1266896 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於將顯示於液晶元件的畫像投影到銀幕的 液晶投影機。 【先前技術】 【專利文獻1】 美國專利第5 638 1 97號說明書 【專利文獻2】 日本特開2002 - 1 4345號公報 籲 【專利文獻3】 日本特開2002-31782號公報 【專利文獻4】 曰本特開2002 - 1 3 1 7 50號公報 【非專利文獻1】
Eblen J P 其他 5 位.[Birefrigent Compensators for ' Normally White TN-LCDs]. SID Symposium Digest. SOCIETY FOR INFORMATION DI SPLAY·1 994·p.245 - 248 ° · 液晶投影機係將被液晶元件光調變的光投影到銀幕進 行畫像顯示，有由銀幕的前面側投影畫像的前面（front )方 式與由銀幕的背面側投影畫像的背面（r e a r )方式。而且， 照明的方式依照使用的液晶元件爲透射型或反射型不同， 總之將投影的畫像顯示於液晶元件，對此液晶元件給予照 明，以投影透鏡使畫像成像於銀幕上的構成。 液晶投影機的液晶元件可使用種種的動作模式，惟針 一 6 - 1266896 對常用的ΤΝ ( Tw i s t ed Nema t i c :扭轉向列）液晶來說明。tn 液晶是在兩片基板間構成液晶層的液晶分子其長軸與基板 平行而保持，且在厚度方向長軸傾斜一點點，全體扭轉9 0 °的配向狀態，以一對偏光板（一方爲偏振器，他方爲分析 器）夾住而使用。而且，依照以常白（normally white)、常 黑（η 〇 r m a 1 1 y b 1 a c k )的任一個來使用液晶元件，一對偏光 板被選擇交叉偏光鏡（c r 〇 s s n i c ο 1 )配置或平行偏光鏡 (parallel nicol)配置的任一個。 但是不限於TN液晶，一般在液晶元件有視野角狹窄的 鲁 缺點。若以常白的TN液晶爲例，在不對液晶層施加電壓的 狀態下，液晶層使通過偏光板的直線偏光依照液晶分子的 扭轉排列，顯示使偏波面旋轉9 0 °的旋光性。而且，通過 液晶層的直線偏光通過交叉偏光鏡配置的他方的偏光板而 射出，成爲白色狀態。若對液晶層施加電壓則液晶分子的 扭轉會消失，入射的直線偏光因在原來的偏波面射出，故 他方的偏光板阻止其通過而成爲黑色狀態。 但是，液晶也當作雙折射媒體的作用。前述的TN液晶 β 的情形，在對液晶層施加電壓使其扭轉排列消失的過程中 旋光性與雙折射性混合存在，隨著電壓的施加位準（1 e ν e 1 ) 變高，雙折射性成爲支配性的。而且，液晶分子的扭轉消 失成爲黑色狀態時，對垂直入射光因液晶層幾乎無顯示雙 折射性，，故直線偏光照樣透射，而對斜的入射光顯示雙折 射性，以直線偏光入射的光被調變成橢圓偏光。如此產生 的橢圓偏光部分地透射射出側的偏光板，成爲稀釋黑色狀 一 Ί- 1266896 態的濃度的結果。作爲液晶層所具有的這種雙折射媒體的 性向，由於即使在由白色狀態到黑色狀態的移動過程也會 緩慢地顯現，故即使在中間調的顯示狀態下在由傾斜方向 觀察其顯示畫面時，調變度的角度依存性仍無法避免。這 種調變度的角度依存性不限於TN液晶，爲大小所有的液晶 元件都可見到的現象。 爲了改善液晶元件所具有的上述缺點，已知在直接觀 察顯示於液晶元件的畫像的直視型的液晶顯示裝置中倂用 相位差補償元件。以此目的使用的相位差補償元件富士照 修 相軟片（股）製的[Fuji WV Film Wild View A](商品名/以 下爲WV軟片）已經被實用化，而且在上述非專利文獻1介 . \ 紹了藉由令疊層薄膜的構造性雙折射體爲相位差補覆"^件 使用，即使增大視野角也不使TN液晶的顯示畫像的對比 (con t r as t )下降。再者，在專利文獻1揭示有使用對基板 由斜方向蒸鍍多層薄膜的相位差補償元件，藉由此光學非 等向性擴大液晶顯示器的視野角。 這&相位差補償元件係適用於直、視型的液晶元件，但 β 直視型的液晶元件許多爲由離明視距離以上的位置大致正 對顯示畫面而被觀察畫像係通常的使用形態。而且，假設 在顯示畫面的周邊部對比下降被觀察到時，稍微挪移眼睛 的位置的話該部分的畫像也大致可正常觀察。而且，多數 人同時觀察的用途者因顯示畫面與觀察者之間的距離大， 故可正常觀察的範圍被限制的顯示畫像的對比部分地不同 係很難發生。 -8 ~ 1266896 相對於此，在液晶投影機中藉由液晶元件調變的畫像 光被投影透鏡投影到銀幕，此在銀幕上成爲擴散的畫像光 變成觀察對象。因此，想顯示黑水平（1 e v e 1 )時，斜斜地入 射到液晶層，包含有斜斜地通過液晶分子的光爲原因，若 投影畫像其對比降低的話，例如即使由任何位置觀察，對 比的降低也完全不被改善。對於盡可能提高投影畫像的對 比，不使用由液晶元件以大角度射出的光束而可獲得投影 畫像的話佳，但爲此需要增長投影透鏡的後焦點（back f 〇 c u s )，在要求小型化的液晶投影機中於謀求小型化上不 肇 利。對於原理上解決這種難點，針對液晶投影機所使用的 液晶元件還是利用直視型液晶面板之視野角的擴大技術爲 有效，其結果可提高投影畫像的對比。 ... ............—-一 由此背景，對對對比提高的、的液晶投影機用的液晶 元件，與直視型液晶元件一樣組合相位差補償元件使用也 揭示於專利文獻2、專利文獻3。在揭示於專利文獻2的液 晶投影機中，TN液晶用的相位差補償元件如前述的WV軟片 使用以有機材料構成者。而且，在專利文獻3揭示有相位 ® 差補償元件使用單晶藍寶石（s a p p h i r e )或水晶等的一軸性 的雙折射性結晶。而且，在專利文獻4揭示有光學相位補 償板使用圓盤型（d i s c 〇 t i c )液晶者。這些相位差補償元件 都當作發現依存於光的入射角的光學非等向性的雙折射體 的作用，藉由自液晶元件以大的射出角射出的光束防止畫 像的對比的下降。 1266896 【發明內容】 但是’一般由有機材料構成的相位差補償元件若長時 間暴露於包含紫外線的強光則容易發生褪色。特別是對於 液晶投影機所使用的情形，由於爲了在銀幕進行畫像投影， 比較直視型的液晶監視器等，光源的亮度也高，過熱的程 度也大，故實用上有以2000〜3 000小時左右慢慢地變化成 褐色的傾向。但是，像例如家庭用投影電視等在長時間使 用的用途上於耐久性的點有問題，有實用化困難的面。 另一方面，使用單晶藍寶石或水晶等的雙折射體的相 0 位差補償元件係在耐久性上無問題的藍寶石或水晶等的結 晶自身爲高價，而且，不可高精度地管理結晶的切出面或 厚度，而且，組裝到光學系統中時的調整也麻煩，適用於 一般普及型的液晶投影機在成本面上的不利大。 