CN112859226A - 相位差补偿元件、液晶显示装置及投射型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

【课题】本发明提供能够大幅缩小配置空间，而且耐久性也优异的相位差补偿元件等。【解决方案】补偿液晶面板的残余相位差的相位差补偿元件具备：透明基板；第一光学各向异性层，其由无机材料构成，且作为C‑板发挥作用；以及第二光学各向异性层，其由沉积了无机材料的双折射层构成，所述双折射层中的所述无机材料的沉积方向和所述透明基板的表面所成的角的角度不为90°，在将所述相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为A、并将所述液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为B时，满足以下的公式（1）：
Figure 606503DEST_PATH_IMAGE002
…公式（1）。

Description

相位差补偿元件、液晶显示装置及投射型图像显示装置
技术领域
本发明涉及相位差补偿元件、液晶显示装置及投射型图像显示装置。
背景技术
近年来，液晶显示装置中，为了改善对比度特性及视角特性，利用使用了相位差补偿元件的光学补偿技术。例如，可举出垂直取向液晶中的黑亮度浮动的补偿。另外，为了补偿液晶的预倾角造成的相位差及因斜向入射光产生的双折射造成的相位差，提出了将水晶等的相位差补偿元件与液晶面板的主表面平行配置而进行光学补偿的方法、或将高分子膜等的具有双折射的有机材料等与液晶面板的主表面平行配置而进行光学补偿的方法（例如，参照专利文献1～3）。
然而，在使用加工单晶体作为相位差补偿元件的方法的情况下，特别是在想要连同液晶的预倾角度也考虑而进行补偿时，有必要相对于晶轴以既定的角度进行切出，在材料切出、研磨等上需要非常高的精度，结果成为高成本。另外，关于延伸的膜等，不容易进行晶轴的控制。
因此，提出了将相位差补偿元件本身对液晶面板的主表面倾斜配置等的方法（例如，参照专利文献4、5）。
然而，存在这样的担忧，即在推进小型化的投影仪内部，将相位差补偿元件对液晶面板的主表面倾斜配置的空间不足。进而，对于热或高亮度且高输出的光束会容易老化，在耐久性上存在课题。
因而，现状是要求提供能够大幅缩小配置空间，进而耐久性也优异的相位差补偿元件。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2005－172984号公报；
【专利文献2】日本特许第4661510号公报；
【专利文献3】日本特许第4566275号公报；
【专利文献4】日本特开2006－11298号公报；
【专利文献5】日本特开2009－229804号公报。
发明内容
【发明要解决的课题】
本发明以解决现有的所述诸多问题并达到以下目的为课题。即，本发明的目的在于提供能够大幅缩小配置空间，进而耐久性也优异的相位差补偿元件、使用所述相位差补偿元件的液晶显示装置及使用所述液晶显示装置的投射型图像显示装置。
【用于解决课题的方案】
作为用于解决所述课题的方案，如下。即，
＜1＞一种补偿液晶面板的残余相位差的相位差补偿元件，其特征在于，具备：
透明基板；
第一光学各向异性层，其由无机材料构成，且作为C-板（C-plate）发挥作用；以及
第二光学各向异性层，其由沉积了无机材料的双折射层构成，所述双折射层中的所述无机材料的沉积方向和所述透明基板的表面所成的角的角度不为90°，
在将所述相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为A、并将所述液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为B时，满足以下的公式（1）。
Figure 346641DEST_PATH_IMAGE002
…公式（1）
＜2＞根据所述＜1＞记载的相位差补偿元件，其中，所述双折射层由所述无机材料的斜角蒸镀膜构成。
