 2 광축 (전형적으로는 nx'') 이 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차하므로, 제 2 기판의 수직면 방향에 있어서, 제 2 위상차판의 제 2 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 즉, 액정 분자에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체의 장축과 제 2 위상차판에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 제 2 위상차판에 의해 형성되는 제 2 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 접근시킬 수 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 액정 장치의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
추가로, 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판은 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 위상차판은 한 쌍의 편광판 중 일방의 편광판과 액정 패널 사이, 혹은 한 쌍의 편광판 중 타방의 편광판과 액정 패널 사이에 배치된다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 편광판 사이로서, 액정 패널에 대하여 광이 입사되는 측 혹은 광이 출사되는 측에 형성된다.
여기서, 가령, 예를 들어 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 액정 장치의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막의 일축성의 굴절률 이방성의 일축성의 광축, 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질의 주굴절률 nxc' (또는 nyc') 의 광축이 연장되는 방향이 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하므로, 수직 증착막 (또는 제 1 기판) 의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막의 광축의 단축 (즉, 본 발명에 관련된 일축성의 광축의 일 구체예) 및 장축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
추가로, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판에 갖게 되는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축은, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 제 1 소정 방향을 향하여 제 1 기판과 제 1 소정 각도로 교차한다. 따라서, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 제 1 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 제 1 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
또한, 추가로, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 2 위상차판에 갖게 되는 제 2 증착막은, 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 2 굴절률 이방성의 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축은, 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 제 2 소정 방향을 향하여 제 2 기판과 제 2 소정 각도로 교차한다. 따라서, 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 제 2 방향, 및 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 제 2 기판과 교차하는 제 2 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
특히, 상기 서술한 일축성의 굴절률 이방성, 제 1 굴절률 이방성 및 제 2 굴 절률 이방성이라는 3 종류의 굴절률 이방성이 개별적으로 각각이 액정 분자의 광학적 이방성을 보상함으로써, 그 보상의 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 전형적으로는, 상기 서술한 3 개의 파라미터, 즉 일축성의 굴절률, 제 1 방향 및 제 2 방향이라는 보다 많은 물리량을 조정함으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다.
또한, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 위상차판 자체를 광의 입사 방향에 대하여 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 수직 증착막의 일축성의 굴절률, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 제 1 방향, 및 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판에 있어서의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 제 2 방향을 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 일 양태에서는, 상기 제 1 위상차판에 있어서의 상기 광의 출사측으로부터 보아 정면 방향의 위상차인 정면 위상차는, 상기 제 1 광축을 X 축으로 했을 경우, 상기 X 축 방향의 굴절률 (nx), Y 축 방향의 굴절률 (ny), Z 축 방향의 굴절률 (nz) 및 상기 제 1 위상차판의 두께에 의해 설정된다.
이 양태에 의하면, 정면 위상차는 이들 복수의 파라미터를 변화시킴으로써 조절되어 있다. 이로써, 이들 복수의 파라미터를 변화시킴으로써, 제 1 위상차판에 의해 발생되는 정면 위상차를 보다 크게 변화시킴으로써, 액정 장치를 프로젝터에 삽입하는 공정에 있어서, 제 1 위상차판을 광이 입사하는 입사 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 실현 가능한 콘트라스트를 고정밀도로 설정할 때의 제 1 위상차판의 회전 각도를 소정 범위 (예를 들어, ±5 도의 범위) 에 있도록 제한할 수 있다. 따라서, 제 1 위상차판을 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 당해 프로젝터의 기능상, 최대가 되는 콘트라스트를 보다 간편하게 조절할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 굴절률 이방성은, 상기 제 1 광축을 X 축으로 했을 경우, 상기 X 축 방향의 굴절률 (nx) 은 상기 Y 축 방향의 굴절률 (ny) 보다 크고, 또한 상기 Y 축 방향의 굴절률은 상기 Z 축 방향의 굴절률 (nz) 보다 크다는 대소 관계를 갖는다.
이 양태에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서, 제 1 굴절률 이방성의 X 축 방향의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 굴절률 이방성의 X 축 방향의 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 분자의 장축 방향과 직교하고 있는 방향의 성분을 보다 크게 할 수 있다. 이 결과, 액정 분자와 제 1 위상차판의 양자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 굴절률 구체 에 3 차원적으로 적확하게 접근시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 위상차판은, 상기 제 1 기판이 형성된 측을 상기 제 1 기판이 형성되지 않는 측과 비교하여, 상기 액정 패널에 접근하도록 배치된다.
이 양태에 의하면, 제 1 위상차판에 있어서, 광의 입사측을 제 1 기판이 형성된 측으로 하는지 여부, 제 1 위상차판을 액정 패널의 입사측 또는 출사측에 배치시키는지에 의해, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 위상차판은, 상기 제 1 기판이 형성된 측을 상기 제 1 기판이 형성되지 않는 측과 비교하여, 상기 한 쌍의 편광판의 어느 일방에 접근하도록 배치된다.
이 양태에 의하면, 제 1 위상차판에 있어서, 광의 입사측을 제 1 기판이 형성된 측으로 하는지 여부, 제 1 위상차판을 액정 패널의 입사측 또는 출사측에 배치시키는지에 의해, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 한 쌍의 편광판의 한 쌍의 투 과축은 서로 직교함과 함께, 상기 제 1 기판의 법선 방향으로부터 보아, 상기 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 45 도의 각도를 각각 이루고, 상기 제 1 위상차판에서는, 상기 제 1 광축이 상기 한 쌍의 투과축의 어느 일방의 방향을 따른다.
이 양태에 의하면, 제 1 위상차판을 보다 간편하게 액정 장치에 삽입하는 것이 가능해진다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 일축성 위상차판의 두께 및 상기 일축성 위상차판의 두께 방향의 굴절률은, 상기 한 쌍의 편광판 중 상기 광의 출사측에 위치하는 하나의 편광판의 바로 정면으로부터 본 경우를 0 도로 했을 때의 시선의 각도를 나타내는 극각이 30 도인 경우에 있어서의 위상차가 20 (㎚ : nanometer) 이하 (예를 들어, 10 에서 20(㎚)) 이도록 설정된다.
이 양태에 의하면, 일축성 위상차판에서 기인되는 위상차를 고정밀도로 조절할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 일축성 위상차판은 상기 제 1 위상차판과 비교하여 상기 액정 패널로부터 먼 위치에 배치된다.
이 양태에 의하면, 일반적으로, 예를 들어 C 플레이트 등의 일축성 위상차판은 그 제조 공정에 있어서 미소한 기포가 발생하여, 일축성 위상차판내에 크건 작건간에 포함되어 버린다. 이에 대하여, 이 양태에 의하면, 일축성 위상차판을 제 1 위상차판과 비교하여 액정 패널로부터 가장 떨어진 거리에 배치시킨다. 이로써, 일축성 위상차판에 포함되는 기포에 합초점되는 정도를 현저하게 저감시킬 수 있다. 이로써, 일축성 위상차판에 포함되는 기포가 투사되어 투사 영상에 악영향을 미치는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 제 5 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트 (즉, 법선 방향으로부터의 경사 각도) 가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i) 제 1 기판, (ii) 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판 상에 수직 증착된 수직 증착막 및 (iii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축 (예를 들어, 주굴절률 nx, 단, nx > ny > nz) 이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 수직 증착막 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판을 구비한다.
본 발명의 제 5 액정 장치에 의하면, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치와 대체로 동일하게 하여, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예 를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
특히, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막은, 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 제 1 기판 상에 수직 증착되어 있다. 추가로, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 수직 증착막 상에 사방 증착되어 있다.
이와 함께, 제 1 위상차판은 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 위상차판은, 한 쌍의 편광판 중 일방의 편광판과 액정 패널 사이, 혹은 한 쌍의 편광판 중 타방의 편광판과 액정 패널 사이에 배치된다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 편광판 사이로서, 액정 패널에 대하여 광이 입사되는 측 혹은 광이 출사되는 측에 형성된다.
전형적으로는, 제 1 위상차판의 제 1 증착막을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 광축이 수직 증착막의 법선 방향으로부터 보아 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르도록, 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 수직 증착막에 사방 증착되어 있다.
추가로, 전형적으로는, 상기 서술한 제 1 증착막의 제 1 광축이 제 1 기판과 소정 각도로 교차하도록, 굴절률 이방성 매질은 제 1 증착막으로서 수직 증착막에 사방 증착되어 있다.
이로써, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막의 제 1 광축, 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질의 주굴절률 nx 의 광축이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하는 소정 방향을 따르므로, 수직 증착막 (또는 제 1 기판) 의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다. 추가로, 제 1 위상차판의 광축이, 수직 증착막 (또는 제 1 기판) 과 증착 각도로 교차하므로, 수직 증착막의 수직면 방향에 있어서, 제 1 위상차판의 제 1 광축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
또한, 추가로, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막의 일축성 광축, 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질의 주굴절률 nx' (또는 ny') 의 광축이 연장되는 방향이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자의 장축 방향에 교차하므로, 수직 증착막 (또는 제 1 기판) 의 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막의 광축의 단축 (즉, 본 발명에 관련된 일축성 광축의 일 구체예) 및 장축이 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
즉, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 수직 증착막과 제 1 증착막의 삼자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다.
따라서, 제 1 위상차판에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 프로젝터의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸트각만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를 제 1 위상차판에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
여기서, 가령, 예를 들어 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 액정 장치의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 발명에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막의 일축성 광축은 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 제 1 기판에 수직 증착되어 있다. 또한 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막은, 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착되어 있다. 전형적으로는, 제 1 증착막의 제 1 광축은, 굴절률 이방성 매질의 사방 증착에 의해, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하도록 소정 방향, 소위 증착 방향을 향하여, 제 1 기판과 소정 각도, 소위 증착 각도로 교차한다.
따라서, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 굴절률 이방성의 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
이로써, 액정 분자에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 제 1 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와 수직 증착막과 제 1 증착막의 삼자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다. 또한, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 제 1 위상차판 자체를 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서 제 1 위상차판을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 발명에 관련된 액정 장치에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정하는 것에 추가하여, 제 1 위상차판을 구성하는 수직 증착막이 수직 증착됨으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 액정 장치에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 6 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i) 제 1 기판, (ii) 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판의 일방측에 수직 증착된 수직 증착막 및 (iii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판의 타방측에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 위상차판을 구비한다.
가령, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막을 사방 증착된 제 1 증착막 상에 스퍼터링 수법에 의해 형성했을 경우, 혹은 제 1 증착막을 C 플레이트 등의 수직 증착막 상에 사방 증착 수법에 의해 형성했을 경우, 이 형성 처리시에 수분이 수직 증착막에 혼입되어, 이 수직 증착막의 품질이 저하된다는 기술적인 문제점이 생긴다.
이에 대하여, 본 발명의 제 6 액정 장치에 의하면, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막을 제 1 기판의 일방의 면에 형성시킴과 함께, 제 1 증착막을 제 1 기판의 타방의 면에 형성시킨다. 이로써, C 플레이트 등의 수직 증착막을 스퍼터링 수법에 의해 형성할 때에, 수분이 수직 증착막에 혼입되는 정도를 경감시킬 수 있으므로, 이 수직 증착막의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 수직 증착막은 상기 제 1 증착막과 비교하여 상기 액정 패널로부터 먼 위치에 배치된다.
이 양태에 의하면, 일반적으로, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막은, 그 제조 공정에 있어서 미소한 기포가 발생하여 수직 증착막내에 크건 작건 포함되어 버린다. 이에 대하여, 이 양태에 의하면, 수직 증착막을 제 1 증착막과 비교하여 액정 패널로부터 가장 떨어진 거리에 배치시킨다. 이로써, 수직 증착막에 포함되는 기포에 합초점되는 정도를 현저히 저감시킬 수 있다. 이로써, 수직 증착막에 포함되는 기포가 투사되어 투사 영상에 악영향을 미치는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 적어도 상기 제 1 굴절률 이방성은 이축성이다. 전형적으로는, 제 1 굴절률 이방성 및 제 2 굴절률 이방성 중 적어도 제 1 굴절률 이방성은 이축성이다.
이 양태에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서, 이축성의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판 의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 분자의 장축 방향과 직교하고 있는 방향의 성분을 보다 크게 할 수 있다. 이 결과, 액정 분자와 제 1 위상차판의 양자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 적확하게 접근시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은, 상기 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향을 사이에 두는 위치 관계에 있는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향이 형성하는 각도인 관계각은 70 도 내지 110 도이다.
이 양태에 의하면, 액정 분자의 장축 방향과 제 1 방향을 따라 연장되는 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 교차하는 각도를 크게 하는 것이 가능함과 함께, 액정 분자의 장축 방향과 제 2 방향을 따라 연장되는 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 교차하는 각도를 크게 하는 것이 가능하다. 이로써, 액정 분자와 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있으므로, 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보다 적절히 보상하여, 보다 고콘트라스트이고 보다 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
이것에 추가하거나 또는 대신하여, 이 양태에 의하면, 제 1 굴절률 이방성과 제 2 굴절률 이방성을 합성함으로써 형성되는 굴절률 이방성을 이축성으로 하는 것이 가능하다. 전형적으로는, 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 관계각은 70 도 내지 110 도인 것이 보다 고콘트라스트를 실현할 수 있고, 이상적으로는 90 인 것으로 판명되어 있다. 이로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보다 적절히 보상하여, 보다 고콘트라스트이고 보다 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 굴절률 이방성은, 상기 제 1 광축을 X 축으로 했을 경우, X 축 방향의 굴절률 (예를 들어, nx') 은 Y 축 방향의 굴절률 (예를 들어, ny') 보다 크고, 또한 상기 Y 축 방향의 굴절률은 Z 축 방향의 굴절률 (예를 들어, nz') 보다 크다는 대소 관계를 갖는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 상기 제 2 굴절률 이방성은, 상기 제 2 광축을 X 축으로 했을 경우, X 축 방향의 굴절률 (예를 들어, nx'') 은 Y 축 방향의 굴절률 (예를 들어, ny'') 보다 크고, 또한 상기 Y 축 방향의 굴절률은 Z 축 방향의 굴절률 (예를 들어, nz'') 보다 크다는 대소 관계를 갖는다.
이 양태에 의하면, 제 1 위상차판에 있어서, 제 1 굴절률 이방성의 X 축 방향의 광축이 경사지는 제 1 방향에 추가하거나 또는 대신하여, 제 2 위상차판에 있어서, 제 2 굴절률 이방성의 X 축 방향의 광축이 경사지는 제 2 방향을 조정함으로써, 액정 분자의 장축 방향과 직교하고 있는 방향의 성분을 보다 크게 할 수 있다. 이 결과, 액정 분자와 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 3 차원적으로 적확하게 접근시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 위상차판의 정면 방향의 위상차인 제 1 정면 위상차와, 상기 제 2 위상차판의 정면 방향의 위상차인 제 2 정면 위상차는 상이하다.
이 양태에 의하면, 2 종류의 위상차판이 개별적으로 각각이 액정 분자의 광 학적 이방성을 보상함으로써 그 보상의 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 전형적으로는, 상기 서술한 2 개의 파라미터인 제 1 방향 및 제 2 방향에 추가하여, 제 1 정면 위상차 및 제 2 정면 위상차라는 보다 많은 물리량을 조정함으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다. 또한, 제 1 정면 위상차는 제 1 위상차판의 두께에 의해 설정되어도 되고, 제 2 정면 위상차는 제 2 위상차판의 두께에 의해 설정되어도 된다.
전형적으로는, 제 1 정면 위상차와, 이 제 1 정면 위상차와 상이한 제 2 정면 위상차판에 의해 영향을 받는, 한 쌍의 편광판 중 광의 출사측에 위치하는 하나의 편광판의 정면 방향의 위상차인 정면 위상차를 보다 크게 변화시킴으로써, 액정 장치를 프로젝터에 삽입하는 공정에 있어서, 위상차판을 광이 입사하는 입사 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 실현 가능한 콘트라스트를 고정밀도로 설정할 때의 위상차판의 회전 각도를 소정 범위 (예를 들어, ±5 도의 범위) 에 있도록 제한할 수 있다. 따라서, 위상차판을 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 당해 프로젝터의 기능상, 최대가 되는 콘트라스트를 보다 간편하게 조절할 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 한 쌍의 편광판의 한 쌍의 투과축은 서로 직교함과 함께, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 법선 방향으로부터 보아, 상기 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향과 45 도의 각도를 각각 이루고, 상기 제 1 위상차판에서는, 상기 제 1 광축이 상기 한 쌍의 투과축의 일방의 방향을 따름과 함께, 상기 제 2 위상차판에서는, 상기 제 2 광축이 상기 한 쌍의 투과축의 타방의 방향을 따른다.
이 양태에 의하면, 제 1 및 제 2 위상차판을 보다 간편하게 액정 장치에 삽입하는 것이 가능해진다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 수직 증착막의 두께 및 상기 수직 증착막의 두께 방향의 굴절률은, 상기 한 쌍의 편광판 중 상기 광의 출사측에 위치하는 하나의 편광판의 바로 정면으로부터 본 경우를 0 도로 했을 때의 시선의 각도를 나타내는 극각이 30˚ 인 경우에 있어서의 위상차가 20㎚ 이하 (예를 들어, 10 에서 20(㎚)) 이도록 설정된다.
이 양태에 의하면, 수직 증착막에서 기인되는 위상차를 고정밀도로 조절할 수 있다.
본 발명의 제 7 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-a) 제 1 기판, 및 (ii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없앰과 함께 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 상기 제 2 기판 상에 사방 증 착된 제 2 증착막을 갖는 제 2 위상차판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, 일축성의 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따른 일축성 위상차판 (소위, C 플레이트) 을 구비한다.
본 발명의 제 7 액정 장치에 의하면, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치와 대체로 동일하게 하여, 예를 들어 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
특히, 제 1 위상차판은, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-a) 제 1 기판 및 (ii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다. 제 2 위상차판은, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 프리틸트에 의한 광의 특성 변화를 없앰과 함께 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는다. 일축성 위상차판은, 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, 일축성의 굴절률 이방성을 유지함과 함께 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 장치에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 이 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정한다. 추가로, 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판에 있어서의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 방향, 및 이 제 2 광축이 제 2 기판과 교차하는 각도를 조정한다. 추가로, 일축성 위상차판의 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르고 있어, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판, 그리고 일축성 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
특히, 제 1 위상차판과, 제 2 위상차판과, 일축성 위상차판을 별개의 상이한 광학적 위치에 배치시키거나, 제 1 및 제 2 위상차판 그리고 일축성 위상차판 중 적어도 하나를 일시적으로 떼어내거나 할 수 있으므로, 광학 조정을 간편하게 실시할 수 있다. 추가로, 제 1 및 제 2 위상차판, 그리고 일축성 위상차판에 있어서, 제조 방법이나 재질을 다르게 할 수 있으므로, 광학 조정을 보다 저비용으로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 7 액정 장치에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 8 액정 장치는 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-a) 제 1 기판, (ii-a) 일축성의 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성의 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판의 일방측에 수직 증착된 수직 증착막 및 (iii-a) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 제 1 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판의 타방측에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는 제 1 위상차판과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되어 있고, (i-b) 제 2 기판 및 (ii-b) 제 2 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 상기 특성 변화를 없앰과 함께 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 경사지도록 상기 제 2 기판 상에 사방 증착된 제 2 증착막을 갖는 제 2 위상차판을 구비한다.