再者，在透射型液晶元件中，爲了改善因在其基板上 每一像素劃分的黑矩陣（b 1 a c k m a t r i X )部使在像素單位的 /開口率下降，也有組合微透鏡（micro lens)者。但是對於 / 組合微透鏡的情形，在微透鏡的前後因光的角度變化故有 ® 無法得到相位差補償元件的預期效果，而且，有相位差補 償元件的配置被制約的問題。 本發明係考慮上述背景所進行的創作，其目的爲提供 藉由使用即使對像家庭用電視的長時間使用耐久性也優 良，且製造成本的負擔也少的相位差補償元件，使投影到 銀幕的畫像自身的對比提高之液晶投影機。 再者，本發明其目的爲提供微透鏡的倂用容易，同時 1266896 畫像自身的對比可提高之液晶元件用基板以及液晶元件以 及液晶投影機。 本發明爲了達成上述目的，畫像顯示手段係在組裝到 液晶投影機的液晶元件的入射面側或出射面側或兩側，配 置於偏振器與分析器之間，控制具有角度通過液晶元件白勺 偏光光的相位的相位差補償元件使用以無機材料作成的構 造性雙折射體爲特徵。本發明的此特徵爲與液晶的模式或 構造性雙折射體的形式無關，具有一般性以及進步性。構 造性雙折射體意味著根據形成於玻璃等的透明的支持體上 鲁 的物理的微細構造顯示光學非等向性，在[光學第27卷第1 號（ 1 998 )ρ· 12-17]揭示有其幾個例子。特別是在本發明中 獲得光學非等向性用的物理的構造是以無機材料形成。 本發明可有效地使用的構造性雙折射體可藉由交互疊 層由折射率不同的至少兩種的無機材料構成的薄膜之多層 薄膜構成。特別是以令各個光學薄膜入射到前述液晶元件 的前述照明光的波長的100分之一以上5分之一以下而交 互疊層的多層薄膜來構成較佳。 Φ 而且，構造性雙折射體也能由液晶元件形成。此情形 液晶元件具有配設於一對基板本體之間的液晶層，構造性 雙折射體係配設於基板本體的內側以及外側的至少任一 面，在液晶層內補償光的光學的相位差。 而且，在與液晶元件的照明光軸或投影光軸直交的面 內’由無機材料形成的在一次元或二次元使用折射率不同 的正的雙折射板也可能，這種雙折射板可藉由在基板的表 - 1 1 - 1266896 面物理地形成微細的凹凸圖案（P a t t e r η )而獲得，而且，也 能由斜方向真空成膜無機材料而獲得。再者，在光路徑中 對照明光軸、投影光軸使其物理的構造傾斜而配置也有效。 【實施方式】 第1圖是顯示背部方式的液晶投影機的外觀。在框體2 的前面配設有擴散透射型的銀幕3，投影於其背面的畫像是 由前面側觀察。在框體2的內部組裝有投影單元5，其投影 畫像被鏡子6、7反射，成像於銀幕3的背面。此液晶投影 機在框體2的內部除了調諧電路（tuner ci rcui t )等外，組 裝視頻訊號以及聲音訊號再生用的周知的電路單元，藉由 在投影單元5以畫像顯示手段組裝的液晶元件顯示視頻訊 號的再生畫像，可作爲大畫面電視使用。 第2圖是槪略地顯示投影單元5的構成。在此投影單 元5組裝有透射型的三片液晶元件1 1 R、1 1 G、1 1 B，可以全 彩（ful 1 color )進行畫像投影。來自光源12的放射光藉由 透射截割（c u t )紫外線以及紅外線的濾波器（f i 1 t e r ) 1 3，成 爲包含紅色光、綠色光、藍色光的白色光，依照由光源到 液晶元件的照明光軸入射到玻璃棒（g 1 a s s r 〇 d ) 1 4。玻璃棒 1 4的光入射面係位於光源1 2所使用的拋物面反射鏡的焦點 位置附近，來自光源12的光係有效地入射到玻璃棒14。 在玻璃棒1 4的射出面對峙配設有中繼透鏡（r e 1 a y 1 en s ) 1 5，來自玻璃棒1 4的白色光係藉由中繼透鏡1 5以及 後段的平行光管透鏡（collimator lens)16變成平行光入射 到鏡子1 7。被鏡子1 7反射的白色光被僅透射紅色光的分色 -12 - 1266896 鏡（dichroic mirror)18R分成兩光束，透射的紅色光被鏡 子19反射由背面照明液晶元件111^。而且，被分色鏡18^^ 反射的綠色光與藍色光被僅反射綠色光的分色鏡1 8G更分 割成兩光束。被分色鏡1 8G反射的綠色光係由背面側照明 液晶元件1 1G。透射分色鏡18G的藍色光被鏡子18B、20反 射，由背面照明液晶元件1 1 B。 各個液晶元件1 1 R、1 1 G、1 1 B分別以TN液晶構成，其 每一個顯示有構成全彩畫像的紅色畫像、綠色畫像、藍色 畫像的濃度圖案畫像。在距這些液晶元件11R、11G、11B 光學地等距離的位置使中心來到而配置有合成稜鏡24，面 對合成稜鏡24的射出面配設有投影透鏡25。合成稜鏡24 在其內部具有兩面分色面24a、24b，合成透射液晶元件11R 而來的紅色光、透射液晶元件1 1 G而來的綠色光、透射液 晶元件1 1 B而來的藍色光入射到投影透鏡25。 由各液晶元件11R、11G、11B的射出面的中心通過合 成稜鏡24以及投影透鏡2 5的中心，在到達銀幕3的中心 的投影光軸上配設有投影透鏡25。投影透鏡25係其物體側 焦點面與液晶元件1 1 R、1 1 G、1 1 B的射出面一致，像面側 焦點面與銀幕3 —致，故被合成稜鏡24合成的全彩畫像成 像於銀幕3。此外，針對第1圖所示的鏡子6、7，爲了避 免圖面的繁雜化而省略。 在液晶元件1 1 R、1 1 G、1 1 B的照明光的入射面側分別 配設有偏光板26R、26G、26B。而且，在各液晶元件的射出 面側配設有相位差補償板27R、27G、27B與偏光板28R、28G、 1266896 28B。入射面側的偏光板26R、26G、26B與射出面側的偏光 板2 8R、2 8G、2 8B係成爲交叉偏光鏡配置，入射面側的偏 光板係作爲偏振器，射出面側的偏光板係作爲分析器而作 用。此外，配設於每一各個色波道（c h a η n e 1 )的液晶元件、 分別配設於其兩側的偏光板以及相位差補償板的作用因有 依照各個色光的不同之基本的作用實質上係共通，故以下 以紅色波道爲代表來說明。 被鏡子1 9反射的紅色照明光在入射面側的偏光板26R 成爲直線偏光，入射到液晶元件1 1 R。常白模式的情形，液 鲁 晶元件1 1 R所使用的TN液晶爲了顯示紅色畫像的黑對像素 施加訊號電壓。此時，包含於液晶層的液晶分子係取各種 配向姿勢，即使紅色照明光成爲平行光束入射到液晶元件 1 1 R，藉由液晶層所呈現的旋光性與雙折射性，由液晶元件 1 1R的射出面射出的光不成爲完全的直線偏光，一般橢圓偏 光的畫像光射出，無法得到充分的黑。而且，即使是常黑 模式的情形，由於液晶分子的稍微傾斜使黑水平不充分地 變黑。 籲 在想黑顯示的狀態中，若通過液晶層的畫像光的直線 偏光性被保存的話，藉由他方的偏光板28R遮斷，成爲充 分弱的強度入射到合成稜鏡2 4。但是，對於包含斜斜地通 過液晶分子的光的情形，被液晶層調變的畫像光成爲光學 的相位與直線偏光稍微不同的橢圓偏光，入射到相位差補 償板27R。此時，相位差補償板27R對橢圓偏光成分的畫像 光顯示補償其光學的相位差的作用。