＜3＞根据所述＜1＞至＜2＞的任一项记载的相位差补偿元件，其中，所述第二光学各向异性层中的所述无机材料为含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta、Al、Hf及Ce的至少任一种的氧化物。
＜4＞根据所述＜1＞至＜3＞的任一项记载的相位差补偿元件，其中，所述第一光学各向异性层为层叠2种以上折射率不同的无机氧化物膜而成的防反射层。
＜5＞根据所述＜1＞至＜4＞的任一项记载的相位差补偿元件，其中，在所述透明基板与所述第二光学各向异性层之间，具有层叠2种以上折射率不同的无机氧化物膜而成的匹配层。
＜6＞根据所述＜5＞记载的相位差补偿元件，其中，
所述防反射层中的所述无机氧化物膜的至少1种为含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜，
所述匹配层中的所述无机氧化物膜的至少1种为含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜。
＜7＞根据所述＜1＞至＜6＞的任一项记载的相位差补偿元件，其中，在所述第二光学各向异性层上，具有由电介质膜构成的保护层。
＜8＞根据所述＜1＞至＜7＞的任一项记载的相位差补偿元件，其中，所述透明基板为玻璃、石英、水晶及蓝宝石的任一种。
＜9＞一种液晶显示装置，其特征在于，具备液晶面板和所述＜1＞至＜8＞的任一项记载的相位差补偿元件。
＜10＞一种投射型图像显示装置，其特征在于，具备：出射光的光源；投射调制后的光的投射光学系统；以及配置在所述光源与所述投射光学系统之间的光路上的所述＜9＞记载的液晶显示装置。
【发明效果】
依据本发明，能够提供能够解决现有的所述诸多问题，并能大幅缩小配置空间，进而耐久性也优异的相位差补偿元件、使用所述相位差补偿元件的液晶显示装置、以及使用所述液晶显示装置的投射型图像显示装置。
附图说明
图1是示出相位差补偿元件的结构例的截面图。
图2是防反射层的截面示意图。
图3是斜角蒸镀膜的斜视示意图。
图4是用于说明成膜斜角蒸镀膜的斜角蒸镀法的一个例子的示意图。
图5是示出将从蒸镀源起的蒸镀方向投影于蒸镀对象面的朝向的一个例子的示意图。
图6是示出相位差补偿元件的制造方法的流程图。
图7是示出液晶显示装置的结构的一个例子的概略图。
图8是示出投射型图像显示装置的结构的一个例子的概略图。
图9是示出实施例1及2的结果的图表。
具体实施方式
以下，边参照附图，边按照下述顺序对本技术的实施方式详细地进行说明。
1. 相位差补偿元件
2. 液晶显示装置
3. 投射型图像显示装置
4. 实施例
（相位差补偿元件）
本实施方式所涉及的相位差补偿元件是补偿液晶面板的残余相位差的相位差补偿元件。
相位差补偿元件具有透明基板、第一光学各向异性层和第二光学各向异性层。
本发明中，在将相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为A、并将液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为B时，满足以下的公式（1）。
Figure 267324DEST_PATH_IMAGE004
…公式（1）
通过满足公式（1），能够不对液晶面板倾斜相位差补偿元件而补偿液晶面板的残余相位差。因此，能够大幅缩小配置空间。
此外，平均相位差值是指液晶的预倾角方向上从正面起5°为止的范围中按照1°刻度（－5°、－4°、－3°、－2°、－1°、0°、1°、2°、3°、4°、5°）测量的相位差值的平均值。
另外，相位差值能够利用大塚电子株式会社制Retardation（リタデーション）测量装置RETS－100来测量。
关于相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值，能够根据液晶面板的平均相位差值适当选择，例如，可举出1nm以上10nm以下。