가령, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막을 사방 증착된 제 1 증착막 상에 스퍼터링 수법에 의해 형성했을 경우, 혹은 제 1 증착막을 C 플레이트 등의 수직 증착막 상에 사방 증착 수법에 의해 형성했을 경우, 이 형성 처리시에 수분이 수직 증착막에 혼입되어, 이 수직 증착막의 품질이 저하된다는 기술적인 문제점이 생긴다.
이에 대하여, 본 발명의 제 8 액정 장치에 의하면, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막을 제 1 기판의 일방의 면에 형성시킴과 함께, 제 1 증착막을 제 1 기판의 타방의 면에 형성시킨다. 이로써, C 플레이트 등의 수직 증착막을 스퍼터링 수법에 의해 형성할 때에, 수분이 수직 증착막에 혼입되는 정도를 경감시킬 수 있으므로, 이 수직 증착막의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 적어도 상기 제 1 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성된다.
이 양태에 의하면, 예를 들어 Ta205 등의 무기 재료에 의해, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 액정 장치를 구성할 수 있다. 전형적으로는, 제 1 증착막 및 제 2 증착막 중 적어도 제 1 증착막은 무기 재료를 포함하여 구성되어도 된다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 적어도 상기 제 1 위상차판은 상기 제 1 위상차판의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하다.
이 양태에 의하면, 제 1 위상차판을 상기 서술한 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다. 전형적으로는, 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판 중 적어도 제 1 위상차판은 제 1 위상차판의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성되어도 된다. 혹은, 제 2 위상차판은 제 2 위상차판의 법선 방향 을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 적어도 상기 제 1 증착막의 막두께에 추가하거나 또는 대신하여, 적어도 상기 제 1 증착막이 사방 증착된 각도인 증착 각도는, (i) 상기 제 1 위상차판에 있어서의 상기 광의 출사측으로부터 보아 정면 방향의 위상차인 정면 위상차가 제 1 소정 범위내에 있도록 설정되는 것에 추가하여, (ii) 상기 제 1 위상차판의 법선 방향과 상이함과 함께 상기 제 1 증착막이 사방 증착되는 방향인 증착 방향을 따른 제 1 방향으로부터 상기 광이 입사하는 경우에 발생하는 제 1 위상차와, 상기 법선 방향을 기준으로 하여 상기 제 1 방향과 대칭인 방향인 제 2 방향으로부터 상기 광이 입사하는 경우에 발생하는 제 2 위상차의 비가 제 2 소정 범위내에 있도록 설정된다.
이 양태에 의하면, 제 1 증착막의 막두께에 추가하거나 또는 대신하여 제 1 증착막이 사방 증착된 각도인 증착 각도는, (i) 제 1 위상차판에 있어서의 광의 출사측으로부터 보아 정면 방향의 위상차인 정면 위상차가 제 1 소정 범위내에 있도록 설정된다. 이것에 추가하여, 제 1 증착막의 막두께에 추가하거나 또는 대신하여 증착 각도는, (ii) 제 1 위상차판의 법선 방향과 상이함과 함께 제 1 증착막이 사방 증착되는 방향인 증착 방향을 따른 제 1 방향으로부터, 광이 입사하는 경우에 발생하는 제 1 위상차와, 법선 방향을 기준으로 하여 제 1 방향과 대칭인 방향인 제 2 방향을 따라 입사하는 경우에 발생하는 제 2 위상차의 비가 제 2 소정 범위내에 있도록 설정되어 있다. 여기서, 본 발명에 관련된 제 1 소정 범위란, 액정 장치로부터 출사되는 광의 콘트라스트를 보다 크게 하도록, 이론적, 실험적, 경험적, 또는 시뮬레이션 등에 의해, 개별 구체적으로 규정된 정면 위상차의 범위를 의미한다. 또한, 본 발명에 관련된 제 2 소정 범위란, 액정 장치로부터 출사되는 광의 콘트라스트를 보다 크게 하도록, 이론적, 실험적, 경험적, 또는 시뮬레이션 등에 의해, 개별 구체적으로 규정된 제 1 위상차와 제 2 위상차의 비의 값의 범위를 의미한다. 전형적으로는, 제 1 증착막에 추가하여 제 2 증착막에 관해서도, 상기 서술한 제 1 소정 범위내 및 제 2 소정 범위내에 있도록 설정해 된다.
이 결과, 제 1 증착막의 막두께에 추가하거나 또는 대신하여 증착 각도를, 제 1 소정 범위내에 있는 정면 위상차 및 제 2 소정 범위내에 있는 제 1 위상차와 제 2 위상차의 비에 따라 적절한 값으로 설정함으로써, 액정 장치에 있어서의 콘트라스트를 향상 가능한 제 1 위상차판을 보다 간편하게 실현할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 위상차판의 성질이나 성능을 직접적으로 규정하는 변수나 파라미터에 추가하여 제 1 위상차판의 성질이나 성능을 간접적으로 규정하는 변수나 파라미터 등의, 보다 많은 종류의 변수나 파라미터에 의해 제 1 위상차판의 성질이나 성능을 규정함으로써, 액정 장치에 있어서의 콘트라스트를 보다 고정밀도로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치의 다른 양태에서는, 상기 막두께 및 상기 증착 각도는, (i) 상기 정면 위상차가 커짐에 따라, 적어도 상기 제 1 위상차판을 상기 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킬 때의 회전 각도의 단위 변화량에 대한 콘트라스트의 변화량이 커지도록 설정되는 것에 추가하거나 또는 대신하여, (ii) 상기 정면 위상차가 작아짐에 따라, 상기 단위 변화량에 대한 상기 콘트라스트의 변화량이 작아지도록 설정된다.
이 양태에 의하면, 상기 서술한 제 1 위상차와 제 2 위상차의 비의 설정에 추가하여, 정면 위상차를 적절한 값으로 설정함으로써, 프로젝터의 제조의 조립 공정에 있어서, 혹은 사용자의 조정 동작에 있어서, 소망하는 제 1 위상차판 (전형적으로는 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판 중 적어도 제 1 위상차판) 의 조정 각도의 범위를 간편 또한 적절히 결정할 수 있으므로, 실천상 매우 유리하다. 전형적으로는, 프로젝터의 제조의 조립 공정에 있어서, 막두께 및 증착 각도가, 정면 위상차가 커짐에 따라, 제 1 위상차판을 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킬 때의 회전 각도의 단위 변화량에 대한 콘트라스트의 변화량이 커지도록 설정되는 경우, 콘트라스트의 변화량이 크기 때문에, 변화량을 적확 또한 신속히 검지할 수 있다. 이로써, 최대의 콘트라스트를 실현할 수 있는 제 1 위상차판의 회전 각도를 보다 신속히 결정하여 설정할 수 있다. 혹은, 전형적으로는, 사용자의 조정 동작에 있어서, 막두께 및 증착 각도는, 정면 위상차가 작아짐에 따라 단위 변화량에 대한 콘트라스트의 변화량이 작아지도록 설정되는 경우, 콘트라스트의 변화량이 작기 때문에, 최대의 콘트라스트를 실현할 수 있는 제 1 위상차판의 회전 각도를 보다 광범위하게 할 수 있다. 이로써, 예를 들어 사용자의 시인에 의해서도 최대의 콘트라스트를 실현할 수 있는 제 1 위상차판의 회전 각도를 보다 간편하게 결정하여 설정할 수 있다.
(프로젝터)
본 발명의 프로젝터는 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치 (단, 각종 양태를 포함한다) 와, 상기 광을 출사하는 광원과, 상기 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
본 발명의 프로젝터에 의하면, 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 반사 미러 및 다이크로익 미러 등의 색분리 광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광으로 색분리된다. 상기 서술한 액정 패널은, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광의 각각을 변조하는 라이트 밸브로서 사용된다. 액정 패널은, 예를 들어 데이터 신호 (혹은 화상 신호) 에 따라 각 화소의 액정 분자의 배향 상태가 규제되고, 그 표시 영역에 데이터 신호에 따른 화상을 표시한다. 각 액정 패널에 의해 표시된 화상은, 투사 광학계에 있어서, 예를 들어 다이크로익 프리즘 등의 색합성 광학계에 의해 합성되고, 투사 렌즈를 통하여 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면에 투사된다.
상기 서술한 본 발명의 액정 장치와 대체로 동일하게 하여, 제 1 위상차판의 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 프로젝터에 있어서, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 프로젝터에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
(액정 장치의 광학 보상 방법)
본 발명의 액정 장치의 광학 보상 방법은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치 (단, 각종 양태를 포함한다) 에 있어서의 광학 보상을 실시하는 광학 보상 방법으로서, 적어도 상기 제 1 위상차판을 상기 제 1 위상차판의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시키는 제 1 광학 조정 단계와, 상기 한 쌍의 편광판의 적어도 일방을 상기 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시키는 제 2 광학 조정 단계를 구비한다.
본 발명의 액정 장치의 광학 보상 방법에 의하면, 제 1 광학 조정 단계에 있어서, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 광원, 편광판 및 제 1 위상차판을 삽입하는 공정에 있어서, 예를 들어 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판 중 적어도 제 1 위상차판을 광이 입사하는 입사 방향인 액정 패널의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킨다. 이로써, 제 1 위상차판의 제 1 광축과 액정 분자의 장축 방향의 상대적인 위치 관계를 조정하여, 보다 높은 콘트라스트를 실현 가능하다. 추가로, 제 1 위상차판의 정면 위상차를 조절함으로써, 제 1 위상차판의 회전 각도를 소정 범위에 있도록 제한하고, 나아가서는, 제 1 위상차판이 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 보다 간편하게 콘트라스트를 조절할 수 있다.
제 2 광학 조정 단계에 있어서, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 광원, 편광판 및 제 1 위상차판을 삽입하는 공정에 있어서, 한 쌍의 편광판을 제 1 위상차판의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킨다. 이로써, 예를 들어 수직 배향형의 액정이나, 노멀리 블랙 방식의 액정을 간편하게 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 장치의 광학 보상 방법에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
(위상차판)
본 발명의 제 1 위상차판은 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과 함께 이용되고, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되는 위상차판으로서, (i) 제 1 기판과, (ii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 제 1 기판 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다.
본 발명의 제 1 위상차판에 의하면, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치와 대체로 동일하게 하여, 위상차판의 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 프로젝터에 있어서, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 위상차판에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장 치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 2 위상차판은 상기 과제를 해결하기 위하여, 배향막을 각각 갖는 한 쌍의 기판 사이에, 상기 배향막에 의해 프리틸트가 부여된 액정 분자로 이루어지는 수직 배향형의 액정이 협지되어 이루어지고, 광을 변조하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판과 함께 이용되고, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 배치되는 위상차판으로서, (i) 제 1 기판과, (ii) 일축성 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르도록 상기 제 1 기판 상에 수직 증착된 수직 증착막과, (iii) 제 1 굴절률 이방성을 유지함과 함께 상기 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 상기 프리틸트에 의한 상기 광의 특성 변화를 없애는 방향으로 경사지도록 상기 수직 증착막 상에 사방 증착된 제 1 증착막을 갖는다.
본 발명의 제 2 위상차판에 의하면, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치와 대체로 동일하게 하여, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 위상차판에 있어서의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정하는 것에 추가하여, 위상차판을 구성하는 수직 증착막이 수직 증착됨으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 제 1 프로젝터에 있어서, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 위상차판에 있어서도, 상기 서술한 본 발명의 액정 장치에 대한 각종 양태와 동일한 양태를 적절히 채용하는 것이 가능하다.
본 발명의 작용 및 다른 이득은 다음에서 설명하는 실시하기 위한 최선의 형태로부터 명백해진다.
본 발명에 따르면, 비교적 간단한 구성에 의해 고콘트라스트의 화상을 표시 가능한 액정 장치, 그 액정 장치를 구비하는 프로젝터, 및 그 액정 장치의 광학 보상 방법을 제공할 수 있다.
(제 1 실시형태)
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 액정 프로젝터의 개략 구성도이다. 프로젝터 (10) 는 전방에 형성된 스크린 (11) 에 영상을 투사하는 전방 투영형의 프로젝터이다. 프로젝터 (10) 는 광원 (12) 과, 다이크로익 미러 (13, 14) 와, 액정 라이트 밸브 (15 ∼ 17) 와, 투사 광학계 (18) 와, 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 과, 릴레이계 (20) 를 구비하고 있다.
광원 (12) 은 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함한 광을 공급하는 초고압 수은 램프로 구성되어 있다. 다이크로익 미러 (13) 는 광원 (12) 으로부터의 적색광 (LR) 을 투과시킴과 함께 녹색광 (LG) 및 청색광 (LB) 을 반사하는 구성으로 되어 있다. 또한, 다이크로익 미러 (14) 는, 다이크로익 미러 (13) 에서 반사된 녹색광 (LG) 및 청색광 (LB) 중 청색광 (LB) 을 투과시킴과 함께 녹색광 (LG) 을 반사하는 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 다이크로익 미러 (13, 14) 는 광원 (12) 으로부터 사출된 광을 적색광 (LR) 과 녹색광 (LG) 과 청색광 (LB) 으로 분리하는 색분리 광학계를 구성한다. 다이크로익 미러 (13) 와 광원 (12) 사이에는, 인터그레이터 (21) 및 편광 변환 소자 (22) 가 광원 (12) 으로부터 순서대로 배치되어 있다. 인터그레이터 (21) 는 광원 (12) 으로부터 조사된 광의 조도 분포를 균일화한다. 편광 변환 소자 (22) 는 광원 (12) 으로부터의 광을 예를 들어, s 편광과 같은 특정 진동 방향을 갖는 편광으로 변환한다.
액정 라이트 밸브 (15) 는 다이크로익 미러 (13) 를 투과하여 반사 미러 (23) 에서 반사된 적색광 (LR) 을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형의 액정 장치 (전기 광학 장치) 이다. 액정 라이트 밸브 (15) 는 제 1 편광판 (15b), 액정 패널 (15c), 제 1 위상차판 (15a), 제 2 위상차판 (15e), 및 제 2 편광판 (15d) 을 구비하고 있다.
여기서, 액정 라이트 밸브 (15) 에 입사한 적색광 (LR) 은 제 1 편광판 (15b) 을 투과하여, 예를 들어 s 편광으로 변환된다. 액정 패널 (15c) 은 입사한 s 편광을 화상 신호에 따른 변조에 의해 p 편광 (중간조이면 원 편광 또는 타원 편광) 으로 변환한다. 또한, 제 2 편광판 (15d) 은 s 편광을 차단하고 p 편광을 투과시키는 편광판이다. 따라서, 액정 라이트 밸브 (15) 는 화상 신호에 따라 적색광 (LR) 을 변조하고, 변조한 적색광 (LR) 을 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 을 향하여 사출하는 구성으로 되어 있다.
액정 라이트 밸브 (16) 는 다이크로익 미러 (13) 에서 반사된 후에 다이크로익 미러 (14) 에서 반사된 녹색광 (LG) 을 화상 신호에 따라 녹색광 (LG) 을 변조하고, 변조한 녹색광 (LG) 을 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 을 향하여 사출하는 투과형의 액정 장치이다. 액정 라이트 밸브 (16) 는 액정 라이트 밸브 (15) 와 마찬가지로, 제 1 편광판 (16b), 액정 패널 (16c), 제 1 위상차판 (16a), 제 2 위상차판 (16e), 및 제 2 편광판 (16d) 을 구비하고 있다.
액정 라이트 밸브 (17) 는 다이크로익 미러 (13) 에서 반사되고, 다이크로익 미러 (14) 를 투과한 후에 릴레이계 (20) 를 거친 청색광 (LB) 을 화상 신호에 따라 변조하고, 변조한 청색광 (LB) 을 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 을 향하여 사출하는 투과형의 액정 장치이다. 액정 라이트 밸브 (17) 는 액정 라이트 밸브 (15, 16) 와 마찬가지로, 제 1 편광판 (17b), 액정 패널 (17c), 제 1 위상차판 (17a), 및 제 2 위상차판 (17e), 제 2 편광판 (17d) 을 구비하고 있다.
릴레이계 (20) 는 릴레이 렌즈 (24a, 24b) 와 반사 미러 (25a, 25b) 를 구비하고 있다. 릴레이 렌즈 (24a, 24b) 는 청색광 (LB) 의 광로가 긴 것에 의한 광 손실을 방지하기 위하여 형성되어 있다. 릴레이 렌즈 (24a) 는 다이크로익 미러 (14) 와 반사 미러 (25a) 사이에 배치되어 있다. 릴레이 렌즈 (24b) 는 반사 미러 (25a, 25b) 사이에 배치되어 있다. 반사 미러 (25a) 는 다이크로익 미러 (14) 를 투과하여 릴레이 렌즈 (24a) 로부터 출사한 청색광 (LB) 을 릴레이 렌즈 (24b) 를 향하여 반사하도록 배치되어 있다. 반사 미러 (25b) 는 릴레이 렌즈 (24b) 로부터 출사한 청색광 (LB) 을 액정 라이트 밸브 (17) 를 향하여 반사하도록 배치되어 있다.
크로스 다이크로익 프리즘 (19) 은 2 개의 다이크로익막 (19a, 19b) 을 X 자형으로 직교 배치한 색합성 광학계이다. 다이크로익막 (19a) 은 청색광 (LB) 을 반사하고 녹색광 (LG) 을 투과한다. 다이크로익막 (19b) 은 적색광 (LR) 을 반사하고 녹색광 (LG) 을 투과한다. 따라서, 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 은 액정 라이트 밸브 (15 ∼ 17) 의 각각에서 변조된 적색광 (LR) 과 녹색광 (LG) 과 청색광 (LB) 을 합성하여, 투사 광학계 (18) 를 향하여 사출하도록 구성되어 있다. 투사 광학계 (18) 는 투영 렌즈 (도시 생략) 를 갖고 있으며, 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 으로 합성된 광을 스크린 (11) 에 투사하도록 구성되어 있다.