據此，橢圓偏光的畫 -1 4 - 1266896 像光成爲直線偏光的畫像光而入射到偏光板28R，藉由偏光 板28R遮斷成爲充分弱的強度，入射到合成稜鏡24，提高 本來的晝像的對比。 具備這種功能的相位差補償板27R，在此液晶投影機使 用以無機材料作成的構造性雙折射體。第3圖所示的構造 j性雙折射體30係由交互疊層在透明的玻璃基板31折射率 ^互異的電介質（dielectric)的薄膜LI、L2之多層膜構成。 多層的光學膜厚（物理的膜厚與折射率的積）遠比光的波長 還小，較佳爲；1/100〜λ/5,更佳爲又/ 5〇〜入/ 5,實際上λ/3〇〜 1又/10爲適當。以此方法，容易地負的c_plate的作成爲可 會g ’ 一軸性的負的雙折射板係薄膜的形成面垂直於投影光 軸而配置使用。 咼折射率的薄膜層的材料可使用Ti〇2(n = 2 . 2〜2 . 4)、 Zr02(n = 2.20)等’低折射率材料可使用si〇2(n = i.4〇〜1.48) 或MgF2(n=l · 39)、CaF2(n=l · 3〇)等。再者，例如以下所舉 的種種材料可於構成本發明的雙折射層的高折射率、低折 射率的薄膜層利用。此外’〇內所示的數値是表示折射率 的槪略値。Ce02 ( 2.45 )、Sn02 ( 2.30 )、Ta205 ( 2.1 2 )、 Ιη2〇3(2·00) 、 ZrTi04(2.〇l) 、 Hf02(l 91) 、 Α1203(1·59〜1.70)、MgO(1.7)、ALF3、鑽石薄膜、LaTiOx、 氧化釤等。而且，高折射率薄膜層用材料與低折射率薄膜 層用材料的組合雖然T i 〇2 / s i 〇2較佳，惟除此之外也可舉
ZrTi04/Al203
Ta 2 05 /Al 203、Hf〇2/Si02、MgO/MgF2、 Ce02/CaF2、 Zr02/Si02、 Zr02/ a1203等。 1266896 而且，因有避免在疊層的薄膜Ll、L2的相互間產生光 的干涉現象的必要，故各個光學膜厚薄的佳，但對於獲得 必要的合計膜厚，因成膜次數增加，故當現實的膜厚構成 的設計時，考慮所希望的雙折射率作用決定各層的折射率、 膜厚比、合計膜厚，關於著色，需充分考慮薄膜干涉，然 後於成膜後不使起因於內部應力的破裂（cjj ¢10 情況不佳發生而留意材料的選定。 此外，對於製造以多層薄膜構成的雙折射層，可有效 地使用真空蒸鍍法或濺鍍（s p u t t e r )成膜法。對於交互形成 高折射率薄膜層與低折射率薄膜層的兩種薄膜層，可採取 對成爲成膜對象的基板以可遮蔽各個蒸發源的方式分別配 設遮擋板（s hn t t e r )，交互地開關這些遮擋板，使兩種薄膜 層交互疊層，或者使基板保持於以一定的速度循環移動的 基板保持器（holder)，在使基板循環移動的過程中，藉由 通過各個蒸發源之上，依次交互地疊層兩種薄膜等的手法。 據此’在獲得多層薄膜時，因僅對真空槽抽真空一次的話 佳，故可提高製造效率。 由這種多層薄膜構成的雙折射層的設計順序如以下所 示。雙折射層的雙折射率△ n.如[光學第27卷第丨號 (1998)ρ·12-17]所記載的，以折射率不同的兩種薄膜的光 學膜厚的比決定，各個折射率越有差越能得到大的値。而 且’相位差是以雙折射率△η與雙折射層的物理的合計膜厚 d的積[d △ η ]給予。因此，爲了得到所希望的相位差，求由 這些材料得到的雙折射率△η的値大的膜厚比，由其雙折射 - 1 6- 1266896 率A η決定必要的雙折射層的物理的合計膜厚d。以各薄膜 的物理的膜厚與層數的積爲合計膜厚d，與物理的膜厚位於 前述的光學膜厚的範圍爲條件’ 一邊考慮製造適合性，一 邊選擇層數的話佳。 此外，藉由疊層折射率不同的電介質薄膜的多層薄膜 得到固有的光學作用者，已知有分色鏡、偏光射束分裂器 (beam splitter)、合成稜鏡、反射防止膜等，惟構成這些 多層薄膜的各個薄膜層都令其光學薄膜爲λ/4的整數倍而 設計，利用光的千涉現象達成預期的目的。此點，上述的 ® 雙折射層因各個薄膜層的光學膜厚比λ/4還薄，或藉由兩 種薄膜的光學膜厚的比決定固有的雙折射率△η等，故得知 根據與光的干涉現象完全不同的作用原理。 根據此構造性雙折射體30的光學的相位差如上述係藉 由合計膜厚d與雙折射率△ η的積而給予。作成在玻璃基板 交互地疊層各40層物理_膜厚15nm的Ti02層與物理的膜 厚15nm的Si02層的薄膜多層蒸鍍樣品，使用分光橢圓儀 測定後，得知給予208nm的相位差的負的雙折射體，而且， 馨 確認不發現光學非等向性的光學軸與基板的法線一致，作 爲負的c - p 1 a t e的功能。 分別假定Ti02層、Si02層的折射率爲2.35、1.47，由 理論式求出的雙折射率所造成的相位差爲2 1 8 n m，在誤差範 圍內與實測値一致。而且，此樣品的分光透射特性如第4 圖所示，可以說大致無色。此外，在透射率可看到波動 (r i pp 1 e )，惟此可考慮是來自玻璃基板的反射光與來自最 - 17 - 1266896 上層的薄膜表面的反射光的干涉的影響所造成者。關於此 點’可藉由在玻璃基板的表裡或最上層的薄膜表面配設反 射防止膜而改善。 使用此樣品於第2圖所示的液晶投影機，與不使用樣 品時比較，最亮的部分與最暗的部分的對比由2 0 0 : 1提高 到4 00: 1。而且，對5000小時的使用褪色等的劣化也不被 認定。此外，在使用完全相同的薄膜材料，分別以物理的 膜厚15nm各20層疊層到合計40層的其他樣品中，雙折射 所造成的相位差測定爲1 02nm，確認大致與理論計算値的 肇 1 0 7nm —致。而且，將此樣品組裝到使用後述的反射型的液 晶元件的投影機，確認了對比由到1 5 0 : 1改善到300 : 1。 如前述，本發明的構造性雙折射體不僅使用透射型液 晶元件的投影單元5，也能適用使用反射型液晶元件。使用 反射型液晶元件的投影單元的一例顯示於第5圖。來自光 源1 2的放射光藉由透射濾波器1 3成爲紫外線以及紅外線 被截割的白色光，透射集光光學系統35入射到僅反射紅色 光的分色鏡3 6。被反射的紅色光被鏡子3 7反射，入射到斜 β 設有偏光膜3 8 a的偏光射束分裂器3 8。s偏光成分因偏光 膜38a成爲直線偏光而被反射，經由相位差補償板40R入 射到反射型的液晶元件4 1 R。此外，透射分色鏡3 6的綠色 光與藍色光之中綠色光被分色鏡42反射，入射到偏光射束 分裂器43，.透射分色鏡42的藍色光入射到偏光射束分裂器 4 4 〇 此處所使用的反射型的液晶元件4 1 R係在由TN液晶構 - 1 8 - 1266896 成的液晶層的背後配置鏡子的構造。而且，由液晶元件4 1 R 射出的直線偏光光再度經由相位差補償板4OR入射到偏光 射束分裂器38。再度入射的直線偏光光對偏光膜38a成爲 P偏光成分後，透射偏光膜38a入射到合成稜鏡24。