作为液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值，无特别限制，能够根据目的适当选择，例如，可举出1nm以上10nm以下。
第一光学各向异性层由无机材料构成。
第二光学各向异性层由沉积了无机材料的双折射层构成。
这种相位差补偿元件以无机材料为构成材料，因此耐久性优异。
图1是示出相位差补偿元件的结构例的截面图。如图1所示，相位差补偿元件10具备：透明基板11；在透明基板11上交替层叠高折射率膜和低折射率膜且各层的厚度为使用波长以下的匹配层12；形成在匹配层12上的由斜角蒸镀膜构成的第二光学各向异性层13；以及形成在第二光学各向异性层13上的由电介质膜构成的保护层14。另外，在透明基板11侧具备第一光学各向异性层15A，在保护层14侧具备防反射层15B。
＜透明基板＞
透明基板11对于使用波长频带的光而言是透明的。透明基板11对于使用波长频带的光具有较高的透射率。作为透明基板11的材料，例如为无机材料。作为无机材料，可举出玻璃、石英、水晶、蓝宝石等。透明基板11的形状一般为四方形，但是可适当选择与目的相应的形状。透明基板11的厚度优选为例如0.1mm以上3.0mm以下。
＜第一光学各向异性层及防反射层＞
第一光学各向异性层15A例如与透明基板11的和第二光学各向异性层13侧对置的面相接而设置。
第一光学各向异性层15A由无机材料构成。
第一光学各向异性层15A作为C-板发挥作用。
在此，C-板是指相对于基板面光学轴为垂直的方向的双折射体。光学轴是指不引起双折射的方向，是相位差（Retardation）成为0的方向。
防反射层15B例如可根据需要与保护层14的和第二光学各向异性层13侧对置的面相接地设置。
第一光学各向异性层15A例如在期望的使用波长频带上具有防反射的功能。
防反射层15B在期望的使用波长频带上具有防反射的功能。
图2是第一光学各向异性层的截面示意图。如图2所示第一光学各向异性层15A为层叠了2种以上折射率不同的无机氧化物膜而成的防反射层，例如，由交替层叠折射率分别不同的第一氧化物膜151和第二氧化物膜152的多层膜形成。防反射层的层数可根据需要适当决定，从生产率的方面考虑优选5～40层左右。此外，防反射层15B也与第一光学各向异性层15A同样构成。
作为第一氧化物膜151和第二氧化物膜152的折射率差，越大越优选，不过若考虑得到材料的容易度、成膜性等，则优选为0.5以上1.0以下。此外，折射率例如为波长550nm时的折射率。
第一光学各向异性层15A的无机氧化物膜及防反射层15B的无机氧化物膜各自由例如含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜构成。
例如，第一光学各向异性层15A及防反射层15B能够设为交替层叠由相对高折射率的氧化铌（波长550nm的折射率2.3）构成的第一氧化物膜151和由相对低折射率的氧化硅（波长550nm的折射率1.5）构成的第二氧化物膜152的多层膜。
此外，构成第一光学各向异性层15A及防反射层15B的氧化物也可为非化学计量的物质。即，氧化物的构成元素的原子比也可以不是简单的整数比。这是因为如果以溅射法等来成膜氧化物膜，则氧化物成为非化学计量的情况比较多。另外，难以稳定测量成膜后的氧化物中的元素比，所以难以确定氧化物中的元素比。
鉴于氧化物为非化学计量的情况，例如，含有Nb的氧化物可由以下的式表示。
Figure 990429DEST_PATH_IMAGE006
例如，含有Si的氧化物可由以下的式表示。
Figure 273643DEST_PATH_IMAGE008
作为第一光学各向异性层15A及防反射层15B的厚度，无特别限制，能够根据目的适当选择，例如，可举出250nm以上2,300nm以下等。此外，在本说明书中层的厚度（膜厚）是指平均膜厚。
＜匹配层＞
匹配层12例如为层叠了2种以上折射率不同的无机氧化物膜的多层膜。匹配层12设置在透明基板11与第二光学各向异性层13之间。匹配层12被设计成通过干涉消除界面反射光，防止透明基板11和第二光学各向异性层13的界面上的反射。即，匹配层12被设计成消除透明基板11与匹配层12的界面反射光和匹配层12与第二光学各向异性层13的界面反射光。