또한, 적색용 및 청색용의 액정 라이트 밸브 (15, 17) 에 λ/2 위상차판을 형성하고, 이들 액정 라이트 밸브 (15, 17) 로부터 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 에 입사하는 광을 s 편광으로 하고, 액정 라이트 밸브 (16) 에는 λ/2 위상차판을 형성하지 않는 구성으로 하여 액정 라이트 밸브 (16) 로부터 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 에 입사하는 광을 p 편광으로 하는 구성도 채용할 수 있다. 크로스 다이크로익 프리즘 (19) 에 입사하는 광을 상이한 종류의 편광으로 함으로써, 다이크로익막 (19a, 19b) 의 반사 특성을 고려하여 최적화된 색합성 광학계를 구성할 수 있다. 일반적으로, 다이크로익막 (19a, 19b) 은 s 편광의 반사 특성이 우수하므로, 상기 서술한 바와 같이 다이크로익막 (19a, 19b) 에서 반사되는 적색광 (LR) 및 청색광 (LB) 을 s 편광으로 하고, 다이크로익막 (19a, 19b) 을 투과하는 녹색광 (LG) 을 p 편광으로 하면 된다.
(액정 라이트 밸브)
다음으로, 액정 라이트 밸브 (액정 장치) (15 ∼ 17) 에 대하여 설명한다.
액정 라이트 밸브 (15 ∼ 17) 는 변조하는 광의 파장 영역이 상이할 뿐, 그 기본적 구성은 동일하다. 따라서 이하에서는, 액정 패널 (15c) 과 이것을 구비한 액정 라이트 밸브 (15) 를 예시하여 설명한다.
도 2 는, 본 실시형태에 관련된 액정 패널의 전체 구성도 (도 2(a)) 및 당해 도 2(a) 의 H-H' 선을 따른 단면 구성도 (도 2(b)) 이다. 도 3 은, 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 4 는, 도 3 에 있어서의 각 구성 부재의 광학축 배치를 나타내는 도면이다.
액정 패널 (15c) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 서로 대향하여 배치된 대향 기판 (31) 과 TFT 어레이 기판 (32) 을 구비하고, 시일재 (33) 를 개재하여 양자를 부착시킨 구성이다. 대향 기판 (31), TFT 어레이 기판 (32), 및 시일재 (33) 에 둘러싸인 영역내에 액정층 (34) 이 봉입되어 있다. 액정층 (34) 은 부(負)의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 이루어지고, 본 실시형태의 액정 패널 (15c) 에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 액정 분자 (51) 가 배향막 (43, 98) 사이에서 소정의 기울기 (프리틸트각) 를 갖고 수직 배향된 구성이다.
액정 패널 (15c) 은 TFT 어레이 기판 (32), 대향 기판 (31) 및 시일재 (33) 로 구획된 영역에 밀봉된 액정층 (34) 을 갖고 있다. 액정 패널 (15c) 중 시일재 (33) 의 형성 영역의 내측에는, 프레임 혹은 주변 정리선이 되는 차광막 (35) 이 형성되어 있다. 시일재 (33) 의 외주측의 모서리부에는 TFT 어레이 기판 (32) 과 대향 기판 (31) 의 전기적 도통을 취하기 위한 기판간 도통재 (57) 가 배치 형성되어 있다.
TFT 어레이 기판 (32) 중 평면에서 보아 시일재 (33) 의 형성 영역의 외측이 되는 영역에 데이터선 구동 회로 (71) 및 외부 회로 실장 단자 (72) 와 2 개의 주사선 구동 회로 (73) 가 형성되어 있다. 또한, TFT 어레이 기판 (32) 의 상기 영역에는, 상기 화상 표시 영역의 양측에 형성된 주사선 구동 회로 (73) 의 사이를 접속하기 위한 복수의 배선 (74) 도 형성되어 있다. 데이터선 구동 회로 (71) 및 주사선 구동 회로 (73) 를 TFT 어레이 기판 (32) 상에 형성하는 대신에, 예를 들어 구동용 LSI 가 실장된 TAB (Tape Automated Bonding) 기판과 TFT 어레이 기판 (32) 의 주변부에 형성된 단자군을 이방성 도전막을 개재하여 전기적 및 기계적으로 접속해도 된다.
대향 기판 (31) 은, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 평면적으로 배열된 복수의 마이크로 렌즈를 갖는 마이크로 렌즈 기판 (집광 기판) 이다. 대향 기판 (31) 은 기판 (92) 과, 수지층 (93) 과, 커버 유리 (94) 를 주체로 하여 구성되어 있다.
기판 (92) 및 커버 유리 (94) 는 유리 등으로 이루어지는 투명 기판으로서, 석영이나 붕규산 유리, 소다라임 유리 (청판 유리), 크라운 유리 (백판 유리) 등으로 이루어지는 기판을 사용할 수도 있다. 기판 (92) 의 액정층 (34) 측 (도시 하면측) 에는 복수의 오목부 (마이크로 렌즈) (95) 가 형성되어 있다. 마이크로 렌즈 (95) 는 액정층 (34) 과 반대측으로부터 기판 (92) 에 입사하는 광을 집광하여 액정층 (34) 측으로 사출한다.
수지층 (93) 은 기판 (92) 의 마이크로 렌즈 (95) 상에 충전된 수지 재료로 이루어지는 층으로서, 광을 투과 가능한 수지 재료, 예를 들어 아크릴계 수지 등을 이용하여 형성된다. 수지층 (93) 은 기판 (92) 의 일면측을 덮고, 마이크로 렌즈 (95) 의 오목 형상의 내부를 충전하도록 형성되어 있다. 수지층 (93) 의 상면은 평탄면이 되고, 이러한 평탄면에 커버 유리 (94) 가 부착되어 있다.
마이크로 렌즈 기판 (36) 의 액정층 (34) 측의 면에는 차광막 (35) 과, 공통 전극 (97) 과, 배향막 (98) 이 형성되어 있다. 차광막 (35) 은 평면에서 보아 대략 격자상을 이루어 커버 유리 (94) 상에 형성되어 있다. 마이크로 렌즈 (95) 는 차광막 (35) 사이에 위치하고, 액정 패널 (15c) 의 화소 영역 (화소 전극 (42) 의 형성 영역) 에 평면에서 보아 겹치는 영역에 각각 배치되어 있다. 배향막 (98) 은 액정층 (34) 을 구성하는 액정 분자를 기판면에 대하여 대략 수직으로 배향시키는 수직 배향막으로서, 예를 들어 사방 증착에 의해 기둥상 구조를 갖고 형성된 실리콘 산화물막이나, 배향 처리가 실시된 폴리이미드막 등으로 이루어지는 것이다.
TFT 어레이 기판 (32) 은 유리나 석영 등으로 이루어지는 투명한 기판 (41) 과, 기판 (41) 의 액정층 (34) 측면에 형성된 화소 전극 (42) 과, 화소 전극을 구동시키는 TFT (44) 와, 배향막 (43) 을 주체로 하여 구성되어 있다.
화소 전극 (42) 은, 예를 들어 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 평면에서 보아 대략 직사각형상의 도전막으로서, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (41) 상에 평면에서 보아 매트릭스상으로 배열되고, 평면에서 보아 마이크로 렌즈 (95) 와 겹치는 영역에 형성되어 있다.
TFT (44) 는, 도시를 간략화하고 있는데, 화소 전극 (42) 의 각각에 대응하 여 기판 (41) 상에 형성되어 있고, 통상적으로는 평면에서 보아 대향 기판 (31) 측의 차광막 (35) 과 겹치는 영역 (비표시 영역, 차광 영역) 에 배치되어 있다.
화소 전극 (42) 을 덮어 형성된 배향막 (43) 은 앞의 배향막 (98) 과 마찬가지로, 사방 증착에 의해 형성된 실리콘 산화물막 등으로 이루어지는 수직 배향막이다.
배향막 (43, 98) 은 서로의 배향 방향 (기둥상 구조물의 배향 방향) 이 평면에서 보아 거의 평행이 되도록 형성되어 있고, 액정층 (34) 을 구성하는 액정 분자를 기판면에 대하여 소정의 기울기를 갖고 거의 수직으로 배향시킴과 함께, 액정 분자의 기울기 방향을 기판면 방향에서 일정한 것으로 하기 위하여 기능한다.
또한, 기판 (41) 의 액정층 (34) 측의 표면 중 평면에서 보아 시일재 (33) 의 형성 영역의 내측이 되는 영역에는 화소 전극 (42) 이나 TFT (44) 를 접속하는 데이터선 (도시 생략) 이나 주사선 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 데이터선 및 주사선은 평면에서 보아 차광막 (35) 과 겹치는 영역에 형성되어 있다. 그리고, 차광막 (35) 이나 TFT (44), 데이터선, 주사선에 의해 가장자리가 취해진 영역이 액정 패널 (15c) 의 화소 영역이 된다. 그리고, 복수의 화소 영역이 평면에서 보아 매트릭스상으로 배열되어 화상 표시 영역을 구성하고 있다.
(편광판 및 제 1 및 제 2 위상차판)
도 3 에 나타내는 바와 같이, 액정 라이트 밸브 (15) 는, 상기 서술한 액정 패널 (15c) 과, 액정 패널 (15c) 의 대향 기판 (31) 의 외측에 배치된 제 1 편광판 (15b) 과, TFT 어레이 기판 (32) 의 외측에 배치된 제 1 위상차판 (15a) 과, 제 1 위상차판 (15a) 의 외측에 배치된 제 2 위상차판 (15e) 과, 제 2 위상차판 (15e) 의 외측에 배치된 제 2 편광판 (15d) 에 의해 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 액정 라이트 밸브 (15) 에서는, 제 1 편광판 (15b) 이 배치 형성된 측 (도시 상측) 이 광입사측이며, 제 2 편광판 (15d) 이 배치 형성된 측이 광사출측이다.
액정 패널 (15c) 에 있어서, 액정층 (34) 을 협지하여 대향하는 배향막 (43, 98) 은, 예를 들어 기판 법선 방향으로부터 50˚ 정도 어긋난 경사 방향으로부터 실리콘 산화물을 증착하여 형성되어 있다. 막두께는 모두 40㎚ 정도이다. 도 3 의 배향막 (43, 98) 에 부여한 화살표에 의해 표시되는 배향 방향 (43a, 98a) 은 형성시의 증착 방향 중 기판면내의 방향에 일치하고 있다. 배향막 (43) 에 있어서의 배향 방향 (43a) 과 배향막 (98) 에 있어서의 배향 방향 (98a) 은 서로 평행하다.
그리고, 배향막 (43, 98) 의 배향 규제력에 의해, 액정 분자 (51) 는 기판 법선으로부터 2˚ ∼ 8˚ 정도 기운 상태에서 배향됨과 함께, 액정 분자 (51) 의 디렉터의 방향 (프리틸트 방향 P) 이 기판면 방향에서 배향 방향 (43a, 98a) 을 따른 방향이 되도록 배향되어 있다.
제 1 편광판 (15b) 및 제 2 편광판 (15d) 은 모두 염색된 PVA (폴리비닐알코올) 로 이루어지는 편광 소자 (151) 를 TAC (트리아세틸셀룰로오스) 로 이루어지는 2 장의 보호막 (152) 사이에 끼운 3 층 구조를 구비하고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 편광판 (15b) 의 투과축 (151b) 과, 제 2 편광판 (15d) 의 투 과축 (151d) 은 직교하여 배치되어 있다. 이들 편광판 (15b, 15d) 의 투과축 (151b, 151d) 의 방향은 액정 패널 (15c) 의 배향막 (43) 의 배향 방향 (증착 방향) (43a) 에 대하여 평면에서 보아 대략 45˚ 어긋난 방향으로 되어 있다.
제 1 위상차판 (15a) 은, (i) 제 1 기판 (1501a) 과, (ii) 일축성의 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255c) 이 수직 증착된 수직 증착막 (1501c) 과, (iii) 제 1 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, (iv) 제 3 기판 (1502a) 을 구비하여 구성되어 있다.
도 3 의 제 1 위상차판 (15a) 의 제 1 증착막 (1503a) 의 측방에는 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' > ny' > nz' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 기판 (1501a) 또는 기판 (1502a) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx' 가 다른 방향의 굴절률 ny', nz' 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다.
도 3 의 제 1 위상차판 (15a) 의 수직 증착막 (1501c) 의 측방에 수직 증착막 (1501c) 의 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 평균적인 굴절률 타원체를 모식적으로 나타내고 있다. 이 도면에 있어서, nxc', nyc' 는 각각 수직 증착막 (1501c) 의 면방향의 주굴절률을 나타내고 있고, nzc' 는 수직 증착막 (1501c) 의 두께 방향의 주굴절률을 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nxc', nyc', nzc' 는 nxc' = nyc' > nzc' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 두께 방향의 굴절률 nzc' 가 다른 방향의 굴절률보다 작아, 굴절률 타원체에서는 원반형이 된다. 이 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 굴절률 타원체는 수직 증착막 (1501c) 의 판면에 대하여 평행하게 배향되어 있고, 수직 증착막 (1501c) 의 광축 방향 (굴절률 타원체의 단축 방향) 은 판면 법선 방향과 평행하다.
제 2 위상차판 (15e) 은, (i) 제 2 기판 (1501e) 과, (ii) 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 이 사방 증착된 제 2 증착막 (1503e) 과, (iii) 제 4 기판 (1502e) 을 구비하여 구성되어 있다. 도 3 의 제 2 위상차판 (15e) 의 측방에는 이 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx'', ny'', nz'' 는 nx'' > ny'' > nz'' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 제 2 기판 (1501e) 또는 제 4 기판 (1502e) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx'' 가 다른 방향의 굴절률 ny'', nz'' 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다.
특히, 제 2 위상차판 (15e) (또는 제 1 위상차판 (15a)) 의 법선 방향으로부터 보아, 제 2 위상차판 (15e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 경사지는 방향과 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 경사지는 방향은 직교하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 의 상세한 것에 대해서는 후술된다.
구체적으로는, 이들 굴절률 이방성 매질 (255a) (또는 굴절률 이방성 매질 (255e)) 의 전형예로서 이축 플레이트를 들 수 있다.
(제 1 및 제 2 위상차판의 상세한 구성)
여기서, 도 5 로부터 도 7 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 여기서, 도 5 는, 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과, 제 1 위상차판에 대응되는 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 및 증착 각도를 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(a)), 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과, 제 2 위상차판에 대응되는 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 및 증착 각도를 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(b)) 그리고 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질과 기판의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(c)) 이다. 도 6 은, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 광축과 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 광축의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 평면도 (도 6(a)) 및 입면도 (도 6(b)) 이다. 도 7 은, 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질의 광학적 이방성과 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 광학적 이방성이 합성되어, 광학적 등방성이 실현되는 모습을 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 수직 증착막 (1501c) 에 있어서는, 굴절률 이방성 매질 (255c) 은, 상기 서술한 바와 같이 제 1 기판 (1501a) 에 수직 증착되어 있다. 구체적으로는, 상기 서술한 바와 같이, 수직 증착막 (1501c) 의 주굴절률 nxc', nyc', nzc' 는 nxc' = nyc' > nzc' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다.
추가로, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 은, 제 1 증착막 (1503a) 으로서 제 1 소정 방향, 즉 제 1 증착 방향을 따라 제 1 기판 (1501a) 에 사방 증착되어 있다. 본 실시형태에 관련된 제 1 증착 방향은 3 시와 9 시를 연결하는 방향이다. 이로써, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 는 3 시와 9 시를 연결하는 방향을 따라 연장되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 방향은, 시계의 단침의 방향에 의해 표현한다. 구체적으로는, 1 시 30 분의 방향이란, 도 5(a) 의 제 1 기판 또는 제 2 기판의 평면에 둔 시계가 1 시 30 분을 나타내는 경우에 있어서의 단침의 방향을 나타낸다.
추가로, 굴절률 이방성 매질 (255a) 은, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축이 제 1 기판 (1501a) 의 평면 방향과 제 1 소정 각도, 즉 제 1 증착 각도를 갖도록 사방 증착되어 있다. 이 제 1 증착 각도는 기판 (1501a) 의 법선과 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 1 증착 각도는 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축과 제 1 증착 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다.
도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 은, 제 2 증착막 (1503e) 으로서 제 2 소정 방향, 즉 제 2 증 착 방향을 따라 기판 (1501e) 에 사방 증착되어 있다. 본 실시형태에 관련된 제 2 증착 방향은 0 시와 6 시를 연결하는 방향이다. 이로써, 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 는 0 시와 6 시를 연결하는 방향을 따라 연장되어 있다. 추가로, 굴절률 이방성 매질 (255e) 은 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 에 대응되는 광축이 제 2 기판 (1501e) 의 평면 방향과 제 2 소정 각도, 즉 제 2 증착 각도를 갖도록 사방 증착되어 있다. 이 제 2 증착 각도는 제 2 기판 (1501e) 의 법선과 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 2 증착 각도는 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 에 대응되는 광축과 제 2 증착 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다.
도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질 (255ae) 의 주굴절률 nx''' 는 4 시 30 분과 10 시 30 분을 연결하는 방향을 따라 연장되어 있다. 왜냐하면, 상기 서술한 3 시와 9 시를 연결하는 방향을 따라 연장되어 있는 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 와, 상기 서술한 0 시와 6 시를 연결하는 방향을 따라 연장되어 있는 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 가 합성되기 때문이다.
추가로, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 수직 증착막 (1501c) 에 의해 형성되는 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 일축성의 광축이 연장되는 방향, 즉 주굴절률 nzc' 의 방향은 제 1 기판 (1501a) 또는 제 1 기판 (1501a) 의 평면의 법선 방 향이다.
상세하게는, 액정 패널 (15c) 에 봉입되는 액정 분자 (51) 와, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 과, 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 상대적인 위치 관계에 주목하면, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (1501a) (또는 제 2 기판 (1501e)) 의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 제 1 위상차판 (15a) 의 기판 (1501a) 에 사방 증착된 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 연장되는 방향과 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향은, 예를 들어 45 도 부근의 각도로 교차하는 위치 관계에 있다. 추가로, 제 2 기판 (1501e) (또는 제 1 기판 (1501a)) 의 법선 방향으로부터 평면적으로 보아, 제 2 위상차판 (15e) 의 기판 (1501e) 에 사방 증착된 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 연장되는 방향과 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향은, 예를 들어 45 도 부근의 각도로 교차하는 위치 관계에 있다.