此外， 合成稜鏡24以及投影透鏡2 5的功能與之前的實施形態完 全一樣。 此處所使用的相位差補償板40R雖然也發揮補償液晶 元件4 1 R的液晶層所顯示的雙折射性所造成的相位差的功 能，惟因光在入射到液晶元件4 1 R時與射出時通過雨次， 故需考慮此點設計相位差補償板40R自身的雙折射所造成 的相位差。而且，對於以軸外（of f axi s )(與入射光軸與反 射光軸不同）使用反射型的液晶元件的情形，如第6圖（A ) 所示，也能接近液晶元件4 5配置相位差補償板46，組合偏 振器47與分析器48。 此外，相位差補償板46的設置位置必須在偏振器47 的射出側與分析器48的入射側之間。關於作成液晶元件45 的入射側或射出側，因即使嚴格上光學的效果並非同一也 能獲得大致接近的效果，故考慮其他的設計要因而設計的 話佳。因此，如第6圖（B)所示也能在偏振器47與液晶元 件45之間配置相位差補償板49，再者也能於液晶元件45 與分析器48之間追加相位差補償板。當然在此情形下雙方 的相位差補償板協同以得到雙折射所造成的適當的相位萎 而進行各個相位差補償板的設計。 在透射型的液晶元件之中如第7圖所示有與微透鏡5 0 -19- 1266896 組合者。微透鏡5 0係藉由每一像素劃分形成於背面側的玻 璃基板5 1的像素電極部52的黑矩陣部62，改善在像素單 位的開口率下降而被使用。藉由組合微透鏡50，成爲收斂 光束的照明光通過成爲偏振器的偏光板53、第一相位差補 償板5 4、玻璃基板5 5、對向電極5 6、配向膜5 7到達液晶 層5 8，然後通過配向膜5 9、像素電極部5 2，透射玻璃基板 5 1、第二相位差補償板60、成爲分析器的偏光板6 1而射出。 相位差補償板係用以補償相位的調變度因通過液晶層 的光的角度而不同，如此實施形態，像對於藉由微透鏡50 # 入射的光帶有角度的情形，在其入射側配設第一相位差補 償板5 4也有效。而且，如圖示也在射出側配設第二相位差 補償板60，藉由雙方的協同以得到初期的效果而設計也可 能。在第2圖、第5圖所示的光學系統雖然在圖中對液晶 元件的光以平行光顯示，惟對液晶元件組合微透鏡的情形， 通過液晶層的光的角度與第7圖一樣。因此，對於這種情 形以同樣的實施形態配設相位差補償板爲有效。 在上述樣態中，構造性雙折射體雖然由液晶元件分離， ® 惟也能由液晶元件形成。使用這種液晶元件1 1 1 R、111 G、1 1 1 Β 的投影單元的一例顯示於第8圖。此投影單元在第2圖所 示的投影單元中省略相位差補償板27R、27G、27B，除了使 用液晶元件1 1 1R、1 1 1G、1 1 1B以外，實質上與第2圖所示 投影單元相同，故省略其詳細說明，惟與構造性雙折射體 一體化的/被晶元件的樣態在以下詳細敘述。
第9圖槪略地顯示液晶元件1 1 1 R的構造。液晶元件111 R - 2 0 - 1266896 係TFT(薄S旲電晶體）方式’被主動矩陣（active matrix)驅 動。此液晶元件1 1 1 R係夾著液晶層1 3 〇 —對液晶元件用基 板131、132面對面配設。 液晶元件用基板1 3 1是由基板本體的透明玻璃板1 3 3、 形成於液晶層1 3 0側的內面1 3 3 a的薄膜電晶體1 3 4、透明 的像素電極1 3 5、配向膜1 3 6構成。在玻璃板1 3 3的內面 1 3 3 a，令薄膜電晶體1 3 4與像素電極1 3 5爲一組，這些配 設多數個成矩陣狀，一組薄膜電晶體134與像素電極135 對應紅色像素的一個像素。配向膜1 3 6是用以覆蓋薄膜電 馨 晶體134以及像素電極135而大致全面地形成。 他方的液晶元件用基板1 3 2在基板本體的透明的玻璃 板1 3 7與其內面（液晶層側的面）1 3 7 a的約略全面由玻璃板 137側依次層設有構造性雙折射層138、透明的共通電極（對 向電極）139、配向膜140。 此外，在液晶元件用基板1 3 1形成有改善每一像素劃 分像素電極部1 3 5，在像素單位的對比降低的黑矩陣部（省 略圖 τρ: )。 上述液晶元件111 R除了配設有構造性雙折射層1 38 外，爲與習知的TFT方式的液晶元件相同的構成。即藉由 薄膜電晶體134控制施加於像素電極135與共通電極139 之間的液晶層130的電壓，藉由使各電極間的液晶層130 的配向姿勢變化，藉由控制由偏光板26R入射由偏光板28R 射出的光量，表現像素的濃淡。 構造性雙折射層1 3 8係補償相位的調變度因通過液晶 -2卜 1266896 層1 3 0的光的角度而不同。因此，即使通過液晶層1 3 0的 光的角度大也能抑制對比的下降，故可使用開口數大的光 學系統。因此，減小液晶元件的大小，或採用口徑大的透 鏡以提高光的利用效率，或縮短光路徑長可謀求小型化， 或可縮小光學系統全體，擴大降低製造成本等的設計要因 的選擇範圍。 如上述的構造性雙折射層1 3 8除了配設於共通電極側 的玻璃板1 3 7的內面1 3 7 a外，也能配設於共通電極側的玻 璃板1 3 7的外面（與液晶層相反側的面）或像素電極側的液 鲁 晶元件用基板1 3 1。而且，構造性雙折射層1 3 8除了配設於 玻璃板的表面外，配設於配向膜與電極之間也可以，在玻 璃板兩面配設構造性雙折射層1 3 8也可以。再者，據此可 組合以各種形態配設有構造性雙折射層1 3 8的各種液晶元 件用基板1 3 1、1 3 2。 液晶元件用基板1 3 1、1 32並非限定於第9圖所示者， 第1 0圖到第1 3圖係顯示液晶元件用基板的層構造的各種 例’第1 0圖以及第i丨圖係顯示像素電極側的液晶元件用 鲁 基板層構造的例子，第1 2圖以及第1 3圖係顯示共通電極 側的液晶元件用基板的層構造的例子。此外，在與第9圖 所示的元件實質上相同者附加相同的符號，詳細的說明省 略。而且’方便上使用記載各液晶元件用基板於圖中的型 式（type)名而說明。 如第1 0圖（a )所示的型式AO的液晶元件用基板1 3 1與 第9圖所示的相同，無構造性雙折射層，與配設構造性雙 1266896 折射層1 3 8的液晶元件用基板1 3 2組合而使用。如第1 0圖 (b )所示的型式A 1的液晶元件用基板1 3 1係在其玻璃板1 3 3 的內面133a配設構造性雙折射層138，在該構造性雙折射 層138的上層形成薄膜電晶體134以及像素電極135，再者 在其上層層設配向膜136。如第10圖（c)所示的型式A2的 液晶元件用基板與型式A0 —樣在玻璃板133的內面133a 形成薄膜電晶體134、像素電極135、配向膜136,在玻璃 板133的外面133b形成構造性雙折射層138。 如第1 1圖（a )所示的型式A3的液晶元件用基板1 3 1係 鲁 在像素電極135與配向膜136之間形成構造性雙折射層 138。在此型式A3的例子中，於內面133a上的薄膜電晶體 134以及像素電極135的上層形成平坦化層（例如Si02)141 後形成構造性雙折射層1 38，在此構造性雙折射層1 38的上 層形成配向膜1 3 6。