匹配层12由例如含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜构成。
此外，构成匹配层12的氧化物也可为非化学计量的物质。即，氧化物的构成元素的原子比也可以不是简单的整数比。这是因为如果以溅射法等来成膜氧化物膜，则氧化物成为非化学计量的情况比较多。
作为匹配层12的厚度，无特别限制，能够根据目的适当选择，例如，可举出140nm以上240nm以下等。
＜第二光学各向异性层＞
第二光学各向异性层13由沉积了无机材料的双折射层。
双折射层中的无机材料的沉积方向和透明基板的表面所成的角的角度不为90°。
双折射层例如为斜角蒸镀膜。
在图1所示的相位差补偿元件10中，第二光学各向异性层13配置在匹配层12与保护层14之间。
双折射层例如包含由无机材料构成的多个双折射膜。作为无机材料，优选电介质材料，可举出例如含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta、Al、Hf及Ce的至少任一种的氧化物。
作为无机材料，优选氧化钽（例如，Ta2O5）。
构成双折射层的多个双折射膜的材料或组成例如相同。
关于多个双折射膜各自的相位差，无特别限定，可根据液晶面板适当设定。
构成双折射层的双折射膜各自的厚度能够根据想要补偿的相位差而适当选择。
包含多个双折射膜的第二光学各向异性层的整体厚度，能够根据想要补偿的相位差而适当选择，例如，可举出50nm以上500nm以下等。
图3是斜角蒸镀膜的斜视示意图。如图3所示，构成第二光学各向异性层13的斜角蒸镀膜23是将蒸镀材料沿着相对于透明基板11的表面倾斜的方向沉积而被成膜，或是将蒸镀材料沿着相对于与蒸镀对象面21正交的方向即法线S倾斜的方向沉积而被成膜。相对于蒸镀对象面21的法线S的倾斜角度优选为60°以上80°以下。
第二光学各向异性层13例如成为沉积多层这样的双折射膜的结构。
各双折射膜是沿着相对于法线S倾斜的方向沉积而被成膜，构成双折射膜的无机材料的成膜方向与透明基板的表面所成的角的角度不为90°。
关于各双折射膜，作为设为无机材料的成膜方向与透明基板的表面所成的角的角度不为90°的状态的方法，例如优选将蒸镀源配置在相对于法线S倾斜的位置，利用来自该蒸镀源的斜角蒸镀来成膜斜角蒸镀膜的方法。在通过多次斜角蒸镀来形成双折射层的情况下，改变蒸镀角度而重复斜角蒸镀，得到最终的双折射层。
图4是用于说明成膜斜角蒸镀膜的斜角蒸镀法的一个例子的示意图。图5是示出将来自蒸镀源的蒸镀材料的飞来方向投影于蒸镀对象面的朝向（蒸镀方向）的一个例子的示意图。
如图4所示，从蒸镀源R按照蒸镀方向D朝向透明基板11成膜斜角蒸镀膜的情况下，用d表示将双折射膜的成膜方向投影于透明基板的表面的线段的朝向。
如图5所示，在蒸镀工艺P1中，在蒸镀面规定xy轴并将从中心起逆时针方向设为“＋”的情况下，从93°的方向实施斜角蒸镀而成膜双折射膜。接着，在蒸镀工艺P2中，在蒸镀面规定xy轴并将从中心起逆时针方向设为“＋”的情况下，从177°的方向实施斜角蒸镀而成膜双折射膜。最终得到具有两个双折射膜的光学各向异性层。此外，标号L表示将液晶分子投影于透明基板的表面的线段的朝向。
＜保护层＞
保护层14由电介质膜构成，与第二光学各向异性层13的斜角蒸镀膜相接地配置。由此，能够防止相位差补偿元件10的翘起，并能提高斜角蒸镀膜的耐湿性。
作为保护层14的电介质材料，只要能够调整施加到相位差补偿元件10的应力且在提高耐湿性上是有效的就无特别限制，能够根据目的适当选择。作为这样的电介质材料，可举出例如含有Si、Ta、Ti、Al、Nb及La的至少任一种的氧化物、MgF2等。
作为保护层14的厚度，无特别限制，能够根据目的适当选择，例如可举出10nm以上100nm以下等。
＜相位差补偿元件的制造方法＞
接着，对本实施方式所涉及的相位差补偿元件的制造方法进行说明。
