JP3972371B2 - 位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶パネルの位相差補償に用いられる位相差補償板と、これを用いた位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置に関する。

従来より、画像をスクリーンに拡大投影することにより大画面を実現するプロジェクタ装置が、投射型画像表示装置として知られている。特に近年では、光源からの出射光を液晶表示装置で光変調してスクリーンに投影する、いわゆる液晶プロジェクタ装置が普及している。液晶表示装置は、液晶パネルに用いられる液晶分子の種類に対応した表示モードで画像を表示する。

例えば、負の誘電異方性を有する液晶分子を、液晶パネルを構成する一対の基板間に垂直配光するように封入したＶＡ（Vertically Aligned）モードの液晶表示装置が広く知られている。ＶＡモードの液晶表示装置では、電界無印加時に液晶分子が基板の主面に対してほぼ垂直に配向するため、光は液晶層をその偏光面をほとんど変化させることなく通過する。従って、基板の上下に偏光板を設置することにより、電界無印加時において良好な黒色表示が可能である。これに対して、電界印加時には、液晶分子は基板の主面に対して傾斜配向し、その結果生じる複屈折性により入射する光の偏光面が回転する。このＶＡモードの液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶表示装置に比べて、高いコントラストを実現できるという利点を有している。

ＶＡモードの液晶表示装置では、電界印加時に液晶分子を傾斜配向させて複屈折性を得るようにしている。そのため、電界無印加時において液晶分子を、あらかじめ微小な傾斜角度（プレチルト角）を持たせて配向させている。このように、電界無印加時において液晶分子が基板の主面に対し完全に垂直ではなく、小さく傾いた配向をもつため、液晶パネルに残留位相差が生じる。従って、垂直方向からの入射光の偏光面が微小ながら回転してしまい、その結果、偏光板からの光漏れが生じてコントラストが低下する。

更に、ＶＡモードでは電界無印加時において、斜め入射光に対して位相差を与える。よって、明るさ（輝度）を得るために入射光のコーンアングルを大きく（Ｆ＃を小さく）した場合、コントラストの低下を引き起こす。

一方、ＲＧＢの各色に対応して３枚の液晶パネルを有する３板式液晶プロジェクタ装置等の投射型画像表示装置が知られている。投射型画像表示装置においては、一般的に、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarized Beam Splitter）が偏光分離に使用されている。しかし、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタは、角度依存性が大きく、コントラストの低下を招く。コントラストを確保するためにコーンアングルを制限すると、明るさ（輝度）の点で不利となる。

そこで、１／４波長板(quarter wave plate)を液晶パネルと偏光板の間に配置することにより、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタによるコントラスト低下を補正することが提案されている（下記特許文献１参照）。

なお、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタの代わりに、角度依存性の小さいワイヤーグリッド偏光子と、反射型液晶パネルと、液晶パネルのプレチルトによる残留位相差や斜め入射光に対する位相差を補償するための位相差板を組み合わせる方法が提案されている（下記特許文献２参照）。

また、下記特許文献３には、屈折率特性が相異なる２種以上の位相差フィルムを組み合わせて位相差板を作製する技術が開示されている。

特許第３０１９８１３号公報 特開２００５−１８０７１号公報 特開２０００−２２７５２０号公報

しかしながら、プレチルトによって起こる偏光面の回転は液晶パネルによってバラツキがあるため、補償すべき残留位相差は液晶パネルごとに異なる。また、他の光学部品の設置角度のバラツキ等が存在するため、１／４波長板を液晶パネルと偏光板との間に配置するのみでは、安定したコントラスト調整が困難である。

一方、液晶パネルの中心に対して垂直な軸を回転軸として１／４波長板を回転させながらコントラスト調整を行うことが考えられる。しかしながら、１／４波長板では回転角度に対する位相差の変化量が大きいため、１／４波長板を高精度（例えば０．５度以下）で回転させなければならず、コントラストの最適化は困難となってしまう。

なお、液晶パネルの残留位相差を補償し高コントラストを得るためには、微小な位相差量をもつ位相差板が必要とされる。その位相差量は、使用される液晶パネルにより異なるが、面内位相差が３０ｎｍ以下の微小位相差量を有する位相差板が必要とされる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、コントラストの調整を容易に行うことができ、液晶パネル間のバラツキにも柔軟に対応できる位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明は、複屈折性を有し、液晶パネルの残留位相差を補償するための位相差補償板であって、この位相差補償板の面内位相差は、液晶パネルの面内位相差よりも大きく構成されており、より詳しくは、位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃと、液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐとが、１＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０の関係を満たすことを特徴とする。

本発明では、位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃと液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐとが、１＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０の関係を満たすので、液晶パネルに対して位相差補償板を設定する際の回転角度間における補償位相差量の変動を小さく抑えることができる。これにより、コントラストの調整を容易に行うことができるとともに、個々の液晶パネルが有する残留位相差のバラツキにも柔軟に対応することが可能となる。

位相差補償板の面内位相差は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。位相差補償板の面内位相差が３０ｎｍを超えると、液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐに対して位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃが大きくなり過ぎて微小な位相差補償を行うことが困難となるからである。

この場合、位相差補償板を２枚以上の位相差フィルムの積層体で構成し、少なくとも１枚の位相差フィルムを他の位相差フィルムに対して異なる方向に面内の光学軸（遅相軸）を組み合わせることで、必要とする面内位相差を容易かつ高精度に得ることができる。そして、積層する位相差フィルムの枚数に応じて位相差補償板の垂直方向位相差を調整することも可能である。特に、位相差補償板は負の垂直方向位相差を有することが好ましい。

また、位相差補償板は、当該位相差補償板の両主面のうち少なくとも一方に反射防止膜を備えることが好ましい。位相差補償板は、当該位相差補償板の遅相軸が液晶パネルの遅相軸に対して４５度以上８５度以下回転させて設けられていることが好ましい。また、位相差補償板は、等方性を有する透明支持体と、透明支持体上に設けられた複屈折層とを備えることが好ましい。

なお、本明細書においては、位相差フィルムの面内の主屈折率をｎｘおよびｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚ、位相差フィルムの厚さをｄとしたときに、ｎｘを光学軸（遅相軸）、ｎｙを進相軸、Δｎ＝ｎｘ−ｎｙを面内屈折率差、Δｎ×ｄを面内位相差または単に位相差（リターデーション）と表現する。また、位相差の大きさ（値）を位相差量と表現する場合もある。

以上述べたように本発明によれば、液晶パネルのコントラストの調整を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明に係る位相差補償板および位相差補償器は、液晶表示装置を備える投射型画像表示装置において、液晶パネルの残留位相差を補償するために用いられる。まず、図１を参照して、投射型画像表示装置の一構成例とその動作について説明する。

［投射型画像表示装置］
図１は本発明の実施形態による投射型画像表示装置１５Ａの概略構成図である。投射型画像表示装置１５Ａは、赤、緑および青の各色用の液晶ライトバルブを３枚用いてカラー画像表示を行う、いわゆる３板方式液晶プロジェクタ装置である。図１に示すように、この投射型画像表示装置１５Ａは、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと、光源２と、ダイクロイックミラー３，４と、全反射ミラー５と、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと、合成プリズム８と、投射レンズ９とを備えている。

光源２は、カラー画像表示に必要とされる青色光ＬＢ、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを含んだ光源光（白色光）Ｌを発するものであり、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等を備える。

ダイクロイックミラー３は、光源光Ｌを青色光ＬＢとその他の色光ＬＲＧとに分離する機能を有している。ダイクロイックミラー４は、ダイクロイックミラー３を通過した光ＬＲＧを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離する機能を有している。全反射ミラー５は、ダイクロイックミラー３によって分離された青色光ＬＢを偏光ビームスプリッタ６Ｂに向けて反射する。

偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、それぞれ、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路に沿って設けられたプリズム型の偏光分離素子である。これらの偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、それぞれ、偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを有し、この偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにおいて、入射した各色光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有している。偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）は透過するようになっている。

液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂには、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂによって分離された所定の偏光成分（例えばＳ偏光成分）の色光が入射される。液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射光を変調させると共に、その変調された光を偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向けて反射する機能を有している。

偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと液晶表示装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとの間には、１／４波長板１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと位相差補償器４０とがそれぞれ配置されている。１／４波長板１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの有する入射光の角度依存性に起因するコントラストの低下を補正する機能を有する。また、位相差補償器４０は、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを構成する液晶パネルの残留位相差を補償する機能を有する。なお、位相差補償器４０の詳細については後述する。

合成プリズム８は、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射され、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを通過した所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）の色光を合成する機能を有している。投射レンズ９は、合成プリズム８から出射された合成光をスクリーン１０に向けて投射する機能を有している。

次に、以上のように構成された投射型画像表示装置１５Ａの動作について説明する。

まず、光源２から出射された白色光Ｌは、ダイクロイックミラー３の機能によって青色光ＬＢとその他の色光（赤色光および緑色光）ＬＲＧとに分離される。このうち青色光ＬＢは、全反射ミラー５の機能によって、偏光ビームスプリッタ６Ｂに向けて反射される。

一方、その他の色光（赤色光および緑色光）ＬＲＧは、ダイクロイックミラー４の機能によって、さらに赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離される。分離された赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧは、それぞれ、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇに入射される。

偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、入射した各色光を偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにおいて互いに直交する２つの偏光成分に分離する。このとき、偏光分離面７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに向けて反射する。液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射した所定の偏光成分の色光を画素単位で変調させる。

液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、変調した各色光を偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向けて反射する。偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの反射光（変調光）のうち、所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）のみを透過させ、合成プリズム８に向けて出射する。

合成プリズム８は、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを通過した所定の偏光成分の色光を合成し、投射レンズ９に向けて出射する。投射レンズ９は、合成プリズム８から出射された合成光を、スクリーン１０に向けて投射する。これにより、スクリーン１０に、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂによって変調された光に応じた映像が投影され、所望の映像表示がなされる。