如第1 1圖（b )所示的型式A4的液晶元 件用基板131係與第10圖（b)所示的型式A1 —樣在內面 1 3 3 a形成構造性雙折射層1 3 8，並且藉由在玻璃板1 3 3的 外面133b也形成構造性雙折射層138，以配設構造性雙折 肇 射層138於兩面。如第11圖（c)所示的型式A5的液晶元件 用基板係使內面側的層構造與型式A3相同，在玻璃板1 3 3 的外面133b也配設構造性雙折射層138，令構造性雙折射 層1 3 8爲兩面。 此外，形成於玻璃板1 3 3的各像素電極1 3 5雖然需互 相電氣絕緣，惟如上述因構造性雙折射層1 38是由電介質 即電的絕緣體構成，故即使密接於各像素電極1 3 5而形成， -23- 1266896 也無使這些各像素電極1 3 5短路。 如第1 2圖（a )所示的型式B0的液晶元件用基板1 3 2係 不配設構造性雙折射層，與配設構造性雙折射層的像素電 極側的液晶元件用基板1 3 1組合而使用。如第1 2圖（b )所 示的型式B 1的液晶元件用基板1 3 2係與第3圖所示者相同， 在內面137a配設構造性雙折射層138,在該構造性雙折射 層1 3 8的上層依次層設共通電極1 3 9、配向膜1 40。如第1 2 圖（c)所示的型式B2的液晶元件用基板132係與型式B0 — 樣在玻璃板137的內面137a形成共通電極139、配向膜140， 在外面137b形成構造性雙折射層138。 如第1 3圖（a )所示的型式B3的液晶元件用基板1 3 2係 在共通電極139與配向膜140之間形成構造性雙折射層 138。此爲在玻璃板137的內面137a上形成共通電極139 後形成構造性雙折射層138，在此構造性雙折射層138的上 層形成配向膜140。如第13圖（b)所示的型式B4的液晶元 件用基板係與型式B 1相同在玻璃板1 3 7的內面1 3 7 a依次 層設構造性雙折射層138、共通電極139、配向膜140，並 且在玻璃板137的外面137b也藉由形成構造性雙折射層138 以配設構造性雙折射層138於兩面。如第13圖（c)所示的 型式B5的液晶元件用基板係與型式B3相同在內面137a形 成共通電極139、構造性雙折射層138、配向膜140，並且 在玻璃板137的外面137b也配設構造性雙折射層138，配 設構造性雙折射層1 3 8於兩面。 此外，在各液晶元件用基板1 3 1、1 3 2合倂構造性雙折 1266896 * 射層、各種電極、薄膜電晶體、配向膜、前述的黑矩陣部 等的其他層而形成也可以。例如如第1 4圖所示，在薄膜電 晶體134與像素電極135之間配設層間絕緣層（interlayer insulating film)142也可以，當然在具有這種層間絕緣層 1 42的液晶元件用基板形成構造性雙折射層也可以。 上述的各液晶元件用基板1 3 1、1 3 2的組合中的製造成 本的高低、翹曲調整的良否、光學補償性能的良否顯示於 表1。 [表1] 組合No· 面數 成本 翹曲調整 光學補償性能 1 1 1 X Δ 2 2 2 〇 Δ 3 1 1 X △ 4 2 2 Δ 〇 5 3 3 〇 〇 6 2 2 〇 Δ 7 3 3 〇 〇 8 4 4 ◎ 〇 組No .與構造性雙折射層的配置 1 :共通電極側單面 2:共通電極側兩面 3:像素電極側單面 4:共通電極側單面+像素電極側單面 5 :共通電極側兩面+像素電極側單面 -25- 1266896 6：像素電極側兩面 7 ：共通電極側單面+像素電極側兩面 8 :共通電極側兩面+像素電極側兩面 在上述表1中令在玻璃板的內面側或外面的任一方配 設有構造性雙折射層的情形爲[單面]，令在玻璃板的內面 側以及外面的兩方配設有構造性雙折射層的情形爲[兩 面]，分類各液晶元件用基板1 3 1、1 3 2，對這些組合附加組 合No. 1〜9，顯示製造成本的高低、翹曲調整的良否、光學 補償性能的良否。對應[組合No .]的液晶元件用基板1 3 1、 1 3 2的實際的組合如顯示於以下的表2所示。 [表2] 共通電極型式 B0 B1 B2 B3 B4 B5 像 A0 • 1 1 1 2 2 素 A1 3 4 4 4 5 5 電 A2 3 4 4 4 5 5 極 A3 3 4 4 4 5 5 型 A4 6 7 7 7 8 8 式 A5 6 7 7 7 8 8
表1的成本欄係顯示數字越大製造成本越高。而且，翹 曲調整[X ]係表示翹曲調整爲不可能，依[△]、[〇]、[◎] 的順序表示調整可更佳地進行。光學補償性能係[△]表示 得到較佳的結果，[〇]表示得到更佳的結果。 投影機用的液晶元件接受強的光溫度會上升，惟此時 - 2 6 - 1266896 因液晶的熱膨脹與雙折射率的溫度依存，對比特性會變化。 在這種狀況下若基板的翹曲大的話會損及在對比的顯示面 內的均勻性。因此，在液晶投影機用的液晶元件用基板中 基板的翹曲爲重要的特性，其溫度依存特性也包含，可精 密地控制較佳。 由表1得知，由光學補償性能的點在各液晶元件用基 板1 3 1、1 32至少各一面配設構造性雙折射層佳，由翹曲調 整的觀點在至少任一方的玻璃板的兩面配設構造性雙折射 層佳，更佳爲在各玻璃板133、137的各個兩面配設構造性 鲁 雙折射層佳。 此外，如型式A3、A5的液晶元件用基板131或型式B3、 B5的液晶元件用基板132，在電極與玻璃板（基板本體）之 間形成構造性雙折射層1 3 8的構成的情形，也有可以電介 質即以絕緣體構成的構造性雙折射層1 3 8作爲電極間的短 路防止用的絕緣層而發揮功能的優點。 但是，另一方面爲了連接電極與外部的電路，需在玻 璃板的顯示區域外不配設構造性雙折射層，配設露出電極 鲁 的區域。這種圖案形成（patterning)是藉由微影 (p h 〇 t ο 1 i t h 〇 g r a p h y )除去構造性雙折射層的一部分的手 法，或在應露出的電極的部分不使構造性雙折射層形成而 能使用罩幕（m a s k )蒸鍍（e v a p 0 r a t丨〇 n )的手法，惟構造性雙 折射層有鈾刻性不同的薄膜疊層多數層的難點，而且在罩 幕蒸鍍中，因每一液晶元件的設計成膜製程會受到影響， 故有製程管理繁雜的缺點。再者，對於在像素電極與共通 -27- I266896 電極之間配設構造性雙折射層的情形，雖然也與該層的厚 度有關，但也必須考慮施加於液晶層的電壓在依照構造性 雙折射層的容量比例下降低的點。 如型式Al、A3、A4、A5的液晶元件用基板131或型式 Bl、B3、B4、B5的液晶元件用基板132，在構造性雙折射 層1 3 8形成於玻璃板的內面側的情形下，因構造性雙折射 層138的各面與折射率比空氣還高的材料接觸，故在這些 邊界面的光的反射率和與空氣面接觸的光學補償元件比較 極低。因此，有可簡略化邊界面的反射防止層，或可省略 H 的優點。