KR20080039898A - 위상차 보상 소자, 액정 장치, 및 투사형 표시 장치 - Google Patents

위상차 보상 소자, 액정 장치, 및 투사형 표시 장치 Download PDF

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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

위상차 보상 소자는 투광성 기재를 포함하고, "a"층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막이 경사 입사 증착 방향으로 변화되고 상기 투과성 기재의 표면에 증착되는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비한다. 상기 복굴절성 적층체는 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족한다. Re(1)<Re(a) ...(i) Re(b-1)≤Re(b)...(ii). 여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
위상차 보상 소자, 액정 장치, 투사형 표시 장치

Description

위상차 보상 소자, 액정 장치, 및 투사형 표시 장치{PHASE DIFFERENCE COMPENSATING ELEMENT, LIQUID CRYSTAL DEVICE, AND PROJECTION TYPE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 액정 장치 등에 이용되는 위상차 보상 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 위상차 보상 소자를 구비한 액정 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 이 위상차 보상 소자를 구비한 투사형 표시 장치에 관한 것이다.
이전에는 기본 구성으로서 액정셀이 구비된 종(longitudinal) 전계형 액정 장치가 공지되어 있었다. 액정셀은 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 전극 부착 기판, 및 상기 한 쌍의 전극 부착 기판 사이에 지지된 액정층을 포함한다. 종 전계형 액정 장치에 있어서, 액정층에 포함된 액정 분자의 배향은 액정층을 액정층의 전압 무인가시와 액정층의 전압 인가시 사이에서 변화되고, 표시 동작 등은 그것에 의해 행해진다. 상술한 액정 장치에 있어서, 배향 필름은 한 쌍의 전극 부착 기판의 내면 각각에 위치되고, 전압 무인가시의 액정 분자의 배향[즉, 프리 틸트(pre-tilt) 각 및 트위스트 각]은 배향 필름에 의해 조정된다. 또한, 전압 인가시에 액정 분자의 배향은 전계 방향(즉, 종 전계형 액정 장치의 경우에 배향 필름의 법선 방향)을 따라 변화된다. 트위스트 네매틱(TN) 모드에서, 전압 무인가시의 트위스트 각은 90 °와 같다.
상기 액정 장치의 경우에서는 액정셀의 외측에 편광자가 위치되고, 편광자를 통해서 액정층에 광이 입사된다. 액정층내에 입사된 광은 표시 화상을 관찰하는 관찰자 측에 출사된다.
투과형 액정 장치의 경우에서는 액정셀을 구성하는 한 쌍의 기판의 조합으로부터 대향하는 외측(광입사측 및 광출사측)에 각각 한 쌍의 편광자가 위치된다. 한 쌍의 편광자의 조합은 전압 무인가시 또는 전압 인가시에 액정의 배향 상태에 있어서 표시 화상을 관찰하는 관찰자 측에 광이 출사될 수 없도록 선택된다. 구체적으로는, TN 모드에 있어서 한 쌍의 편광자의 편광축이 서로 직교하는 크로스 니콜 배치(crossed Nicols arrangement)에 따라 한 쌍의 편광자가 위치되는 경우에 동작 모드는 액정 장치가 전압 무인가시에 밝은 상태에 설정되는 노멀 화이트 모드로 설정된다. 또한, 한 쌍의 편광자의 편광축이 서로 평행한 패러렐(parallel) 니콜 배치에 따라 한 쌍의 편광자가 위치되는 경우에 동작 모드는 액정 장치가 전압 인가시에 밝은 상태에 설정되는 노멀 블랙 모드로 설정된다.
액정 장치에는 편광자 이외에 위상차 보상 소자가 구비된다. 위상차 보상 소자의 기능은 전압 인가시에 액정 장치가 어두운 상태에 설정되는 노멀 화이트 TN 모드를 예로서 취함으로써 기재될 것이다.
노멀 화이트 TN 모드에서 액정 장치에 위상차 보상 소자가 구비되지 않는 경우 액정 분자가 거의 수직 배향 상태에 설정되는 전압 인가시에 액정층은 수직 입사광에 대하여 거의 복굴절성을 나타내지 않고 액정층에 수직인 방향으로부터 액정 층에 작용하는 직선 편광을 그대로 투과시킨다. 그러나, 이러한 경우에 액정층은 경사 입사광에 대하여 복굴절성을 나타내므로 경사 방향으로부터 액정층에 작용하는 직선 편광은 타원 편광으로 변환되고, 이렇게 생성된 타원 편광은 액정층으로부터 출사된다. 따라서, 액정층으로부터 출사되는 타원 편광의 일부는 액정 장치의 광출사측에 위치되는 편광자를 투과한다. 결과적으로, 암도(暗度)가 저하된다. 구체적으로는 콘스라스트가 저하된다. 또한, 액정층의 경사 입사광의 입사각이 커지는 경우에 복굴절성이 커지고 콘트라스트의 저하 정도가 커진다. 그러므로, 양호한 콘트라스트가 얻어지는 시야각이 좁아진다. 따라서, 경사 입사광의 복굴절성으로 인하여 발생되는 상술한 타원 편광의 위상차를 보상하여 타원 편광을 직선 편광에 되돌리는 위상차 보상 기능(A)을 갖는 위상차 보상 소자가 이용된다.
또한, 상기 노멀 화이트 TN 모드에서 전압 인가시에 액정층에 포함된 액정 분자는 전체적으로 거의 수직 배향 상태에 설정된다. 그러나, 각 배향막 근방에 위치되는 액정 분자는 배향막의 영향을 받는다. 그러므로, 각 배향막 근방에 위치되는 액정 분자는 액정 분자의 배향 방향이 각 배향막의 배향 방향의 대략 수직 방향으로부터 연속적으로 변화되는 하이브리드 배향 상태에 설정되는 것이 종종 발생한다. 따라서, 위상차 보상 소자는 상술한 위상차 보상 기능(A)에 더해서 하이브리드드 배향 상태에 설정된 액정 분자에 의한 복굴절에 대하여 위상차 보상 기능(B)을 갖는 것이 바람직하다.
최근에는 무기 재료로 이루어지는 위상차 보상 소자가 제안되고 있다. 무기 재료로 이루어지는 위상차 보상 소자는 내열성, 내광성, 양호한 화학적 안정성 등 을 갖고, 예컨대 프로젝터 등의 투사형 표시 장치에 탑재되는 액정 장치의 사용에 적절하다. 무기 위상차 보상 소자로서는 (1) 고굴절성 박막과 저굴절성 박막을 포함하고 광파장보다 작은 두께로 교대로 적층된 다층 박막을 구비한 위상차 보상 소자(예컨대, 일본 특허 공개 2004-102200호 공보에 기재되어 있음), 및 (2) 경사 입사 증착 방향으로 변화하는 복수의 무기 경사 입사 증착된 막을 구비한 위상차 보상 소자(예컨대, 일본 특허 공개 평10(1998)-081955호 공보에 기재되어 있음)가 제안되어 있다.
예컨대, 일본 특허 공개 2004-102200호 공보에 기재된 위상차 보상 소자(1)에 있어서는 상기 다층 박막이 부의 일축성의 복굴절성을 나타내고, 소위 부의 C-plate의 성질을 갖는다. 예컨대, 일본 특허 공개 2004-102200호 공보에 기재된 위상차 보상 소자(1)에 있어서는 경사 입사광의 복굴절에 대한 위상차 보상 기능(A)이 양호하지만, 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자에 의한 복굴절에 대한 위상차 보상 기능(B)이 충분하지 않다.
예컨대, 일본 특허 공개 평10(1998)-081955호 공보[0010]에 기재된 위상차 보상 소자(2)는 복굴절성이 다른 복수의 무기 경사 입사 증착막의 적층 구조를 갖는다. 따라서, 예컨대, 일본 특허 공개 평10(1998)-081955호 공보에 기재된 위상차 보상 소자(2)에 있어서는 하이브리드 배향 상태의 액정 분자에 의한 복굴절에 대한 위상차 보상 기능(B)이 얻어질 수 있다고 생각된다. 그러나, 다수의 주상 결정으로 이루어지는 무기 경사 증착막은 불균일한 표면을 갖기 쉽다. 복수의 무기 경사 입사 증착막이 적층되는 경우에 주상 결정의 응집 등의 증착 불량이 뒤로부터의 증착 처리에 의해 형성되는 무기 경사 입사 증착막에 발생하기 쉽다. 그러므로, 소망의 광학 특성을 갖는 막의 확실한 형성을 달성하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 또한, 주상 결정의 응집 등이 발생되면 응집이 발생된 부분에 있어서의 광 산란 현상에 의해 막이 백탁(白濁)되어 투과율 등의 광학 특성이 저하될 우려가 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 평10(1998)-081955호 공보에는 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 위치된 정면 입사 증착막의 형성시에 뒤로부터의 증착 처리에 의해 형성되는 막의 증착 불량이 억제되고, 백탁의 발생이 억제되는 것이 기재되어 있다. 그러나, 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 위치된 정면 입사 증착막의 형성은 제조 공정수, 제조 가격 등의 점에서 바람직하지 못하다. 또한, 불필요한 정면 입사 증착막이 복수의 무기 경사 입사 증착막 상이에 위치되는 경우에 투과율 등의 광학 특성이 저하될 우려도 있다.
본 발명의 주요 목적은 상기 상황을 고려하여 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 양호한 위상차 보상 기능을 갖고, 위상차 보상 기능이나 투과율 등의 광학특성, 양호한 제조 용이성, 및 양호한 제조 안정성을 갖는 무기 위상차 보상 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 위상차 보상 소자를 이용한 액정 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 위상차 보상 소자를 이용한 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 특히 상기 특성을 갖는 무기 위상차 보상 소자를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이지만, 본 발명은 유기 위상차 보상 소자에도 적용가능하다.
본 발명은 제 1 위상차 보상 소자를 제공하며, 상기 위상차 보상 소자는 투광성 기재를 포함하고, "a"층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막이 경사 입사 증착 방향으로 변화되고 상기 투과성 기재의 표면에 증착되는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비하며,
상기 복굴절성 적층체는 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하고,
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
여기서 사용되는 용어 "경사 입사 증착 방향으로 변화되는 것"은 경사 입사 증착 방향의 방위각(α) 및/또는 입사 경사 증착 방향의 극각(β)이 다른 무기 입사 입사 증착막에 변화되는 것을 의미한다(방위각(α) 및 극각(β)은 이하 도 3을 참조하여 상세히 기재될 것임). 서로 직교하는 임의의 x축과 임의의 y축은 증착면에 설절될 수 있다. 또한, 증착면에 수직인 축은 z축으로 취해질 수 있다. 이러한 경우에 경사 입사 증착 방향의 방위각(α)은 경사 입사 증착 방향의 xy 방향 벡터와 x축 사이의 각을 나타낸다. 또한, 극각(β)은 경사 입사 증착 방향의 xyz 방향 벡터와 z축 사이의 각을 나타낸다.