또한, 도 6(a) 중에 있어서, 프리틸트가 부여된 액정 분자의 장축 방향은 소위 명시(明視) 방향인 10 시 30 분의 방향이다. 또한, 액정 분자의 장축 방향은 액정 분자의 장축의 2 개의 정점 중 광이 입사되는 측에 가까운 쪽의 축의 정점이 향하고 있는 방향을 의미한다.
도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (1501a) 의 수직 평면 방향으로부터 입면적으로 보아, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 제 1 기판 (1501a) 의 평면과 제 1 소정 각도, 즉 제 1 증착 각도 (도시 생략) 로 교 차한다. 추가로, 제 2 기판 (1501e) 의 수직 평면 방향으로부터 입면적으로 보아, 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 제 2 기판 (1501e) 의 평면과 제 2 소정 각도, 즉 제 2 증착 각도 (도시) 로 교차한다. 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축과 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축은 비틀림의 위치 관계에 있어도 된다. 혹은, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축과 액정 분자의 장축 방향은 비틀림의 위치 관계에 있어도 된다. 혹은, 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축과 액정 분자의 장축 방향은 비틀림의 위치 관계에 있어도 된다. 또한, 이들 제 1 증착 각도 또는 제 2 증착 각도는 90 도에서 액정 분자의 프리틸트의 각도를 뺀 각도보다 작아져도 된다.
이로써, 제 1 위상차판 (15a) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 연장되는 방향이 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에 교차하므로, 제 1 기판 (1501a) 의 평면 방향 및 수직 평면 방향에 있어서, 제 1 위상차판 (15a) 의 광축이 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
추가로, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 연장되는 방향이 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에 교차하므로, 제 2 기판 (1501e) 의 평면 방향 및 수직 평면 방향에 있어서, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축이 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보상한다.
보다 구체적으로는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 액정 분자 (51) 에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축과, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질 (255ae) 에 의해 형성되는 굴절률 타원체의 장축이 교차하므로, 액정 분자와, 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다. 또한, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질 (255ae) 에 의해, 소위 O 플레이트가 근사적으로 실현되어 있는 것을 부기해 둔다.
또한 추가로, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 수직 증착막 (1501c) 의 일축성의 광축 (즉, 본 발명에 관련된 일축성 광축의 일 구체예), 바꾸어 말하면, 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 주굴절률 nxc' (또는 주굴절률 nyc') 의 광축이 연장되는 방향, 즉 수직 증착막 (1501c) 의 평면 방향이 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에 교차한다. 이로써, 액정 분자 (51) 와, 수직 증착막 (1501c) 과, 제 1 증착막 (1503a) 과, 제 2 증착막 (1503e) 의 사자 (四者) 에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 삼차원적으로 굴절률 구체에 접근시킬 수 있다.
따라서, 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 액정에 있어서 생기는 위상차 (바꿔 말하면, 복굴절 효과) 를 없앨 (즉, 보상할) 수 있다. 이 결과, 당해 프로젝터의 동작시에, 광원으로부터 출사된 광이, 예를 들어 프리틸 트각만큼 경사진 액정 분자로 구성된 액정을 통과함으로써 발생하는 광의 위상차를 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 보상할 수 있다. 따라서, 액정 패널을 통과한 광이 출사측의 편광판에 대하여, 위상이 어긋난 상태에서 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 출사측의 편광판에 있어서, 본래 통과시키지 않아야 할 광이 누설될 가능성은 작아져, 콘트라스트의 저하나 시야각의 축소를 방지할 수 있다.
여기서, 가령, 액정 라이트 밸브 (15) 에 있어서, 이들 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 이 구비되어 있지 않은 경우, 액정 패널 (15c) 에 봉입된 액정층 (34) 은 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 것으로서, 액정 분자 (51) 의 디렉터 방향의 굴절률이 다른 방향의 굴절률보다 커져 있다. 즉 액정층 (34) 은, 상기 서술한 도 3 에 평균적인 굴절률 타원체 (250a) 를 나타내는 바와 같이, 럭비볼형의 굴절률 타원체를 갖는 것으로 되어 있다. 여기서, 액정층 (34) 의 액정 분자 (51) 는 프리틸트 방향 P 를 따라 비스듬하게 배향되어 있고, 흑표시시에 잔류 위상차를 일으키고, 또한 경사 방향으로부터 관찰했을 때의 타원 형상이 상이하기 때문에 시각 의존의 위상차를 갖는다. 이 위상차가 흑표시에 있어서의 광 누설의 원인이 되어, 액정 패널의 콘트라스트비를 저하시키게 된다.
혹은, 가령, 예를 들어 C 플레이트나 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 위상차판 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 이용하여, 이 위상차판을 경사시킴으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하는 경우, 프로젝터의 내부에 있어서, 예를 들어 공기의 순환에 의한 냉각 효과의 관점 등에 의해, 위상차 판을 경사시키기 위한 공간이 한정되어 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 적절히 방지하는 것이 기술적으로 곤란해진다. 혹은, 이 위상차판을 경사시키는 기구가 복잡해져, 조립 공정에 있어서, 위상차판을 경사시키는 조정이 기술적으로 곤란해진다.
그런데, 본 실시형태에서는 특히, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 의 광축은, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 증착에 의해, 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보상하도록, 제 1 소정 방향, 소위 제 1 증착 방향을 향하여, 제 1 기판 (1501a) 과 제 1 소정 각도, 소위 제 1 증착 각도로 교차한다. 따라서, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 증착되는 제 1 증착 방향 및 제 1 증착 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
추가로, 상기 서술한 바와 같이, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축은, 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 증착에 의해, 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보상하도록, 제 2 소정 방향, 소위 제 2 증착 방향을 향하여, 제 2 기판 (1501e) 과 제 2 소정 각도, 소위 제 2 증착 각도로 교차한다. 따라서, 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 이 증착되는 제 2 증착 방향 및 제 2 증착 각도를 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
또한 추가로, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 수직 증착막 (1501c) 의 광축의 단축 및 장축은 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보상하도록 기판 (1501a) 에 수직 증착되어 있다. 따라서, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 수직 증착막 (1501c) 의 일축성 광축의 주굴절률을 조정함으로써, 액정 패널의 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 용이하게 또한 고정밀도로 보상할 수 있다.
특히, 상기 서술한 굴절률 이방성 매질 (255c), 굴절률 이방성 매질 (255a), 및 굴절률 이방성 매질 (255e) 이라는 3 종류의 굴절률 이방성 매질이 개별적으로 각각이, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상함으로써, 그 보상의 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 전형적으로는, 상기 서술한 3 개의 파라미터, 즉 굴절률 이방성 매질 (255c) 에 있어서의 일축성 광축의 주굴절률, 굴절률 이방성 매질 (255a) 에 있어서의 제 1 증착 방향 및 제 1 증착 각도, 그리고 굴절률 이방성 매질 (255e) 에 있어서의 제 2 증착 방향, 및 제 2 증착 각도라는 보다 많은 물리량을 조정함으로써, 액정 분자의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다.
또한, 액정 패널의 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보상하기 위하여, 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 을 경사시킬 필요가 거의 또는 완전히 없으므로, 조립 공정에 있어서, 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 을 경사시키는 조정 공정을 생략할 수 있어, 간편 또한 저비용으로 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하여, 콘트라스트를 높일 수 있다. 이 결과, 본 실시형태에 관련된 프로젝터에 의하면, 액정에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 보상하는 효과를 높일 수 있어, 콘트라스트를 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 프로젝터에 의하면, (i) 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 사방 증착되는 제 1 증착 방향 및 제 1 증착 각도를 조정하는 것, (ii) 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 이 사방 증착되는 제 2 증착 방향 및 제 2 증착 각도를 조정하는 것, (iii) 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 일축성 광축의 주굴절률을 조정하는 것 중 적어도 하나의 조정이 행해진다. 이로써, 액정에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
특히, 제 1 위상차판 (15a) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착되는 제 1 증착 방향 및 제 1 증착 각도와, 제 2 위상차판 (15e) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착되는 제 2 증착 방향 및 제 2 증착 각도를, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향을 사이에 두도록 조정함으로써, 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 보다 적절히 보상하여, 보다 고콘트라스트이고 보다 고품위인 표시를 얻을 수 있다. 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 제 1 증착 방향과 제 2 증착 방향이 이루는 각도를 약 70 도부터 약 110 도까지의 범위내로 함으로써, 콘트라스트를 보다 높일 수 있는 것으로 판명되어 있다. 추가로, 후술되는 바와 같이, 제 1 위상차판 (15a) 을 당해 제 1 위상차판 (15a) 의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킴과 함께, 제 2 위상차판 (15e) 을 당해 제 2 위상차판 (15e) 의 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킴 으로써, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과 제 1 증착 방향과 제 2 증착 방향의 상대적인 위치 관계를, 보다 높은 콘트라스트가 얻어지도록, 보다 고정밀도로 조절할 수 있다. 구체적으로는, 상기 서술한 4 개의 파라미터, 즉 제 1 증착 방향, 제 1 증착 각도, 제 2 증착 방향 및 제 2 증착 각도라는 4 개의 물리량에 추가하여, 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과 제 1 증착 방향 사이의 각도, 및 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과 제 2 증착 방향 사이의 각도를 조정함으로써, 보다 많은 파라미터의 조정에 의해, 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다.
특히, 굴절률 이방성 매질이 사방 증착되는 증착막으로서, 예를 들어 Ta205 등의 무기 재료를 이용하는 것이, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판 (15a) 또는 제 2 위상차판 (15e) 이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 프로젝터를 구성할 수 있다.
(제 1 및 제 2 위상차판의 막두께에서 기인한 콘트라스트 개선의 정량적인 분석)
다음으로, 도 8 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께에서 기인한 콘트라스트의 개선의 정량적인 분석에 대하여 설명한다. 여기서, 도 8 은, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께와, 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 조합의 관계를 나타낸 막대 그래프 (도 8(a)), 그리고 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께와 광의 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 8(b)) 이다. 또한, 도 8(a) 의 가로축은 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 조합을 나타내고, 세로축은 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께를 나타낸다. 도 8(b) 의 가로축은 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 조합을 나타내고, 세로축은 콘트라스트의 크기를 나타낸다. 특히, 이 도 8(b) 에 추가하여, 후술되는 도 9, 도 13, 도 15, 도 22, 또는 도 24(b) 등에 있어서는, 콘트라스트의 값 자체는, 콘트라스트를 측정할 때에 사용한 액정 패널의 종류나 타입이나 성능 등에 따라 상이함을 부기해 둔다. 바꾸어 말하면, 도 8(b), 후술되는 도 9, 도 13, 도 15, 도 22, 또는 도 24(b) 등에 있어서는, 콘트라스트의 크기를 상대적으로 비교하는 점에 있어서, 본 실시형태의 유리성을 증명하는 것을 목적으로 하고 있는 것을 부기해 둔다.
특히, 제 1 위상차판의 두께 방향에 있어서의 굴절률은, 상기 서술한 주굴절률 nx', ny', nz' 및 제 1 증착 각도 그리고 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 재질에 의해 일의적으로 규정할 수 있다. 대체로 동일하게 하여, 제 2 위상차판의 두께 방향에 있어서의 굴절률은 상기 서술한 주굴절률 nx'', ny'', nz'' 및 제 2 증착 각도 그리고 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 재질에 의해 일의적으로 규정할 수 있다.
도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 대레벨, 중레벨, 소레벨인 표본화 집합 Sl, S2, S3 을 비교했을 경우, 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 대레벨인 표 본화 집합 S1 에 있어서, 콘트라스트가 모두 5000 을 초과하여, 더욱 높은 콘트라스트를 실현할 수 있는 것이 판명되어 있다.
구체적으로는, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 이 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 대레벨인 표본화 집합 S1 은, 제 1 위상차판에 대응되는 샘플 X 및 제 2 위상차판에 대응되는 샘플 Y 의 조합을 (샘플 X, 샘플 Y) 와 같이 표현했을 경우, 다음의 6 개의 조합에 의해 구성되어 있다. 즉, 표본화 집합 S1 은 (샘플 A, 샘플 B), (샘플 B, 샘플 C), (샘플 B, 샘플 D), (샘플 A, 샘플 D), (샘플 C, 샘플 D), (샘플 A, 샘플 C) 이다. 또한, 샘플 A 는 두께 0.55㎛ 이며, 샘플 B 는 두께 0.45㎛ 이며, 샘플 C 는 두께 0.40㎛ 이며, 샘플 D 는 두께 0.30㎛ 이다.
대체로 동일하게 하여, 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 중레벨인 표본화 집합 S2 는 다음의 8 개의 조합에 의해 구성되어 있다. 즉, (샘플 D, 샘플 E), (샘플 D, 샘플 F), (샘플 A, 샘플 G), (샘플 A, 샘플 E), (샘플 C, 샘플 E), (샘플 D, 샘플 G), (샘플 A, 샘플 F) 및 (샘플 C, 샘플 F) 이다. 또한, 샘플 E 는 두께 0.60㎛ 이며, 샘플 F 는 두께 0.20㎛ 이며, 샘플 G 는 두께 0.70㎛ 이다.
대체로 동일하게 하여, 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 소레벨인 표본화 집합 S3 은 다음의 7 개의 조합에 의해 구성되어 있다. 즉, (샘플 G, 샘플 H), (샘플 A, 샘플 H), (샘플 B, 샘플 H), (샘플 D, 샘플 H), (샘플 C, 샘플 H), (샘플 F, 샘플 H) 및 (샘플 E, 샘플 H) 이다. 또한, 샘플 H 는 두께 0.85㎛ 이다.
이상의 결과, 제 1 위상차판의 두께 및 제 2 위상차판의 두께의 편차가 0.3㎛ 에서 0.6㎛ 까지의 사이에 있는 비율이 대레벨인 것에 따라, 콘트라스트가 커지는 경향이 있음을 알 수 있다.
(제 1 및 제 2 위상차판의 막두께 및 증착 각도에서 기인한 위상차 변화의 정량적인 분석)
다음으로, 도 9 및 도 10 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께 및 제 1 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 및 제 2 증착 각도에서 기인한 위상차 변화의 정량적인 분석에 대하여 설명한다. 여기서, 도 9 는, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 기판에 대한 증착 각도와 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프이다. 또한, 도 9 의 세로축은 콘트라스트의 크기를 나타내고, 가로축은 증착 각도를 나타낸다. 도 10 은, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께 및 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 증착 각도를 변수로 했을 경우에 있어서의, 제 1 및 제 2 위상차와 극각의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 10(a) 및 도 10(b)) 이다. 또한, 도 10(a) 는 막두께가 0.5㎛ 인 경우에 대응하고, 도 10(b) 는 막두께가 0.8㎛ 인 경우에 대응한다. 또한, 도 10(a) 및 도 10(b) 에 있어서, 실선의 곡선은 증착 각도가 50 도인 경우의 위상차의 변화를 나타내고, 일점쇄선의 곡선은 증착 각도가 57 도인 경우의 위상차의 변화를 나타내고, 점선의 곡선은 증착 각도가 64 도인 경우의 위상 차의 변화를 나타낸다. 또한, 위상차는 단위를 「㎚ (nanometer)」로서 나타나고 있는데, 이 ㎚ 를 광의 파장으로 나누어, 360 도를 적산함으로써, 라디안으로서 표시 가능하다. 또한, 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판에 있어서의 막두께 및 증착 각도에서 기인한 위상차 변화의 정량성에 대해서는 대체로 동일하므로, 설명의 편의상, 제 1 위상차판에 대하여 설명한다.
본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 통계적인 분석의 결과, 도 9 에 의해 그 일례가 나타나 있는 바와 같이, 콘트라스트를 120000 보다 크게 하려면, 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 기판에 대한 제 1 증착 각도는 50 도에서 70 도 사이의 범위에 있는 것이 바람직함이 판명되어 있다. 이 제 1 증착 각도는, 상기 서술한 바와 같이, 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 제 1 기판 (1501a) 에 사방 증착될 때의, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축과 제 1 기판 (1501a) 의 평면 방향의 각도를 의미한다. 이 제 1 증착 각도는, 제 1 기판 (1501a) 의 법선과 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 제 1 증착 각도는, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 에 대응되는 광축과 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 제 1 기판 (1501a) 에 사방 증착될 때의 증착 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다.
또한, 도 10(a) 에 나타내는 바와 같이, 막두께가 0.5㎛ 인 조건하에서, 액정 라이트 밸브 (15) 의 바로 정면으로부터 본 경우를 0 도로 했을 때의 시선의 각도를 나타내는 극각을 마이너스 50 도부터 플러스 50 도까지 변화시킴에 따라, 제 1 위상차판 (15a) 에 의해 발생되는 위상차를 40㎚ (nanometer) 부근부터 0 ㎚ 까지 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 도 10(a) 의 실선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 50 도로 했을 경우, 극각이 제로일 때의 위상차, 소위 정면 위상차는 15㎚ 부근임을 알 수 있다. 또한, 극각이 30 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다. 또한, 도 10(a) 의 일점쇄선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 57 도로 했을 경우, 정면 위상차는 20㎚ 부근인 것을 알 수 있다. 또한, 극각이 40 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다. 또한, 도 10(a) 의 점선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 64 도로 했을 경우, 정면 위상차는 25㎚ 부근인 것을 알 수 있다. 또한, 극각이 50 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다.
대체로 동일하게 하여, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 막두께가 0.8㎛ 인 조건하에서, 극각을 마이너스 50 도부터 플러스 50 도까지 변화시킴에 따라, 제 1 위상차판 (15a) 에 의해 발생되는 위상차를 65㎚ 부근부터 0㎚ 까지 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 도 10(b) 의 실선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 50 도로 했을 경우, 정면 위상차는 25㎚ 부근인 것을 알 수 있다. 또한, 극각이 30 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다. 또한, 도 10(b) 의 일점쇄선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 57 도로 했을 경우, 정면 위상차는 35㎚ 부근인 것을 알 수 있다. 또한, 극각이 40 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다. 또한, 도 10(b) 의 점선의 곡선에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착 각도를 64 도로 했을 경우, 정면 위상차는 40 ㎚ 부근인 것을 알 수 있다. 또한, 극각이 50 도 부근에 있어서 위상차가 제로인 것을 알 수 있다.