以下，作为相位差补偿元件的制造方法的具体例，对图1所示的结构例的相位差补偿元件的制造方法进行说明。图6是示出相位差补偿元件的制造方法的流程图。
＜＜S1＞＞
首先，步骤S1中，准备透明基板11。
＜＜S2＞＞
接着，步骤S2中，为了防止第二光学各向异性层13与透明基板11的界面上的反射，在透明基板11上形成层叠无机氧化物膜而成的匹配层12。
＜＜S3＞＞
接着，步骤S3中，对于没有形成匹配层12的透明基板11的相反面，形成第一光学各向异性层15A（背面AR（抗反射：Anti－reflection）层）。
＜＜S4＞＞
接着，步骤S4中，通过斜角蒸镀法在匹配层12上形成第二光学各向异性层13。例如，如图4及图5所示，在利用蒸镀工艺P1进行成膜后，使蒸镀对象面旋转84°并利用蒸镀工艺P2进行成膜。这样，能得到第二光学各向异性层13。
＜＜S5＞＞
接着，步骤S5中，在200℃以上600℃以下的温度对第二光学各向异性层13进行退火处理。更优选在300℃以上500℃以下的温度、进一步优选在400℃以上500℃以下的温度，对第二光学各向异性层13进行退火处理。由此，能够使第二光学各向异性层13的特性稳定。
＜＜S6＞＞
接着，步骤S6中，在第二光学各向异性层13上形成保护层14。例如，在作为保护层14成膜SiO2的情况下，优选作为SiO2的材料，使用TEOS（四乙氧基硅烷）气体和O2，并使用等离子体CVD装置。
通过等离子体CVD装置成膜的SiO2CVD膜与以溅射法为代表的物理气相生长不同，以使用气化的材料气体为特征，所以能够使TEOS气体比较容易侵入柱状构造的空隙部，能够进一步提高与第二光学各向异性层13的密合性。
＜＜S7＞＞
接着，步骤S7中，在保护层14上成膜防反射层15B（表面AR层）。
＜＜S8＞＞
最后，步骤S8中，按照符合规格的尺寸实施划线切断。
通过以上的制造方法，能够得到相位差补偿元件。
（液晶显示装置）
本实施方式所涉及的液晶显示装置具备液晶面板和上述的相位差补偿元件。
在液晶显示装置中，液晶面板和相位差补偿元件例如以液晶面板的主表面和相位差补偿元件的主表面平行的方式配置。这样，与相对于液晶面板倾斜配置相位差补偿元件的情况相比，能够大幅缩小配置空间。这里的平行并不意味着完全平行，只要能够大幅缩小配置空间，相位差补偿元件的主表面也可以相对于液晶面板的主表面倾斜。例如，也可以在2°范围内，相位差补偿元件的主表面相对于液晶面板的主表面倾斜。
液晶显示装置至少具有液晶面板和相位差补偿元件，而且根据需要，具有第一偏振板、第二偏振板等的其他构件。
＜液晶面板＞
液晶面板无特别限制，例如，具有基板和VA模式液晶层，该VA模式液晶层含有相对于基板的主表面的正交方向具有预倾角的液晶分子，对入射的光束进行调制。VA模式（垂直取向模式：Vertical alignment mode）是指使用垂直方向的纵向电场来移动对基板垂直（或具有预倾角）取向的液晶分子的方式。
＜第一偏振板及第二偏振板＞
第一偏振板配置在液晶面板的入射侧，第二偏振板配置在液晶面板的出射侧。从耐久性的方面考虑，第一偏振板及第二偏振板优选为无机偏振板。
使用图7，对典型的光学系统进行说明。在垂直取向型的透射型液晶面板的情况下，无电压施加状态下的液晶分子1，以预倾角α相对于基板面的正交方向倾斜一定方向而取向。此时，液晶面板以夹在（透射轴方向以90°对置的）一对偏振板之间的方式配置。此外，在图7中，标号2表示玻璃基板，标号3表示玻璃基板，标号4表示相位差补偿元件，标号5表示第二偏振板，标号6表示第一偏振板，标号7表示出射光，标号8表示入射光。
（投射型图像显示装置）
本实施方式所涉及的投射型图像显示装置具备：出射光的光源；投射调制后的光的投射光学系统；以及上述的液晶显示装置。
液晶显示装置配置在光源与投射光学系统之间的光路上。
投射型图像显示装置适合用于液晶投影仪、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）投影仪等的投影仪用途。
＜光源＞