여기서, 리타데이션 값(Re)[즉, Re(1) 내지 Re(a), 이하에 기재될 Re(0), 및 이하에 기재될 Re(LC)]은 입사광의 파장 분배가 동일하게 유지되는 조건하에서 계산된다. 또한, 다르게 지정되지 않으면 용어 "막 두께"는 물리적 막 두께를 의미한다.
또한, 본 발명은 서로 직면하도록 위치되는 한 쌍의 기판을 구비한 액정셀, 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정층을 조합하여 사용되고, 상기 한 쌍의 기판에는 상기 액정층에 걸쳐 전압을 인가하는 전극이 구비되는 제 2 위상차 보상 소자를 제공하며,
상기 위상차 보상 소자는 투광성 기재, 대략 일축 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 1 위상차 보상층, 및 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 2 위상차 보상층을 포함하는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비하고, 상기 제 1 위상차 보상층과 제 2 위상차 보상층은 상기 투광성 기재의 표면에 적층되며,
상기 복굴절성 적층체의 제 2 위상차 보상층은 "a"층(a≥2)의 복굴절성 막으로 이루어지는 적층체 구조를 갖고,
상기 제 2 위상차 보상층은 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하며,
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 복굴절성 막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 복굴절성 막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자의 투광성 기재와 액정셀의 기판은 2개의 독립 부재로 구성될 수 있고, 그 기판은 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자에 대응하는 측에 위치된다. 대안으로, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자에 대응하는 측에 위치되는 액정셀의 기판은 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자의 투광성 기재로 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 무기 위상차 보상 소자 및 유기 위상차 보상 소자에 적용될 수 있다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 특히 무기 위상차 보상 소자에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 상기 제 1 위상차 보상층이 무기 재료로 이루어지고, 상기 제 2 위상차 보상층이 경사 입사 증착 방향으로 변화되는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지도록 수정되어야 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자가 무기 위상차 보상 소자로 구성되는 경우에 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 다음과 같이 수정되어야 하는 것이 바람직하다. 상기 액정셀에는 전압 무인가시에 액정층에 포함되는 액정 분자의 배향을 규정하는 배향막이 구비되고, 각 배향막은 액정셀의 한 쌍의 기판의 내면 중 일측에 위치되며,
xyz 좌표계는 액정셀의 배향막에 대하여 설정되고, 상기 배향막은 위상차 보상 소자가 액정셀과 조합될 때 위상차 보상 소자에 가까운 측에 위치되며, xyz 좌표계는 배향막의 배향축을 나타내는 x축, 배향막의 면에 있어서 x축과 직교하는 축을 나타내는 y축, 및 배향막의 면에 수직인 축을 나타내는 z축에 의해 정의되고,
상기 제 2 위상차 보상층을 구성하는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막 각각은 경사 입사 증착 방향의 xy 벡터가 x축 방향과 다른 벡터 배향을 가지도록 설정되며,
상기 제 2 위상차 보상층을 구성하는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터로 구성된 합성 벡터의 x 및 y 좌표 성분(Ax, Ay)은 하기 식 (iii)으로 표시되는 조건을 충족하고,
"a"층의 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터 각각은 하기식 (I)로 계산되며,
0nm≤｜Ax｜≤100nm, 50nm≤｜Ay｜≤200nm ...(iii)
Pi(x, y, z)=(Re(i)×cosαi×sinβi, Re(i)×sinαi×sinβi, Re(i)×cosβi) ...(I)
여기서, Pi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터를 나타내고, αi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 방위각을 나타내고, βi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 극각을 나타내며, 방위각은 경사 입사 증착 방향의 xy 방향 벡터와 x축 사이의 각이고, 극각은 경사 입사 증착 방향의 xyz 방향 벡터와 z축 사이의 각이다.
무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터(즉, 무기 경사 입사 증착막의 복굴절성이 나타나지 않는 광학축)는 경사 입사 증착 방향의 xyz방향 벡터와 거의 일치한다. 배향막의 배향축은 액정 분자의 장축 방향을 규정하는 축이다. 러빙(rubbing)배향막의 경우에 배향막의 배향축은 러빙 방향에 상당한다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자가 상술한 구성을 갖는 무기 위상차 보상 소자로 구성되는 경우에 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 다음과 같이 수정되어야 하는 것이 바람직하다. 상기 위상차 보상 소자는 하기 식 (iv)로 표시되는 조건을 충족하며,
-2×Re(LC)≤Re(0)≤-0.5×Re(LC) ...(iv)
여기서, Re(0)는 상기 제 1 위상차 보상층의 리타데이션 값을 나타내고, Re(LC)는 최대 전압 인가시에 상기 액정층의 리타데이션 값을 나타낸다.
또한, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 다음과 같이 수정되어야 하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 위상차 보상층은 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 하나 이상의 고굴절율막과 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율막이 교대로 적층된 적층 구조를 갖고,
상기 고굴절율막과 저굴절율막 각각의 광학 막 두께는 물리적 막 두께와 굴절율의 곱이고, 위상차 보상 소자에 입사된 광의 기준 파장의 1/100 ~ 위상차 보상 소자에 입사된 광의 기준 파장의 1/5의 범위에 있다.
여기서 사용되는 용어 "기준 파장"은 위상차 보상 소자에 입사되는 입사광의 중심 파장을 의미한다. 기준 파장은 광원에 따라 변화된다. 입사광이 적색 광인 경우에 기준 파장은 예를 들면 700nm일 수 있다. 입사광이 녹색 광인 경우에 기준 ㅍ파장은 예를 들면 546nm일 수 있다. 입사광이 청색 광인 경우에 기준 파장은 예를 들면 435nm일 수 있다.
본 발명에 의한 제 1 및 제 2 위상차 보상 소자 각각은 반사 방지층이 위상차 보상 소자의 광입사측의 가장 외측의 표면 및/또는 위상차 보상 소자의 광출사측의 가장 외측의 표면에 형성되도록 수정되어야 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 액정 장치를 더 제공하며, 상기 액정 장치는 서로 직면하도록 위치되는 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정층, 및 전압 무인가시에 액정층에 포함된 액정 분자의 배향을 규정하는 배향막을 구비하는 액정셀로서, 각 배향막이 한 쌍의 기판 중 하나에 위치되고 상기 한 쌍의 기판에는 액정층에 전압을 인가하는 전극이 구비되는 액정셀; 및
상기 액정셀에 직면하도록 위치되는 본 발명에 의한 제 1 또는 제 2 위상차 보상 소자를 포함한다.
본 발명은 투사형 표시 장치를 더 제공하며, 상기 투사형 표시 장치는 광원; 상기 광원으로부터 출사된 광을 변조하는 하나 이상의 광변조 장치; 및 상기 광변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 포함하며, 상기 광변조 장치는 본 발명에 의한 액정 장치로 구성되어 있다.
본 발명에 의한 제 1 위상차 보상 소자는 무기 경사 증착 방향으로 변화되는 "a"층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막을 포함하는 적층체 구조를 포함한다. 그러므로, 본 발명에 의한 제 1 위상차 보상 소자는 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 양호한 위상차 보상 기능을 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 제 1 위상차 보상 소자는 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족한다.
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
리타데이션 값(Re)이 커지는 경우에 무기 경사 입사 증착막은 불균일한 표면을 갖는 경향이 있다. 본 발명에 의한 제 1 위상차 보상 소자에 있어서 복수의 무기 경사 입사 증착막은 증가하는 리타데이션 값(Re)의 순서로 증착에 의해 형성된다. 그러므로, 불필요한 막은 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 형성되지 않고, 뒤로부터의 증착 처리에 의해 형성되는 무기 경사 입사 증착막의 증착 불량의 발생이 억제될 수 있다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 액정 장치에 사용되는 위상차 보상 소자로 구성된다. 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 대략 일축 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 1 위상차 보상층, 및 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 2 위상차 보상층을 포함하는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비하는 적층체 구조를 갖는다.
본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 상술한 제 2 위상차 보상층을 포함한다. 그러므로, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자는 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 양호한 위상차 보상 기능을 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자에 있어서 복굴절성 적층체의 제 2 위상차 보상층은 "a"층(a≥2)의 복굴절성 막으로 이루어지는 적층체 구조를 갖고, 상기 제 2 위상차 보상층은 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하며,
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 복굴절성 막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 복굴절성 막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
그러므로, 본 발명에 의한 제 1 위상차 보상 소자의 경우에서와 같이 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자에 있어서 불필요한 막은 복수의 복굴절성 막 사이에서 형성되지 않고, 뒤로부터의 막 형성 처리에 의해 형성되는 복굴절성 막의 막 형성 불량의 발생이 억제될 수 있다.
본 발명에 의한 제 1 및 제 2 위상차 보상 소자 각각에 있어서 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 양호한 위상차 보상 기능을 갖고, 위상차 보상 기능과 투과율 등의 양호한 광학 특성, 양호한 제조 용이성, 및 양호한 제조 안정성을 갖는 무기 위상차 보상 소자를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 제 2 위상차 보상 소자에 있어서 상술한 것과 동일한 특성을 갖는 무기 위상차 보상 소자를 제공하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 위상차 보상 소자의 실시형태를 나타내고 위상차 보상 소자의 두께 방향으로 절취된 단면도이며,
도 2는 본 발명에 의한 액정 장치의 실시형태의 단면 구조를 나타내는 설명도이며,
도 3은 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향, 및 경사 입사 증착 방향과 배향막의 배향축의 관계를 나타내는 설명도이고,
도 4는 본 발명에 의한 투사형 표시 장치의 실시형태를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
「위상차 보상 소자 및 액정 장치」
본 발명에 의한 위상차 보상 소자의 실시형태 및 본 발명에 의한 액정 장치의 실시형태가 이하 설명될 것이다. 본 발명에 의한 액정 장치의 실시형태는 전압 무인가시에 액정 장치가 밝은 상태에 설정되는 노멀 화이트 모드에서 동작하는 TN 모드 투과형 액정 장치를 예로 취함으로써 설명될 것이다. 예로서, 본 발명에 의한 액정 장치의 실시형태는 투사형 표시 장치에 탑재되고, 특정 파장 분포 범위에 있는 파장을 갖는 컬러 광(적색광, 녹색광, 또는 청색광)을 변조하는 광변조 장치로서 이용될 수 있는 액정 장치로서 구성된다.