이와 같이, 제 1 위상차판의 막두께 및 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 증착 각도를 약 50 도부터 약 70 도까지 변화시킴으로써, 예를 들어 정면 위상차 등의 제 1 위상차판 (15a) 에 의해 발생되는 위상차를 고정밀도로 제어할 수 있다. 이로써, 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 를 프로젝터에 삽입하는 공정에 있어서, 제 1 위상차판 (15a) 을 광이 입사하는 입사 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 실현 가능한 콘트라스트를 고정밀도로 설정할 때의, 제 1 위상차판 (15a) 의 회전 각도를 소정 범위에 있도록 제한할 수 있다. 따라서, 제 1 위상차판 (15a) 을 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 보다 간편하게 콘트라스트를 조절할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 도 11 에서 도 14 를 참조하여, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 11 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 개략 구성도이다. 또한, 도 11 중, 상기 서술한 제 1 실시형태와 대체로 동일한 구성 요소에는 동일한 부호 번호를 부여하고, 그들의 설명은 적절히 생략한다. 도 12 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 위상차판의 종류, 위상차 및 극각의 상관 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 극각이란, 상기 서술한 바와 같이, 액정 라이트 밸브 (15) 의 바로 정면으로부터 본 경우를 0 도로 했을 때의 시선의 각도를 나타낸다. 도 13 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련 된 위상차판에 있어서의 위상차판의 종류 및 콘트라스트의 상관 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 13 중의 검정색 막대 그래프는 액정 분자의 프리틸트의 각도가 5 도인 경우에 대응하고, 도 13 중의 흰색 막대 그래프는 액정 분자의 프리틸트의 각도가 4 도인 경우에 대응한다. 도 14 는, 도 11 에 있어서의 각 구성 부재의 광학축 배치를 나타내는 도면이다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브는, 상기 서술한 제 1 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 제 1 위상차판 (15a) 대신에, 제 1 위상차판 (15a1), 및 제 3 위상차판 (15f) (즉, 본 발명의 일축성 위상차판의 일 구체예) 을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 제 3 위상차판 (15f) 은 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 수직 증착에 의해 구성되어도 되고, 혹은 광학 필름에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 제 1 위상차판 (15a1) 에 의해, 본 발명에 관련된 제 1 위상차판의 다른 구체예가 구성되어 있다. 또한, 제 3 위상차판 (15f) 에 의해, 본 발명에 관련된 제 3 위상차판의 하나의 구체예가 구성되어 있다.
제 1 위상차판 (15a1) 은, (i) 제 1 기판 (1501a) 과, (ii) 제 1 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, (iii) 제 3 기판 (1502a) 을 구비하여 구성되어 있다. 도 11 의 제 1 위상차판 (15a1) 의 측방에는, 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' > ny' > nz' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 제 1 기 판 (1501a) 또는 제 3 기판 (1502a) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx' 가 다른 방향의 굴절률 ny', nz' 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다. 구체적으로는, 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 전형예로서 이축 플레이트를 들 수 있다.
제 2 위상차판 (15e) 은, 상기 서술한 바와 같이 (i) 제 2 기판 (1501e) 과, (ii) 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255e) 이 사방 증착된 제 2 증착막 (1503e) 과, (iii) 제 4 기판 (1502e) 을 구비하여 구성되어 있다.
도 11 의 제 3 위상차판 (15f) 의 측방에, 제 3 위상차판 (15f) 의 평균적인 굴절률 타원체 (255c) 를 모식적으로 나타내고 있다. 이 도면에 있어서, nxc', nyc' 는 각각 제 3 위상차판 (15f) 의 면방향의 주굴절률을 나타내고 있고, nzc' 는 제 3 위상차판 (15f) 의 두께 방향의 주굴절률을 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nxc', nyc', nzc' 는 nxc' = nyc' > nzc' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 두께 방향의 굴절률 nzc' 가 다른 방향의 굴절률보다 작아, 굴절률 타원체에서는 원반형이 된다. 이 굴절률 타원체 (255c) 는, 제 3 위상차판 (15f) 의 판면에 대하여 평행하게 배향되어 있고, 제 3 위상차판 (15f) 의 광축 방향 (굴절률 타원체의 단축 방향) 은 판면 법선 방향과 평행하다. 구체적으로는, 제 3 위상차판 (15f) 으로서, 부(負)의 C 플레이트를 사용할 수 있고, 본 실시형태에서는 디스코틱 액정을 사용한 C 플레이트를 이용하고 있지만, 그 밖에 무연신의 셀룰로오스에스테르 필름 (예를 들어, 무연신의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC), 무연신의 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 (CAP) 등), 이축 연신한 노 르보르넨계 수지 등을 사용한 광학 필름을 사용할 수도 있다.
특히, 제 3 위상차판 (15f) 으로서, 전형적으로는, 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 굴절률 이방성 매질과, 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 굴절률 이방성 매질을 교대로 적층한 증착막으로 구성되는 C 플레이트를 채용해도 된다. 이와 같이 적층한 증착막의 두께를 변화시킴으로써, 광의 진행 방향의 변화, 편광 상태의 변화, 주파수나 위상의 변화 등의 광의 특성 변화를 실현할 수 있다.
구체적으로는, 제 3 위상차판 (15f) 으로서는, 극각이 30 도인 경우에 있어서의, 위상차가 약 10 에서 20 (㎚ : nanometer) 인 것 바람직하다. 이로써 콘트라스트를 보다 높게 할 수 있다. 또한, 광의 파장에 의해 위상차의 폭에 약간의 허용 오차가 있는 것을 부기해 둔다. 구체적으로는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 제 3 위상차판 (15f) 은, 극각이 30 도인 경우에 있어서의 위상차의 값이 10 (㎚) 인 NR10, 20(㎚) 인 NR20, 30(㎚) 인 NR30, 35(㎚) 인 NR35, 40(㎚) 인 NR40, 60(㎚) 인 NR60, 및 90(㎚) 인 NR90 로 분류할 수 있다. 그리고, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 제 3 위상차판 (15f) 의 종류로서는, NR10, NR15 및 NR20 을 채용하는 것이 콘트라스트를 보다 높게 하는 관점에 있어서 바람직한 것이 판명되어 있다. 구체적으로는, 액정 분자의 프리틸트의 각도가 4 도인 경우, 제 3 위상차판 (15f) 의 종류로서 NR10, NR15 및 NR20 을 채용하는 경우, 콘트라스트를 1600 보다 크게 할 수 있다. 또한, 액정 분자의 프리틸트의 각도가 5 도인 경우, 제 3 위상차판 (15f) 의 종류로서 NR10, NR15 및 NR20 을 채용하는 경우, 콘트라스트를 1300 보다 크게 할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 액정 프로젝터는, 제 1 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 제 1 위상차판 (15a) 대신에, 제 1 위상차판 (15a1) 및 제 3 위상차판 (15f) 을 구비하여 구성되어 있다. 이로써, 제 1 위상차판 (15a1) 과, 제 2 위상차판 (15e) 과, 제 3 위상차판 (15f) 을 별개의 상이한 광학적 위치에 배치시키거나, 제 1 내지 제 3 위상차판 중 적어도 하나를 일시적으로 떼어내거나 할 수 있으므로, 광학 조정을 간편하게 실시할 수 있다. 추가로, 제 1 내지 제 3 위상차판에 있어서, 제조 방법이나 재질을 다르게 할 수 있으므로, 광학 조정을 보다 저비용으로 실시할 수 있다. 또한 추가로, 위상차판 (15e) 으로서 C 플레이트를 채용했을 경우, MLA 부착 패널이나, 입사측의 F 값이 작은 프로젝터에는, 회절 현상이나 초점 위치가 표준치와 비교하여 가까운 경우에 대응하면서, 콘트라스트를 보다 높게 할 수 있다.
구체적으로는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 프로젝터에 있어서의 액정 라이트 밸브 (15) 의 광학 조정은, 액정 패널 (15c) 의 기판 법선을 회전축으로 하는 축 회전으로 이동 가능하게 형성된 제 1 위상차판 (15a1) 의 회전각 조정을 실시하는 제 1 광학 조정 단계에 추가하거나 또는 대신하여, 액정 패널 (15c) 의 기판 법선을 회전축으로 하는 축 회전으로 이동 가능하게 형성된 제 2 위상차판 (15e) 의 회전각 조정을 실시하는 제 2 광학 조정 단계에 의해 실시할 수 있다. 또한, 이들 제 1 광학 조정 단계 및 제 2 광학 조정 단계의 상세한 것에 대해서는 후술된다.
(제 1 내지 제 3 위상차판의 회전에서 기인한 콘트라스트 개선의 정량적인 분석)
다음으로, 도 15 및 도 16 에 추가하여, 상기 서술한 도 14 또는 도 4 를 적절히 참조하여, 제 1 내지 제 3 위상차판에 있어서의 기판 법선을 회전축으로 하는 회전에서 기인하여, 콘트라스트의 개선에 대하여 설명한다. 여기서, 도 15 는, 본 실시형태에 관련된 제 1 내지 제 3 위상차판으로 실현된 콘트라스트와, 비교예에 관련된 위상차판으로 실현된 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 막대 그래프이다. 도 16 은, 본 실시형태 및 비교예에 관련된 위상차판이 적용된 액정 패널에 있어서의 휘도의 편차를 나타낸 분포도 (도 16(a) 및 도 16(b)) 이다.
본 실시형태에 관련된 프로젝터에 있어서의 액정 라이트 밸브 (15) 의 광학 조정은, 액정 패널 (15c) 의 기판 법선을 회전축으로 하는 축 회전으로 이동 가능하게 형성된 제 1 위상차판 (15a1) 의 회전각 조정을 실시하는 제 1 광학 조정 단계에 추가하거나 또는 대신하여, 액정 패널 (15c) 의 기판 법선을 회전축으로 하는 축 회전으로 이동 가능하게 형성된 제 2 위상차판 (15e) 의 회전각 조정을 실시하는 제 2 광학 조정 단계에 의해 실시할 수 있다.
이 제 1 광학 조정 단계에서는, 상기 서술한 도 14 에 나타내는 바와 같이, 액정 패널 (15c) 에 대향하여 배치한 제 1 위상차판 (15a1) 에 대하여, 그 회전축 (81a) 을 제 1 위상차판 (15a1) (및 액정 패널 (15c)) 의 법선 방향을 따른 방향으로 설정한다. 그리고, 이러한 회전축 (81a) 을 중심으로 하는 축 회전으로 제 1 위상차판 (15a1) 을 회전시켜 회전각 θa 를 조정함으로써, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a1) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축의 방향과 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향 사이의 각도를 고정밀도로 조정한다. 이것에 추가하거나 또는 대신하여, 액정 패널 (15c) 에 대향하여 배치한 제 2 위상차판 (15e) 에 대하여, 그 회전축 (81e) 을 제 2 위상차판 (15e) (및 액정 패널 (15c)) 의 법선 방향을 따른 방향으로 설정한다. 그리고, 이러한 회전축 (81e) 을 중심으로 하는 축 회전으로 제 2 위상차판 (15e) 을 회전시켜 회전각 θe 를 조정함으로써, 상기 서술한 제 2 위상차판 (15e) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축의 방향과 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향 사이의 각도를 고정밀도로 조정한다.
구체적으로는, 상기 서술한 바와 같이, 5 개의 파라미터, 즉 제 3 위상차판 (15f) 의 일축성 광축의 주굴절률, 제 1 증착 방향, 제 1 증착 각도, 제 2 증착 방향 및 제 2 증착 각도라는 5 개의 물리량에 추가하여, 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과 제 1 증착 방향 사이의 각도에 대응되는 회전각 θa, 및 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과 제 2 증착 방향 사이의 각도에 대응되는 회전각 θe 를 조정함으로써, 보다 많은 파라미터의 조정에 의해, 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 보다 고정밀도로 보상할 수 있다.
이상의 결과, 액정 분자와 제 1 내지 3 위상차판의 사자에 의해 형성되는 굴절률 타원체를 굴절률 구체에 보다 접근시켜, 원하는 콘트라스트를 얻는 것이 가능하다.
구체적으로는, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 프로젝터에 의하면, 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 내지 제 3 위상차판 (15f) 을 사용한 경우, 콘트라스트가 2750 을 초과할 수 있고, 비교예와 비교하여, 보다 높은 콘트라스트를 간편하게 실현할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에 관련된 프로젝터에 의하면, 비교예에 관련된 예를 들어, 광학 셀 재질의 위상차판을 사용한 프로젝터나, 예를 들어 광학 필름 등의 일축 위상차판을 사용한 프로젝터나, 예를 들어 C 플레이트 등의 광축의 방향이 두께 방향을 따르고 있는 위상차판을 2˚ 내지 4˚, 및 12˚ 만큼 경사시킨 프로젝터 등은, 콘트라스트는 2500 보다 작아져 버린다. 이에 대하여, 본 실시형태에 의하면, 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e), 및 제 3 위상차판 (15f) 을 경사시키는 일 없이, 회전축 (81a) 을 중심으로 축 회전으로 제 1 위상차판 (15a1) 을 회전시켜 회전각 θa 를 조정하는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 회전축 (81e) 을 중심으로 하는 축 회전으로 제 2 위상차판 (15e) 을 회전시켜 회전각 θe 를 조정한다. 이로써, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a1) 의 광축의 방향과 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향 사이의 각도를 고정밀도로 조정하여, 원하는 콘트라스트를 간편한 조정에 의해 얻을 수 있음과 함께, 상기 서술한 제 2 위상차판 (15e) 의 광축의 방향과 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향 사이의 각도를 고정밀도로 조정하여, 원하는 콘트라스트를 간편한 조정에 의해 얻는 것이 가능하다. 또한 본 실시형태에 있어서, 액정 패널과 제 1 및 제 2 위상차판 사이의 공간에서는, 제 1 및 제 2 위상차판을 경사시킬 필요가 없기 때문에, 공기의 순환의 방해가 되지 않도록 구성되어 있음으로써, 액정 패널 (15c) 과 제 1 및 제 2 위상차판 사이에 열이 가득차는 것을 최소한으로 억제할 수 있어, 액 정 패널 및 위상차판의 열화를 억제하는 점에서도 유효하다.
또한, 도 16(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 액정 패널에 있어서 극각이 약 30 도인 것을 나타내는 흰색 점선의 원의 내부에 있어서, 휘도의 편차, 소위 휘도 불균일이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 구체적으로는, 도 16(a) 에 나타나는, 위상차판이 이용되지 않는 비교예에 관련된 액정 패널에 있어서 극각이 약 30 도인 것을 나타내는 흰색 점선의 원의 내부의 좌하방에 있어서, 휘도 불균일이 발생하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 16(a) 에 있어서는, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에서 기인하여, 액정 분자 (51) 의 장축을 대칭축으로 하여 액정 패널에 있어서의 휘도 불균일이 선대칭적으로 발생하고 있음을 알 수 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에 관련된 프로젝터에 의하면, 제 1 위상차판 (15a1) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 연장되는 방향이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에 하나의 각도로 교차함과 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축, 즉 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 연장되는 방향이, 프리틸트의 각도만큼 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향에 다른 각도로 교차한다. 추가로, 제 3 위상차판 (15f) 의 평면 방향에 있어서, 굴절률 타원체 (255c) 의 광축의 주굴절률 nxc' 및 nyc' 가 존재한다.
이 결과, 휘도 불균일이 선대칭적으로 발생하는 것을, 제 1 위상차판 (15a) 의 광축, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축 및 제 3 위상차판 (15f) 의 광축에 의해 없애, 휘도 불균일의 발생을 효과적으로 방지 가능함이 판명되어 있다.
특히, 상기 서술한 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 전형예로서, 이축 플레이트를 채용했을 경우, 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' > ny' > nz' 의 관계를 만족하므로, 상기 서술한 도 14 에 나타내는 바와 같이, 기판의 법선 방향으로 연장되는 회전축 (81a) 을 중심으로 하는 축 회전으로 제 1 위상차판 (15a1) 을 회전시켜 회전각 θa 를 조정한다. 이것에 추가하거나 또는 대신하여, 상기 서술한 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 전형예로서, 이축 플레이트를 채용했을 경우, 주굴절률 nx'', ny'', nz'' 는 nx'' > ny'' > nz'' 의 관계를 만족하므로, 상기 서술한 도 14 에 나타내는 바와 같이, 기판의 법선 방향으로 연장되는 회전축 (81e) 을 중심으로 하는 축 회전으로 제 2 위상차판 (15e) 을 회전시켜 회전각 θe 를 조정한다.
이로써, 제 1 및 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 의 광축과, 편광판 (15b, 15d) 이나 액정 패널 (15c) 의 광축의 위치 관계를 각각에 대응시키면서 변경하여, 제 1 및 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 의 위치를 최적화할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 또는 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 을 회전시킴으로써, 제 1 및 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 과 제 1 및 제 2 편광판 (15b, 15d) 의 위치 관계를, 예를 들어 A 플레이트 등의 주굴절률 nx, ny, nz 가 nx = ny > nz 가 되는 관계를 만족하는 성분을 갖도록 구성할 수 있으므로, 제 1 및 제 2 편광판 (15b, 15d) 의 위상차나, 마이크로 렌즈 (95) 의 회절의 영향에 의해 생기는 위상차를 보상할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 의 회전 조정에 추가하여, 제 1 및 제 2 위상차판 (15a1, 15e) 의 정면 위상차를 조절함으로써, 제 1 및 제 2 편광판 (15b, 15d) 의 위상차나, 마이크로 렌즈 (95) 의 회절의 영향에 의해 생기는 위상차를 보 다 효과적으로 보상할 수 있다.
또한, 이 제 1 위상차판 (15a1) (또는 15a) 을 상기 서술한 법선 방향을 회전축 (81a) 으로 하여 회전시킴으로써, 본 발명에 관련된 「광학 조정 단계」의 일 구체예가 구성되어 있다. 또한, 제 2 위상차판 (15e) 을 상기 서술한 법선 방향을 회전축 (81e) 으로 하여 회전시킴으로써, 본 발명에 관련된 「광학 조정 단계」의 다른 구체예가 구성되어 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이 제 1 위상차판 (15a1) 의 막두께 및 제 1 위상차판 (15a1) 을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 증착 각도를 변화시킴으로써, 제 1 위상차판 (15a1) 에 의해 발생되는 정면 위상차를 보다 크게 변화시킴으로써, 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 를 프로젝터에 삽입하는 공정에 있어서, 제 1 위상차판 (15a1) 을 광이 입사하는 입사 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 실현 가능한 콘트라스트를 고정밀도로 설정할 때의, 제 1 위상차판 (15a1) 의 회전 각도를 소정 범위 (예를 들어, ±5 도의 범위) 에 있도록 제한할 수 있다. 따라서, 제 1 위상차판 (15a1) 을 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 당해 프로젝터의 기능상, 최대가 되는 콘트라스트를 보다 간편하게 조절할 수 있다.