図２は本発明に係る投射型画像表示装置の他の構成例を示している。図示する投射型画像表示装置１５Ｂは、偏光分離素子として、図１に示したプリズム型の偏光ビームスプリッタ６に代えて、ワイヤグリッド偏光子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを配置した例を示している。なお、図１と対応する部分については同一の符号を付している。

ワイヤグリッド偏光子は、プリズム型の偏光ビームスプリッタに比べて入射光の角度依存性が小さく耐熱性にも優れるため、１／４波長板が不要であり、光量の大きな光源を使用する投射型画像表示装置用の偏光分離素子として好適に用いることができる。この例においても、図１と同様な作用でスクリーン（図示略）上に画像を表示する。
なお、図２において符号１７は全反射ミラー、１８はリレーレンズである。また、図２には光源２の一構成例を示しており、２５は光源光Ｌを発生するランプユニット、２７，２８は光源光Ｌの輝度を均一化する一対のマイクロレンズアレイ、２８は光源光Ｌの偏光方向を一方向の偏光波に変換するＰＳ変換素子、２９は光源光Ｌの照射位置を調整する位置調整用レンズである。

ワイヤーグリッド偏光子は、ガラス等の透明基板上に、ピッチ、幅、高さが入射光の波長より小さい複数の金属細線を格子状に形成したもので、金属細線と平行する偏光成分を反射し、金属細線と直交する偏光成分を透過させることで所定の偏光特性を出現させる。ワイヤーグリッド偏光子は、入射光に対して垂直に配置される場合は偏光子として機能する。一方、図２に示すように入射光に対して非垂直に配置される場合には、偏光ビームスプリッタとして機能する。また、このワイヤーグリッド偏光子を偏光ビームスプリッタとして用いた場合、液晶表示装置に偏光板が不要となる。

［液晶表示装置］
次に、図３を参照しながら、液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂについて説明する。図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの一構成例を示す断面図である。図３に示すように、この液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、ライトバルブである液晶パネル１１と、この液晶パネル１１の偏光ビームスプリッタと対向する側に設けられた位相差補償器４０とを備える。

液晶パネル１１は、例えば、電圧無印加状態で液晶分子が垂直配向された反射型垂直配向液晶表示素子であって、互いに対向配置された対向基板２０および画素電極基板３０と、これらの対向基板２０および画素電極基板３０の間に液晶を封入してなる液晶層１２とを備える。液晶層１２を構成する液晶としては、負の誘電異方性を有する液晶、例えば、負の誘電異方性を有するネマティック液晶が用いられている。

対向基板２０は、透明基材２１上に、透明電極２２、配向膜２３が順次積層されて構成される。透明基材２１は、例えばソーダガラス、無アルカリガラスまたは石英ガラス等からなるガラス基板である。透明電極２２は、例えば酸化すず（ＳｎＯ₂）と酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）との固溶体であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide ）等の透明な導電性酸化物材料からなる。この透明電極２２は、全画素領域で共通の電位（例えば接地電位）とされている。

配向膜２３は、例えばポリイミド系の有機化合物からなる。この配向膜２３の液晶層１２側となる表面には、液晶層１２を構成する液晶分子を所定方向に配向させるために、ラビング処理が施されている。

画素電極基板３０は、支持基板３１上に、反射電極層３３、配向膜３４を順次積層して構成される。支持基板３１は、例えばシリコン基板であり、この基板３１上には、例えばＣ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型のスイッチング素子３２が設けられている。反射電極層３３は、複数の反射型の画素電極を備える。この画素電極には、上述のスイッチング素子３２によって、駆動電圧が印加されるようになっている。

画素電極を構成する材料としては、可視光で高い反射率を有するものが好ましく、例えばアルミニウムが用いられる。配向膜３４は、対向基板２０の配向膜２３と同様に、例えばポリイミド系の有機化合物からなり、この配向膜３４の液晶層１２側となる表面には、液晶層１２を構成する液晶分子を所定方向に配向させるために、ラビング処理が施されている。

［位相差補償器］
続いて、本発明に係る光学補償素子としての位相差補償器４０の詳細について説明する。位相差補償器４０は、各液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおける上述した構成の液晶パネル１１の上にそれぞれ設けられる。

図４は、位相差補償器４０の一例を示す平面図である。図５は、位相差補償器４０の一例を示す断面図である。図４および図５に示すように、位相差補償器４０は、位相差補償板５０と、この位相差補償板５０を回転させるための回転体４１と、この回転体４１を液晶パネル１１の主面に対して垂直な軸を回転軸として、回転自在に保持するハウジング部４２とを有する。

この位相差補償器４０は、図５に示すように、液晶パネル１１に対して密閉部材であるＯリング４５を介して密着固定される。このように密着固定することにより、液晶パネル１１と位相差補償器４０との間の防塵効果を得ることができる。なお、回転体４１およびハウジング部４２が本発明における回転手段の一例である。

回転体４１は、円盤状の形状を有し、その中央部には矩形状を有する開口４１ａが設けられている。また、回転体４１は、その内部に位相差補償板５０を保持可能に構成され、回転体４１の内部に位相差補償板５０を保持した状態において、開口４１ａから位相差補償板５０が露出するようになっている。

ハウジング部４２は、液晶パネル１１の主面に対して垂直な軸を回転軸として、回転体４１を液晶パネル１１の面内方向に回転可能に保持している。ハウジング部４２は、長方形の板状で、その中央部に円形状の開口４２ａを有している。この開口４２ａの側面４２ｂは、回転体４１を嵌合可能なように一様に窪んでいる。また、ハウジング部４２の側面には、回転体４１の端面に接続された角度調整部材４４が設けられ、矢印ａに示す方向に角度調整部材４４を動かすと、これに連動して回転体４１が矢印ｂに示す方向に回転されるようになっている。また、開口４２ａの周りには、回転体４１の位置を固定するための固定ネジ４３が１または２以上設けられている。２以上の固定ネジ４３を設ける場合には、固定ネジ４３は開口４２ａの周りに等間隔で配設される。なお、調整後の回転体４１の位置固定方法は固定ネジ４３の例に限らず、例えば、接着剤を用いて回転体４１をハウジング部４２に接着固定したり、角度調整部材４４の調整位置を機械的に保持するクランプ機構を別途設けるなどしてもよい。

本実施形態の位相差補償器４０は、偏光ビームスプリッタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂあるいはワイヤーグリッド偏光子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと液晶パネル１１の前面との間にそれぞれ設けられている（図１，図２）。そして、液晶パネル１１に垂直な軸を回転軸として位相差補償板５０を回転させ、液晶パネル１１の遅相軸に対する各位相差補償板５０の遅相軸の回転角度を適宜設定することで、コントラストの調整を行う。位相差補償板５０の遅相軸の向きの設定は、角度調整部材４４の矢印ａ方向の回動操作で行われる。

図６Ａは、位相差補償板５０の一構成例を示す断面図である。位相差補償板５０は、液晶分子のプレチルトによる残留位相差を補償する機能を有する。図６Ａに示したように、位相差補償板５０は、支持体５１と、支持体５１の液晶パネル１１と対向する側に設けられた反射防止膜５２と、支持体５１の合成プリズム８と対向する側に順次設けられた複屈折層５３および反射防止膜５４とを備える。

また、位相差補償板５０は、図６Ｂに示したように、複屈折層５３と反射防止膜５４との間に支持体５５を更に設け、一対の支持体５１，５５で複屈折層５３を挟んだ構成とすることもできる。支持体５５を構成する材料としては、支持体５１と同様のものを用いることができる。このような構成とすることで、温度変化に対する耐久性を向上させることができる。

位相差補償板５０の構成は上述の例に限定されない。例えば、複屈折層５３が十分に自立可能な（自己支持性のある）ものであれば、支持体５１，５５を用いなくてもよい。支持体５１，５５を用いない場合は、反射防止膜５２，５４は複屈折層５３の両主面に直接形成される。

支持体５１は、複屈折層５３を支持するためのものであり、透明性を有し、且つ、等方性を有する。支持体５１を構成する材料としては、例えばソーダガラス、無アルカリガラスもしくは石英ガラス等のガラスまたはプラスチック等を用いることができるが、良好な等方性を得るためにはガラスを用いることが好ましい。

反射防止膜５２，５４は、入射する光（例えば赤色光、緑色光、青色光）の反射を防止するためのものであり、反射率を１％以下とすることが好ましい。反射率を１％以下とすることにより、反射光によるコントラストの低下を抑えることができる。反射防止膜５２，５４は、例えば単層反射防止膜または２層以上の多層反射防止膜である。これらの反射防止膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法が挙げられる。

複屈折層５３は、面内に微小な位相差を有し、かつ、負の垂直方向位相差を有する位相差板からなる。複屈折層５３は、位相差安定性、面内光軸方向安定性、高透過率および密着性等を有することが好ましい。また、高耐熱性、低吸水性および低光弾性係数等の特性を有することが更に好ましい。これらの特性を満たすフィルムとして、例えばノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、セルローストリアセテートフィルム、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）フィルム等が挙げられる。

支持体５１と複屈折層５３とを接着するための接着剤としては、等方性を有し、且つ、熱変化等の環境変化による光学特性の変化が小さいものを用いることが好ましく、例えば粘着シート等の感圧性接着剤、紫外線硬化型、可視光硬化等の光硬化型接着剤、あるいは熱硬化型接着剤を用いる。

複屈折層５３は、液晶分子のプレチルトによる位相差を補償するためのものである。位相差補償板５０の面内位相差は、この複屈折層５３の面内位相差によって調整される。そこで、本実施形態では、複屈折層５３の面内位相差Ｒ０ｃと液晶パネル１１の面内位相差Ｒ０ｐとが、１＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０、好ましくは、２≦Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０、更に好ましくは、５≦Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦８の関係を満たすように複屈折層５３の面内位相差が設定される。

１≧Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐである場合には、位相差補償板５０の回転調整角度の制限により補償位相差量が足りない、または液晶パネル１１ごとの位相差のばらつきや光学部品の設置角度のバラツキに対応できなくなる傾向がある。一方、１０＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐである場合には、位相差補償板５０の回転に対する補償位相差量の変動が大きくなり、微調整が困難になる傾向がある。