도 1은 본 발명에 의한 위상차 보상 소자의 실시형태를 나타내고 위상차 보상 소자의 두께 방향으로 절취된 단면도이다. 도 2는 본 발명에 의한 액정 장치의 실시형태의 단면 구조를 나타내고 위상차 보상 소자의 두께 방향으로 취해진 설명도이다(도 1 및 도 2에서는 해칭이 생략됨). 도 1 및 도 2 각각에 있어서는 상측이 광입사측이고 하측이 광출사측이다. 도 1 및 도 도 2에 있어서 광원으로부터 출사되어 제 1 편광자(31)에 입사되는 광은 부호 L1로 표시된다. 액정셀(20)로부터 출사되어 위상차 보상 소자(10)에 입사되는 광이 부호 L2로 표시된다. 또한, 위상차 보상 소자(10)로부터 출사되어 제 2 편광자(32)에 입사되는 광은 부호 L3로 표시된다. 게다가, 제 2 편광자(32)로부터 출사되는 광은 부호 L4로 표시된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)는 1개의 복 굴절성 적층체(10A)로 구성된다. 복굴절성 적층체(10A)는 투광성 기재(11), 대략 일축 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 1 위상차 보상층(12), 및 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 2 위상차 보상층(13)을 포함한다. 제 1 위상차 보상층(12) 및 제 2 위상차 보상층(13)은 투광성 기재(11)의 광입사측에 적층된다. 또한, 위상차 보상 소자(10)의 복굴절성 적층체(10A)는 제 2 위상차 보상층(13)의 광입사측 표면[즉, 위상차 보상 소자(10)의 광입사측의 가장 외측의 표면]에 형성되는 반사 방지층(14), 및 투광성 기재(11)의 광출사측 표면[즉, 위상차 보상 소자(10)의 광출사측의 가장 외측의 표면]에 형성되는 반사 방지층(15)을 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)는 전압 무인가시에 액정 장치가 밝은 상태에 설정되는 노멀 화이트 모드에서 동작하는 TN 모드 투과형 액정 장치(40)에 사용되는 것이다.
투과형 액정 장치(40)는 기본적 구성으로서 액정셀(27)을 포함한다. 액정셀(20)에는 서로 직면하도록 위치되는 한 쌍의 기판(21)과 기판(22), 및 상기 한 쌍의 기판(21)과 기판(22) 사이에 지지된 액정층(27)이 구비되어 있다[기판(21)과 기판(22)은 유리 기판 등으로 구성될 수 있음]. 투과형 액정 장치(40)의 구성에 있어서, 기판(21)은 광입사측의 기판으로 작용하고, 기판(22)은 광출사측의 기판으로 작용한다. 기판(21)의 내면에 전극(23)과 배향막(25)이 적층된다. 기판(22)의 내면에 전극(24)과 배향막(26)이 적층되어 있다. 액정 장치(40)는 TN 모드이므로 배향막(25)의 배향축과 배향막(26)의 배향축은 서로 직교한다. 도 2의 경우에서는 배향 막(25)의 배향축이 도 2의 시트의 면과 평행한 방향으로 연장되고, 배향막(26)의 배향축이 도 2의 시트의 면과 수직인 방향으로 연장된다.
액정 장치(40)는 패시브 매트릭스형 구동 방식 또는 액티브 매트릭스형 구동 방식의 구성을 가질 수 있다. 전극(23)의 패턴 및 전극(24)의 패턴은 구동 방식에 따라 설계된다. 예를 들면, 액티브 매트릭스형 구동 방식의 경우에 전극(23) 및 전극(24) 중 한쪽은 다수의 화소 전극으로 구성되고, 다른 쪽은 1개의 공통 전극으로 구성된다.
액정셀(20)의 광입사측의 면(즉, 기판(21)의 외면)에 제 1 편광자(31)가 대향 배치된다. 또한, 액정셀(20)의 광출사측의 면(즉, 기판(22)의 외면)에 위상차 보상 소자(10) 및 제 2 편광자(32)가 대향 배치되어 있다. 제 1 편광자(31), 액정셀(20), 위상차 보상 소자(10), 및 제 2 편광자(32)는 서로 접합되는 것이 바람직하다. 대안으로, 제 1 편광자(31), 액정셀(20), 위상차 보상 소자(10), 및 제 2 편광자(32)는 서로 미소 간격으로 배치될 수 있다.
광원으로부터 출사된 광(L1)은 제 1 편광자(31)를 통과하여 액정셀(20)에 입사된다. 액정셀(20)로부터 출사된 광(L2)은 위상차 보상 소자(10)에 입사된다. 위상차 보상 소자(10)로부터 출사된 광(L3)은 제 2 편광자(32)에 입사된다. 또한, 제 2 편광자(32)로부터 출사된 광(L4)은 표시 화상을 관찰하는 관찰자측에 출사된다.
노멀 화이트 모드에 있어서는 제 1 편광자(31) 및 제 2 편광자(32)는 제 1 편광자(31)의 편광축 및 제 2 편광자(32)의 편광축이 서로 직교할 수 있는 크로스 니콜 배치로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 액정 장치(40)는 제 1 편광자(31) 의 편광축과 배향막(25)의 배향축이 일치하고 제 2 편광자(32)의 편광축과 배향막(26)의 배향축이 일치할 수 있도록 설계되어 있다.
액정층(27)에 걸쳐 전압을 인가하지 않을 시에 액정층(27)내에 포함된 액정 분자(27m, 27m, ...)는 배향막(25) 및 배향막(26)에 의한 규제를 받고, 트위스트 배향 상태(트위스트 각: 90°)에 설정된다. 액정층(27)에 걸쳐 전압을 인가할 시에 액정 분자(27m, 27m, ...)의 배향은 전극(23)과 전극(24) 사이에 발생하는 종전계를 따라 변화되므로 액정 분자(27m, 27m, ...)는 거의 수직 배향 상태(거의 일축 배향 상태)에 설정된다.
상술한 바와 같이 전압 인가시에 액정층(27)내에 포함된 액정 분자(27m, 27m, ...)는 전체적으로 거의 수직 배향 상태(거의 일축 배향 상태)에 설정된다. 그러나, 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 근방에 위치되는 액정 분자(27m, 27m, ...)에 대해서는 액정 분자(27m, 27m, ...)는 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 효과를 받아서 거의 수직 방향으로부터 배향막(25)과 배향막(26)의 배향 방향 각각을 향해서 연속적으로 액정 분자(27m, 27m, ...)의 배향 방향이 변화되는 하이브리드 배향 상태가 발생하는 것이 종종 나타난다.
도 2는 액정층(27)에 걸쳐 전압을 인가할 시의 상태를 나타낸다. 도 2에서 거의 수직 배향 상태에 설정된 액정층(27)의 영역은 기준 문자(V)로 표시된다. 또한, 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정층(27)의 영역은 기준 문자(H)로 표시된다. 도 2에서 설명을 쉽게 하기 위해서 하이브리드 배향 상태는 배향막(25)에 접하여 위치된 액정 분자(27m)의 장축 방향이 배향막(25)의 배향 방향과 거의 완전히 일치하고 배향막(26)에 접하여 위치된 액정 분자(27m)의 장축 방향이 배향막(26)의 배향 방향과 거의 완전히 일치할 수 있도록 예시되어 있다. 그러나, 하이브리드 배향 상태에 설정된 영역(H, H) 각각에 있는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 배향 불량의 레벨은 도 2에 예시된 배향 불량의 레벨보다 현저히 낮다.
본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)에 있어서, 제 1 위상차 보상층(12)은 전압 인가시에 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행한다. 또한, 제 2 위상차 보상층(13)은 전압 인가시에 배향막(25) 및 배향막(26) 각각의 근방에 위치된 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하며, 그 액정 분자(27m, 27m, ...)는 하이브리드 배향 상태에 설정된다. 상술한 바와 같이, 전압 인가시에 배향막(25) 및 배향막(26) 각각의 근방에 위치된 액정 분자(27m, 27m, ...)는 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 효과를 받아서 하이브리드 배향 상태에 설정되며, 여기서 액정 분자(27m, 27m, ...)의 배향 방향(즉, 틸트 각 등)은 거의 수직 방향으로부터 배향막(25)과 배향막(26)의 배향 방향 각각을 향해서 연속적으로 변화된다.
[위상차 보상 소자(10)의 층 구성]
이하, 위상차 보상 소자(10)의 층 구성이 상세히 설명될 것이다. 본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)는 무기 위상차 보상 소자이며, 모든 구성 요소는 무기재료에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태에서 제 2 위상차 보상층(13)은 특징적인 층 구성을 갖는다.
<투광성 기재>
투광성 기재(11)의 재질은 제한되지 않는다. 예로서 투광성 기재(11)는 유리, 사파이어, 수정 등으로 구성될 수 있다. 또한, 투광성 기재(11)의 형상도 제한되지 않는다. 그러나, 투광성 기재(11)는 판 형상을 갖는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서 투광성 기재(11), 액정셀, 및 편광자는 별개의 부재로 구성된다. 대안으로, 위상차 보상 소자(10)에 대응하는 측에 위치되는 액정셀의 기판은 투광성 기재(11)로 이용될 수 있다. 다른 대안으로서, 위상차 보상 소자(10)에 대응하는 측에 위치되는 편광자는 투광성 기재(11)로 이용될 수 있다.
<제 1 위상차 보상층>
제 1 위상차 보상층(12)은 전압 인가시에 거의 수직 배향 상태(즉, 거의 일축 배향 상태)에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)(즉, 도 2에 나타낸 영역(V)에 있는 액정 분자(27m, 27m, ...))의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행한다.