而且，也有可防止構造性雙折射層138的損傷等 的優點。 如型式A2、A4、A5的液晶元件用基板131或型式B2、 B4、B5的液晶元件用基板132，對於構造性雙折射層138 配設於玻璃板的外面的情形，爲了防止構造性雙折射層1 3 8 的損傷，在構造性雙折射層1 3 8的上層配設透明的保護層 較佳。 在基板本體配設構造性雙折射層的構成中，針對通過 鲁 液晶層的光可令通過該液晶層的角度與通過構造性雙折射 層的角度相同。而且，配設使用聚合物（polyraer)材料等作 成的相位差補償元件於液晶元件的內側很困難，惟除了在 以如上述的無機材料作成的構造性雙折射層爲可能外，對 熱.或紫外線等也具有充分的耐久性。 本發明的液晶元件如第1 5圖所示的例子可組合微透 鏡。微透鏡陣列1 50係配設於液晶元件的入射面側。在微 1266896 透鏡陣列1 5 0每一像素形成有微透鏡丨5 〇 a。此微透鏡1 5 0 a 係藉由使用離子交換技術在玻璃板附加連續的折射率分布 而作成。當然微透鏡使用加工玻璃或樹脂成透鏡形狀者也 可以。微透鏡1 5 0 a係藉由形成於每一像素劃分像素電極1 3 5 的射出面側的玻璃板1 3 3的黑矩陣部（未圖示）改善在像素 單位的開口率下降。 藉由組合微透鏡1 5 0 a，以成爲偏振器的偏光板作成直 線偏光的照明光係被微透鏡150a作成收斂光束，通過玻璃 板1 3 7、構造性雙折射層1 3 8、共通電極1 3 9、配向膜1 40 φ 到達液晶層130，然後通過配向膜136、像素電極135，透 射玻璃板1 3 3、成爲分析器的偏光板而射出。 構造性雙折射層1 3 8係用以補償相位的調變度因通過 液晶層1 3 0的光的角度而不同者，如此例，在像藉由微透 鏡1 50a入射來的光帶有角度的情形特別有效，有對比的提 高或加大微透鏡1 50a的開口數的設計爲可能的大的優點。 在上述例子中雖然爲配設構造性雙折射層1 38於共通 電極側的玻璃板1 3 7的內面1 3 7 a的液晶元件用基板1 3 2， Φ 惟例如如第16圖所示，爲配設於玻璃板137的外面137b 的型式的液晶元件用基板1 32也可以。而且，其他爲第1 0 圖到第13圖所示的各種層構造的晶元件用基板131、132 的組合也可以。 透射型液晶元件的一例可藉由以下的製程製造。最初 在成爲共通電極側的基板本體的厚度的玻璃板，以 交互Si02與Ti02各個膜厚15nm各46層藉由電子束蒸鍍疊 -29- 1266896 層形成構造性雙折射層。此構造性雙折射層爲層的厚度i . 3 8 # ΙΏ，對波長5 5 0 n m的光顯示3 1 0 n m的負的雙折射。其次， 在其上藉由鍍法以1 0 0 nm的膜厚形成成爲共通電極的I το 膜。然後形成聚醯亞胺（polyimide)的配向膜形成用樹脂 膜，藉由實施摩擦（rubbing)當作配向膜，作成共通電極側 的液晶元件基板。另一方面，在成爲像素電極側的基板本 體的厚度〇.7mm的玻璃板上作成像素電極陣列者形成聚醯 亞胺的配向膜形成用樹脂膜，藉由實施摩擦當作配向膜， 作成像素電極側的液晶元件基板。 鲁 令如上述作成的各液晶元件基板摩擦方向互相直交而 貼合，其間封入正的介電常數的向列（nema t i c )液晶，貼合 樹脂製微透鏡陣列，作成TN液晶元件。 使用此TN液晶元件的投影機對綠色光顯示對比爲 550 : 1，與使用不配設構造性雙折射層的TN液晶元件的投 影機的對比的3 50 : 1比較，改善效果被認定。 以本發明的無機材料作成的構造性雙折射層也能適用 於反射型液晶元件。顯示使用反射型液晶元件的投影單元 ® 的一例於第1 7圖。來自光源1 2的放射光藉由透射爐波器1 3 成爲紫外線以及紅外線被截割的白色光，透射集光光學系 統35入射到僅反射紅色光的分色鏡36。被反射的紅色光被 鏡子3 7反射，入射到斜設有偏光膜3 8 a的偏光射束分裂器 3 8。s偏光成分因偏光膜3 8 a成爲直線偏光而被反射，入射 到反射型的液晶元件1 6 1 R。此外，對與前述的構成實質上 相同的構成者附加相同的符號。 -30- 1266896 同樣地，透射分色鏡36的綠色光被分色鏡42反射， 入射到偏光射束分裂器4 3，成爲直線偏光的綠色光入射到 反射型液晶元件1 6 1 G。透射分色鏡42的藍色光入射到偏光 射束分裂器44，成爲直線偏光的藍色光係朝反射型液晶元 件1 6 1 B被反射。 如第1 8圖所示，反射型的液晶元件1 6 1 R的一例爲在 一對基板132、165之間具有液晶層130。型式B0的共通電 極側的基板1 3 2與上述者同一的型式C0的基板1 6 5係以不 透明的矽基板166爲基板本體。在此矽基板166控制電極 · 間的施加電壓的像素電路1 67係每一像素形成，在該像素 電路167分別連接有像素電極168。像素電極168係成爲以 鋁或銀等的反射率高的材料作成的反射板，反射透射液晶 層130而來的光。在矽基板166與像素電極168之間形成 有層間絕緣層169，形成配向膜171以覆蓋像素電極168與 層間絕緣層1 6 9。 通過構造性雙折射層138以及液晶層130的偏光光被 像素電極168反射。再度通過液晶層130以及構造性雙折 H 射層1 38後，偏光光入射到偏光射束分裂器38，因紅色光 的P偏光成分對偏光膜3 8 a成爲直線偏光，故直線偏光光 透射偏光膜38a入射到合成稜鏡24。若對液晶元件的像素 4 1 R施加電壓的話，液晶分子會使直線偏光的偏光方向變 化，使銀幕3上的像素像的密度減少。合成稜鏡24以及投 影透鏡2 5的構造以及功能與透射型液晶投影機的一樣。 因光在此處所使用的構造性雙折射層1 38通過兩次’ -3卜 1266896 故需考慮此點設計構造性雙折射層1 38自身的雙折射所造 成的相位差。而且，對於以軸外使用反射型的液晶元件的 情形也能利用。（參照第6圖（A)、第6圖（B )) 配設構造性雙折射層1 3 8於像素電極側的液晶元件用 基板165也可以。第19圖是顯示配設構造性雙折射層138 於像素電極側的液晶元件用基板1 6 5的例子，在像素電極 168與配向膜171之間配設有構造性雙折射層138。而且， 也能組合型式CO、C1 (參照第18圖、第19圖）的基板165 與型式B0〜B5的共通電極側的基板132。當然第18圖所示 <1 的基板1 6 5與型式B0的共通電極側的基板1 3 2的組合因不 包含構造性雙折射層1 3 8，故被去除。 在下表3中上述的液晶元件用基板165與型式B0〜B5 的液晶元件用基板132的組合中的製造成本、翹曲調整的 良否、光學補償性能的良否與表1 一樣地顯示。表3所示 的[組合No .]的實際的組合如顯示於表4所示，令第1 8圖 所示的層構造的液晶元件用基板1 3 2爲型式C0，令第1 9圖 所示的層構造的液晶元件用基板165爲型式C1。 ® [表3] 組合No . 