대체로 동일하게 하여, 상기 서술한 바와 같이 제 2 위상차판의 막두께 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 2 증착 각도를 변화시킴으로써, 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 발생되는 정면 위상차를 보다 크게 변화시킴으로써, 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 를 프로젝터에 삽입하는 공정에 있어서, 제 2 위상차판 (15e) 을 광이 입사하는 입사 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 실현 가능한 콘트라스트를 고정밀도로 설정할 때의, 제 2 위상차판 (15e) 의 회전 각도를 소정 범위 (예를 들어, ±5 도의 범위) 에 있도록 제한할 수 있다. 따라서, 제 2 위상차판 (15e) 을 제한된 소정 범위내에서 회전시키므로, 당해 프로젝터의 기능상, 최대가 되는 콘트라스트를 보다 간편하게 조절할 수 있다. 특히, 제 1 위상차판 (15a1) 의 회전 각도의 조정, 및 제 2 위상차판 (15e) 의 회전 각도의 조정을, 양자의 콘트라스트에 대한 영향을 고려하여, 동시에 행해도 되고, 서로 전후하여 행해도 된다.
또한, 제 1 위상차판 (15a1) 의 광학 조정, 및 제 2 위상차판 (15e) 의 광학 조정은 실제로 콘트라스트 (또는 흑표시의 휘도) 를 측정하면서 실시하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 편광판의 보호막 (152) 에 있어서의 면방향의 광축은 일정한 방향으로 설정되어 있는 것은 아니고, 또한 동일한 편광판에서도 면내에서 광축이 흩어져 있는 경우가 있다. 그 때문에, 제 1 위상차판 (15a1) 의 회전각 θa, 및 제 2 위상차판 (15e) 의 회전각 θe 를 일정 각도로 설정할 수 없기 때문에, 실제로 최대 콘트라스트가 얻어지는 위치, 혹은 흑레벨이 최저가 되는 위치를 갖고 제 1 위상차판 (15a1) 및 제 2 위상차판 (15e) 의 최적 위치로 하는 것이 바람직하다. 추가로, 상기 서술한 도 14 에 있어서, 편광판을 상기 서술한 법선 방향을 회전축으로 하여 회전시킴으로써, 보다 콘트라스트를 높일 수 있다.
일반적으로, 위상차판을 사방 증착에 의해 작성하는 경우, 광축이 원하는 증착 각도 또는 증착 방향으로부터 어긋나 버리는 축 어긋남이 발생할 가능성이 있 다. 특히, 본 실시형태에서는, 사방 증착된 2 종류의 위상차판을 각각 회전시켜 광학 조정을 실시함으로써, 1 종류의 위상차판이나 일체화된 위상차판을 회전시켜 광학 조정을 실시하는 경우보다 축 어긋남에 의한 영향을 억제할 수 있다. 이로써, 위상차판에 있어서의 제조상의 광학적 특성의 편차를 보충할 수 있다.
(제 1 내지 제 3 위상차판의 배치)
다음으로, 도 17 에서 도 19 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 배치에 대하여 설명한다. 여기서, 도 17 은, 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 에 있어서의 구성 부재의 배치 형태를 나타내는 개략도 (도 17(a) 에서 도 17(i)) 이다. 도 18 은, 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성과 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성을 합성한 굴절률 이방성을 갖는 굴절률 이방성 매질과, 이 굴절률 이방성 매질의 증착 방향과, 제 3 위상차판의 일축성의 굴절률 이방성과, 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 하나의 모식도이다. 도 19 는, 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성과 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성을 합성한 굴절률 이방성을 갖는 굴절률 이방성 매질과, 이 굴절률 이방성 매질의 증착 방향과, 제 3 위상차판의 일축성의 굴절률 이방성과, 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 다른 모식도이다.
(입사측의 위상차판)
도 17(a) 는, 액정 패널 (15c) 에 광이 입사되는 측에 제 1 위상차판 (15a1) 를 배치하고, 이 제 1 위상차판 (15a1) 의 제 1 증착막 (1503a) 이 증착된 제 1 기 판 (1501a) 의 측이 액정 패널 (15c) 에 접근하도록 배치한다. 이와 함께, 제 1 위상차판 (15a1) 의 광축이 명시 방향의 0 시 0 분과 동일한 방향을 따른 형태이다. 또한, 도 17(a) 에서 도 17(g) 에 있어서, 제 1 편광판 (15b) 이 도면 중 최상부에 배치됨과 함께, 제 2 편광판 (15d) 이 도면 중 최하부에 배치된다.
추가로, 액정 패널 (15c) 로 광이 입사되는 측에 있어서, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a1) 보다 액정 패널 (15c) 에 가까운 측에 제 2 위상차판 (15e) 을 배치하고, 이 제 2 위상차판 (15e) 의 제 2 증착막 (1503e) 이 증착된 제 2 기판 (1501e) 의 측이 액정 패널 (15c) 에 접근하도록 배치한다. 이와 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축이 명시 방향의 9 시 0 분과 동일한 방향을 따른 형태이다.
또한 추가로, 상기 서술한 제 2 위상차판 (15e) 과 액정 패널 (15c) 사이에 제 3 위상차판 (15f) 을 배치한 형태이다. 특히, 도 17(g) 에 나타내는 바와 같이, 제 3 위상차판 (15f) 의 배치 위치를, 제 1 편광판 (15b) 과 제 1 위상차판 (15a1) 사이의 배치 위치 P1 로 해도 되고, 제 1 위상차판 (15a1) 과 제 2 위상차판 (15e) 사이의 배치 위치 P2 로 해도 되고, 액정 패널 (15c) 과 제 2 편광판 (15d) 사이의 배치 위치 P3 으로 해도 된다.
이 도 17(a) 에 나타난 배치 형태의 경우에 대하여 구체적으로는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, (i) 명시 방향의 10 시 30 분을 따라 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과, (ii) 명시 방향의 0 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 1 광축을 갖는 제 1 위상차판 (15a1) 및 명시 방향의 9 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 2 광축을 갖는 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 형성되는 굴절률 이방성 매질 (255ae) 의 광축의 주굴절률 nx''' 가 교차하므로, 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 이 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 삼차원적으로 보상한다.
도 17(b) 는, 상기 서술한 도 17(a) 에 나타나는 배치의 형태에 있어서, 제 1 위상차판 (15a1) 과 제 2 위상차판 (15e) 을 교체하여 배치한 형태이다.
또한 추가로, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a1) 과 액정 패널 (15c) 사이에 제 3 위상차판 (15f) 을 배치한 형태이다.
도 17(c) 는, 액정 패널 (15c) 로 광이 입사되는 측에 있어서, 광축이 명시 방향의 0 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 1 위상차판 (15a1) 을 배치하고, 이 제 1 위상차판 (15a1) 의 제 1 증착막 (1503a) 이 증착된 제 1 기판 (1501a) 의 측이 액정 패널 (15c) 에 접근하도록 배치한다. 이와 함께, 액정 패널 (15c) 로부터 광이 출사되는 측에 있어서, 광축이 명시 방향의 9 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 2 위상차판 (15e) 을 배치하고, 이 제 2 위상차판 (15e) 의 제 2 증착막 (1503e) 이 증착된 제 2 기판 (1501e) 의 측이 액정 패널 (15c) 로부터 멀어지도록 배치한다. 이와 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 광축이 명시 방향의 9 시 0 분과 동일한 방향을 따른 형태이다.
또한 추가로, 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a1) 과 액정 패널 (15c) 사이에 제 3 위상차판 (15f) 을 배치한 형태이다. 특히, 도 17(h) 에 나타내는 바와 같이, 제 3 위상차판 (15f) 의 배치 위치를, 제 1 편광판 (15b) 과 제 1 위상차판 (15a1) 사이의 배치 위치 P4 로 해도 되고, 액정 패널 (15c) 과 제 2 위상차판 (15e) 사이의 배치 위치 P5 로 해도 되고, 액정 패널 (15c) 과 제 2 편광판 (15d) 사이의 배치 위치 P6 으로 해도 된다.
도 17(d) 에서 도 17(f) 는, 상기 서술한 제 2 위상차판 (15e) 과 액정 패널 (15c) 사이에 제 3 위상차판 (15f) 을 배치함과 함께, 액정 패널 (15c) 로 광이 입사되는 측에 제 1 위상차판 (15a1) 및 제 2 위상차판 (15e) 을 배치하고, 이들에 각각 대응되는 제 1 기판 (1501a) 및 제 2 기판 (1501e) 이, 액정 패널 (15c) 을 기준으로 하여, 가까워지거나 또는 멀어지도록 배치한 형태이다. 구체적으로는, 도 17(d) 는, 제 1 위상차판 (15a) 의 제 1 증착막 (1503a) 이 증착된 제 1 기판 (1501a) 의 측이 액정 패널 (15c) 로부터 멀어지도록 배치한다. 이와 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 제 2 증착막 (1503e) 이 증착된 제 2 기판 (1501e) 의 측이 액정 패널 (15c) 에 접근하도록 배치한다. 도 17(e) 는, 제 1 위상차판 (15a1) 의 제 1 증착막 (1503a) 이 증착된 제 1 기판 (1501a) 의 측이 액정 패널 (15c) 에 접근하도록 배치한다. 이와 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 제 2 증착막 (1503e) 이 증착된 제 2 기판 (1501e) 의 측이 액정 패널 (15c) 로부터 멀어지도록 배치한다. 도 17(f) 는, 제 1 위상차판 (15a1) 의 제 1 증착막 (1503a) 이 증착된 제 1 기판 (1501a) 의 측이 액정 패널 (15c) 로부터 멀어지도록 배치한다. 이와 함께, 제 2 위상차판 (15e) 의 제 2 증착막 (1503e) 이 증착된 제 2 기판 (1501e) 의 측이 액정 패널 (15c) 로부터 멀어지도록 배치한다.
(출사측의 위상차판)
도 17(g) 는, 액정 패널 (15c) 로부터 광이 출사되는 측에 제 1 위상차판 (15a) 및 제 2 위상차판 (15e) 을 배치한 형태이다. 특히, 이 출사측을 기준으로 하여 배치되는 제 1 위상차판 (15a1) 및 제 2 위상차판 (15e) 은, 상기 서술한 입사측을 기준으로 한, 각종 형태를 대체로 동일하게 취할 수 있다.
이 도 17(g) 에 나타난 배치 형태의 경우에 대하여 구체적으로는, 도 19 에 나타내는 바와 같이, (i) 명시 방향의 10 시 30 분을 따라 경사진 액정 분자 (51) 의 장축 방향과, (ii) 명시 방향의 0 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 1 광축을 갖는 제 1 위상차판 (15a1) 및 명시 방향의 9 시 0 분과 동일한 방향을 따른 제 2 광축을 갖는 제 2 위상차판 (15e) 에 의해 형성되는 굴절률 이방성 매질 (255ae) 의 광축의 주굴절률 nx''' 가 교차하므로, 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 이 액정 분자 (51) 의 광학적 이방성을 광학적 등방성을 향하도록 삼차원적으로 보상한다.
본 발명에 관련된 프로젝터에 있어서, 도 17 에 나타내는 9 종류의 형태에 추가하여, 이들 9 종류의 형태로부터 파생되는 각종 형태 중 어느 것을 채용해도 된다.
한편, 도 17(g) 의 형태를 채용하면, 액정 패널 (15c) 의 광사출측에 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 을 배치하고 있으므로, 액정 패널 (15c) 을 투과하는 광의 전체에 대하여 보상할 수 있어, 보다 양호한 광학 보상 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 17(g) 의 형태를 채용하면, 액정 패널 (15c) 의 광사출측에 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 을 배치하므로, 이들 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 을 광원으로부터 멀어지게 할 수 있어, 광의 조사나 그에 수반되는 온도 상승에 의해 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 우수한 프로젝터가 된다.
도 17(a), 도 17(b), 도 17(d) 에서 도 17(f) 의 형태를 채용하면, 액정 패널 (15c) 의 광입사측에 제 1 위상차판 (15a1), 제 2 위상차판 (15e) 및 제 3 위상차판 (15f) 을 배치하고 있으므로, 광원으로부터의 광에 대하여 적절한 위상차의 조정을 실시한 후, 액정 패널 (15c) 에 광을 입사시킬 수 있다.
특히, 액정 분자의 장축 방향이, 예를 들어 명시 방향의 1 시 30 분 등의 다른 방향이면, 그것에 대응하여, 제 1 위상차판 (15a1) 및 제 2 위상차판 (15e) 의 광축이 연장되는 방향도 변화하는 것은 말할 필요도 없다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 도 20 및 도 21 을 참조하여, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판에 대하여 설명한다. 여기서, 도 20 은, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 평면도 (도 20(a)) 및, 도 20(a) 중의 H'-H' 단면을 확대한 확대 단면도이다. 도 21 은, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 외관 사시도 (도 21(a)), 및 제 3 실시형태에 관련된 정면 위상차와 2 개의 위상차의 비를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 21(b)) 이다. 또한, 도 20(a), 도 20(b) 및 도 21(a) 중에 나타난 X 방향, Y 방향 및 Z 방향은 공통이다.
도 20(a) 및 도 20(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시형태에 관련된 상기 서술한 위상차판 (15a) 은, 예를 들어 투명한 유리 기판 등으로 구성된 제 1 기판 (1501) 과, 제 1 기판 (1501) 상에 형성된 제 1 증착막 (1503a) 을 구비하고 있다.
제 1 증착막 (1503a) 은, 제 1 기판 (1501) 에 대하여 경사 방향 D 로부터 제 1 기판 (1501) 에 Ta205 등의 무기물이 증착됨으로써 제 1 기판 (1501) 상에 형성되어 있다.
여기서, 도 20(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 증착막 (1503a) 은, 미시적(微視的)으로 보면, 무기물이 경사 방향 D 를 따라 성장한 칼럼 구조가 형성된 부분을 포함한 막구조를 갖고 있다. 이와 같은 구조를 갖는 무기막은 그 미세 구조에서 기인하여 크건 작건 위상차가 발생하고 있다. 위상차판 (15a) 이 구비하는 제 1 증착막 (1503a) 은, 단면상, 미시적으로는 제 1 기판 (1501) 에 있어서, 무기물이 사방 증착되는 경사 방향 D 를 따라 연장되는 기둥상 부분 (1503at) 을 갖고 있다.
특히, 도 21(a) 에 나타내는 바와 같이, 광의 위상차를 측정하는 측정 방향을 규정하는 극각 θ 는 기판면 (15as) 의 법선 방향 P 에 대하여 기운 각도이다. 전형적으로는, 극각은 위상차판의 바로 정면에서 본 경우를 0 도로 했을 때의 시선의 각도이다. 본 실시형태에서는, 법선 방향 P 로부터 경사 방향 D 를 향하여 기우는 극각 θ 를 마이너스로 하고, 이것과 반대로 기우는 극각 θ 를 플러스로서 정의한다. 또한, 광의 위상차를 측정하는 측정 방향의 방위각 방향, 즉 기판면 (15as) 내의 면내 방향은, 설명을 간편하게 하기 위하여, 무기물이 사방 증 착되는 경사 방향 D 를 기판면 (15as) 에 투영한 방향, 바꾸어 말하면, Y 방향으로 가지런하다. 전형적으로는, 상기 서술한 증착 각도와 극각 θ 는, 동일한 평면 (15ah) 상에 있어도 된다. 이로써, 상기 서술한 증착 각도와 극각 θ 를 동일하게 설정했을 경우, 무기물 자체가 갖는 위상차에 따라, 액정 장치에 있어서의 콘트라스트의 향상의 정도를 파악할 수 있다.
제 3 실시형태에 관련된 2 개의 위상차의 비는 극각을 변수로 한 2 개의 위상차간의 비를 의미한다. 전형적으로는, 극각을 「30 도」로 했을 때의 위상차를 기준으로 했을 경우에 있어서의, 극각을 「30 도」로 했을 때의 위상차와 극각을 「-30 도」로 했을 때의 위상차의 비인 비 R[30] 은, 다음의 식 (1) 에 의해 규정된다.
R[30] = Re(-30)/Re(30) ······ (1)
단, Re(30) 은 극각을 「30 도」로 했을 경우에 있어서의 위상차를 의미하고, Re(-30) 은 극각을 「-30 도」로 했을 경우에 있어서의 위상차를 의미한다. 구체적으로는, 도 21(b) 에 나타내는 바와 같이, 극각을 「30 도」로 했을 때의 위상차가 9(㎚) 이며, 극각을 「-30 도」로 했을 때의 위상차가 54(㎚) 인 경우, 식 (1) 중의 Re(30) 에 「9」를 대입함과 함께, Re(-30) 에 「54」를 대입함으로써, 비 R[30] = 「6」을 얻을 수 있다.
특히, 제 3 실시형태에서는, 법선 방향을 기준으로 하여 대칭이 되는 2 개의 극각을 변수로 한 2 개의 위상차간의 비에 대하여 설명하지만, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 제 3 실시형태에 관련된 2 개의 위상차의 비는, 예를 들 어 극각을 「30 도」로 했을 때의 위상차와 극각을 「-20 도」로 했을 때의 위상차의 비 등의 법선 방향을 기준으로 하여 대칭이 되지 않는 2 개의 극각을 변수로 한 2 개의 위상차간의 비이어도 된다. 혹은, 본 실시형태에 관련된 위상차의 비는, 예를 들어 극각을 「0 도」로 했을 때의 위상차, 소위 정면 위상차와 극각을 「-30 도」로 했을 때의 위상차의 비 등의 법선 방향을 기준으로 하여 대칭이 되지 않는 2 개의 극각을 변수로 한 2 개의 위상차간의 비이어도 된다. 요점은, 적어도 상이한 2 개의 극각을 변수로 한 상이한 2 개의 위상차간의 비이면, 후술되는 정면 위상차와 함께 콘트라스트에 대한 상관 관계를 이론적, 실험적, 경험적, 또는 시뮬레이션 등에 의해 규정할 수 있다.
(정면 위상차, 증착 각도 및 위상차의 비에서 기인한 콘트라스트 개선의 정량적인 분석)
다음으로, 도 22 및 도 23 을 참조하여, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 정면 위상차, 증착 각도 및 위상차의 비에서 기인한 콘트라스트 개선의 정량적인 분석에 대하여 설명한다. 여기서, 도 22 는, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 정면 위상차와 위상차의 비와 콘트라스트 사이의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 22 중에서 나타낸 이중 동그라미, 검정색 마름모꼴, 흰색 동그라미, 흰색 사각형, 및 흰색 역삼각형은 콘트라스트의 「1700 ∼ 1800」, 「1600 ∼ 1700」, 「1500 ∼ 1600」, 「1400 ∼ 1500」, 및 「1300 ∼ 1400」에 각각 대응하고 있다. 도 23 은, 제 3 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 두께를 동일하게 했을 경우의 위상차, 극각 및 증착 각도의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 23(a)), 제 3 실시형태에 관련된 증착 각도의 대소 관계를 나타낸 모식도 (도 23(b)), 그리고 제 3 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 증착 각도를 동일하게 했을 경우의 위상차, 극각 및 위상차판의 두께의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 23(c)) 이다. 또한, 도 23(a) 및 도 23(c) 중의 가로축은 극각을 나타내고, 세로축은 위상차를 나타낸다.