제 1 위상차 보상층(12)은 일축성의 부의 복굴절성을 나타내고, 소위 부의 C-plate의 성질을 갖는다. 제 1 위상차 보상층(12)은 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 2개의 고굴절율막(12A, 12A)과 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 2개의 저굴절율막(12B, 12B)이 교대로 적층된 다층막으로 이루어진다. 고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각은 무기 재료를 투광성 기재(11)의 표면에 대하여 거의 수직 방향으로 증착한 정면 입사 증착막으로 이루어져 있다. 도 2에 예시된 예에서 2개의 고굴절율막(12A, 12A)과 2개의 저굴절율막(12B, 12B)이 적층된다. 그러나, 제 1 위상차 보상층(12)을 구성하는 막의 층은 임의로 설계될 수 있다.
고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 광학 막 두께는 물리 적 막 두께와 굴절율의 곱이고, 위상차 보상 소자(10)에 입사되는 광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/100 ~ 위상차 보상 소자(10)에 입사되는 광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/5의 범위에 있을 수 있다. 고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 광학 막 두께는 입사광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/50 ~ 입사광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/5의 범위에 있어야 하는 것이 바람직하고, 입사광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/30 ~ 입사광(L2)의 기준 파장(λ)의 1/10의 범위에 있어야 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 구성을 갖는 의 제 1 위상차 보상층(12)에 수직 방향으로부터 광이 입사되는 경우에 입사광은 각 막의 평면과 평행하게 진동하는 특징을 갖는 파(즉, TE파)만을 포함한다. 그러므로, 제 1 위상차 보상층(12)은 수직 입사광에 대하여 복굴절성 특징을 나타내지 않는다. 제 1 위상차 보상층(12)에 경사 방향으로부터 광이 입사되는 경우에 전장이 각 막과 평행하게 진동하는 특징을 갖는 파(즉, TE파 성분)에 대한 유효 굴절율(NTE)과 전장이 각 막에 수직한 방향으로 진동하는 특징을 갖는 파(즉, TM파 성분)에 대한 유효 굴절율(NTM)은 서로 다르다. 그러므로, 제 1 위상차 보상층(12)은 경사 입사광에 대하여 복굴절성을 나타낸다. 제 1 위상차 보상층(12)의 복굴절율(Δn)은 고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 굴절율과 막 두께로부터 계산될 수 있다. 고굴절율막(12A, 12A) 각각의 굴절율과 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 굴절율 사이의 차이가 커짐에 따라 제 1 위상차 보상층(12)의 복굴절율(Δn)은 큰 값을 취한다(예컨대, "Kogaku" (Optics, Vol. 1, pp. 12 ~ 17, 1998).
제 1 위상차 보상층(12)의 유효 굴절율(NTE), 유효 굴절율(NTM), 및 복굴절율(Δn)은 이하에 나타낸 식으로 표시될 수 있다.
Figure 112008010058815-PCT00001
여기서, n1은 고굴절율막(12A, 12A) 각각의 굴절율을 나타내며, n2는 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 굴절율을 나타내며, a는 고굴절율막(12A, 12A) 각각의 물리적 막 두께를 나타내고, b는 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 물리적 막 두께를 나타낸다.
구체적으로, 제 1 위상차 보상층(12)은 전압 인가시에 전체적으로 액정 분자(27m, 27m, ...)가 거의 수직 배향 상태(즉, 거의 일축 배향 상태)에 설정되는 액정층(27)이 갖는 경사 입사광에 대한 복굴절성에 대한 위상차 보상 기능(A)을 갖는다.
제 1 위상차 보상층(12)의 리타데이션 값(Re)(=dㆍΔn)은 제한되지 않는다. 양호한 위상차 보상 기능(A)을 얻기 위해서 제 1 위상차 보상층(12)의 리타데이션 값(Re(0))과 최대 전압 인가시에 얻어지는 액정층(27)의 리타데이션 값(Re(LC))은 후술될 조건을 충족해야 하는 것이 바람직하다.
최대 전압 인가시에 액정층(27)내에 있어서 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 비율은 액정의 종류, 셀 갭, 최대 전압값 등에 다르다. 예를 들면, 액정의 종류와 셀 갭이 동일한 조건에서 유지되는 경우에 최대 전압값이 커짐에 따라 최대 전압 인가시에 액정층(27)내에 있어서 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 비율은 큰 값을 취하기 쉽고, 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)에 의한 복굴절성이 커지기 쉽다.
또한, 제 2 위상차 보상층(13)은 액정 분자(27m, 27m, ...)의 경우에서와 같이 정의 복굴절율을 갖는다. 그러므로, 전압 인가시에 액정 분자(27m, 27m, ...) 이외에 제 2 위상차 보상층(13)도 정의 리타데이션을 생기게 하는 요인이 된다. 따라서, 제 2 위상차 보상층(13)의 리타데이션 값(Re)도 고려할 필요가 있다. 예를 들면, 제 2 위상차 보상층(13)의 두께 등에 따라 제 1 위상차 보상층(12)의 두께 등을 고려할 필요가 있다.
본 발명자들은 상기 점을 고려하여 제 1 위상차 보상층(12)의 리타데이션 값(Re(0))과 최대 전압 인가시에 얻어지는 액정층(27)의 리타데이션 값(Re(LC))이 하기 식(iv)을 충족함으로써 양호한 위상차 보상 기능(A)을 얻을 수 있다는 것을 발견했다.
-2×Re(LC)≤Re(0)≤-0.5×Re(LC) ...(iv)
리타데이션 값(Re(0))(=dㆍΔn)에 있어서, d는 제 1 위상차 보상층(12)의 전체의 막 두께를 나타내고, Δn은 제 1 위상차 보상층(12)의 전체의 복굴절율을 나타낸다. 따라서, 상기 식(iv)으로 표시되는 조건을 충족하도록 고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각의 굴절율과 막 두께, 및 제 1 위상차 보상층(12)의 전체의 막 두께(d)가 설계될 수 있다.
또한, 리타데이션 값(Re(LC))은 액정 장치(40)에 입사되는 입사광(L1)의 파장에 의해 변화된다. 그러므로, 입사광(L1)의 기준 파장(λ)에 대한 액정층(27)의 리타데이션 값(Re(LC))이 계산되어야 하는 것이 바람직하고, 상기 식(iv)으로 표시되는 조건을 충족하도록 제 1 위상차 보상층(12)의 리타데이션 값(Re(O))이 설정되어야 하는 것이 바람직하다.
고굴절율막(12A, 12A) 각각을 구성하는 구성 재료와 저굴절율막(12B, 12B) 각각을 구성하는 구성 재료는 제한되지 않는다. 증착 용이성, 투광성 등의 관점으로부터, 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 재료와 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 재료료는 TiO2(2.2 ∼2.4), ZrO2(2.20), SiO2(1.40∼1.48), MgF2(1.39), CaF2(1.30), CeO2(2.45), SnO2(2.30), Ta2O5(2.12), In2O3(2.00), ZrTiO4(2.01), HfO2(1.91), Al2O3(1.59∼1.70), MgO(1.70), ALF3, 다이아몬드 박막, LaTiOx, 산화 사마륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되어야 하는 것이 바람직하다. 고굴절율막(12A, 12A)과 저굴절율막(12B, 12B) 각각은 상기 군으로부터 선택된 2종 이상의 구성 재료를 포함할 수 있다(상기 열거된 구성 재료의 괄호의 값은 굴절율의 대략적인 값임).
고굴절율막(12A)/저굴절율막(12B)의 구성 재료의 적절한 조합의 예는 TiO2/SiO2, Ta2O5/Al2O3, HfO2/SiO2, MgO/MgF2, ZrTiO4/Al2O3, CeO2/CaF2, ZrO2/SiO2, 및 ZrO2/Al2O3를 포함한다.
<제 2 위상차 보상층>
제 2 위상차 보상층(13)은 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 근방에 위치되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하며, 그 액정 분자(27m, 27m, ...)는 전압 인가시에 하이브리드 배향 상태에 설정된다. 상술한 바와 같이, 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 근방에 위치되는 액정 분자(27m, 27m, ...)는 배향막(25)과 배향막(26) 각각의 효과를 받아서 하이브리드 배향 상태에 설정되며, 여기서 액정 분자(27m, 27m, ...)의 배향 방향은 거의 수직 방향으로부터 배향막(25)과 배향막(26)의 배향 방향 각각을 향해서 연속적으로 변화된다.
제 2 위상차 보상층(13)은 경사 입사 증착 방향으로 변화되는 a층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막의 적층 구조를 갖는다. 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 무기 경사 입사 증착막 각각은 경사 입사 증착 방향으로 연장되는 복수의 주상 결정으로 이루어지는 복굴절성 막이며, 그 주상 결정은 투광성 기재(11)의 면 방향에 대하여 형성되어 있다. 제 2 위상차 보상층(13)은 정의 복굴절율을 갖고, 소위 O-plate의 성질을 갖는다.
제 2 위상차 보상층(13)은 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하도록 설계되어 있다.
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b) ...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
상기 식 (i)은 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 a층(a≥2) 무기 경사 입사 증착막 사이에서 하층으로서 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(1))이 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 a층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막 사이에서 상층으로서 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(a))보다 작은 것을 나타낸다. 또한, 상기 식(ii)은 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 a층의 무기 경사 입사 증착막 사이에서 서로 인접하고 서로 중첩되는 2개의 임의의 무기 경사 입사 증착막에 대하여 서로 인접한 2개의 무기 경사 입사 증착막 사이에서 하층으로서 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(b-1))이 서로 인접한 2개의 무기 경사 입사 증착막 사이에서 상층으로서 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(b))보다 작거나, 또는 리타데이션 값(Re(b-1))과 리타데이션 값(Re(b))이 서로 동일할 수 있다는 것을 나타낸다.
제 2 위상차 보상층(13)은 상기 식(i)로 표시되는 조건 및 상기 식 (ii)로 표시되는 조건을 충족할 필요가 있다. 그러므로, a=2인 경우에 제 2 위상차 보상층(13)은 조건 Re(1)<Re(2)를 충족할 필요가 있다. a=3인 경우에 제 2 위상차 보상층(13)은 조건 Re(1)<Re(2)<Re(3)을 충족할 필요가 있다. a=4인 경우에 제 2 위상차 보상층(13)은 조건 Re(1)<Re(2)≤Re(3)<Re(4)를 충족할 필요가 있다. a≥5인 경 우에 제 2 위상차 보상층(13)은 조건 Re(1)<Re(2)≤Re(3)≤...≤Re(a-1)<Re(a)를 충족할 필요가 있다.
도 1은 제 2 위상차 보상층(13)이 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)(즉, a=4)로 이루어지는 실시형태를 도시한다. 제 2 위상차 보상층(13)이 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)(즉, a=4)로 이루어지는 실시형태가 이하 설명될 것이다.