図７は、位相差補償板５０の遅相軸の方向を示す模式図である。図７に示すように、位相差補償板５０の遅相軸Ｒ２の方向は、液晶パネル１１の遅相軸Ｒ１の方向に対して角度θ回転させた位置に設定される。これら位相差補償板５０の遅相軸Ｒ２と液晶パネル１１の遅相軸Ｒ１とのなす角θは、４５度以上８５度以下、より好ましくは、４５度以上６５度以下の範囲に設定される。なお、液晶パネル１１の遅相軸Ｒ１の方向は、液晶分子の傾斜配向方向を示している。

遅相軸Ｒ２の方向は、液晶パネル１１の面内位相差（Ｒ０ｐ）と位相差補償板５０の面内位相差（Ｒ０ｃ）との値により決定される。つまり、位相差補償器４０の面内位相差と液晶パネル１１の面内位相差とが一致するように位相差補償板５０の光学軸を回転させて組み合わされる。位相差補償器４０は、±１０度以下（−１０度〜＋１０度）の範囲で位相差補償板５０を回転可能に構成されている。

以下、具体例を挙げて説明する。
図８は液晶パネルの遅相軸方向を示す模式図である。図９は位相差補償板の遅相軸方向を示す模式図である。例えば、面内位相差が３ｎｍの液晶パネルの上に、面内位相差が６ｎｍの微小位相差補償板を設け、液晶パネルの遅相軸Ｒ１と位相差補償板の遅相軸Ｒ２とが一致する位置を０度として、時計回りに位相差補償板を回転させたときの遅相軸の回転角度（θ）と補償位相差量との関係を図１０に示す。なお図中一点鎖線は、比較として、１／４波長板（面内位相差１２８ｎｍ）を用いて測定を行ったときの結果を示している。

図１０に示した例において、液晶パネルが持つ面内位相差が３ｎｍの場合、位相差補償板の補償位相差量として−３ｎｍが必要となる。そこで、位相差補償板として１／４波長板を用いた場合では、その遅相軸の回転に対する補償位相差量の変動が非常に大きいため、−３ｎｍ程度の補償位相差量を得るためには、±０．５度以下の精度で遅相軸の回転角度を設定しなければならず、コントラストの最適化が困難となる。また、遅相軸の方向にズレが生じた場合には、補償位相差量が大きく変化するため補償機能が大幅に減少してしまう。

これに対して、面内位相差が６ｎｍの微小位相差補償板を用いた場合、−３ｎｍの補償位相差量を得るためには、遅相軸Ｒ２をおよそ６０度回転すればよい。この場合、遅相軸Ｒ２の回転に対する補償位相差量の変動量が小さく、±１０度の遅相軸Ｒ２の回転によりコントラストの微調整が容易であるので、液晶パネル毎のバラツキにも対応することができる。また、遅相軸Ｒ２の方向にズレが発生した場合にも、補償機能の低下が小さいことがわかる。

以上のように、微小位相差補償板の遅相軸方向を調整するとともに微調整用の回転機構を持たせることにより、高い精度でコントラストの最適化が可能となり、液晶パネルごとのプレチルト量のバラツキに柔軟に対応した位相差補償が可能となる。

次に、図１１は、位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃと液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐとの比（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ）を異ならせたときの位相差補償板の遅相軸Ｒ２の回転角度と補償位相差量との関係を示している。図の例では、液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐが３ｎｍ、微小位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃがそれぞれ３ｎｍ（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１）、３．６ｎｍ（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１．５）、６ｎｍ（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝２）及び９ｎｍ（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝３）の場合を示している。

図１１に示すように、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１の場合には、位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して約８５度回転させることで約−３ｎｍの補償位相差量が得られる。軸位置変化に対する補償位相差量の変動はほとんどなく、安定したコントラスト補償が可能である。しかしながら、液晶パネルの面内位相差が３ｎｍからばらついた場合は、±１０度以上の大きな回転角度調整が必要となり、必要な補償位相差量が得られない場合も発生し得る。また、位相差補償器を液晶パネル上に組み付ける構造上、位相差補償板を±１０度以上の範囲にまで回転させる機構を付することは困難である。

これに対して、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１．５の場合には液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して位相差補償板の遅相軸Ｒ２を約６５度回転させることで約−３ｎｍの補償位相差量が得られる。Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝２の場合には約６２度〜６３度、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝３の場合には約５２度回転させることで同様な補償位相差量を得ることができる。位相差補償板の軸位置変化に対する補償位相差量の変動は、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１の場合に比べて大きくなるが、１／４波長板のような大きな変化ではなく、コントラストへの影響は小さい。また、−３ｎｍを中心に大小両方向に補償位相差量の調整が可能であり、位相差量にバラツキをもった液晶パネルに対して最適化が可能である。また、位相差補償板の回転調整角度が±１０度以下の範囲で液晶パネルの位相差量のバラツキに対応可能である。

以上のように、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＞１の関係を満たすように、位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃを液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐよりも大きくすることで、液晶パネルの面内位相差量を高い精度で補償することができるとともに、コントラストの調整を容易に行うことが可能となる。

また、一般に垂直配向ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）パネルの面内残留位相差は微小な値である。そのため、位相差補償の際、コントラストは位相差板の位相差ムラに敏感である。よって、位相差板の面内位相差の位相差ムラは例えば±２ｎｍ以下であることが好ましい。また、コーンアングルを大きくするに従い、コントラストは位相差板の垂直方向の位相差ムラに敏感となる。よって、位相差板の垂直方向位相差の位相差ムラは例えば±１０ｎｍ以下であることが好ましい。位相差板の位相差ムラは、使用するフィルムの分子配向度や光硬化樹脂の光弾性係数等に左右される。位相差板として使用されるフィルムは分子配向度が高く、光軸方向と位相差量が安定しているフィルムが好ましく、光硬化型樹脂は応力による異方性の発現が少ないものが好ましい。

位相差板の面内位相差ムラとコントラストとの関係の一例を表１に示す。本例では、面内位相差ムラがそれぞれ±０．５ｎｍ、±１ｎｍ、±２ｎｍ、±３ｎｍで、垂直方向位相差が同一のサンプルを用いてコントラストを測定した。一方、位相差板の垂直方向位相差ムラとコントラストとの関係の一例を表２に示す。本例では、垂直方向位相差ムラがそれぞれ±５ｎｍ、±１０ｎｍ、±２０ｎｍ、±３０ｎｍで、面内方向位相差が同一のサンプルを用いてコントラストを測定した。
なお、位相差の測定には大塚電子製「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。コントラストの評価は、Ｆ＃＝２．５の光学系を用い、中心のコントラスト値を基準に±５００を判断基準とした。

表１および表２の結果より、面内位相差ムラが±２ｎｍ以下、垂直方向位相差ムラが±１０ｎｍ以下に設定されることにより、小さいＦ＃において、高いコントラストが得られることがわかる。

図１２は、垂直方向位相差（Ｒｔｈ）のみが異なる複数の位相差板を用いて位相差補償器を作製し、垂直配向反射型液晶パネルとワイヤーグリッド偏光子とＦ＃＝２．５の光学系を用いて測定した各サンプル（位相差補償板）のコントラスト値を示している。サンプルとして用いた各位相差板の面内位相差（Ｒ０）は何れも１２ｎｍであり、垂直方向位相差（Ｒｔｈ）はそれぞれ１２４ｎｍ、１４０ｎｍ、１８０ｎｍ、２００ｎｍ、２７０ｎｍ及び３８８ｎｍとした。液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）は２．５ｎｍ前後であり、位相差板を回転させてパネル位相差を補償した後のコントラストを測定した。なお、本例では、コントラストの測定に緑色光のスペクトル帯域の入射光を用い、位相差板の表面に形成された反射防止膜は緑色光の帯域において反射率１％以下の設計となっている。

図１２に示すように、位相差板の垂直方向位相差が１８０ｎｍのサンプルの場合について、６０７４：１という高いコントラスト比が得られた。従って、Ｆ＃＝２．５という小さい光学系においても高いコントラストを実現できることがわかる。また、このとき、位相差板が有するｎ度傾斜方向からの入射光に対する位相差Ｒｎｃと、液晶パネルが有するｎ度傾斜方向からの入射光に対する位相差Ｒｎｐが、Ｒｎｃ＋Ｒｎｐ＝０（−２０＜ｎ＜２０）の関係に近くなっているため、上記のような高コントラストが得られることがわかった。

一方、上述した投射型画像表示装置の光学エンジンにおいて、位相差補償板５０には照度数千万ルクスの光が入射するため、耐熱性、耐光性が要求される。このため、位相差板の常温（２５℃）時面内位相差（Ｒｅ２５）と８０℃時面内位相差（Ｒｅ８０）との差が小さい、例えば２ｎｍ以下の温度動特性を有することが好ましい。

温度動特性は、使用フィルムの熱特性、光弾性係数、支持体とフィルムと接着層の膨張率の関係などに左右される。特に、位相差板とこれを支持する透明支持体とを接着する接着層は、熱によって生じる応力により形状に依存した異方性が発現し易いため、応力に対して屈折率変化の小さい接着層が好ましい。図１３Ａ，Ｂに、接着剤１および接着剤２を用いた２種類のサンプルの温度特性を示す。図１３Ａは接着剤１を用いて作製した位相差補償板の遅相軸の液晶パネル遅相軸に対する回転角度と補償位相差量との関係を示し、図１３Ｂは接着剤２を用いて作製した位相差補償板の遅相軸の液晶パネル遅相軸に対する回転角度と補償位相差量との関係を示す。表３に接着剤１および接着剤２の常温時面内位相差と８０℃時面内位相差の各物性値およびコントラスト評価の結果を示す。