面數 成本 翹曲調整 光學補償性能 1 1 1 X Χ〜Δ 2 2 2 〇 Δ 3 1 1 X Χ〜Δ 4 2 2 Δ 〇 5 3 3 〇 Δ -32- 1266896 組合No ·與構造性雙折射層的配置 1 :共通電極側單面 2:共通電極側兩面 3:矽基板一面 4 ·.共通電極側單面+矽基板一面 5 :共通電極側兩面+矽基板一面 [表4] 共通電極型式 __ B0 B1 B2 B3 B4 B5 — 矽基板型式 C0 • 1 1 1 2 2 C1 3 4 4 4 5 5 此外，本發明當然對於藉由在透射型的液晶元件的一 側的面配置反射板當作反射型液晶元件的構成也能利用。 可藉由反射型液晶元件配置的製程製造。首先，在作 成有像素電極陣列的矽基板形成垂直配向用聚醯亞胺配向 膜，實施摩擦作成像素電極側的液晶元件用基板。而且， 在玻璃板形成構造性雙折射層與成爲共通電極的I TO膜， 然後在I TO膜之上形成垂直配向用聚醯亞胺配向膜，實施 摩擦作成共通電極側的液晶元件用基板。此共通電極側的 玻璃板、構造性雙折射層、IT0膜的規格與透射型液晶元件 的共通電極側的同一。 使摩擦方向互爲反方向平行而貼合如上述作成的各液 晶元件基板，在其間封入負的介電常數的向列液晶，作成VA 液晶元件。 -33- 1266896 使用此VA液晶元件的投影機對綠色光顯示對比爲 9〇〇 : 1 ’與使用不配設構造性雙折射層的VA液晶元件的投 影機的對比的5 0 0 : 1比較，改善效果被認定。 在本發明的液晶投影機中，上述功能的目的所使用的 相位差補償板不僅如第3圖所示的多層薄膜的疊層體，若 爲以無機材料作成的構造性雙折射體的話，可利用各種形 態者。第3圖所示的薄膜疊層體爲光學的非等向性未發現 的光學軸與基板玻璃的法線一致的一軸性的負的雙折射 板’雖然以作爲c - p 1 a t e使用的例子來舉出，惟負的一軸 馨 性的雙折射體如第20曝所示，也能使用在成爲透明的支持 體的玻璃基板66(在反射型液晶元件中爲不透明的矽基板） 的表面使用排列透Η月的板狀突起67成格子狀的構造性雙折 射體70。各個突起67係呈長方形的平行管狀。 構成此構造性雙折射體70的物理的構造的板狀突起67 的厚度d、高度h以及排列間隔對光的波長十分小，例如光 學膜厚爲；1/100〜λ/5,較佳爲；1/50〜λ/5,實際上若爲；1/30〜 λ / 1 0左右的話佳。不顯示光學非等向性的光學等向軸70a ® 係延伸於平行於玻璃基板66的上表面66a的方向。在組裝 於液晶投影機時，形成有上述構造的玻璃基板6 6的表面係 與照明光軸或投影光軸垂直而配置，作爲a - p 1 a t e使用。 而且，因在與照明光軸或投影光軸直交的面內，板狀突起67 係一次元排列，故在一次元排列的方向，因空氣層與板狀 突起67所造成的不同的折射率在平行於光學等向軸70a的 方向交互分布。 - 34- 1266896 玻璃基板上的突起對玻璃基板不垂直也可以。第21圖 係顯示在玻璃基板66的上表面66a上傾斜複數個透明的板 狀突起7 1而排列的構造性雙折射體72的一例。光學的等 向性軸7 2 a係延伸於對玻璃基板6 6的上表面6 6 a傾斜的多 方向。突起71的配置係在與照明光軸或投影光軸直交的面 內發生因空氣與突起71所造成的一次元排列的折射率分 布。構造性雙折射體72係玻璃基板66的上表面66a與照 明光軸或投影光軸垂直而配置。於是，此構造性雙折射體7 2 係當作負的一軸性雙折射體〇-pl a te而作用，其光學的等 向性軸對玻璃基板66的上表面6 6 a傾斜。 如第20、21圖所示，各個突起67、71可藉由微影以 及蝕刻製程作成。此外，爲了得到作爲負的一軸性雙折射 體的作用，需充分地加大以高度h對各個突起67、7 1的寬 度d表不的縱橫比（a s p e c t r a t i 〇 )。對於此縱橫比不充分 大的情形，成爲橢圓體的折射率nx、ny、ιιζ均不同的兩軸 性雙折射體。 若縱橫比極小的話，構造性雙折射體7 5如第2 2圖所 示成爲正的a - p 1 a t e。此構造性雙折射體7 5是藉由在玻璃 基板66的表面以一定間距排列由透明的電介質構成的突條 74成格子狀而構成，突條74的寬度W、高度h以及排列間 距與之前的例子一樣遠比波長還小。構造性雙折射體7 5的 相位差成爲突條74的高度h與其折射率的積。光學的等向 性軸7 5 a與突條7 4平行。突條74的配置在與照明光軸或 投影光軸直交的面內產生由空氣與突條7 4造成的一次元排 -35 - 1266896 列的折射率分布。構造性雙折射體75係玻璃基板66的上 表面6 6 a與照明光軸或投影光軸垂直而配置。 若突條74的高度h比入射光的波長還高的話，構造性 雙折射體7 5成爲二軸折射率非等向性。若高度更高的話， 顯示負的雙折射性c - p 1 a t e的光學特性。兩個突條7 4管的 間隙以具有與突條7 4不同的折射率的電介質層滿足也可 以。 正的c - p 1 a t e也還能作爲本發明的構造性雙折射體而 利用。構造性雙折射體77如第23圖所示，在玻璃基板66 # 的表面具有以預定的間隔配置的透明的電介質構成的多數 個突起76。各個電介質突起76實質上係呈長方形的平行管 狀。突起7 6的大小或排列間距若爲遠比入射光的波長還小 的話佳。 構造性雙折射體7 7係玻璃基板6 6的上表面6 6 a與照 明光軸或投影光軸直交而配置。藉由突起76的配置，在與 照明光軸或投影光軸直交的面內由空氣以及突起造成的折 射率的不同部分係二次元分布。突起76可藉由微影以及鈾 ® 刻製程作成。突起7 6之間的間隙滿足折射率與突起不同的 電介質也可以。 再者，正的ο - p 1 a t e可以第24圖所示的形態得到，具 有這種二次元的物理的構造的排列圖案的這些構造性雙折 射體80也爲了本發明的目的而能有效地使用。第24圖所 示的構造性雙折射體80是在玻璃基板66的表面以一定的 傾斜角度規則地使由透明的電介質構成的突起8丨林立，可 - 36- 1266896 藉由微影作成。需這些構造的大小或重複間距遠比入射光 的波長還小，突起81之間的間隙係以與突起81折射率不 同的空氣或透明的電介質的任一個滿足都可以。構造性雙 折射體80的光學軸80a係對玻璃基板66的上表面66a傾 斜。突起8 1可藉由微影以及蝕刻製程作成。 當作成正的o-plate時如第25圖所示，藉由對玻璃基 板6 6的表面由斜方向蒸鍍一種類的電介質也能得到係揭示 於美國專利第5 6 3 8 1 9 7號說明書（前揭示的專利文獻1 )。此 外，第25圖中所示的斜線並非表示接鄰的薄膜層84間的 鲁 邊界。此構造性雙折射體83係玻璃基板66的上表面66a 與照明光軸或投影光軸垂直而配置使用。據此，斜設的薄 膜層8 4係顯示ο - p 1 a t e雙折射體的光學非等向性。 以上根據圖示的實施形態針對本發明來敘述·，以無機 材料作成的這些相位差補償板係玻璃基板66的上表面66a 對照明光軸或投影光軸垂直而配置。