作为光源，只要为出射光的构件，就无特别限制，能够根据目的适当选择，例如，能够使用出射高亮度且高输出的光的激光光源等。
作为激光光源的波长，可举出例如455nm等。
＜投射光学系统＞
作为投射光学系统，只要为投射调制后的光的构件，就无特别限制，能够根据目的适当选择，例如可举出向屏幕投射调制后的光的投射透镜等。
依据这样构成的投射型图像显示装置，能够大幅缩小相位差补偿元件的配置空间，因此能够构成小型的投射型图像显示装置。
图8是示出本实施方式所涉及的投射型图像显示装置的结构的一个例子的概略图。投射型图像显示装置115A是使用3块红、绿及蓝各色用液晶面板进行彩色图像显示的、所谓的3板方式液晶投影仪装置。如图8所示，该投射型图像显示装置115A具备：液晶显示装置101R、101G、101B、光源102、分色镜103、104、全反射镜105、偏振分束器106R、106G、106B、合成棱镜108以及投射透镜109。
光源102发射彩色图像显示所需要的包含蓝色光LB、绿色光LG及红色光LR的光源光（白色光）L，例如具备卤素灯、金属卤化物灯或氙灯等。
分色镜103具有将光源光L分离成蓝色光LB和其他色光LRG的功能。分色镜104具有将通过分色镜103的光LRG分离成红色光LR和绿色光LG的功能。全反射镜105使通过分色镜103分离的蓝色光LB朝向偏振分束器106B反射。
偏振分束器106R、106G、106B是分别沿着红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB的光路设置的棱镜型的偏振分离元件。这些偏振分束器106R、106G、106B分别具有偏振分离面107R、107G、107B，具有在该偏振分离面107R、107G、107B上将入射的各色光分离成互相正交的两个偏振分量的功能。偏振分离面107R、107G、107B使一个偏振分量（例如S偏振分量）反射，并使另一个偏振分量（例如P偏振分量）透射。
被偏振分束器106R、106G、106B的偏振分离面107R、107G、107B分离的既定偏振分量（例如S偏振分量）的色光，入射到液晶显示装置101R、101G、101B。液晶显示装置101R、101G、101B响应基于图像信号所提供的驱动电压而被驱动，具有调制入射光、并且将该调制后的光朝向偏振分束器106R、106G、106B反射的功能。
在偏振分束器106R、106G、106B与液晶显示装置101R、101G、101B的各液晶面板111之间，分别配置有1/4波长板113R、113G、113B和相位差补偿元件10。关于1/4波长板113R、113G、113B，在向液晶面板入射时和从液晶面板出射时进行两次透射，从而作为1/2波长板发挥功能。（例如将S偏振分量转换为P偏振分量。）另外，1/4波长板113R、113G、113B具有对起因于偏振分束器106R、106G、106B所具有的入射光的角度依赖性的对比度下降进行改善的功能。相位差补偿元件10具有补偿构成液晶显示装置101R、101G、101B的液晶面板的残余相位差的功能。在一个实施方式中，相位差补偿元件10为本实施方式所涉及的相位差补偿元件。
合成棱镜108具有将从液晶显示装置101R、101G、101B出射、并通过偏振分束器106R、106G、106B后的既定偏振分量（例如P偏振分量）的色光进行合成的功能。投射透镜109具有使从合成棱镜108出射的合成光朝向屏幕110投射的功能。
接着，对如以上那样构成的投射型图像显示装置115A的动作进行说明。
首先，从光源102出射的白色光L因分色镜103的功能而被分离为蓝色光LB和其他色光（红色光及绿色光）LRG。其中蓝色光LB因全反射镜105的功能而朝向偏振分束器106B反射。
另一方面，其他色光（红色光及绿色光）LRG因分色镜104的功能而进一步分离为红色光LR和绿色光LG。分离的红色光LR及绿色光LG分别入射偏振分束器106R、106G。