表３に示すように、接着剤１を用いたサンプルは２５℃と８０℃における位相差変化はほとんどなく、接着剤２を用いたサンプルは２５℃と８０℃における位相差変化は３．５ｎｍである。また、これらサンプルのコントラスト評価の結果については、接着剤１，２ともに初期コントラストは同等であったが、接着剤２を用いたサンプルは時間経過とともにコントラストが低下した。以上より、位相差補償板として用いる位相差板は、常温時面内位相差Ｒｅ２５と８０℃時面内位相差Ｒｅ８０の差が小さい、例えば２ｎｍ以下の温度動特性を有することが好ましい。

［位相差補償板］
次に、位相差補償板５０による位相差補償機能を発揮する複屈折層５３の詳細について具体的に説明する。

複屈折層５３は、２枚以上の位相差フィルムの積層体でなる位相差板であり、少なくとも１枚の位相差フィルムは、他の位相差フィルムに対して異なる方向に面内の光学軸（遅相軸）を組み合わされ、積層体全体の面内位相差が３０ｎｍ以下とされている。この構成により、微小な面内位相差を高精度かつ安定して得ることができる。

１枚の位相差フィルムにより位相差板を作製する際は、必要とされる位相差と一致できない場合があるが、本発明では、複数枚の位相差フィルムを用いることで位相差を任意に調整できるので、目的の位相差を高精度に得ることが可能となる。例えば、面内位相差が５０ｎｍのフィルムでも、各々の光学軸の向き（角度）をずらして複数枚積層することにより位相差が１０ｎｍの位相差板を得ることができる。また、位相差が４５ｎｍと５０ｎｍと異なる２枚の位相差フィルムを用いても、積層する際に光学軸の角度を調整することにより、位相差が１０ｎｍの位相差板を得ることができる。これにより、位相差がばらついた位相差フィルムを用いても、一定の位相差量を得ることが可能となる。

具体的には、面内位相差が５０ｎｍのフィルム２枚を用いて積層する場合、第１層の遅相軸および進相軸と同じ方向に第２層の遅相軸および進相軸を合わせて積層すれば、面内位相差が１００ｎｍの位相差板が得られる。また、これら２枚のフィルムの向きを９０度回転させて、第１層の遅相軸に対して第２層の進相軸を合わせて積層すれば、面内位相差が０ｎｍの位相差板が得られる。したがって、フィルムの積層角度を０度から９０度の範囲で回転させることで、０ｎｍ〜１００ｎｍの面内位相差を調整することができることになる。その他の例として、面内位相差が４５ｎｍと５０ｎｍと異なる２枚の位相差フィルムを用いた場合は、フィルムの積層角度が０度から９０度の範囲で５ｎｍ〜９０ｎｍの面内位相差量を調整することができる。これにより、液晶パネルの残留位相差を補償するための微小な位相差量、例えば３０ｎｍや１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ等の位相差量でも容易に得ることが可能である。

以上のように、複屈折層５３を構成する位相差フィルムの積層体の面内位相差は、これを構成する各位相差フィルムの面内位相差の合計以下となる。従って、目的とする位相差板の面内位相差Ｒ０ｃに対し、各々の位相差フィルムの面内位相差Ｒ０ｃ１，Ｒ０ｃ２，・・・，Ｒ０ｃｎ（ｎ≧２）の合計が以下の関係にある。
Ｒ０ｃ≦Ｒ０ｃ１＋Ｒ０ｃ２＋・・・＋Ｒ０ｃｎ

一方、複屈折層５３には、垂直配向液晶分子の斜め入射光に対する位相差を補償するために、負の垂直方向位相差をもたせている。垂直配向液晶分子は、斜め入射光に対して位相差を与えるため、斜め入射光の偏光面が回転しコントラストの低下が起きる。液晶分子の位相差は、入射光の入射方向がパネル面に対して垂直方向から平行方向に傾くにつれて大きくなる。以上のコントラスト低下を防ぐためには、垂直方向に負の位相差を持った位相差補償板５０が必要となる。すなわち、位相差補償板５０は、垂直方向の屈折率が面内の平均屈折率よりも小さく設定されており（（ｎｘ＋ｎｙ）／２＞ｎｚ）、位相差補償板５０の垂直方向位相差（Ｒｔｈ）は、液晶パネル１１の持つ正の垂直方向位相差と同量の負の位相差量となるように決定される。

垂直方向位相差については、第１の位相差フィルムの垂直方向位相差と、第２の位相差フィルムの垂直方向位相差との合計とほぼ一致する。例えば、−１００ｎｍの垂直方向位相差を有する位相差フィルムを２枚積層すれば、垂直方向位相差が約−２００ｎｍの位相差板が得られる。この位相差板を用いることにより、２００ｎｍの垂直位相差を有する液晶パネルの垂直方向位相差の補償が可能となる。また、垂直方向位相差が−７０ｎｍの位相差フィルムを２枚積層すれば、垂直方向位相差が約−１４０ｎｍの位相差板が得られ、更にこの上に垂直方向位相差が−６０ｎｍの位相差フィルムを積層すれば、垂直方向位相差が約−２００ｎｍの位相差板が得られる。

以上のように、複屈折層５３を構成する位相差フィルムの積層体の垂直方向位相差は、実質的に、これを構成する各位相差フィルムの垂直方向位相差の合計とほぼ一致する。従って、目的とする位相差板の垂直方向位相差Ｒｔｈに対し、各々の位相差フィルムの垂直位相差Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２，・・・，Ｒｔｈｎ（ｎ≧２）の合計が以下の関係にある。
Ｒｔｈ≒Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２＋・・・＋Ｒｔｈｎ

位相差板（複屈折層５３）を形成する位相差フィルムとしては、耐熱性、低吸水性および低光弾性係数等の特性を有し、位相差量のバラツキが小さい材料を用いることが好ましい。これらの特性を満たすフィルムとして、例えばノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、セルローストリアセテートフィルム、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）フィルム等の高分子フィルムが挙げられる。その中でも、ノルボルネン系フィルムは特に優れた特性を有する。高分子フィルムは、一軸延伸フィルムでもよいし、二軸延伸フィルムでもよい。また、複屈折層５３は、高分子フィルムに限定されるものではなく、塗布型の高分子材料を支持体上に均一に塗布した後、硬化したものを用いてもよい。

位相差板を構成する各位相差フィルムの接着方法は特に限定されず、粘着剤または粘着シート等の感圧性接着剤、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂等の各種接着剤を用いた接着が採用可能である。何れも、アクリル系、エポキシ系などの樹脂を用いることが可能であるが、透明性などの光学特性面からアクリル系樹脂が好ましい。また、上記接着剤を用いて位相差板を透明支持体に接着することが好ましい。

また、接着剤の硬化後の屈折率は、位相差板に用いるフィルムの屈折率とほぼ同等であるか、フィルムの屈折率と透明支持体の屈折率の中間にあることが好ましい。接着剤の硬化後の熱膨張係数については、フィルムの熱膨張係数とほぼ同等であるか、フィルムの熱膨張係数と透明支持体の熱膨張係数の中間にあることが好ましい。

これに加えて、位相差板は、投射型画像表示装置内にて高照度の照明に曝されるため、耐光性は勿論のこと、温度上昇にも耐え得る接着剤の性能が求められる。この課題を解決するために、本実施形態では、以下のように接着剤の物性を規定している。

第１に、接着剤のガラス転移点（Ｔｇ）を５０℃以上、好ましくは６０℃以上とする。位相差板は、投射型画像表示装置内にて約５０℃もの温度に曝されるため、高温での特性安定性が重要となる。特に、高温環境下における位相差の変化が課題となっている。そこで、Ｔｇが５０℃以上の接着剤を用いることにより、実使用環境においても問題のない安定した性能が得られるようにしている。Ｔｇが５０℃未満の接着剤を用いて作製した位相差板は、位相差板を５０℃に加熱すると位相差の変化を招いてしまい特性上好ましくないが、Ｔｇが５０℃以上の接着剤を用いて作製した位相差板は、５０℃に加熱しても位相差の安定した優れた特性を示す。

高温時における位相差変化の原因は、次の通りと考えられる。すなわち、位相差板を高温に加熱し、その温度が接着剤のＴｇを超えると、接着剤に分子の再配向が生じる。それに加え、接着剤は熱膨張係数が異なる材料を接着しているため、加熱された際、接着剤に位相差板の形状に起因した応力が加わり、分子配向の異方性が発生してしまう。以上のような理由により、高温時における位相差変化が発生すると考えられる。
なお、接着剤のＴｇは、高いほど特性の安定する温度範囲が広がるため、実使用環境に合わせて接着剤のＴｇ点を選定すればよい。

第２に、接着層の厚みを２μｍ以上とする。より好ましくは、接着層の厚みを３μｍ以上とする。接着層の厚みが２μｍ未満になると、十分な接着力を得ることができず、位相差板を高温に曝した際に界面で剥離してしまうからである。

第３に、硬化収縮率が１０％以下、好ましくは８％以下の接着剤を用いる。これにより良好な接着が得られる。硬化収縮率が１０％を超える接着剤を用いると、石英や光学ガラスなどの支持体に歪みが入り、クラックが発生しやすくなる。接着剤による硬化収縮の影響を緩和するためには、接着剤の硬化速度を低速にする方法や、接着剤を加熱しながら硬化させる方法が挙げられる。

第４に、各位相差フィルム間の接着あるいは位相差フィルムと透明支持体間の接着には全て同種の接着剤を用いる。同種の接着剤を用いることにより、接着処理の工程を一括して行うことが可能になる。例えば、フィルムとフィルムとの間、フィルムと透明支持体との間に同じ光硬化型樹脂を用いて塗布、接着すれば、一度に全接着層の硬化が行え、工程を簡略化することが可能となる。また、位相差フィルム間の接着に感圧性接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤を用いることにより、バラツキが少なく特性の安定した位相差板の製造が可能となる。

なお、光硬化型樹脂（接着剤）において、紫外線硬化型接着剤に比べて可視光硬化型接着剤の方が硬化後の残留歪みを少なくでき、作製した位相差板の面内位相差ムラの発生を抑制できるという利点がある。