제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)은 경사 입사 증착 방향으로 변화된다. 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향은 이하 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 또한, 도 3은 입사 증착 방향과, 배향막(25) 및 배향막(26)의 배향축의 관계를 나타낸다(도 3에서 설명의 편의를 위하여 배열 순서는 변경됨).
도 3은 a층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향을 나타낸다. 도 3에서 i번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터는 Pi(x, y, z)로 표시된다. i번째 스테이지 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터(Pi(x, y, z))는 경사 입사 증착 방향의 xyz방향 벡터와 거의 일치한다. 그러므로, 여기에서 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터와 경사 입사 증착 방향의 xyz방향 벡터는 동일 참조 문자로 표시된다. 또한, 도 3에서 투광성 기재(11)의 표면은 11S로 표시된다. 게다가, 위상차 보상 소자(10)에 근접한 액정셀(20)의 측에 위치된 배향막(26)의 배향축은 x축으로 취해진다. 배향막(26)의 면에서 x축과 직교하는 축은 y축으로 취해진다. 배향막(26)의 면과 수직인 축은 z축으로 취해진다. x, y, 및 z축 각각의 "+" 방향은 도 3에 예시되어 있다. 도 3에서 원점, x, y 및 z축, 및 x, y 및 z축 각각의 "+" 및 "-" 방향은 설명의 편의를 위해 설정된다. 경사 입사 증착 방향을 나타내는 기준계는 임의로 변경될 수 있다. 배향막(26)의 배향 방향은 기준 문자 X로 표시되고, 배향막(25)의 배향 방향은 기준 문자 Y로 표시된다.
i번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향은 방위각(α)과 극각(β)으로 지정될 수 있다. 방위각(α)은 경사 입사 증착 방향의 xy방향 벡터(Pi(x,y))와 X축 사이의 각이다. 극각(β)은 경사 입사 증착 방향의 xyz방향 벡터(Pi(x, y, z))와 z축 사이의 각이다. 설명의 편의를 위해 방위각(α)에 대해서는 도 3의 반시계 방향이 "+"로 취해진다.
본 실시형태에 있어서, 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각은 경사 입사 증착 방향의 방위각(α) 및/또는 경사 입사 증착 방향의 극각(β)이 다른 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)에 대해 변화될 수 있는 조건하에서 형성되어 있다.
무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각에 대해서는, 막 두께(d)가 커짐에 따라 막 표면은 불균일해지기 쉽다. 또한, 경사 입사 증착 방향의 극각(β)이 커짐에 따라 복굴절율(Δn)이 커지고, 막 표면이 불균일해지기 쉽다. 구체적으로, 리타데 이션 값(Re)이 커짐에 따라 막 표면은 불균일해지기 쉽다.
본 실시형태에서는 제 2 위상차 보상층(13)은 상기 식(i)로 표시되는 조건 및 상기 식 (ii)로 표시되는 조건을 충족하는 구성을 갖는다. 구체적으로, 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 복수의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)은 증가하는 리타데이션 값(Re)의 순서로 증착에 의해 형성된다. 본 발명자는 제 2 위상차 보상층(13)이 상술한 구성을 갖는 경우에 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)이 표면 불균일성의 증가하는 레벨의 순서로 형성되도록 불필요한 막이 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 형성되지 않고, 뒤로부터의 증착 처리에 의해 형성되는 무기 경사 입사 증착막의 증착 불량의 발생이 억제될 수 있고, 백탁 등의 발생이 억제될 수 있다는 것을 발견했다. 본 발명자는 양호한 결정 구조를 갖는 복수의 무기 경사 입사 증착막이 안정적으로 적층될 수 있다는 것을 발견했다. 불필요한 막이 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 형성되지 않기 때문에 제 2 위상차 보상층(13)은 정면 입사 증착막이 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에 개재되는 예컨대, 일본 특허 공개 평19(1998)-081955에 기재된 위상차 보상 소자보다 더 현저하고 용이한 처리에 의해 제조될 수 있다. 또한, 제 2 위상차 보상층(13)에 있어서 투과율 등의 광학 특성이 불필요한 막의 존재로 인하여 저하될 우려가 없다. 본 실시형태에 있어서 상술한 이유로 양호한 위상차 보상 기능 및 투과율 등의 양호한 광학 특성을 갖는 제 2 위상차 보상층(13)이 안정적으로 형성될 수 있다. 지금까지는 복수의 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re, Re, ...)의 관계에 대해서는 일체 검토가 되지 않고 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 위상차 보상층(13)이 4층 이상의 무기 경사 입사 증착막으로 구성되는 경우에 제 2 위상차 보상층(13)은 리타데이션 값(Re, Re, ...)이 서로 동등한 복수의 무기 경사 입사 증착막을 포함할 수 있다. 극각(β)이 커지는 무기 경사 입사 증착막은 표면 불균일성의 고레벨을 갖기 쉽다. 그러므로, 제 2 위상차 보상층(13)은 리타데이션 값(Re, Re, ...)이 서로 동등한 복수의 무기 경사 입사 증착막을 포함하는 경우에 극각(β)이 다른 무기 경사 입사 증착막의 극각(β, β, ...)보다 작은 무기 경사 입사 증착막은 다른 무기 경사 입사 증착막보다 투광성 기재(11)에 더 가까운 측에 형성되어야 하는 것이 바람직하다.
또한, 조건 a≥4하에 제 2 위상차 보상층(13)은 식 Re(b-1)<Re(b)로 표시되는 조건을 충족해야 하는 것이 특히 바람직하며, 여기서 b는 상술한 것과 동일한 의미를 갖는다. 구체적으로, 리타데이션 값(Re(1)) 및 리타데이션 값(Re(a))이 소정의 값에서 유지되고, 리타데이션 값(Re(1))을 갖는 무기 경사 입사 증착막과 리타데이션 값(Re(a))을 갖는 무기 경사 입사 증착막 사이에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re, Re, ...)이 설정되는 경우에 제 2 위상차 보상층(13)은 동일한 리타데이션 값(Re)을 갖는 무기 경사 입사 증착막이 리타데이션 값(Re(1))을 갖는 무기 경사 입사 증착막과 리타데이션 값(Re(a))을 갖는 무기 경사 입사 증착막 사이에 형성된 무기 경사 입사 증착에 포함되지 않는 구성을 가져야 하는 것이 특히 바람직하다. 이 경우에, 서로 인접한 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re, Re) 사이의 값은 작게 유지될 수 있으므로 증착 불량의 발생이 더 안정적으로 억제될 수 있다.
무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각의 경사 입사 증착 방향은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대한 위상차 보상 기능(B)이 증대될 수 있도록 하기 조건이 충족되어야 하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각은 경사 입사 증착 방향의 xy방향 벡터(Pi(x,y))가 x축, 즉 액정셀(20)의 위상차 보상 소자(10)에 가까운 측에 위치되는 배향막(26)의 배향 방향(X)과 다른 벡터 배향을 가지도록 설정되어야 하는 것이 바람직하다.
더욱이, 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 광학축 벡터(Pi(x, y, z))로 구성된 합성 벡터(ΣPi)의 x 및 y 좌표 성분(Ax, Ay)은 하기 식 (iii)으로 표시되는 조건을 충족해야 하는 것이 바람직하다.
0nm≤｜Ax｜≤100nm, 50nm≤｜Ay｜≤200nm ...(iii)
무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 광학축 벡터(Pi(x, y, z)) 각각은 하기 식 (I)로 계산된다.
Pi(x, y, z)=(Re(i)×cosαi×sinβi, Re(i)×sinαi×sinβi, Re(i)×cosβi) ...(I)
여기서, Pi는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a)(이 경우에 a=4임) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경 사 입사 증착막의 광학축 벡터를 나타내고, αi는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 방위각을 나타내고, βi는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 극각을 나타내며, 방위각은 경사 입사 증착 방향의 xy 방향 벡터와 x축 사이의 각이고, 극각은 경사 입사 증착 방향의 xyz 방향 벡터와 z축 사이의 각이다.
무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 광학축 벡터(Pi(x, y, z))로 구성된 상술한 합성 벡터(ΣPi)는 복수의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 광학축 벡터(Pi(x, y, z))의 평균 광학축 벡터에 대응한다.
무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각은 공지된 경사 입사 증착 기술 중 하나에 의해 형성될 수 있다. 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 구성 재료는 각종 무기 재료로부터 선택될 수 있다. 경사 입사 증착의 용이성, 투광성 등의 관점으로부터 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)의 구성 재료는 TiO2, SiO2, ZrO2, 및 Ta2O3로 구성되는 군으로부터 선택되어야 하는 것이 바람직하다. 제 2 위상차 보상층(13)을 구성하는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)은 동일 재료에 의해 구성될 수 있다. 대안으로, 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)은 다른 재료에 의해 구성될 수 있다. 또한, 각 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)은 2종 이상의 구성 재료를 포함할 수 있 다.
무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각의 형성시에 수정식의 막 두께 감시 모니터 등의 사용에 의해 막 두께(d)를 모니터링하면서 경사 입사 증착을 실시하어야 하는 것이 바람직하다. 또한, 엘립소미터 등의 사용에 의해 복굴절율(Δn)을 측정하면서 경사 입사 증착을 실시하여야 하는 것이 바람직하다. 따라서, 막 두께(d)와 복굴절율(Δn)이 모니터링되는 경우에 소망의 리타데이션 값(Re, Re, ...)을 갖는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D) 각각이 안정적으로 형성될 수 있고, 상기 식 (i)로 표시되는 조건 및 상기 식 (ii)로 표시되는 조건을 충족하는 제 2 위상차 보상층(13)이 안정적으로 얻어질 수 있다.
(반사 방지층)
반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15) 각각은 위상차 보상 소자(10)의 표면 반사를 방지하고, 위상차 보상 소자(10)의 광 이용 효율을 향상시킨다.