偏振分束器106R、106G、106B在偏振分离面107R、107G、107B上将入射的各色光分离为互相正交的两个偏振分量。此时，偏振分离面107R、107G、107B使一个偏振分量（例如S偏振分量）朝向液晶显示装置101R、101G、101B反射。液晶显示装置101R、101G、101B响应基于图像信号所提供的驱动电压而被驱动，并以像素单位调制入射的既定偏振分量的色光。
液晶显示装置101R、101G、101B将调制后的各色光朝向偏振分束器106R、106G、106B反射。偏振分束器106R、106G、106B仅使来自液晶显示装置101R、101G、101B的反射光（调制光）之中既定偏振分量（例如P偏振分量）透射，并朝向合成棱镜108出射。
合成棱镜108将通过偏振分束器106R、106G、106B的既定偏振分量的色光进行合成，并朝向投射透镜109出射。投射透镜109使从合成棱镜108出射的合成光朝向屏幕110投射。由此，屏幕110上被投影与被液晶显示装置101R、101G、101B调制后的光对应的影像，进行期望的影像显示。
[实施例]
以下，对本发明的具体实施例进行说明。此外，本发明并不限于这些实施例。此外，方便起见，记载为SiO2膜、Nb2O5膜，但是这些膜为非化学计量的可能性较高。
（实施例1）
＜相位差补偿元件的制作＞
使用Nb2O5和SiO2，通过溅射法在玻璃基板（平均厚度0.7mm）的一个面上交替层叠5层而形成匹配层。
接着，使用Nb2O5和SiO2，通过溅射法在玻璃基板的另一个面上交替层叠40层而形成第一光学各向异性层。此时，设为这样的层结构，即使得对玻璃基板的表面从垂直方向倾斜15°的斜向入射光的相位差成为15nm。另外，使第一光学各向异性层还具有防反射功能。得到的第一光学各向异性层的光学轴为相对于表面方向垂直的方向。即，第一光学各向异性层作为C-板发挥作用。
接着，使用向Ta2O5添加TiO2的蒸镀材料，在对基板法线方向倾斜70°的位置配置蒸镀源并进行斜角蒸镀，从而形成了第二光学各向异性层。如图5所示，在蒸镀工艺P1中使蒸镀方向为93°，而在蒸镀工艺P2中使蒸镀方向为177°。调整蒸镀膜厚，制作了在相位差补偿元件的液晶的预倾角方向（图5的标号L方向）上从正面起5°范围的平均相位差值分别为1nm、2nm、2.5nm、4nm、5nm、6nm、7.5nm、8nm、10nm的9种样品。
蒸镀后，为了使特性稳定，在400℃下进行了退火处理。退火后，使用TEOS（四乙氧基硅烷）气体和O2，并通过等离子体CVD法成膜SiO2膜。
接着，使用Nb2O5和SiO2，通过溅射法交替层叠7层而形成防反射层，从而完成了相位差补偿元件。
对于完成的相位差补偿元件，在液晶的预倾角方向上从正面起±5°的范围按照1°刻度倾斜而进行相位差的测量，算出平均值。
将在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值成为5nm的液晶面板和实施例1的相位差补偿元件（9种）装入液晶投影仪中，测量了对比度。图9是将对比度的值以相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值为5nm时（A/B＝1）的对比度值规格化的图表。在0.5＜A/B＜1.5的范围规格化对比度的值为约0.8以上，得到良好的对比度。
A：相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值；
B：液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值。
此外，对比度是用柯尼卡美能达日本株式会社（KONICA MINOLTA JAPAN, INC）制照度计T－10测量时的9个部位的测量的平均值。
（实施例2）
关于在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值为4nm的液晶面板，与实施例1同样，将液晶面板和以实施例1制作的相位差补偿元件装入液晶投影仪并测量了对比度。图9是将对比度的值以相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值为4nm时（A/B＝1）的对比度值规格化的图表。在0.5＜A/B＜1.5的范围规格化对比度的值为0.8以上，得到良好的对比度。