一方、ノルボルネン系フィルムの積層体は、高温環境下でフィルムの剥離が生じる場合がある。剥離の原因は、接着層の軟化、接着層とフィルムとの線熱膨張係数のミスマッチなどが挙げられる。その対策として、位相差フィルムをトルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、キシレン、エチルエーテルのうち少なくとも１つを含む溶媒を用いた溶着が好適である。なおこの場合は、フィルム表層が溶けるため、溶媒の量などの製造条件により位相差量の変動を招くおそれがあり、必要に応じて、溶媒をエチルアルコール等で希釈すればよい。

溶媒を用いる他の接着としては、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、キシレン、エチルエーテルのうち少なくとも１つを含む接着剤を用いることができる。これにより、フィルムと接着層の親和性を高めることができ、強固な接着が可能となる。

更に、積層される個々の位相差フィルムのガラス転移点（Ｔｇ）が低いと、高温環境下において位相差の変動が生じてしまう場合があるので好ましくない。例えば、Ｔｇが１５０℃のポリカーボネートフィルムを用いた作製した位相差板は、１３０℃程度の高温に曝された後に位相差が変化してしまうが、Ｔｇが１６０℃のノルボルネン系フィルムを用いると、１３０℃においても位相差の変化がなく安定した性能が得られる。これにより、液晶プロジェクタ装置の光学系等の過酷な高温環境下においても特性を安定化させることができる。

更に、積層される個々の位相差フィルムの高温高湿下での寸法安定性が悪いと、高温高湿環境下において位相差の変動が生じてしまう場合があるので好ましくない。例えば、高温高湿下の寸法安定性が悪いポリカーボネートフィルムを用いると、温度６０℃、相対湿度９０％の環境に１００時間暴露された後に位相差が変化してしまうが、寸法安定性の高いノルボルネン系フィルムを用いると、上記環境下に暴露された後も、位相差の変化がなく安定した性能が得られる。これにより、液晶プロジェクタ装置の光学系等の過酷な高温環境下においても特性を安定化させることができる。
なお、ポリカーボネートフィルムの６０℃×９０％ＲＨ×１００時間保存後の寸法変化率は０．２％であるのに対し、ノルボルネン系フィルムのそれは０．０２％以下である。

［位相差補償板の製造方法］
続いて、以上のように構成される複屈折層５３を構成する位相差板の製造方法について説明する。

本発明に係る位相差板の製造方法は、複数枚の位相差フィルムを準備する工程と、積層したときの面内位相差と垂直方向位相差とが所望の値になるように、積層する互いの光軸角度と積層枚数とを決定する工程とを有する。

例えば、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを準備する工程と、第１の位相差フィルムの光学軸（遅相軸）に対して第２の位相差フィルムの光学軸を所定角度範囲にわたって回転させ、その回転角度に対応する面内位相差量のデータプロファイルを取得する工程と、得られたデータプロファイルに基づいて、目的とする面内位相差量が得られる回転角度に光学軸を組み合わせて第１，第２の位相差フィルムを積層する工程とを有する。垂直方向位相差については、第１の位相差フィルムの垂直方向位相差と第２の位相差フィルムの垂直方向位相差との合計とほぼ一致する。

図１４Ａは第１，第２の２枚の位相差フィルム６１，６２の積層体でなる位相差板の製造方法を説明する図である。位相差フィルム６１の面内の主屈折率をｎ１ｘ，ｎ１ｙ、位相差フィルム６２の面内の主屈折率をｎ２ｘ，ｎ２ｙで示している。ｎ１ｘおよびｎ２ｘは各位相差フィルム６１，６２の遅相軸すなわち光学軸であり、ｎ１ｙおよびｎ２ｙは各位相差フィルム６１，６２の進相軸を表している。

第１，第２の位相差フィルム６１，６２は、市販されている種々の高分子フィルムを用いることができる。各位相差フィルム６１，６２の面内位相差量は互いに同量でもよいし、異なっていてもよい。ここでは、第１，第２の位相差フィルム６１，６２として面内位相差量が共に７ｎｍの位相差フィルムを用いている。

位相差板の設計に際しては、まず、第１の位相差フィルム６１の光学軸ｎ１ｘと第２の位相差フィルム６２の光学軸ｎ２ｘとをそれぞれ同一方向に配置する。次に、第１の位相差フィルム６１に対して第２の位相差フィルム６２を面内で９０度回転させ、その回転角度θ１に対応するフィルム全体の面内位相差量を測定し、図１４Ｂに示すような回転角度θ１と面内位相差量との関係を表すデータプロファイル６０を取得する。

図１４Ｂに示したように、第１の位相差フィルム６１に対する第２の位相差フィルム６２の回転角度θ１が大きくなるにしたがって、フィルム全体の面内位相差量が三角関数的に減少することがわかる。ここで、θ１が０のとき、即ち第１，第２の位相差フィルム６１，６２の各々の遅相軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘがそれぞれ同一方向に配向されているときは、フィルム全体の位相差量は個々のフィルムがもつ位相差量の総和（７ｎｍ＋７ｎｍ＝１４ｎｍ）となる。一方、θ１が９０度のとき、即ち第１，第２の位相差フィルム６１，６２の各々の遅相軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘが互いに直交する場合は、個々のフィルムがもつ位相差量の差（７ｎｍ−７ｎｍ＝０ｎｍ）となる。また、位相差量は積層する光学軸の角度を変えることにより任意に調整可能である。

以上のようにして作製された位相差量のデータプロファイル６０は、目的の位相差量が得られる回転角度θ１の特定に参照される。例えば、フィルム全体の面内位相差量が５ｎｍである位相差板を作製するに際しては、位相差量５ｎｍに対応する回転角度θ１（本例では６６〜６７度）を求め、その回転角度θ１となるように光学軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘを組み合わせて第１，第２の位相差フィルム６１，６２を一体化し積層する。積層形式は、上述した接着剤による接着や溶媒による溶着が採用される。

図１５は、図１４Ａに示した第１，第２の位相差フィルム６１，６２として、面内位相差量がともに４５ｎｍの位相差フィルムを用いた場合の回転角θ１に対する面内位相差量との関係を表すデータプロファイルである。例えば、フィルム全体の面内位相差量が２０ｎｍである位相差板を作製するに際しては、位相差量２０ｎｍに対応する回転角度θ１（本例では約７８度）を求め、その回転角度θ１となるように光学軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘを組み合わせて第１，第２の位相差フィルム６１，６２を一体化し積層する。

なお、２枚の位相差フィルムを用いて位相差板を作製する場合に限らず、３枚以上の位相差フィルムを用いて目的とする面内位相差量を有する位相差板を作製することも可能である。図１６Ａ，Ｂは３枚の位相差フィルムの積層体でなる位相差板の製造方法を説明する図である。この例では、フィルム全体の位相差量が２０ｎｍとなるように、２枚の位相差フィルムの積層体でなる第１の位相差フィルム７１に対して、単層の第２の位相差フィルム７２を積層する場合について説明する。なお、各位相差フィルムの個々の面内位相差量はそれぞれ等しく、８ｎｍであるとする。

図１４Ａの例と同様に、位相差フィルム７１の面内の主屈折率をｎ１ｘ，ｎ１ｙ、位相差フィルム７２の面内の主屈折率をｎ２ｘ，ｎ２ｙで示している。ｎ１ｘおよびｎ２ｘは各位相差フィルム７１，７２の遅相軸すなわち光学軸であり、ｎ１ｙおよびｎ２ｙは各位相差フィルム７１，７２の進相軸を表している。

位相差板の設計に際しては、まず、第１の位相差フィルム７１の光学軸ｎ１ｘと第２の位相差フィルム７２の光学軸ｎ２ｘとをそれぞれ同一方向に配置する。本例において、第１の位相差フィルム７１は、位相差量が共に８ｎｍである２枚の位相差フィルムの積層体であって、各々の光学軸が互いに一致するように積層されているものとする。従って、第１の位相差フィルム７１の面内位相差量は、１６ｎｍである。

次に、第１の位相差フィルム７１に対して第２の位相差フィルム７２を面内で９０度回転させ、その回転角度θ２に対応するフィルム全体の面内位相差量を測定し、図１６Ｂに示すような回転角度θ２と面内位相差量との関係を表すデータプロファイル７０を作製する。

図１６Ｂに示したように、第１の位相差フィルム７１に対する第２の位相差フィルム７２の回転角度θ２が大きくなるにしたがって、フィルム全体の面内位相差量が三角関数的に減少する。ここで、θ２が０のとき、即ち第１，第２の位相差フィルム７１，７２の各々の遅相軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘがそれぞれ同一方向に配向されているときは、フィルム全体の位相差量は個々のフィルムがもつ位相差量の総和（１６ｎｍ＋８ｎｍ＝２４ｎｍ）となる。一方、θ２が９０度のとき、即ち第１，第２の位相差フィルム７１，７２の各々の遅相軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘが互いに直交する場合は、フィルム７１，７２の位相差量の差（１６ｎｍ−８ｎｍ＝８ｎｍ）となる。

以上のようにして作製された位相差量のデータプロファイル７０は、目的の位相差量が得られる回転角度θ２の特定に参照される。例えば、フィルム全体の面内位相差量が２０ｎｍである位相差板を作製するに際しては、位相差量２０ｎｍに対応する回転角度θ２（本例では約３６度）を求め、その回転角度θ２となるように光学軸ｎ１ｘ，ｎ２ｘを組み合わせて第１，第２の位相差フィルム７１，７２を一体化し積層する。

以上述べたように、本実施形態によれば、複数枚の位相差フィルムを用いて、微小な位相差をもつ位相差板を容易に作製することができる。また、以上のようにして構成された位相差板で位相差補償板５０の複屈折層５３を構成することにより、ＲＧＢの各色の液晶表示装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの面内位相差を高精度に補償することが可能となる。これにより、投射型画像表示装置のコントラストの微細調整が可能となり、表示画像の高コントラスト化を実現することができる。