반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15) 각각의 층 구성은 제한되지 않는다. 그러나, 반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15) 각각은 저굴절율 재료로 기능하는 MgF2의 단층막으로 구성되어야 하는 것이 바람직하고, 그 막은 광학 막 두께가 λ/4와 같도록 형성되며, 여기서 λ는 입사광(L2)의 기준 파장을 나타낸다. 대안으로, 반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15) 각각은 이종의 증착 재료의 적층체로 제조된 복측막으로 구성되어야 하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 복층막은 예컨대 SiO2막(광학 막 두께: λ/4)/TiO2막(광학 막 두께: λ/2)/SiO2막(광학 막 두께: λ/4)으로 구 성된 3층 구조를 갖는 막일 수 있다. 반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15)은 동일한 층 구조를 가질 수 있다. 대안으로, 반사 방지층(14) 및 반사 방지층(15)은 다른 층 구조를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 위상차 보상 소자(10)는 반사 방지층(14)이 위상차 보상 소자(10)의 광입사측의 가장 외측의 표면에 형성되고 반사 방지층(15)이 위상차 보상 소자(10)의 가장 외측의 표면에 형성되는 구성을 가져야 하는 것이 바람직하다. 위상차 보상 소자(10)는 반사 방지층이 위상차 보상 소자(10)의 광입사측의 가장 외측의 표면 및/또는 위상차 보상 소자(10)의 광출사측의 가장 외측의 표면에 형성되는 구성을 가질 수 있다.
위상차 보상 소자(10) 및 액정 장치(40) 각각은 상술한 방법으로 구성된다.
본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)는 1개의 복굴절성 적층체(10A)로 구성된다. 복굴절성 적층체(10A)는 투광성 기재(11), 거의 일축 배향 상태에 설정된 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 1 위상차 보상층(12), 및 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 2 위상차 보상층(13)을 포함한다. 제 1 위상차 보상층(12) 및 제 2 위상차 보상층(13)은 투광성 기재(11)의 광입사측 표면에 적층된다. 제 2 위상차 보상층(13)은 경사 입사 증착 방향으로 변호되는 a층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막(예를 들면, 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D))으로 이루어지는 적층체 구조를 갖는다. 상술한 구성을 갖는 위상차 보상 소자(10)는 전압 인가시에 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절 성에 대한 위상차 보상 기능(A)과, 전압 인가시에 하이브리드 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대한 위상차 보상 기능(B)의 쌍방을 갖는다.
또한, 위상차 보상 소자(10)의 제 2 위상차 보상층(13)은 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족한다.
Re(1)<Re(a) ...(i)
Re(b-1)≤Re(b) ...(ii)
여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타낸다.
상세히 설명한 바와 같이, 리타데이션 값(Re)(=dㆍΔn)이 커키는 경우에 무기 경사 입사 증착막은 불균일한 표면을 갖기 쉽다. 그러므로, 위상차 보상 소자(10)에 있어서 복수의 무기 경사 입사 증착막은 증가하는 리타데이션 값(Re)의 순서로 증착에 의해 형성된다. 따라서, 불필요한 막은 복수의 무기 경사 입사 증착막 사이에서 형성되지 않고, 무기 경사 입사 증착막의 증착 불량의 발생이 억제될 수 있다.
그 결과, 본 실시형태에 있어서 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대하여도 양호한 위상차 보상 기능(B)을 갖고, 위상차 보상 기능이나 투과율 등의 광학 특성, 양호한 제조 용이성, 및 양호한 제조 안정성을 갖는 무기 위상차 보상 소자(10)를 제공할 수 있다.
본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)는 무기 위상차 보상 소자이다. 그러므로, 위상차 보상 소자(10)는 내열성, 내광성, 및 우수한 화학적 안정성을 갖고, 가혹한 열 및 광 조건하에 우수한 장기 사용 안정성을 나타낸다. 따라서, 위상차 보상 소자(10)는 프로젝터 등의 투사형 표시 장치 탑재되는 액정 장치로서 적절하다.
본 실시형태의 위상차 보상 소자(10)를 이용하는 액정 장치(40)에 있어서 위상차는 정확히 보상될 수 있다. 또한, 액정 장치(40)는 콘트라스트 및 시각 등의 양호한 표시 품질을 갖고, 투사형 표시 장치의 사용 조건하에서도 양호한 장기 사용 안정성을 나타낸다.
(설계 변경)
본 발명에 의한 위상차 보상 소자 액정 장치는 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러가지의 다른 방법으로 구체화될 수 있다.
상기 실시형태에서는 위상차 보상 소자(10)가 1개의 복굴절설 적층체(10A)로 구성된다. 복굴절설 적층체(10A)는 투광성 기재(11), 제 1 위상차 보상층(12), 및 복수의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 제 2 위상차 보상층(13)을 포함한다. 제 1 위상차 보상층(12) 및 제 2 위상차 보상층(13)은 투광성 기재(11)의 광입사측 표면에 적층된다.
본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 상기 실시형태에 한정되지 않고 복수의 복굴절성 적층체(10A, 10A, ...)가 서로 중첩되도록 구성될 수 있다[복수의 복굴절성 적층체(10A, 10A, ...)는 미세한 간극으로 배치될 수 있음). 본 발명에 의한 위 상차 보상 소자는 복수의 복굴절성 적층체(10A, 10A, ...)가 서로 중첩되도록 구성되는 경우에 반사 방지층은 복굴절성 적층체(10A, 10A, ...) 각각에 반드시 형성될 필요는 없다. 반사 방지층은 복수의 복굴절성 적층체(10A)의 조합의 광입사측의 가장 외측 표면 및/또는 복수의 복굴절성 적층체(10A, 10A, ...)의 조합의 광출사측의 가장 외측의 표면에 적어도 형성될 수 있다.
상기 실시형태에서는 복굴절성 적층체(10A)가 제 1 위상차 보상층(12)과 복수의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 제 2 위상차 보상층(13)을 포함하는 적층 구조를 갖는다. 상기 구성에 있어서 전압 인가시에 거의 수직 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대한 위상차 보상 기능(A)과, 전압 인가시에 하이브리드 배향 상태에 설정되는 액정 분자(27m, 27m, ...)의 복굴절성에 대한 위상차 보상 기능(B)의 쌍방이 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 상시 구성을 가져야 하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 적어도 복수의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어진 적층 구조를 갖는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 포함하는 위상차 소자에 적용가능하다.
상기 위상차 보상 소자(10)는 무기 위상 보상 소자로 구성된다. 그러나, 본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 유기 위상차 보상 소자에도 적용가능하다. 이 경우, 제 2 위상차 보상층이 a층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 적층 구조를 갖도록 구성되는 대신에 제 2 위상차 보상층은 제 2 위상차 보상층이 a 층(a≥2)의 유기 복굴절성 막으로 이루어지는 적층 구조를 갖도록 구성될 수 있고, 상술한 실시형태에서의 제 2 위상차 보상층(13)의 경우에서와 같이 제 2 위상차 보상층은 상기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하며, 여기서 Re(i)는 "a"층의 복굴절성 막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 복굴절성 막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타낸다.
또한, 상기 액정 장치(40)의 실시형태에서 위상차 보상 소자(10)는 액정셀(20)의 광출사측에만 배치된다. 투과형 액정 장치(40)에서 위상차 보상 소자(10)는 액정셀(20)의 광입사측 및/또는 액정셀(20)의 광출사측에 배치될 수 있다.
액정 장치(40)는 노멀 화이트 모드에서 동작하는 TN 모드의 투과형 액정 장치로서 구성된다. 본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 다른 형태의 액정 장치에도 적용가능하다.
상기 액정 장치(40)는 투사형 표시 장치에 사용된다. 본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 표시 장치에 단독으로 사용되는 액정 장치에도 사용될 수 있다. 표시 장치로서 단독으로 사용되는 액정 장치의 경우에 통상 화소 패턴에 따른 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 착색 패턴을 갖는 컬러 필터가 액정 장치에 내장되고, 1개의 화소는 R, G, B의 3도트에 의해 구성된다. 그러므로, 예컨대 기준 파장은 녹색광의 중심 파장에 설정되고, 위상차 보상 소자를 구성하는 각 층의 리타데이션 값(Re)이 설계될 수 있다. 또한, 위상차 보상 소자는 표시 도트마다에 액정셀로부터 출사되는 컬러광의 중심 파장에 따라 각 층의 리타데이션 값(Re)를 설계한 마이크로 어레이 구조를 갖도록 구성되어야 하는 것이 바람직하다. 이 경우에 더 정확한 위상차 보상이 수행될 수 있다.
본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 액정 장치 이외의 용도에도 적용가능하다.
[투사형 표시 장치]
본 발명에 따른 투사형 표시 장치의 실시형태는 도 4를 참조하여 이하 설명될 것이다. 본 발명에 의한 투사형 표시 장치의 실시형태는 적색광(L(R)), 녹색광(L(G)), 청색광(L(B))을 각각 변조하는 액정 장치(즉, 광변조 장치)(40R, 40G, 40B)를 탑재한 풀 컬러의 투사형 표시 장치로 구성된다. 본 발명에 의한 투사형 표시 장치의 예는 이하 프로젝터를 예로서 취함으로써 설명될 것이다.
액정 장치(40R, 40G, 40B) 각각은 상기 실시형태의 액정 장치(40)로 구성된다. 각각 상기 실시형태의 위상차 보상 소자(10)로 이루어지는 위상차 보상 소자(10R, 10G, 10B)는 액정 장치(40R, 40G, 40B)에 사용된다. 위상차 보상 소자(10R, 10G, 10B)는 동일한 광학 특성을 가질 수 있다. 그러나, 액정층(27)의 리타데이션 값(Re(LC))은 입사광의 다른 파장에 의해 변화된다. 그러므로, 위상차 보상 소자(10R, 10G, 10B)는 위상차 보상 기능이 변조될 컬러광의 기준 파장에 따라 최적화되도록 다른 광학 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 위상차 보상 소자(10R, 10G, 10B) 각각의 위상차 보상 기능은 제 1 위상차 보상층(12)의 막 두께(d)를 변조될 컬러광의 기준 파장에 따라 변화시키는 기술에 의해 최적될 수 있다. 액정 장치(40R, 40G, 40B)의 위상차 보상 소자(10R, 10G, 10B) 이외의 구성 요소[즉, 액정셀(20, 20, 20), 제 1 편광자(31, 31, 31), 및 제 2 편광자(32, 32, 32)]는 동일한 방식으로 구성된다.