본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 도 22 중의 이중 동그라미와 영역 A1 에 의해 나타내는 바와 같이, 콘트라스트가 「1700 ∼ 1800」의 범위에 있는 상대적으로 높은 콘트라스트를 실현하기 위해서는, 위상차의 비 R[30] 을 약 「1.5」에서 약 「3.2」사이의 범위 YA1 로 함과 함께, 정면 위상차를 약 「20」에서 약 「30」의 사이에 범위 XA1 로 하는 것이 바람직하다. 혹은, 도 22 중의 이중 동그라미와 영역 A2 에 의해 나타내는 바와 같이, 콘트라스트가 「1700 ∼ 1800」의 범위에 있는 상대적으로 높은 콘트라스트를 실현하기 위해서는, 위상차의 비 R[30]을 약 「6.5」에서 약 「9.5」사이의 범위 YA2 로 함과 함께, 정면 위상차를 약 「15」에서 약 「17」의 사이에 범위 XA2 로 하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 도 23(a) 및 도 23(b) 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 위상차판 (15a) 에 있어서의 두께를 동일하게 했을 경우, 증착 각도가 커짐에 따라, 바꾸어 말하면, 증착시의 경사 방향이 법선 방향에 접근하여, 증착시의 극각이 제로에 가까와짐에 따라, 극각의 일정한 각도당 위상차의 변화량이 작아지는 것이 판명되어 있다. 이로써, 증착 각도가 커짐에 따라, 위상차의 비 R[30] 은 「1」의 값에 가까워지는 것이 판명되어 있다. 혹 은, 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 도 23(a) 및 도 23(b) 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 위상차판 (15a) 에 있어서의 두께를 동일하게 했을 경우, 증착 각도가 작아짐에 따라, 바꾸어 말하면, 증착시의 경사 방향이 법선 방향으로부터 멀어져, 증착시의 극각이 제로보다 커짐에 따라, 극각의 일정한 각도당 위상차의 변화량이 커지는 것이 판명되어 있다. 이로써, 증착 각도가 작아짐에 따라, 위상차의 비 R[30] 은 「1」의 값으로부터 크게 멀어지는 것이 판명되어 있다.
추가로, 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 도 23(c) 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 증착 각도를 동일하게 했을 경우, 위상차판 (15a) 의 두께가 커짐에 따라, 극각을 「0 도」로 했을 때의 위상차, 소위 정면 위상차는 커지는 것이 판명되어 있다. 혹은, 본원 발명자에 의한 연구에 의하면, 도 23(c) 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 증착 각도를 동일하게 했을 경우, 위상차판 (15a) 의 두께가 작아짐에 따라, 정면 위상차는 작아지는 것이 판명되어 있다. 구체적으로는, 굵은 선이 위상차판의 두께가 상대적으로 큰 경우에 대응하고, 점선이 위상차판의 두께가 상대적으로 작은 경우에 대응하고 있다.
이와 같이, 증착 각도 및 위상차판의 막두께를 적절히 변화시킴으로써, 위상차의 비 및 정면 위상차를 콘트라스트가 최대가 되도록 각각 설정하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서의 증착 각도를 변수 파라미터로 하는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 위상차의 비를 변수 파라미터로 함으로써, 위상차판에 있어서의 콘트라스트를 보다 크게 하는 것이 가능하다.
또한, 이들 정면 위상차의 범위 XA1 및 XA2 에 의해, 본 발명에 관련된 제 1 소정 범위의 하나 및 다른 구체예가 구성되어 있다. 또한, 이들 위상차의 비YA1 및 YA2 에 의해, 본 발명에 관련된 제 2 소정 범위의 하나 및 다른 구체예가 구성되어 있다.
(정면 위상차와 위상차판의 회전 각도의 범위와 콘트라스트의 상관 관계)
다음으로, 도 24 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 정면 위상차와 위상차판의 회전 각도의 범위 (이하, 적절히 「조정 각도의 범위」라고 칭한다) 와 콘트라스트의 상관 관계에 대하여 설명한다. 여기서, 도 24 는, 본 실시형태에 관련된 정면 위상차와 조정 각도의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 24(a)), 및 본 실시형태에 관련된 정면 위상차와 위상차판의 조정 각도와 콘트라스트의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 24(b)) 이다.
도 24(a) 에 나타내는 바와 같이, 정면 위상차가 커짐에 따라, 최대가 되는 콘트라스트가 얻어지기까지의 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 작게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 정면 위상차가 작아짐에 따라, 최대가 되는 콘트라스트가 얻어지기까지의 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 도 24(a) 에 나타내는 바와 같이, 정면 위상차 Re(O) 가 「30(㎚)」인 경우, 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 예를 들어 3 도로 할 수 있음과 함께, 정면 위상차 Re(0) 가 「15 (㎚)」인 경우, 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 예를 들어 15 도로 할 수 있다.
추가로, 도 24(b) 에 나타내는 바와 같이, 정면 위상차가 커짐에 따라, 위상차판 (15a) 의 조정 각도의 단위 각도당 콘트라스트의 변화량을 크게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 정면 위상차가 작아짐에 따라, 위상차판 (15a) 의 조정 각도의 단위 각도당 콘트라스트의 변화량을 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 도 24(b) 에 나타내는 바와 같이, 정면 위상차 Re(0) 가 「30 (㎚)」인 경우, 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 3 도로 했을 때에, 최대가 되는 콘트라스트를 얻을 수 있다. 또한, 정면 위상차 Re(0) 가 「15 (㎚)」인 경우, 위상차판 (15a) 의 조정 각도를 5 도로 했을 때에, 최대가 되는 콘트라스트를 얻을 수 있다. 추가로, 정면 위상차 Re(0) 가 「30 (㎚)」인 경우에 있어서의 위상차판 (15a) 의 조정 각도의 단위 각도당 콘트라스트의 변화량은, 정면 위상차 Re(0) 가 「15 (㎚)」인 경우에 있어서의 위상차판 (15a) 의 조정 각도의 단위 각도당 콘트라스트의 변화량보다 크게 할 수 있고, 도 24(b) 에서는 급준(急峻)한 곡선이 나타나 있다.
제 3 실시형태에 의하면, 상기 서술한 2 개의 위상차의 비의 값의 설정에 추가하여, 정면 위상차의 값을 적절한 값으로 설정함으로써, 프로젝터의 제조의 조립 공정에 있어서, 혹은 사용자의 조정 동작에 있어서, 원하는 위상차판 (15a) 의 조정 각도의 범위를 간편 또한 적절히 결정할 수 있으므로, 실천상 매우 유리하다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 도 25 및 도 26 을 참조하여, 제 4 실시형태에 관련된 편광판 및 위상차판에 대하여 설명한다. 여기서, 도 25 는, 제 4 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제 4 실시형태에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 대체로 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호 번호를 부여하고, 그들의 설명은 적절히 생략한다.
도 25 에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시형태에 관련된 위상차판 (15a) (즉, 본 발명에 관련된 제 1 위상차판의 다른 구체예) 은, 액정 패널 (15c) 로부터 멀리 배치된 순서로, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255c) 이 수직 증착된 수직 증착막 (1501c) 과, 제 1 기판 (1501) 과, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, 제 2 기판 (1502) 을 구비하여 구성되어 있다.
일반적으로, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막 (1501c) 은, 그 제조 공정에 있어서, 미소한 기포가 발생하고, 수직 증착막 (1501c) 내에 크건 작건 포함되어 버린다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 수직 증착막 (1501c) 을, 제 1 기판 (1501), 제 1 증착막 (1503a) 및 제 2 기판 (1502) 과 비교하여, 액정 패널 (15c) 로부터 가장 떨어진 거리에 배치시킨다. 이로써, 수직 증착막 (1501c) 에 포함되는 기포에 합초점되는 정도를 현저히 저감시킬 수 있다. 이로써, 수직 증착막 (1501c) 에 포함되는 기포가 투사되어 투사 영상에 악영향을 미치는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
(위상차판의 상세한 구성)
여기서, 도 26 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 위상차판의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 여기서, 도 26 은, 제 4 실시형태에 관련된 위상차판을 구성하는 2 종류의 굴절률 이방성 매질과, 위상차판의 제 1 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 및 증착 각도를 도식적으로 나타낸 외관 사시도이다.
도 26 에 나타내는 바와 같이, 위상차판 (15a) 를 구성하는 수직 증착막 (1501c) 에 있어서는, 굴절률 이방성 매질 (255c) 은, 도 26 중의 하측으로부터 상측을 향하여 제 1 기판 (1501) 에 수직 증착되어 있다. 구체적으로는, 상기 서술한 바와 같이, 수직 증착막 (1501c) 의 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' = ny' > nz' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다.
추가로, 위상차판 (15a) 을 구성하는 제 1 증착막 (1503a) 에 있어서는, 굴절률 이방성 매질 (255a) 은 소정 방향, 즉 증착 방향을 따라, 도 26 중의 상측으로부터 하측을 향하여 제 1 기판 (1501) 에 사방 증착되어 있다. 추가로, 굴절률 이방성 매질 (255a) 은, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx 에 대응되는 광축이, 제 1 기판 (1501) 의 평면 방향과 소정 각도, 즉 증착 각도를 갖도록 사방 증착되어 있다. 이 증착 각도는, 제 1 기판 (1501) 의 법선과 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx 에 대응되는 광축 사이의 각도를 90 도에서 뺀 값이라고 바꿔 말할 수 있다. 혹은, 이 증착 각도는, 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 주굴절률 nx 에 대응되는 광축과 증착 방향 사이의 각도라고 바꿔 말할 수 있다.
가령, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증착막 (1501c) 을 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 상에 스퍼터링 수법에 의해 형성했을 경우, 혹은 제 1 증착막 (1503a) 을 C 플레이트 등의 수직 증착막 (1501c) 상에 사방 증착 수법에 의해 형성했을 경우, 이 형성 처리시에 수분이 수직 증착막 (1501c) 에 혼입되어, 이 수직 증착막 (1501c) 의 품질이 저하된다는 기술적인 문제점이 생긴다.
이에 대하여, 제 4 실시형태에 의하면, 예를 들어 C 플레이트 등의 수직 증 착막 (1501c) 을 제 1 기판 (1501) 의 일방의 면에 형성시킴과 함께, 제 1 증착막 (1503a) 을 제 1 기판 (1501) 의 타방의 면에 형성시킨다. 이로써, C 플레이트 등의 수직 증착막 (1501c) 을 스퍼터링 수법에 의해 형성할 때에, 수분이 수직 증착막 (1501c) 에 혼입되는 정도를 경감시킬 수 있으므로, 이 수직 증착막 (1501c) 의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
(제 5 실시형태)
다음으로, 도 27 을 참조하여, 제 5 실시형태에 관련된 편광판 및 위상차판에 대하여 설명한다. 여기서, 도 27 은, 제 5 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 27 에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 는, 상기 서술한 액정 패널 (15c) 과, 액정 패널 (15c) 의 대향 기판 (31) 의 외측에 배치된 제 1 편광판 (15b) 과, TFT 어레이 기판 (32) 의 외측에 배치된 위상차판 (15a) 과, 위상차판 (15a) 의 외측에 배치된 제 2 편광판 (15d) 에 의해 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 액정 라이트 밸브 (15) 에서는, 제 1 편광판 (15b) 이 배치 형성된 측 (도시 상측) 이 광입사측이고, 제 2 편광판 (15d) 이 배치 형성된 측이 광사출측이다.
액정 패널 (15c) 에 있어서, 액정층 (34) 을 협지하여 대향하는 배향막 (43, 98) 은, 예를 들어 기판 법선 방향으로부터 50˚ 정도 어긋난 경사 방향으로부터 실리콘 산화물을 증착하여 형성되어 있다. 막두께는 모두 40㎚ 정도이다. 도 27 의 배향막 (43, 98) 에 부여한 화살표에 의해 표시되는 배향 방향 (43a, 98a) 은 형성시의 증착 방향 중 기판면내의 방향에 일치하고 있다. 배향막 (43) 에 있어서의 배향 방향 (43a) 과 배향막 (98) 에 있어서의 배향 방향 (98a) 은 서로 평행하다.
그리고, 배향막 (43, 98) 의 배향 규제력에 의해, 액정 분자 (51) 는 기판 법선으로부터 2˚ ∼ 8˚ 정도 기운 상태에서 배향됨과 함께, 액정 분자 (51) 의 디렉터의 방향 (프리틸트 방향 P) 이 기판면 방향에서 배향 방향 (43a, 98a) 을 따른 방향이 되도록 배향되어 있다.
제 1 편광판 (15b) 및 제 2 편광판 (15d) 은 모두 염색된 PVA (폴리비닐알코올) 로 이루어지는 편광 소자 (151) 를, TAC (트리아세틸셀룰로오스) 로 이루어지는 2 장의 보호막 (152) 사이에 끼운 3 층 구조를 구비하고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 편광판 (15b) 의 투과축 (151b) 과 제 2 편광판 (15d) 의 투과축 (151d) 은 직교하여 배치되어 있다. 이들 편광판 (15b, 15d) 의 투과축 (151b, 151d) 의 방향은, 액정 패널 (15c) 의 배향막 (43) 의 배향 방향 (증착 방향) (43a) 에 대하여 평면에서 보아 대략 45˚ 어긋난 방향으로 되어 있다.
위상차판 (15a) 은, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, 제 1 기판 (1501) 과, 제 2 기판 (1502) 을 구비하여 구성되어 있다. 도 27 의 측방에는, 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx, ny, nz 는 nx > ny > nz 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있 다. 즉, 제 1 기판 (1501) 또는 제 2 기판 (1502) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx 가 다른 방향의 굴절률 ny, nz 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다. 구체적으로는, 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 전형예로서 이축 플레이트를 들 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
(제 6 실시형태)
다음으로, 도 28 을 참조하여, 제 6 실시형태에 관련된 편광판 및 위상차판에 대하여 설명한다. 여기서, 도 28 은, 제 6 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 28 에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 는, 상기 서술한 액정 패널 (15c) 과, 액정 패널 (15c) 의 대향 기판 (31) 의 외측에 배치된 제 1 편광판 (15b) 과, TFT 어레이 기판 (32) 의 외측에 배치된 위상차판 (15a) 과, 위상차판 (15a) 의 외측에 배치된 제 2 편광판 (15d) 에 의해 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 액정 라이트 밸브 (15) 에서는, 제 1 편광판 (15b) 이 배치 형성된 측 (도시 상측) 이 광입사측이며, 제 2 편광판 (15d) 이 배치 형성된 측이 광사출측이다.
액정 패널 (15c) 에 있어서, 액정층 (34) 을 협지하여 대향하는 배향막 (43, 98) 은, 예를 들어 기판 법선 방향으로부터 50˚ 정도 어긋난 경사 방향으로부터 실리콘 산화물을 증착하여 형성되어 있다. 막두께는 모두 40㎚ 정도이다. 도 28 의 배향막 (43, 98) 에 부여한 화살표에 의해 표시되는 배향 방향 (43a, 98a) 은 형성시의 증착 방향 중 기판면내의 방향에 일치하고 있다. 배향막 (43) 에 있어서의 배향 방향 (43a) 과 배향막 (98) 에 있어서의 배향 방향 (98a) 은 서로 평행하다.
그리고, 배향막 (43, 98) 의 배향 규제력에 의해, 액정 분자 (51) 는 기판 법선으로부터 2˚ ∼ 8˚ 정도 기운 상태에서 배향됨과 함께, 액정 분자 (51) 의 디렉터의 방향 (프리틸트 방향 P) 이 기판면 방향에서 배향 방향 (43a, 98a) 을 따른 방향이 되도록 배향되어 있다.
제 1 편광판 (15b) 및 제 2 편광판 (15d) 은 모두 염색된 PVA (폴리비닐알코올) 로 이루어지는 편광 소자 (151) 를, TAC (트리아세틸셀룰로오스) 로 이루어지는 2 장의 보호막 (152) 사이에 끼운 3 층 구조를 구비하고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 편광판 (15b) 의 투과축 (151b) 과, 제 2 편광판 (15d) 의 투과축 (151d) 은 직교하여 배치되어 있다. 이들 편광판 (15b, 15d) 의 투과축 (151b, 151d) 의 방향은 액정 패널 (15c) 의 배향막 (43) 의 배향 방향 (증착 방향) (43a) 에 대하여 평면에서 보아 대략 45˚ 어긋난 방향으로 되어 있다.
위상차판 (15a) (즉, 본 발명에 관련된 제 1 위상차판의 일 구체예) 은, 제 1 기판 (1501) 과 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255c) 이 수직 증착된 수직 증착막 (1501c) 과, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질 (255a) 이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, 제 2 기판 (1502) 을 구비하여 구성되어 있다.
도 28 의 수직 증착막 (1501c) 의 측방에 수직 증착막 (1501c) 의 굴절률 이방성 매질 (255c) 의 평균적인 굴절률 타원체를 모식적으로 나타내고 있다. 이 도면에 있어서, nx', ny' 는 각각 수직 증착막 (1501c) 의 면방향의 주굴절률을 나타내고 있고, nz' 는 수직 증착막 (1501c) 의 두께 방향의 주굴절률을 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' = ny' > nz' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 두께 방향의 굴절률 nz' 가 다른 방향의 굴절률보다 작아, 굴절률 타원체에서는 원반형이 된다. 이 굴절률 타원체 (255c) 는 수직 증착막 (1501c) 의 판면에 대하여 평행하게 배향되어 있고, 수직 증착막 (1501c) 의 광축 방향 (굴절률 타원체의 단축 방향) 은 판면 법선 방향과 평행하다.