また、以上の図１４〜図１６の説明では、回転形態がわかりやすいように、矩形状の位相差フィルムを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば円形状の位相差フィルムを用いてもよい。すなわち円形でかつほぼ同等の直径の位相差フィルムを複数枚準備しておくことで、フィルムごとの位相差測定から積層、貼り合わせまでの工程を一定のフィルム形状で行うことが可能となる。これにより、生産性の向上と工程管理の容易化を図ることができる。なお、円形で貼合されたフィルム積層体は、その後、目的のサイズに加工される。

［位相差フィルムの組合せ］
位相差補償板（位相差板）は、当該位相差補償板を構成する個々の位相差フィルムの種類、組合せ方法によって補償特性が異なる場合がある。以下、これについて説明する。

垂直配向反射型液晶パネルの残留位相差は、一般的に、５ｎｍ以下である。この場合、残留位相差の補償には、面内位相差（Ｒｅ）が１＜Ｒｅｃ／Ｒｅｐ≦１０、垂直方向位相差（Ｒｔｈ）が２００ｎｍ前後の位相差板が必要となる。なお「Ｒｅｃ」は「Ｒ０ｃ」と同様に位相差補償板の面内位相差を意味し、「Ｒｅｐ」は「Ｒ０ｐ」と同様に液晶パネルの面内位相差（残留位相差）を意味する。

位相差板を１枚の延伸フィルムで構成する場合、面内位相差が小さく且つ垂直方向位相差が大きいフィルムであるため、高い延伸制御技術が要求され、位相差ムラや光学軸方向のばらつき等が発生しやすく、位相差特性を一定に制御するのが困難である。これに対して、面内位相差が所望の位相差よりも大きく、延伸制御が容易な位相差特性をもつ２枚以上の位相差フィルムで位相差板を構成し、積層角度を変化させることで、面内位相差を制御することが可能である。

一方、補償器の位相差は液晶パネルの残留位相差よりも大きく設定されているため（１＜Ｒｅｃ／Ｒｅｐ≦１０）、補償の際は液晶パネルの残留位相差Ｒｅｐと位相差補償板の実効位相差（Ｒｅｃ＿ｅｆｆ）が一致するように回転させて使用する。一般的な垂直配向反射型液晶パネルの残留位相差は５ｎｍ以下であるため、位相差補償板の回転調節時に実効位相差５ｎｍ以下が得られることが重要となる。

１枚の位相差フィルムからなる位相差板は、当該フィルムの光学軸（遅相軸）に平行な偏光方向をもつ入射光に対しては実効位相差が０ｎｍであり、光学軸に対して４５度回転した偏光に対して最大となる。このように、１枚の位相差フィルムで位相差板を構成した場合、実効位相差の最小値は０ｎｍまで得られ、微小な残留位相差の補償が可能である。

これに対して、２枚以上の位相差フィルムを積層角度（各々の光学軸のなす角）を変化させて積層した位相差板の場合、積層角度が０度または９０度の時は、位相差補償板の実効位相差の最小値は０ｎｍまで得られる。しかし、積層角度が４５度近辺になるに従い、実効位相差の最小値が増加していく。また、１枚あたりの面内位相差量が大きくなるに伴い、実効位相差の最小値の増加量が大きくなっていく。実効位相差の最小値が液晶パネルの残留位相差を上回った場合、補償器の位相差が１＜Ｒｅｃ／Ｒｅｐ≦１０を満たしていても、回転調節時に必要な実効位相差が得られないため、パネルの残留位相差を補償しきれなくなるおそれが発生する。

図１７は、面内位相差が７０ｎｍおよび５０ｎｍの２種類の位相差フィルムをそれぞれ積層角度を９０度、６７．５度、４５度と異ならせて積層したときの、実効位相差の角度依存性を示している。図１７において、横軸は液晶パネルの光学軸に対する１枚目の位相差フィルムの光学軸の回転角度を示し、縦軸は位相差板（位相差フィルムの積層体）の実効位相差を示している。なお、位相差板には、液晶パネルの光学軸に対して４５度回転した偏光方向をもつ光が入射するものとする。

積層角度が９０度の場合は、積層板の光学軸の方向は変化しないため、液晶パネルの光学軸と位相差板の光学軸とのなす角が０度および９０度のときに最大となり、４５度のときに最小となる。また、積層角度が９０度以外の場合は、位相差板の光学軸が変化するため、積層角度が９０度の場合と比較して、実効位相差が最大となる位相差板の角度位置がシフトする。

図１７の例では、積層角度が９０度の場合、実効位相差の最小値は０ｎｍまで得られている。しかし、積層角度が６７．５度の場合の実効位相差の最小値は１３ｎｍ、積層角度が４５度の場合の実効位相差の最小値は１９ｎｍとなる。このように、９０度以外の積層角度で位相差板を構成した場合、位相差フィルム１枚あたりの面内位相差が大きいと、５ｎｍ以下である液晶パネルの残留位相差を補償できなくなる。

また、図１８は、面内位相差が５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍの位相差フィルムをそれぞれ２枚ずつ準備し、これら２枚の同一の面内位相差をもつフィルムを積層角度４５度で互いに積層したときの、実効位相差の角度依存性を示している。図１８においても同様に、横軸は液晶パネルの光学軸に対する１枚目の位相差フィルムの光学軸の回転角度を示し、縦軸は位相差板の実効位相差を示している。なお、位相差板には、液晶パネルの光学軸に対して４５度回転した偏光方向をもつ光が入射するものとする。

図１８から明らかなように、位相差フィルム１枚あたりの面内位相差の増加に伴って、実効位相差の最小値は上昇していく。従って、９０度以外の積層角度で位相差板の面内位相差を調整する際は、１枚あたりの面内位相差が小さいものを使用することで微小な実効位相差を得ることができる。

以上のように、フィルム積層により面内位相差を調整する際は、２種類のフィルムを各々の光学軸が直交する方向に積層するか、１枚あたりの面内位相差が小さい位相差フィルムを使用するのが好ましい実施形態となる。但し、後者の場合、垂直方向位相差を２００ｎｍ前後に保ちながら面内位相差を小さく制御するのは困難であり、フィルム使用枚数の増加を招くので、前者のフィルムを直交積層させた位相差板が最適である。

ここで、直交積層により面内位相差を制御するには、２枚の位相差フィルムの面内位相差の差が、所望の面内位相差（１＜Ｒｅｃ／Ｒｅｐ≦１０）と一致する２枚のフィルムが必要となる。また、２枚の位相差フィルムの垂直方向位相差の和が２００ｎｍ前後となることが望ましい。

例えば、一軸延伸フィルムを直交積層した場合、垂直方向位相差は面内位相差の半分となるため、それぞれ２００程度の面内位相差が必要となる。よって、一軸延伸フィルムを用いた場合、面内位相差が大きいフィルムが必要となる。しかし、フィルム光軸方向のばらつきや、測定精度、貼合精度の誤差等によって積層角度が９０度からずれた場合、フィルム１枚あたりの面内位相差が大きいため、実効位相差の最小値が大幅に増加してしまい、結果的にパネルの残留位相差を補償しきれなくなる可能性が高い。

一方、二軸延伸フィルムを直交積層した場合、垂直方向位相差は面内位相差よりも大きく保つことが可能であり、面内位相差を１００ｎｍ未満に抑えることが可能である。このため、フィルム光軸方向のばらつきや、測定精度、貼合精度の誤差等により、積層角度が９０度からずれた場合も、実効位相差の最小値をパネルの残留位相差以下に抑えることが可能である。

以上の理由により、位相差補償板は、二軸延伸フィルムを直交積層して構成することで最も安定した補償特性を得ることができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜４）
以下のようにして、実施例および比較例の位相差補償板の遅相軸を回転させたときの、液晶パネルに対する補償位相差量を測定した。なお、回転は、液晶パネルの遅相軸Ｒ１と位相差補償板の遅相軸Ｒ２とが一致する角度を０度として時計まわりで行った（図８，９参照）。液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）は２．５ｎｍとした。

［実施例１］
面内位相差Ｒ０ｃ＝１２ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝４．８）。

［比較例１］
面内位相差Ｒ０ｃ＝３０ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１２）。

図１９は上述の実施例１および比較例１の補償位相差量の測定結果を示す。液晶パネルが持つ面内位相差Ｒ０ｐが２．５ｎｍの場合、位相差補償板の補償位相差量として−２．５ｎｍが必要となる。図１９に示すように、以下のことが分かる。

すなわち、比較例１では、遅相軸の回転に対する補償位相差量の変動が非常に大きいため、−２．５ｎｍ程度の補償位相差量を得るためには、±０．５度以下の精度で遅相軸Ｒ２を設定しなければならず、コントラストの最適化が困難となってしまうことがわかる。また、遅相軸Ｒ２の方向にズレが生じた場合には、補償位相差量が大きく変化するため、補償機能が大幅に減少してしまうことがわかる。

これに対して、実施例１の場合、−２．５ｎｍの補償位相差量を得るためには、遅相軸Ｒ２をおよそ５１度回転すればよく、遅相軸Ｒ２の回転に対する補償位相差量の変動が小さく、遅相軸Ｒ２の回転によりコントラストの微調整が容易である。また、±２ｎｍの範囲でコントラスト補償が可能となるため、液晶パネルごとのバラツキや光学部品の設置角度のバラツキにも対応できることがわかる。更に、遅相軸Ｒ２の方向にズレが発生した場合でも、補償機能の低下が小さいことがわかる。

次に、位相差補償板の面内位相差Ｒ０ｃと、液晶パネルの面内位相差Ｒ０ｐとの関係を検証するための実施例について説明する。

［実施例２］
面内位相差Ｒ０ｃ＝２０ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝８）。

［実施例３］
面内位相差Ｒ０ｃ＝９ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝３．６）。

［実施例４］
面内位相差Ｒ０ｃ＝６ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝２．４）。

［比較例２］
面内位相差Ｒ０ｃ＝２．５ｎｍを有する位相差補償板を準備し、この位相差補償板の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して回転させたときの補償位相差量の変化を測定した（Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１）