본 실시형태에서 투사형 표시 장치(50)는 1개의 광원(52)을 포함한다. 또한, 투사형 표시 장치(50)는 광원(52)으로부터 출사된 광을 적색광(L(R)), 녹색광(L(G)), 및 청색광(L(B))으로 분리하는 컬러광 분리 광학계(참조 번호가 생략됨)를 포함한다. 투사형 표시 장치(50)는 적색광(L(R)), 녹색광(L(G)), 및 청색광(L(B))을 각각 변조하는 3개의 액정 장치(즉, 광변조 장치)(40R, 40G, 40B)를 더 포함한다. 투사형 표시 장치(50)는 액정 장치(40R)에 의해 변조된 광, 액정 장치(40G)에 의해 변조된 광, 및 액정 장치(40B)에 의해 변조된 광을 서로 합성하는 합성 프리즘(64)(즉, 합성 광학계로 기능함)을 더 포함한다. 투사형 표시 장치(50)는 합성 프리즘(64)에 의해 합성된 합성 광을 투사하는 투사 렌즈(65)(즉, 투사 광학계로 기능함)도 포함한다.
광원(52)은 고압 수은 램프, 발광 다이오드(LED), 레이저 등으로 구성될 수 있다. 컷오프 필터(53), 인테그레이터(로드 렌즈 등)(54), 릴레이 렌즈(55), 콜리메이터 렌즈(56), 및 미러(57)는 광원(52)과 컬러광 분리 광학계의 사이에 배치된다. 컷오프 필터(53)는 광원(52)으로부터 출사된 광으로부터 불필요한 자외광 및 적외광을 필터 아웃한다. 인테그레이터(54)는 컷오프 필터(53)로부터 출사된 백색광을 균일화한다. 릴레이 렌즈(55) 및 콜리메이터 렌즈(56)는 인테그레이터(54)로부터 출사된 광을 콜리메이트한다. 미러(57)는 콜리메이터 렌즈(56)로부터 출사된 광을 컬러광 분리 광학계 측에 반사시킨다.
컬러광 분리 광학계는 다이크로익 미러(58R, 58G), 및 미러(58B, 60)에 의해 구성되어 있다.
미러(57)로부터 반사된 백색광은 적색광(L(R))만을 선택적으로 투과하고 적색광(L(R))의 파장 분포 범위 이외의 파장 분포 범위에 있는 파장을 갖는 광을 반사시키는 다이크로익 미러(58R)에 입사된다. 따라서, 백색광은 다이크로익 미러(58R)에 의해 적색광(L(R))과 적색광(L(R))의 파장 분포 범위 이외의 파장 분포 범위에 있는 파장을 광으로 분리된다. 백색광으로부터 다이크로익 미러(58R)에 의해 분리된 적색광(L(R))은 액정 장치(40R)에 입사되어 화상 신호에 따라 변조된다. 다이크로익 미러(58R)에 의해 반사된 광은 녹색광(L(G))만을 선택적으로 반사하고 녹색광(L(G))의 파장 분포 범위 이외의 파장 분포 범위에 있는 파장을 갖는 광을 투과하는 다이크로익 미러(58G)에 입사된다. 따라서, 다이크로익 미러(58R)로부터 반사된 광은 다이크로익 미러(58G)에 의해 녹색광(L(G)) 및 녹색광(L(G))의 파장 분포 범위 이외의 파장 분포 범위에 있는 파장을 갖는 광으로 분리된다. 다이크로익 미러(58G)에 의해 분리된 녹색광(L(G))은 액정 장치(40G)에 입사되어 화상 신호에 따라 변조된다. 다이크로익 미러(58G)를 투과한 청색광(L(B))은 미러(58B 및 60)에 의해 반사되고, 액정 장치(40B)에 입사되고, 화상 신호에 따라 변조된다.
액정 장치(40R)에 의해 변조된 적색광(L(R)), 액정 장치(40G)에 의해 변조된 녹색광(L(G)), 및 액정 장치(40B)에 의해 변조된 청색광(L(B))은 하나의 합성 프리즘(64)(합성 광학계로 기능함)에 입사된다. 합성 프리즘(64)은 합성 프리즘(64) 내부에 배치된 2개의 다이크로익면(64a, 64b)을 갖는다. 합성 프리즘(64)은 액정 장치(40R)로부터 출사된 적색광(L(R)), 액정 장치(40G)로부터 출사된 녹색광(L(G)), 및 액정 장치(40B)로부터 출사된 청색광(L(B))을 서로 합성시킨다. 이렇게 얻어진 합성광은 합성 프리즘(64)으로부터 일방향으로 출사된다. 본 실시형태의 투사형 ㅍ표시 장치(50)는 스크린(70)과 조합하여 사용된다. 합성 프리즘(64)으로부터 출사된 합성광은 투사 렌즈(65)(투사 광학계로 기능함)를 투과하여 확대된 화상 크기를 갖는 화상으로서 스크린(70)에 투사된다.
본 실시형태의 투사형 표시 장치(50)는 상술한 방법으로 구성된다. 본 실시형태의 투사형 표시 장치(50)는 상기 실시형태의 액정 장치(40)로 구성된 액정 장치(40R∼40B)를 이용한다. 그러므로, 콘트라스트나 시야각 등의 양호한 표시 품질를 갖고, 양호한 장기 사용 안정성을 나타낸다.
본 실시형태의 투사형 표시 장치(50)는 프로젝터로서 구성된다. 본 발명에 의한 투사형 표시 장치는 배면 투사형 표시 장치에도 적용가능하다.
[실시예]
본 발명은 이하의 비제한적인 실시예에 의해 더 예시될 것이다.
(실시예1)
본 발명에 의한 위상차 보상 소자(A1)는 이하의 방식으로 제조되었다. 위상차 보상 소자(A1)는 제 2 위상차 보상층(13)이 2층의 무기 경사 입사 증착막(13A, 13B)으로만 이루어지고 무기 경사 입사 증착막(13C, 13D)를 구비하지 않은 것을 제외하고 상기 실시형태의 위상차 보상 소자(10)의 구성과 기본적으로 동일한 구성을 가졌다. 리타데이션 값(Re) 등의 계산시의 기준 파장(λ)은 435nm로 설정되었다.
구체적으로, 투광성 기재(11)로서는 유리 기판(1737 Glass, supplied by Corning Glass Works, 50×50mm)가 사용되었다. 우선, RAS(supplied by Synchro Co.)가 증착 장치로서 사용되었고, TiO2막과 SiO2막은 실온 및 압력 5×10-1Pa의 조건하에 정면 입사 스퍼터링 기술에 의해 투광성 지재(11)에 교대로 형성되었다. 따라서, 50층의 TiO2 고굴절율막(12A, 12A, ...)(그 각각은 30nm의 막 두께를 가짐)과 50층의 SiO2 저굴절율막(12B, 12B, ...)(그 각각은 20nm의 막 두께를 가짐)이 교대로 적층되어 전체가 막 두께가 5㎛와 동일해질 수 있었다. 이 방식으로, 전체 100층의 막으로 이루어진 제 1 위상차 보상층(12)이 형성되었다. 분광 엘립소미터로 수행된 측정의 결과로서, 이렇게 얻어진 제 1 위상차 보상층(12)이 부의 복굴절성을 갖고, 제 1 위상차 보상층(12)에서 광학 이방성을 발현하지 않는 광학축이 투광성 기재(11)와 수직인 라인과 일치되고, 제 1 위상차 보상층(12)이 부의 C-plate로서의 기능을 갖는다는 것이 확인되었다.
그 후, 증착 장치로서 AAMF(supplied by Shinko Seiki K.K.)가 이용되었고, 증착 장치내의 영역은 1×10-4pa의 진공으로 진공화되었다. 그 다음, 산소 가스는 증착 장치내의 압력이 1×10-2Pa와 동일해질 때까지 증착 장치로 도입되었다. 이 상태에서 무기 경사 입사 증착은 실온하에 2회 수행되었다. 경사 입사 증착 방향(방위각 및/또는 극각)은 2회의 무기 경사 입사 증착 사이에서 변경되었다. 이 방식으로, 1층의 경사 입사 증착막(13A)(1300nm의 막 두께를 가짐) 및 1층의 무기 경사 입사 증착막(13B)(2000nm의 막 두께를 가짐)으로 이루어진 제 2 위상차 보상층(13)이 상술한 제 1 위상차 보상층(12)에 형성되었다. 무기 경사 입사 증착막(13A, 13B) 각각은 ZrO2:TiO2=90:10의 질량비의 혼합물로 구성되었다. 제 2 위상차 보상층(13)의 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(i))은 Re(1)<Re(2)이도록 설정되었다.
그 후, 동일한 AAMF 증착 장치가 사용되었고, 증착 장치내의 영역은 1×10-4Pa의 진공으로 진공화되었다. 이 상태에서, 반사 방지층(14)은 정면 입사 증착 기술의 사용에 의해 상술한 제 2 위상차 보상층(13)에 형성되었다. 반사 방지층(14)은 SiO2막(광학 막 두께: λ/4)/TiO2막(광학 막 두께: λ/2)/SiO2막(광학 막 두께: λ/4)로 이루어진 적층 구조를 가졌으며, 여기서 λ는 상술한 기준 파장을 나타낸다. 그 다음, 투광성 기재(11)가 상하 반전되어서 동일한 AAMF 증착 장치에 설정되었다. 이 상태에서, 반사 방지층(14)의 층 구조와 동일한 층 구조를 갖는 반사 방지층(15)은 투광성 기재(11)의 광출사측의 면에 형성되었다. 본 발명에 의한 청색광용의 위상차 보상 소자(A1)가 제조되었다.
또한, 기준 파장은 700nm에 설정되었고, 본 발명에 의한 적색광용의 위상차 보상 소자(A2)는 상술한 것과 동일한 방식으로 제조되었다. 더욱이, 기준 파장은 546nm에 설정되었고, 본 발명에 의한 녹색광용의 위상차 보상 소자(A3)는 상술한 것과 동일한 방식으로 제조되었다.
(비교예1)
비교를 위해, 청색광용의 위상차 보상 소자(B1), 적색광용의 위상차 보상 소 자(B2), 및 녹색광용의 위상차 보상 소자(B3)는 무기 경사 입사 증착막(13A 및 13B)이 형성된 순서가 변경된 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 제조되었다. 비교예1에 있어서의 제 2 위상차 보상층(13)의 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(i))은 Re(1)>Re(2)가 되도록 설정되었다.
(실시예2)
본 발명에 의한 청색광용의 위상차 보상 소자(C1), 본 발명에 의한 적색광용의 위상차 보상 소자(C2), 및 본 발명에 의한 녹색광용의 위상차 보상 소자(C3)는 제 2 위상차 보상층(13)이 4층의 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)으로 이루어진 적층 구조를 갖도록 형성된 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 제조되었다. 실시예2에 있어서의 제 2 위상차 보상층(13)의 제 i 번째 스테이지의 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(i))은 Re(1)<Re(2)=Re(3)<Re(4)가 되도록 설정되었다.