【产业上的可利用性】
本发明的相位差补偿元件能够大幅缩小配置空间，进而耐久性也优异，因此能够适合用于小型的投射型图像显示装置。
【标号说明】
1 液晶分子；2 玻璃基板；3 玻璃基板；4 相位差补偿元件；5第二偏振板；6 第一偏振板；7 出射光；8 入射光；10 相位差补偿元件；11 透明基板；12 匹配层；13 第二光学各向异性层；14 保护层；15A 第一光学各向异性层；15B 防反射层；21 蒸镀对象面；23 斜角蒸镀膜；31 第一蒸镀方向；32 第二蒸镀方向；102 光源；101R、101G、101B 液晶显示装置；109投射透镜；111 液晶面板；115A 投射型图像显示装置；151 第一氧化物膜；152 第二氧化物膜。

Claims (10)

1.一种补偿液晶面板的残余相位差的相位差补偿元件，其特征在于，具备：
透明基板；
第一光学各向异性层，其由无机材料构成，且作为C-板发挥作用；以及
第二光学各向异性层，其由沉积了无机材料的双折射层构成，所述双折射层中的所述无机材料的沉积方向和所述透明基板的表面所成的角的角度不为90°，
在将所述相位差补偿元件的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为A、并将所述液晶面板的在液晶的预倾角方向上从正面起5°范围的平均相位差值设为B时，满足以下的公式（1）：
Figure 43026DEST_PATH_IMAGE002
…公式（1）。
2.根据权利要求1所述的相位差补偿元件，其中，所述双折射层由所述无机材料的斜角蒸镀膜构成。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的相位差补偿元件，其中，所述第二光学各向异性层中的所述无机材料为含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta、Al、Hf及Ce的至少任一种的氧化物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的相位差补偿元件，其中，所述第一光学各向异性层为层叠2种以上折射率不同的无机氧化物膜而成的防反射层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的相位差补偿元件，其中，在所述透明基板与所述第二光学各向异性层之间，具有层叠2种以上折射率不同的无机氧化物膜而成的匹配层。
6.根据权利要求5所述的相位差补偿元件，其中，
所述防反射层中的所述无机氧化物膜的至少1种为含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜，
所述匹配层中的所述无机氧化物膜的至少1种为含有Ti、Si、Ta、Al、Ce、Zr、Nb及Hf的至少任一种的氧化物膜。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的相位差补偿元件，其中，在所述第二光学各向异性层上，具有由电介质膜构成的保护层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的相位差补偿元件，其中，所述透明基板为玻璃、石英、水晶及蓝宝石的任一种。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，具备液晶面板和权利要求1至8中任一项所述的相位差补偿元件。
10.一种投射型图像显示装置，其特征在于，具备：
出射光的光源；
投射调制后的光的投射光学系统；以及
配置在所述光源与所述投射光学系统之间的光路上的权利要求9所述的液晶显示装置。
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