図２０は実施例１〜４および比較例２の補償位相差量の測定結果を示す。図２０に示すように、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１の関係にある比較例２においては、位相差補償器の遅相軸Ｒ２を液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して約８５度回転させることで、−２．５ｎｍの補償位相差量が得られる。軸位置変化に対する補償位相差量の変動はほとんどなく、安定したコントラスト補償が得られる。しかし、液晶パネルの面内位相差が２．５ｎｍからばらついた場合は、±１０度以上の大きな回転角度調整が必要となり、必要な補償位相差量が得られない場合も発生し得る。また、位相差補償器を液晶パネル上に組み付ける構造上、位相差補償板を±１０度以上の範囲にまで回転させる機構を付することは困難である。

これに対して、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝４．８の関係にある実施例１においては、液晶パネルの遅相軸Ｒ１に対して位相差補償板の遅相軸Ｒ２を約５１度回転させることで約−２．５ｎｍの補償位相差量が得られる。Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝８の関係にある実施例２においては約４９度、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝３．６の関係にある実施例３においては約５３度、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝２．４の実施例４においては約５７度回転させることで同様な補償位相差量を得ることができる。位相差補償板の軸位置変化に対する補償位相差量の変動は、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１の場合に比べて大きくなるが、Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ＝１２の比較例１のような大きな変化ではなく、コントラストへの影響は小さい。また、−２．５ｎｍを中心に大小両方向に補償位相差量の調整が可能であり、位相差量にバラツキをもった液晶パネルに対して最適化が可能である。また、位相差補償板の回転調整角度が±１０度以下、例えば±５度以下の範囲で液晶パネルの位相差量のバラツキに対応可能である。

以上のように、１＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ、より好ましくは２≦Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐの関係を満たすように位相差補償器の位相差Ｒ０ｃを調整することで、液晶パネルの面内位相差量を高い精度で補償することができるとともに、コントラストの調整が容易となる。

なお、１０＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐになると、遅相軸Ｒ２の角度変化に対する補償位相差量の変化が増大するため、微調整が困難となる。１０≧Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐの範囲内であれば、コントラストへの影響は低減される。

（実施例５〜７）
［実施例５］
位相差フィルムとして、厚さ１８８μｍ、面内位相差が７ｎｍの無延伸ノルボルネン系フィルムを２枚用い、積層後の面内位相差が１０ｎｍとなるように、予め取得したデータプロファイル（積層角度と位相差量との関係）に基づいて、第１層と第２層の光学軸の角度を調整し貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化樹脂を用いた。

次に、支持体として２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化樹脂を用いた。以上の結果、面内位相差が１０ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

接着の耐熱性を調べるために、接着後のフィルムを高温に保持した結果、１４０℃まで剥離が発生しなかった。また、作製した位相差板の耐熱性を確認するために、温度１３０℃の環境に１時間保持し、取り出した後の面内位相差を測定した。その結果、面内位相差は１０ｎｍのままで変化はなく、優れた耐熱性が得られた。

［実施例６］
位相差フィルムの接着に溶媒による溶着を行った以外は、実施例５と同様にして位相差板を作製した。溶着用の溶媒にはトルエンを用いた。作製した位相差板は、面内位相差が１０ｎｍ、反射率１％以下の特性が得られた。

接着の耐熱性を調べるため、接着後のフィルムを高温に保持した結果、フィルムのガラス転移点を超える温度１７０℃でも剥離がなく優れた耐熱性が得られた。また、作製した位相差板の耐熱性を確認するため、温度１３０℃の環境に１時間保持し、取り出した後の面内位相差を測定した。その結果、面内位相差は１０ｎｍのままで変化はなく、優れた耐熱性が得られた。

［実施例７］
液晶パネルの面内位相差を補償し、更に投射型画像表示装置のコントラストを向上させるためには、面内位相差に加え、垂直方向位相差も補償することが好ましい。液晶パネルの面内位相差と垂直方向位相差を補償する位相差板の一例として、面内位相差が１０ｎｍ、垂直方向位相差が−２００ｎｍの位相差板の作製例を以下に示す。

位相差フィルムとして、厚さ１８８μｍ、面内位相差が７ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムを４枚用い、積層後の面内位相差が１０ｎｍ、垂直方向位相差が−２００ｎｍとなるように、第１層から第４層の光学軸の角度を調整し貼り合わせた。

次に、支持体として２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化樹脂を用いた。以上の結果、面内位相差が１０ｎｍ、垂直方向位相差−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

接着の耐熱性を調べるために、接着後のフィルムを高温に保持した結果、フィルムのガラス転移点を超える温度１７０℃でも剥離がなく優れた耐熱性が得られた。また、作製した位相差板の耐熱性を確認するために、温度１３０℃の環境に１時間保持し、取り出した後の位相差を測定した。その結果、面内位相差が１０ｎｍ、垂直方向位相差が−２００ｎｍと変化はなく、優れた耐熱性が得られた。

［比較例３］
位相差板の耐熱性を比較するために、ガラス転移点が１５０℃のポリカーボネートフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして位相差板を作製した。そして、温度１３０℃の環境に１時間保持し、取り出した後の面内位相差を測定した。その結果、面内位相差は３ｎｍに低下しており、位相差の不安定性が確認された。

（実施例８〜１０）
以下の説明では、面内位相差Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、垂直方向位相差Ｒｔｈ＝−２００ｎｍの位相差板を作製する実施例について説明する。

［実施例８］
位相差フィルムとして、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝５０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムと、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝７０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムとを円形で１枚ずつ準備し、積層後の面内位相差が２０ｎｍとなるように、互いに光学軸を直交させて貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化型樹脂を用いた。

次に、支持体として２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化型樹脂を用いた。得られた積層体は、その後、スライサーで加工し、目的の大きさに個片取りした。以上の結果、Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

［実施例９］
位相差フィルムとして、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝４５ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムと、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝６５ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムとを円形で１枚ずつ準備し、積層後の面内位相差が２０ｎｍとなるように、互いに光学軸を直交させて貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化型樹脂を用いた。

次に、支持体として２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化型樹脂を用いた。得られた積層体は、その後、スライサーで加工し、目的の大きさに個片取りした。以上の結果、Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

（実施例１０）
位相差フィルムの接着に溶媒による溶着を行った以外は、実施例９と同様にして位相差板を作製した。溶着用の溶媒にはトルエンを用いた。作製した位相差板は、Ｒ０＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板の特性が得られた。

（比較例４）
位相差フィルムにポリカーボネートフィルムを用いた以外は、実施例９と同様にして位相差板を作製した。作製した位相差板は、Ｒ０＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板の特性が得られた。

［環境試験］
次に、実施例８〜１０、比較例４の位相差板の安定性を調べるために、６０℃×９０％ＲＨの雰囲気で１００時間保存後の位相差を測定した。その結果、実施例８〜１０の位相差板は、位相差の変化がなく安定した性能が得られたが、比較例４の位相差板は、試験前の面内位相差が２０ｎｍだったのに対し、試験後には面内位相差が１５ｎｍに変化しており、高温高湿環境下での特性の不安定性が認められた。

（実施例１１）
互いにガラス転移点が異なる光硬化型樹脂を用いて位相差板を作製した。その後、５０℃にて１日間保存し、取出し後、面内位相差を測定した。面内位相差の測定は、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用い、位相差板の中心部と、隅部から５ｍｍの位置を測定し、比較した。実験の結果を表４に示す。

位相差板の構成、作製方法は、以下の通りである。
位相差フィルムとして、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝５０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムと、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝７０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムとを円形で１枚ずつ準備し、積層後の面内位相差が２０ｎｍとなるように、互いに光学軸を直交させて貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化型樹脂を用いた。

次に、支持体として厚み０．３ｍｍの２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化型樹脂を用いた。得られた積層体は、その後、スライサーで加工し、目的の大きさに個片取りした。以上の結果、Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

位相差板の位相差の変化量としては１ｎｍ以内であることが好ましい。表４に示したように、Ｔｇが５０℃未満の接着剤を用いたサンプルＡ１，Ａ２は、隅部の位相差の変化量が１ｎｍを超えてしまう。一方、Ｔｇが５０℃以上の接着剤を用いたサンプルＡ３〜Ａ６では、中心部、隅部ともに位相差の変化が１ｎｍ以内であり、優れた性能を得ることができる。

（実施例１２）
互いに接着層の厚みが異なる位相差板を作製した。その後、接着剤の接着性の評価をするために、加速試験として６０℃、９０％ＲＨの環境下に５日間保存し、取出し後の外観を観察した。実験の結果を表５に示す。

位相差板の構成、作製方法は、以下の通りである。
位相差フィルムとして、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝５０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムと、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝７０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムを円形で１枚ずつ準備し、積層後の面内位相差が２０ｎｍとなるように、互いに光学軸を直交させて貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化型樹脂を用いた。

次に、支持体として厚み０．３ｍｍの２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化型樹脂を用いた。得られた積層体は、その後、スライサーで加工し、目的の大きさに個片取りした。以上の結果、Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

表５に示したように、接着層の厚みが２μｍ未満のサンプルＢ１は、端部から３ｍｍの領域で界面剥離が認められたのに対し、接着層の厚みが２μｍ以上のサンプルＢ２〜Ｂ６は、端部から１ｍｍ以内の剥離か、剥離が認められなかった。従って、位相差板の接着層の厚みを２μｍ以上にすることにより、優れた接着性が得られることがわかる。

（実施例１３）
互いに硬化収縮率が異なる光硬化型樹脂を用いて位相差板を作製した。その後、支持体のクラック等の外観を観察した。実験結果を表６に示す。

位相差板の構成、作製方法は、以下の通りである。
位相差フィルムとして、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝５０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムと、厚さ７０μｍ、Ｒ０ｃ＝７０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−１００ｎｍの二軸延伸ノルボルネン系フィルムとを円形で１枚ずつ準備し、積層後の面内位相差が２０ｎｍとなるように、互いに光学軸を直交させて貼り合わせた。位相差の測定には、大塚電子株式会社製の位相差測定装置「ＲＥＴＳ−１００」を用いた。フィルムの接着には、可視光硬化型樹脂を用いた。