(비교예2)
비교를 위해, 청색광용의 위상차 보상 소자(D1), 적색광용의 위상차 보상 소자(D2), 및 녹색광용의 위상차 보상 소자(D3)는 무기 경사 입사 증착막(13A~13D)이 형성된 순서가 변경된 것을 제외하고 실시예2와 동일한 방법으로 제조되었다. 비교예2에 있어서의 제 2 위상차 보상층(13)의 무기 경사 입사 증착막의 제 i 번째 스테이지의 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(Re(i))은 Re(1)<Re(2)>Re(3)>Re(4)가 되도록 설정되었다.
(평가)
<헤이즈 값>
실시예1, 2, 및 비교예1, 2에 있어서 얻어진 청색광용의 위상차 보상 소자 각각에 대하여 전체 위상차 보상 소자의 헤이즈 값(%)은 JISK7136에 따른 절차로 계산되었다.
(결과)
실시예1, 2, 및 비교예1, 2에 있어서 얻어진 청색광용의 위상차 보상 소자에 대해서 경사 입사 증착 방향의 방위각(α)(도 3에 정의됨), 경사 입사 증착 방향의 극각(β)(도 3에 정의됨), 각 층의 리타데이션 값(Re), 및 전체 위상차 보상 소자의 헤이즈 값에 대한 결과는 하기 표 1, 2, 3, 및 4 각각에 리스트된 바와 같이 얻어졌다.
표 1∼4로부터 명확해지는 바와 같이, 제 2 위상차 보상층(13, 13)이 동일한 층수의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 결과가 서로 비교되는 경우에, 그리고 제 2 위상차 보상층(13, 13)이 동일한 층수의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 실시예 2 및 비교예 2에서 얻어진 결과가 서로 비교되는 경우에 무기 경사 입사 증착막이 증가하는 리타데이션 값(Re)의 순서로 적층되도록 제 2 위상차 보상층(13)이 형성되는 실시예 1 및 2에서 얻어지는 위상차 보상 소자는 무기 경사 입사 증착막이 증가하는 리타데이션 값(Re)의 순서 이외의 순서로 적층되도록 제 2 위상차 보상층(13)이 형성되는 비교예 1 및 2에서 얻어지는 위상차 보상 소자에 대하여 증착 불량의 발생이 억제되고 베이즈 값 (백탁을 나타냄)이 작아지고 투과율 등의 광학 특성이 양호진다는 장점을 갖는다는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명자는 본 발명에 의한 적색광용 위상차 보상 소자 및 녹색광용 위상차 보상 소자 각각에 대하여 동일한 장점이 얻어졌다는 것을 확인하였다.
실시예1 및 2 각각에서 얻어진 적색광용 위상차 보상 소자, 녹색광용 위상차 보상 소자, 청색광용 위상차 보상 소자는 TN 모드의 액정 장치(40R∼40G)에 사용되었고, 도 4에 나타낸 투사형 표시 장치(50)는 이것에 의해 구성되었다. 이 경우에 전체 화이트 상태(즉, 가장 밝은 상태)와 전체 블랙 상태(즉, 가장 어두운 상태)의 콘트라스트비는 700:1로 양호했다. 임의의 풀 컬러 화상이 투사되었을 경우에 블랙 영역의 흑색도가 낮기 때문에 화상의 선명도가 양호하고 시야각이 양호했다. 투사형 표시 장치(50)가 비교예1 및 2 각각에서 얻어진 위상차 보상 소자의 사용에 의해 상술한 것과 동일한 방법으로 구성되는 경우에 전체 화이트 상태(즉, 가장 밝은 상태)와 전체 블랙 상태(즉, 가장 어두운 상태)의 콘트라스트비는 520:1이었다.
비교예1 및 2 각각에서 얻어진 위상차 보상 소자에 의해 얻어진 콘트라스트비는 종래의 레벨(500:1정도)이었다. 본 발명에 의한 위상차 보상 소자가 사용된 경우에 위상차가 정확히 보상될 수 있고, 콘트라스트 및 시야각 등의 양호한 표시 품질을 갖는 액정 장치 및 투사형 표시 장치가 얻어질 수 있다. 본 발명에 의한 무기 위상차 보상 소자를 구비한 액정 장치 및 투사형 표시 장치는 유기 위상차 보상 소자를 구비한 액정 장치 및 투사형 표시 장치에 대하여 고내열성, 고내광성, 및 양호한 화학적 안정성이 얻어질 수 있고, 가혹한 열 및 광 조건 하의 장기 사용 안 정성이 양호하게 유지될 수 있다는 점에서 유리하다.
Figure 112008010058815-PCT00002
Figure 112008010058815-PCT00003
Figure 112008010058815-PCT00004
Figure 112008010058815-PCT00005
본 발명에 의한 위상차 보상 소자는 액정 장치, 특히 투사형 액정 장치에 사용되는 액정 장치에 적절히 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 투광성 기재를 포함하고, "a"층(a≥2)의 무기 경사 입사 증착막이 경사 입사 증착 방향으로 변화되고 상기 투과성 기재의 표면에 증착되는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비한 위상차 보상 소자에 있어서:
    상기 복굴절성 적층체는 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
    Re(1)<Re(a) ...(i)
    Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
    [여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타냄.]
  2. 서로 직면하도록 위치되는 한 쌍의 기판을 구비한 액정셀, 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정층을 조합하여 사용되고, 상기 한 쌍의 기판에는 상기 액정층에 걸쳐 전압을 인가하는 전극이 구비되며,
    투광성 기재, 대략 일축 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 1 위상차 보상층, 및 하이브리드 배향 상태에 설정된 액정 분자의 복굴절성에 대하여 위상차 보상을 행하는 제 2 위상차 보상층을 포함하 는 하나 이상의 복굴절성 적층체를 구비하고, 상기 제 1 위상차 보상층과 제 2 위상차 보상층이 상기 투광성 기재의 표면에 적층되는 위상차 보상 소자에 있어서:
    상기 복굴절성 적층체의 제 2 위상차 보상층은 "a"층(a≥2)의 복굴절성 막으로 이루어지는 적층체 구조를 갖고;
    상기 제 2 위상차 보상층은 하기 식 (i) 및 (ii)로 표시되는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
    Re(1)<Re(a) ...(i)
    Re(b-1)≤Re(b)...(ii)
    [여기서, b는 조건 2≤b≤a를 충족하는 임의의 정수이며, Re(i)는 "a"층의 복굴절성 막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 복굴절성 막의 리타데이션 값(dㆍΔn)을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn은 복굴절율을 나타냄.]
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 보상층은 무기 재료로 이루어지고, 상기 제 2 위상차 보상층은 경사 입사 증착 방향으로 변화되는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정셀에는 전압 무인가시에 액정층에 포함되는 액정 분자의 배향을 규 정하는 배향막이 구비되고, 각 배향막은 액정셀의 한 쌍의 기판의 내면 중 일측에 위치되며,
    xyz 좌표계는 액정셀의 배향막에 대하여 설정되고, 상기 배향막은 위상차 보상 소자가 액정셀과 조합될 때 위상차 보상 소자에 가까운 측에 위치되며, xyz 좌표계는 배향막의 배향축을 나타내는 x축, 배향막의 면에 있어서 x축과 직교하는 축을 나타내는 y축, 및 배향막의 면에 수직인 축을 나타내는 z축에 의해 정의되고,
    상기 제 2 위상차 보상층을 구성하는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막 각각은 경사 입사 증착 방향의 xy 벡터가 x축 방향과 다른 벡터 배향을 가지도록 설정되며,
    상기 제 2 위상차 보상층을 구성하는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터로 구성된 합성 벡터의 x 및 y 좌표 성분(Ax, Ay)은 하기 식 (iii)으로 표시되는 조건을 충족하고,
    "a"층의 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터 각각은 하기식 (I)로 계산되는 것을 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
    0nm≤｜Ax｜≤100nm, 50nm≤｜Ay｜≤200nm ...(iii)
    Pi(x, y, z)=(Re(i)×cosαi×sinβi, Re(i)×sinαi×sinβi, Re(i)×cosβi) ...(I)
    [여기서, Pi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째(1≤i≤a) 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 광학축 벡터를 나타내고, αi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 방위각을 나타내고, βi는 "a"층의 무기 경사 입사 증착막을 형성하는 스테이지 사이에서 제 i 번째 스테이지의 막 형성시에 형성된 무기 경사 입사 증착막의 경사 입사 증착 방향의 극각을 나타내며, 방위각은 경사 입사 증착 방향의 xy 방향 벡터와 x축 사이의 각이고, 극각은 경사 입사 증착 방향의 xyz 방향 벡터와 z축 사이의 각임.]
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위상차 보상 소자는 하기 식 (iv)로 표시되는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
    -2×Re(LC)≤Re(0)≤-0.5×Re(LC) ...(iv)
    [여기서, Re(0)는 상기 제 1 위상차 보상층의 리타데이션 값을 나타내고, Re(LC)는 최대 전압 인가시에 상기 액정층의 리타데이션 값을 나타냄.]
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 보상층은 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 하나 이상의 고굴절율막과 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율막이 교대로 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 고굴절율막과 저굴절율막 각각의 광학 막 두께는 물리적 막 두께와 굴절율의 곱이고, 위상차 보상 소자에 입사된 광의 기준 파장의 1/100 ~ 위상차 보상 소자에 입사된 광의 기준 파장의 1/5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    반사 방지층은 위상차 보상 소자의 광입사측의 가장 외측의 표면 및/또는 위상차 보상 소자의 광출사측의 가장 외측의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 위상차 보상 소자.
  8. 서로 직면하도록 위치되는 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정층, 및 전압 무인가시에 액정층에 포함된 액정 분자의 배향을 규정하는 배향막을 구비하는 액정셀로서, 각 배향막이 한 쌍의 기판 중 하나에 위치되고 상기 한 쌍의 기판에는 액정층에 전압을 인가하는 전극이 구비되는 액정셀; 및
    상기 액정셀에 직면하도록 위치되는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 위상차 보상 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  9. 광원;
    상기 광원으로부터 출사된 광을 변조하는 하나 이상의 광변조 장치; 및
    상기 광변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 포함하는 투 사형 표시 장치에 있어서:
    상기 광변조 장치는 제 8 항에 기재된 액정 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
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