도 28 의 제 1 증착막 (1503a) 의 측방에는 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx, ny, nz 는 nx > ny > nz 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 제 1 기판 (1501) 또는 제 2 기판 (1502) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx 가 다른 방향의 굴절률 ny, nz 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 굴절률 이방성의 광축이 경사지는 방향, 및 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 제 1 기판과 교차하는 각도를 조정하는 것에 추가하여, 일축성 위상차판의 일축성 굴절률 이방성의 일축성 광축이 두께 방향을 따르고 있어, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
(제 7 실시형태)
다음으로, 도 29 를 참조하여, 제 7 실시형태에 관련된 편광판 및 위상차판에 대하여 설명한다. 여기서, 도 29 는, 제 7 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 29 에 나타내는 바와 같이, 제 7 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 는, 상기 서술한 액정 패널 (15c) 과, 액정 패널 (15c) 의 대향 기판 (31) 의 외측에 배치된 제 1 편광판 (15b) 과, TFT 어레이 기판 (32) 의 외측에 배치된 제 1 위상차판 (15a) 과, 제 1 위상차판 (15a) 의 외측에 배치된 제 2 위상차판 (15e) 과, 제 2 위상차판 (15e) 의 외측에 배치된 제 2 편광판 (15d) 에 의해 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 액정 라이트 밸브 (15) 에서는, 제 1 편광판 (15b) 이 배치 형성된 측 (도시 상측) 이 광입사측이며, 제 2 편광판 (15d) 이 배치 형성된 측이 광사출측이다.
액정 패널 (15c) 에 있어서, 액정층 (34) 을 협지하여 대향하는 배향막 (43, 98) 은, 예를 들어 기판 법선 방향으로부터 50˚ 정도 어긋난 경사 방향으로부터 실리콘 산화물을 증착하여 형성되어 있다. 막두께는 모두 40㎚ 정도이다. 도 29 의 배향막 (43, 98) 에 부여한 화살표에 의해 표시되는 배향 방향 (43a, 98a) 은 형성시의 증착 방향 중 기판면내의 방향에 일치하고 있다. 배향막 (43) 에 있어서의 배향 방향 (43a) 과 배향막 (98) 에 있어서의 배향 방향 (98a) 은 서로 평행하다.
그리고, 배향막 (43, 98) 의 배향 규제력에 의해, 액정 분자 (51) 는 기판 법선으로부터 2˚ ∼ 8˚ 정도 기운 상태에서 배향됨과 함께, 액정 분자 (51) 의 디렉터의 방향 (프리틸트 방향 P) 이 기판면 방향에서 배향 방향 (43a, 98a) 을 따른 방향이 되도록 배향되어 있다.
제 1 편광판 (15b) 및 제 2 편광판 (15d) 은 모두 염색된 PVA (폴리비닐알코올) 로 이루어지는 편광 소자 (151) 를, TAC (트리아세틸셀룰로오스) 로 이루어지는 2 장의 보호막 (152) 사이에 끼운 3 층 구조를 구비하고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 편광판 (15b) 의 투과축 (151b) 과 제 2 편광판 (15d) 의 투과축 (151d) 은 직교하여 배치되어 있다. 이들 편광판 (15b, 15d) 의 투과축 (151b, 151d) 의 방향은, 액정 패널 (15c) 의 배향막 (43) 의 배향 방향 (증착 방향) (43a) 에 대하여 평면에서 보아 대략 45˚ 어긋난 방향으로 되어 있다.
제 1 위상차판 (15a) 은, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착된 제 1 증착막 (1503a) 과, 기판 (1501a) 과, 기판 (1502a) 을 구비하여 구성되어 있다. 도 29 의 제 1 위상차판 (15a) 의 측방에는 이 굴절률 이방성 매질 (255a) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx', ny', nz' 는 nx' > ny' > nz' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 기판 (1501a) 또는 기판 (1502a) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx' 가 다른 방향의 굴절률 ny', nz' 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다.
제 2 위상차판 (15e) 은, 굴절률 이방성을 유지하는 굴절률 이방성 매질이 사방 증착된 제 2 증착막 (1503e) 과, 기판 (1501e) 과, 기판 (1502e) 을 구비하여 구성되어 있다. 도 29 의 제 2 위상차판 (15e) 의 측방에는 이 굴절률 이방성 매질 (255e) 의 굴절률 타원체에 있어서의 광축 방향의 주굴절률이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 주굴절률 nx'', ny'', nz'' 는 nx'' > ny'' > nz'' 의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있다. 즉, 기판 (1501e) 또는 기판 (1502e) 의 법선 방향으로부터 기운 방향의 굴절률 nx'' 가 다른 방향의 굴절률 ny'', nz'' 보다 커, 굴절률 타원체에서는 쌀알 모양이 된다.
특히, 제 2 위상차판 (15e) (또는 제 1 위상차판 (15a)) 의 법선 방향으로부터 보아, 제 2 위상차판 (15e) 의 주굴절률 nx'' 의 광축이 경사지는 방향과 상기 서술한 제 1 위상차판 (15a) 의 주굴절률 nx' 의 광축이 경사지는 방향은 직교하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 이들 굴절률 이방성 매질 (255a) (또는 굴절률 이방성 매질 (255e)) 의 전형예로서 이축 플레이트를 들 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 증착막의 사방 증착에 의해, 제 1 위상차판에 있어서의 제 1 굴절률 이방성의 제 1 광축이 경사지는 제 1 방향, 및 제 2 증착막의 사방 증착에 의해, 제 2 위상차판에 있어서의 제 2 굴절률 이방성의 제 2 광축이 경사지는 제 2 방향을 조정함으로써, 액정 패널에 있어서 생기는 위상차를 제 1 및 제 2 위상차판에 의해 확실하게 보상할 수 있다. 이 결과, 고콘트라스트이고 고품위인 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 위상차판 (15a) (또는 (15a1)) 및 제 2 위상차판 (15e) 의 다른 구체예로서는, 위상차판의 판면에 대하여 경사진 상태로 배향된 (틸트 배향된) 디스코틱 액정으로 이루어지는 광학 이방성층을 구비한 것을 예시할 수 있다. 이들 위상차판은, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 지지체 상에 배향막을 형성하고, 그 배향막 상에 트리페닐렌 유도체 등의 디스코틱 액정을 도포 형성하여 제작할 수 있다. 보다 상세하게는, 1 쌍의 지지체의 표면에 폴리이미드 등의 배향막을 형성한 것을 준비하고, 일방의 지지체 상에 디스코틱 액정을 도포 형성한 후, 다른 일방의 지지체에 의해 디스코틱 액정을 끼워넣은다. 그리고, 가열 처리에 의해 디스코틱 네마틱 (ND) 상을 형성시킨 후에, 자외선 등에 의해 중합하여 배향 상태를 고정화한다. 이 ND 상의 형성시에, 디스코틱 액정은 배향막에 의해 프리틸트가 부여되어, 광축이 비스듬하게 기운 상태로 형성된다. 광축의 경사각에 있어서는, 배향막의 배향 처리 (러빙 등) 에 의해 제어할 수 있다.
혹은, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 위상차판 (15a) (또는 (15a1)) 및 제 2 위상차판 (15e) 의 다른 구체예로서는, 폴리카보네이트나 노르보르넨 수지 등 을 전단 응력을 가하여 연신함으로써도 제작할 수 있다. 이 경우, 재료 수지를 유리 전이점 부근까지 가열한 상태에서 2 방향으로부터 연신하고, 이것을 가열한 한 쌍의 기판 사이에 끼워넣는다. 그리고, 일방의 기판의 외측으로부터 재료 수지에 대하여 압력을 가하면서, 한 쌍의 기판을 서로 반대 방향으로 어긋나게 한다. 이로써, 재료 수지의 상하의 면에 서로 반대 방향으로 전단 응력이 가해져, 재료 수지를 구성하는 광학체의 광축 방향이 비스듬하게 기운다. 광축의 경사각은 전단 응력의 크기에 의해 제어할 수 있다.
본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 판독되는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는 액정 장치, 프로젝터 및 액정 장치의 광학 보상 방법도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
[도 1] 본 발명의 실시형태에 관련된 액정 프로젝터의 개략 구성도이다.
[도 2] 본 실시형태에 관련된 액정 패널의 전체 구성도 (도 2(a)) 및, 당해 도 2(a) 의 H-H' 선을 따른 단면 구성도 (도 2(b)) 이다.
[도 3] 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
[도 4] 본 실시형태에 관련된 도 3 에 있어서의 각 구성 부재의 광학축 배치를 나타내는 도면이다.
[도 5] 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과, 제 1 위상차판에 대응되는 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 등을 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(a)), 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과 제 2 위상차판에 대응되는 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 등을 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(b)) 그리고 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질과, 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질과 기판의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 외관 사시도 (도 5(c)) 이다.
[도 6] 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 광축과 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 광축의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 평면도 (도 6(a)) 및 입면도 (도 6(b)) 이다.
[도 7] 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질 과 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질을 합성한 굴절률 이방성 매질의 광학적 이방성과, 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 광학적 이방성이 합성되어, 광학적 등방성이 실현되는 모습을 개념적으로 나타낸 모식도이다.
[도 8] 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께와, 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 조합의 관계를 나타낸 막대 그래프 (도 8(a)), 그리고 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께와, 광의 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 8(b)) 이다.
[도 9] 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 제 1 기판에 대한 증착 각도와 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프이다.
[도 10] 본 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 위상차판의 막두께 및 위상차판을 구성하는 굴절률 이방성 매질의 증착 각도를 변수로 했을 경우에 있어서의, 제 1 및 제 2 위상차와 극각의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 10(a) 및 도 10(b)) 이다.
[도 11] 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 개략 구성도이다.
[도 12] 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 위상차판의 종류, 위상차 및 극각의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
[도 13] 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 위상차판의 종류 및 콘트라스트의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
[도 14] 도 11 에 있어서의 각 구성 부재의 광학축 배치를 나타내는 도면이다.
[도 15] 본 실시형태에 관련된 제 1 내지 제 3 위상차판에 의해 실현된 콘트라스트와, 비교예에 관련된 위상차판에 의해 실현된 콘트라스트의 상관 관계를 정량적으로 나타낸 막대 그래프이다.
[도 16] 도 16 은, 본 실시형태 및 비교예에 관련된 위상차판이 적용된 액정 패널에 있어서의 휘도의 편차를 나타낸 분포도 (도 16(a) 및 도 16(b)) 이다.
[도 17] 본 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브 (15) 에 있어서의 구성 부재의 배치 형태를 나타내는 개략도 (도 17(a) 에서 도 17(i)) 이다.
[도 18] 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성과 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성을 합성한 굴절률 이방성을 갖는 굴절률 이방성 매질과, 이 굴절률 이방성 매질의 증착 방향과, 제 3 위상차판의 일축성의 굴절률 이방성과, 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 하나의 모식도이다.
[도 19] 본 실시형태에 관련된 제 1 위상차판의 제 1 굴절률 이방성과 제 2 위상차판의 제 2 굴절률 이방성을 합성한 굴절률 이방성을 갖는 굴절률 이방성 매질과, 이 굴절률 이방성 매질의 증착 방향과, 제 3 위상차판의 일축성의 굴절률 이방성과, 액정 패널을 구성하는 액정 분자의 상대적인 위치 관계를 도식적으로 나타낸 다른 모식도이다.
[도 20] 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 평면도 (도 20(a)) 및, 도 20(a) 중의 H'-H' 단면을 확대한 확대 단면도이다.
[도 21] 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 외관 사시도 (도 21(a)), 및 제 2 실시형태에 관련된 정면 위상차와, 2 개의 위상차의 비를 정량적으로 나타낸 그래프 (도 21(b)) 이다.
[도 22] 제 3 실시형태에 관련된 위상차판의 정면 위상차와 위상차의 비와 콘트라스트 사이의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
[도 23] 제 3 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 두께를 동일하게 했을 경우의 위상차, 극각 및 증착 각도의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 19(a)), 제 2 실시형태에 관련된 증착 각도의 대소 관계를 나타낸 모식도 (도 19(b)), 그리고 제 2 실시형태에 관련된 위상차판에 있어서의 증착 각도를 동일하게 했을 경우의 위상차, 극각 및 위상차판의 두께의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 19(c)) 이다.
[도 24] 본 실시형태에 관련된 정면 위상차와 조정 각도의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 24(a)), 및 본 실시형태에 관련된 정면 위상차와 위상차판의 조정 각도와 콘트라스트의 정량적인 상관 관계를 나타낸 그래프 (도 24(b)) 이다.
[도 25] 제 4 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
[도 26] 제 4 실시형태에 관련된 위상차판을 구성하는 2 종류의 굴절률 이방성 매질과, 위상차판의 제 1 기판의 상대적인 위치 관계를 규정하는 증착 방향 및 증착 각도를 도식적으로 나타낸 외관 사시도이다.
[도 27] 제 5 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
[도 28] 제 6 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
[도 29] 제 7 실시형태에 관련된 액정 라이트 밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
부호의 설명
10···프로젝터, 11···스크린, 12···광원, 15, 16, 17, 215···액정 장치, 15a, 15a1, 16a, 17a···제 1 위상차판, 15as···기판면, 15ah···평면, 15b, 16b, 17b, 15d, 16d, 17d···편광판, 15c, 16c, 17c···액정 패널, 15e, 16e, 17e···제 2 위상차판, 15f···제 3 위상차판, 31···대향 기판, 32···TFT 어레이 기판, 43a, 98a···배향 방향, 43, 98···배향막, 51···액정 분자, 81a···회전축, 81e···회전축, 255a···굴절률 이방성 매질, 255e···굴절률 이방성 매질, 255c··굴절율 이방성 매질, 1501a···제 1 기판, 1501e···제 2 기판, 1501c···수직 증착막, 1502a···제 2 기판, 1502e···제 4 기판, 1503a···제 1 증착막, 1503e···제 2 증착막, 1503at···기둥상 부분, D···경사 방향, A1, A2···영역, LB···청색광, LG···녹색광, LR···적색광, P···프리틸트 방향.

Claims (30)

  1. 삭제
  2. 제 1 배향막을 갖는 제 1 패널 기판과 제 2 배향막을 갖는 제 2 패널 기판 사이에 프리틸트된 액정 분자를 포함하는 액정이 배치된 수직 배향형의 액정 패널과,
    제 1 편광판과,
    상기 액정 패널을 개재하여 상기 제 1 편광판과 대향하도록 배치된 제 2 편광판과,
    광축이 제 1 방향인 제 1 굴절률 이방성 매질을 포함하고, 상기 제 1 편광판과 상기 제 2 편광판 사이에 배치된 제 1 위상차판과,
    광축이 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향인 제 2 굴절률 이방성 매질을 포함하고, 상기 제 1 편광판과 상기 제 2 편광판 사이에 배치된 제 2 위상차판을 포함하고,
    상기 제 1 위상차판은, 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향을 축으로 하여 회전 가능하고, 상기 제 2 위상차판은, 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향을 축으로 하여 회전 가능하고,
    상기 제 2 위상차판은, 상기 제 1 위상차판과는 독립적으로 회전 가능하며,
    상기 제 1 위상차판 및 상기 제 2 위상차판은, 상기 제 1 편광판 및 상기 제 2 편광판에 대하여 독립적으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판 및 상기 제 2 위상차판은, 프리틸트된 상기 액정 분자를 포함하는 상기 액정을 광이 통과함으로써 발생하는 위상차를 보상하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판은, 제 1 기판을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 위상차판은, 제 2 기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은, 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 굴절률 이방성 매질은, 사방 증착에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차판은, 광축이 상기 제 1 방향과 상이한 제 3 방향인 제 3 굴절률 이방성 매질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률 이방성 매질은 수직 증착에 의해 형성되고, 상기 제 3 굴절률 이방성 매질은 사방 증착에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    프리틸트된 상기 액정 분자의 장축 방향은, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 각도인 관계각은, 70 도 내지 110 도인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률 이방성 매질 및 상기 제 2 굴절률 이방성 매질 중 적어도 일방은 이축성인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률 이방성 매질은, 상기 제 1 방향을 X 축으로 했을 경우, X 축 방향의 굴절률은 Y 축 방향의 굴절률보다 크고, 또한 상기 Y 축 방향의 굴절률은 Z 축 방향의 굴절률보다 크다는 관계를 갖는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 상기 제 2 굴절률 이방성 매질은, 상기 제 2 방향을 X 축으로 했을 경우, X 축 방향의 굴절률은 Y 축 방향의 굴절률보다 크고, 또한 상기 Y 축 방향의 굴절률은 Z 축 방향의 굴절률보다 크다는 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판의 정면 위상차와 상기 제 2 위상차판의 정면 위상차는 상이한 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향으로부터 보아, 상기 제 1 편광판의 제 1 투과축과 상기 제 2 편광판의 제 2 투과축은 교차하고, 프리틸트된 상기 액정 분자의 장축 방향과 상기 제 1 투과축 사이의 각도 및 상기 장축 방향과 상기 제 2 투과축 사이의 각도는 45 도이고,
    상기 제 1 굴절률 이방성 매질은, 광축이 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 일방의 방향이고,
    상기 제 2 굴절률 이방성 매질은, 광축이 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 타방의 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률 이방성 매질 및 상기 제 2 굴절률 이방성 매질 중 적어도 일방은, 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  18. 제 2 항에 있어서,
    프리틸트된 상기 액정 분자의 장축 방향은, 상기 제 1 패널 기판 및 상기 제 2 패널 기판 중 일방의 법선으로부터 2 ∼ 8˚의 범위인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  19. 제 2 항에 있어서,
    광축이 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향인 제 4 굴절률 이방성 매질을 포함하는 제 4 위상차판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  20. 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치와,
    광을 출사하는 광원과,
    상기 액정 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  21. 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치에 있어서의 광학 보상을 실시하는 광학 보상 방법으로서,
    상기 제 1 위상차판 및 상기 제 2 위상차판 중 적어도 일방의 위상차판을, 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향을 축으로 하여 회전시키는 제 1 광학 조정 단계와,
    상기 제 1 위상차판 및 상기 제 2 위상차판 중 타방의 위상차판을, 상기 제 1 패널 기판에서 상기 제 2 패널 기판을 향하는 방향을 축으로 하여 회전시키는 제 2 의 광학 조정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치의 광학 보상 방법.
  22. 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 위상차판.
  23. 제 22 항에 있어서,
    광축이 제 1 방향인 제 1 굴절률 이방성 매질을 포함하고,
    극각을 30˚로 했을 때의 상기 위상차판을 통과하는 광의 위상차를 Ret(30), 상기 극각을 -30˚로 했을 때의 상기 위상차판을 통과하는 광의 위상차를 Ret(-30) 으로 하고, R[30] ＝ Ret(-30)/Ret(30) 으로 했을 때, 상기 R[30] 은 1.5 내지 3.2 의 범위 내이고, 또한 상기 극각을 0˚로 했을 때의 상기 위상차판을 통과하는 광의 위상차인 정면 위상차는 20 ㎚ 내지 30 ㎚ 의 범위 내이거나, 또는 상기 R[30] 은 6.5 내지 9.5 의 범위 내이고, 또한 상기 정면 위상차는 15 ㎚ 내지 17 ㎚ 의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차판.
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