爲了更有效的相位差 補償，對這些光軸以45°以下例如10°以下較佳爲5°以 下的範圍傾斜構造性雙折射體而配置也可能。而且，在兩 ® 片以上1 0片以下，較佳爲兩片以上4片以下的範圍內組合 相位差補償板而使用也可以。即使在此情形中對光軸也能 在上述範圍內傾斜而使用，再者，也能採用像使組合的各 個相位差補償板的傾斜角度互異的樣態。 在組合複數片相位差補償板而使用時也能使用不同種 類的相位差補償板。例如藉由一片負的c - p 1 a t e、一片負的 ο - p 1 a t e、一片正的a - p 1 a t e的組合，進行更精密的相位差 一 37 - 1266896 補償’可更提高投影於銀幕的畫像的對比。而且，可適用 本發明的液晶元件的動作模式也不僅上述的透射型TN液晶 模式’可舉反射型TN液晶模式或公知的ECB(Electrical ly Con t ro 1 1 ed Bi r ef r i ngence :電場控制複折射）、VA( Ver t i ca 1 Aligned:垂直對準）、〇CB(Optically Compensatory Bend: 光學補償彎曲）、FLC ( F e r r o L i q u i d C r y s t a 1 :鐵液晶）等的 各種動作模式者，再者，對於如軸外方式或微透鏡方式等 採用RGB的各色光以不同的入射角度通過液晶元件的光學 系統的投影機，本發明也能適用。 再者，當作成由利用蒸鍍或濺鍍的薄膜層構成的相位 差補償層時，也能將成爲其支持體的基板接合於與構成照 明光學系統或投影光學系統的透鏡等的光學零件或液晶元 件的構成零件的玻璃基板等的光學零件，或兼用這些光學 零件於薄膜層的支持體。藉由這種工夫可減少零件數目、 降低對位或角度調整所需的位置。在液晶元件的基板上形 成相位差補償層的情形，也能配設於液晶元件的外面或內 面的任一面，惟配設於元件的內面可降低與空氣的界面數， 可降低表面反射造成的畫像劣化或光量損失。此外，雖然 -'*.-……-.... 在液晶元件的基板有每一像素施加有訊號電壓的主動側基 板與作爲共通側電極利用的對向基板，惟在光學上在其任 一個形成相位差補償層均可。而且，依照需要相位差補償 層的單面或兩面進行反射防止處理較佳。特別是對於疊層 薄膜層的相位差補償板的情形，因在其作成製程中可實施 利用干涉薄膜的反射防止處理，故製造效率佳。 - 3 8 - 1266896 胃作成疊層薄膜層的相位差補償層時，各層的膜厚未 必需要相等，而且，未僅限定於交互疊層兩種薄膜。例如 以適宜的順序、膜厚疊層折射率不同的三種類以上的薄膜 也可以’考慮成膜製程的容易度、由各層的內部應力所產 生的應變的吸收、折射率的波長依存性等，可適宜地設計。 再者’組合以對上述各種構造性雙折射體具有相位差補償 作用’並且對耐久性特別無問題的聚合物薄膜爲基材的相 位差補償薄板也仍包含於本發明的實施形態。 【發明的功效】 Φ 如以上所述，如果依照使用本發明的液晶投影機，用以使 μ用以無機材料作成的構造性雙折射體進行相位差補償後會 ；// . 富於耐久性，且無成本負擔大，可提高投影於銀幕的畫像 的對比。 【圖式簡單說明】 第1圖是顯示背部方式的液晶投影機的槪略的外觀圖。 第2圖是使用透射型液晶元件的投影單元的槪略構成 圖 第3圖是顯示相位差補償板的一實施形態的槪念圖。 第4圖是顯·示第3圖所示的相位差補償板的分光透射 特性圖。 第5圖是使用反射型液晶元件的投影單元的槪略構成 圖。 第6圖是顯示對反射型液晶元件在軸外組合相位差補 償板的情形的構成例的槪略圖。 -39 - 1266896 第7圖是顯示對與微透鏡組合的透射型液晶元件組合 相位差補償板時的構成例的槪略剖面圖。 第8圖是使用透射型液晶元件的投影單元的槪略構成 圖。 第9圖是顯示液晶元件的槪略構造的槪略剖面圖。 第1 0圖是顯示像素電極側的液晶元件用基板的構成例 圖。 第1 1圖是顯示像素電極側的液晶元件用基板的其他構 成例圖。 _ 第1 2圖是顯示共通電極側的液晶元件用基板的構成例 圖。 第1 3圖是顯示共通電極側的液晶元件用基板的其他構 成例圖。 第1 4圖是顯示使用配設層間絕緣膜的像素電極側的液 晶元件用基板的液晶元件的例子圖。 第1 5圖是顯示倂用微透鏡的例子圖。 第1 6圖是顯示在共通電極側的液晶元件用基板的外面 β 配設構造性雙折射層的液晶元件倂用微透鏡的例子圖。 第1 7圖是使用反射型液晶元件的投影單元的槪略構成 圖。 第1 8圖是顯示反射型液晶元件的構成例圖。 第1 9圖是顯示在矽基板形成構造性雙折射層的例子 圖。 第20圖是具有形狀圖案的構造性雙折射體的一實施形 一 4 0 - 1266896 態的槪念圖。 第21圖疋具有形狀圖案的構造性雙折射體的其他實施 形態的槪念圖。 第22圖7E具有形狀圖案的構造性雙折射體的另外實施 形態的槪念圖。 第2 3圖是顯示構造性雙折射體的再其他實施形態的槪 念圖。 第24圖是顯示構造性雙折射體的再其他實施形態的槪 念圖。 _ 第25圖是以來自傾斜方向的成膜作成的構造性雙折射 體的槪念圖。 【符號說明】 3 :銀幕 5:投影單元 1 1 R、1 1 G、1 1 B、1 1 1 R、1 1 1 g、n i B :液晶元件 1 2 :光源 1 3 :濾波器 · 1 4 :玻璃棒 15:中繼透鏡 16:平行光管透鏡 17、18B、19、20 :鏡子 18R、18G、36、42 :分色鏡 24:合成稜鏡 24a、24b : 分色面 一 4 1 - 1266896 2 5 :投影透鏡 26R、26G、26B:偏光板 27R、27G、27B:相位差補償板 28R、28G、28B:偏光板 30、70、72:構造性雙折射體 3 5 :集光光學系統 3 8 :偏光射束分裂器 3 8 a :偏光膜 40R、46、49 :相位差補償板 4 1 R :反射型的液晶元件 4 5 :液晶元件 47:偏振器 48:分析器 5 0、1 5 0 a :微透鏡 5 1 :玻璃基板 5 2 :像素電極部 5 3 > 61:偏光板 5 4 :第一相位差補償板 5 5 :玻璃基板 5 6 :對向電極 5 7、5 9、1 3 6、1 7 1 :配向膜 5 8、1 3 0 :液晶層 6 0 :第二相位差補償板 62:黑矩陣部 -42 - 1266896 6 6 :玻璃基板 66 a: 上表面 6 7 :板狀突起 7 〇 a :光學等向軸 7 4 : 突條 1 3 1、1 3 2 :液晶元件用基板 1 3 3、1 3 7 :玻璃板 133a、 137a:內面 133b' 137b:外面 1 3 4 :薄膜電晶體 1 3 5 :像素電極 1 3 8 :構造性雙折射層 1 3 9 :共通電極 1 4 2、1 6 9 :層間絕緣層 1 5 0 :微透鏡陣列 1 6 5 :液晶元件用基板 1 6 6 : 矽基板 1 6 7 :像素電路 1 6 8 :像素電極 LI、L2 :薄膜 -43-