次に、支持体として厚み０．３ｍｍの２枚の石英ガラスを用い、それぞれの一方側の面に反射防止膜を形成した。反射防止膜はスパッタ法により形成した。その後、上述した積層フィルムを反射防止膜が形成された支持体の間に挟み接着を行った。接着には可視光硬化型樹脂を用いた。得られた積層体は、その後、スライサーで加工し、目的の大きさに個片取りした。以上の結果、Ｒ０ｃ＝２０ｎｍ、Ｒｔｈ＝−２００ｎｍ、反射率が１％以下の位相差板を得ることができた。

表６に示したように、硬化収縮率が１０％を超えるサンプルＣ１は、硬化速度の高低に関係なく支持体にクラックが認められた。硬化収縮率が１０％以下のサンプルＣ２〜Ｃ５は、硬化速度が比較的低速（１０分）の場合は支持体にクラックの発生は認められなかったが、サンプルＣ２，Ｃ３に関しては、硬化速度が比較的高速（１分）の場合にクラックの発生が認められた。従って、硬化収縮率が８％〜１０％の接着剤では硬化速度を低速にするのが有効であり、硬化収縮率が８％以下の接着剤では硬化速度に関係なく安定した接着が可能であることがわかった。

以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、投射型画像表示装置に適用される液晶表示装置として、反射型液晶表示装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、透過型液晶表示装置についても本発明は適用可能である。この場合、位相差補償板は、その両主面のうち光入射側にのみ反射防止膜を設ければよい。

また、投射型画像表示装置の光学系は上述した３板式に限らず、単板式でもよい。さらに、フラットパネルディスプレイとしての直視型液晶表示装置にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態による投射型画像表示装置の概略構成図である。 本発明の他の実施形態による投射型画像表示装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による位相差補償器の構成を示す平面図である。 図４における［５］−［５］線方向断面図である。 位相差補償板の構成例を模式的に示す断面図である。 液晶パネルの遅相軸と位相差補償板の遅相軸との関係を説明する模式図である。 液晶パネルの遅相軸方向を示す模式図である。 位相差補償板の遅相軸方向を示す模式図である。 液晶パネルに対する位相差補償板の回転角度と補償位相差量との関係を示す図である。 液晶パネルに対して面内位相差が異なる複数の位相差補償板を適用したときの、位相差補償板の回転角度と補償位相差量との関係を示す図である。 垂直方向位相差が異なる複数の位相差補償板を用いてコントラスト測定を行った実験結果を示す図である。 位相差板の常温時面内位相差と８０℃時面内位相差との差が異なる２種の接着剤を用いて作製した位相差補償板の位相差補償特性を示す図である。 複屈折層を構成する位相差板の作製方法の一具体例を説明する図であり、Ａは各フィルムの光学軸（遅相軸）方向を示し、Ｂは光学軸の回転角度とフィルム全体の位相差量との関係を示すデータプロファイルである。 複屈折層を構成する位相差板の作製方法の他の具体例を説明する、光学軸の回転角度とフィルム全体の位相差量との関係を示すデータプロファイルである。 複屈折層を構成する位相差板の作製方法の更に他の具体例を説明する図であり、Ａは各フィルムの光学軸（遅相軸）方向を示し、Ｂは光学軸の回転角度とフィルム全体の位相差量との関係を示すデータプロファイルである。 面内位相差が７０ｎｍおよび５０ｎｍの２種類の位相差フィルムをそれぞれ積層角度を９０度、６７．５度、４５度と異ならせて積層したときの、実効位相差の角度依存性を示す図である。 面内位相差が５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍの位相差フィルムをそれぞれ２枚ずつ準備し、これら２枚の同一の面内位相差をもつフィルムを積層角度４５度で互いに積層したときの、実効位相差の角度依存性を示す図である。 本発明の実施例１における回転角に対する補償位相差量の変化を示す図である。 本発明の実施例１〜３における回転角に対する補償位相差量の変化を示す図である。

符号の説明

１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ…液晶表示装置、２…光源、３，４…ダイクロイックミラー、５…全反射ミラー、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…偏光ビームスプリッタ、８…合成プリズム、９…投射レンズ、１０…スクリーン、１１…液晶パネル、１２…液晶層、１５Ａ，１５Ｂ…投射型画像表示装置、１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…ワイヤーグリッド偏光子、４０…位相差補償器、４１…回転体、４２…ハウジング部、４３…固定ネジ、４４…角度調整部材、４５…Ｏリング、５０…位相差補償板、５１，５５…支持体、５２，５４…反射防止膜、５３…複屈折層、６０，７０…データプロファイル、６１，７１…第１の位相差フィルム、６２，７２…第２の位相差フィルム。

Claims (29)

1. 複屈折性を有し、液晶パネルの残留位相差を補償するための位相差補償板であって、
   当該位相差補償板の面内位相差（Ｒ０ｃ）と、前記液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）とが、
   １＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０
   の関係を満たす
   ことを特徴とする位相差補償板。
2. 当該位相差補償板は、
   等方性を有する透明支持体と、
   前記透明支持体上に設けられた複屈折層とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の位相差補償板。
3. 前記複屈折層の面内位相差は３０ｎｍ以下である
   ことを特徴とする請求項２に記載の位相差補償板。
4. 前記複屈折層は、２枚以上の位相差フィルムの積層体でなり、
   少なくとも１枚の位相差フィルムが、他の位相差フィルムに対して異なる方向に面内の光学軸を組み合わされている
   ことを特徴とする請求項３に記載の位相差補償板。
5. 前記複屈折層は、面内位相差の異なる位相差フィルムを各々の光学軸が直交する方向に積層してなる
   ことを特徴とする請求項４に記載の位相差補償板。
6. 前記位相差フィルムは、二軸延伸フィルムである
   ことを特徴とする請求項５に記載の位相差補償板。
7. 前記複屈折層は、負の垂直方向位相差を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の位相差補償板。
8. 前記位相差フィルムは、高分子フィルムである
   ことを特徴とする請求項４に記載の位相差補償板。
9. 前記位相差フィルムは、ガラス転移点が１６０℃以上である
   ことを特徴とする請求項８に記載の位相差補償板。
10. 前記位相差フィルムは、ノルボルネン系樹脂フィルムである
    ことを特徴とする請求項８に記載の位相差補償板。
11. 前記各位相差フィルムは、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、キシレン、エチルエーテルのうち少なくとも１つを含む溶媒により溶着されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の位相差補償板。
12. 前記各位相差フィルムは、感圧性接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤のいずれかの接着剤により接着されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の位相差補償板。
13. 前記接着剤は、ガラス転移点が５０℃以上である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の位相差補償板。
14. 前記各位相差フィルム間の接着層の厚みが２μｍ以上である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の位相差補償板。
15. 前記接着剤の硬化収縮率が１０％以下である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の位相差補償板。
16. 前記位相差フィルムが２枚以上あり、これらの位相差フィルム間および位相差フィルムと前記透明支持体間が同種の接着剤を用いて積層されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の位相差補償板。
17. 当該位相差補償板は、その両主面の少なくとも一方に反射防止膜を備えている
    ことを特徴とする請求項１に記載の位相差補償板。
18. 複屈折性を有する位相差補償板を備え、液晶パネルの残留位相差を補償する位相差補償器であって、
    前記位相差補償板の面内位相差（Ｒ０ｃ）と、前記液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）とが、
    １＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０
    の関係を満たす
    ことを特徴とする位相差補償器。
19. 前記位相差補償板に垂直な軸を回転軸として当該位相差補償板を回転させる回転手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１８に記載の位相差補償器。
    
20. 前記位相差補償板の回転角度範囲は、±１０度以下である
    ことを特徴とする請求項１９に記載の位相差補償器。
21. 透過光を制御する液晶パネルと、
    前記液晶パネル上に設けられ、複屈折性を有する位相差補償板を備えた位相差補償器とを有し、
    前記位相差補償板の面内位相差（Ｒ０ｃ）と、前記液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）とが、
    １＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０
    の関係を満たす
    ことを特徴とする液晶表示装置。
22. 前記位相差補償板は、当該位相差補償板の遅相軸と前記液晶パネルの遅相軸とのなす角が、４５度以上８５度以下である
    ことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
23. 前記位相差補償器は、前記液晶パネルに垂直な軸を回転軸として、前記位相差補償板を回転するための回転手段を備える
    ことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
24. 前記位相差補償器は、前記液晶パネルに対して密閉部材を介して固定されている
    ことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
25. 前記液晶パネルは、反射型液晶表示素子からなる
    ことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
26. 前記液晶パネルは、垂直配向型液晶表示素子からなる
    ことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
27. 光源光を発生する光源と、
    前記光源光を偏光分離する偏光分離素子と、
    前記偏光分離された光源光を変調し画像光を形成する液晶パネルと、
    前記画像光を表示するスクリーンと、
    前記画像光を前記スクリーンへ投射する投射レンズとを備えた投射型画像表示装置であって、
    前記液晶パネルの上には、複屈折性を有する位相差補償板を備えた位相差補償器が配置されており、
    前記位相差補償板の面内位相差（Ｒ０ｃ）と、前記液晶パネルの面内位相差（Ｒ０ｐ）とが、
    １＜Ｒ０ｃ／Ｒ０ｐ≦１０
    の関係を満たす
    ことを特徴とする投射型画像表示装置。
28. 前記光源光を三原色光に分離する分離光学系を有し、
    前記液晶パネル及び前記位相差補償器は、分離した各色光ごとにそれぞれ配置されている
    ことを特徴とする請求項２７に記載の投射型画像表示装置。
29. 前記偏光分離素子は、ワイヤーグリッド偏光子である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の投射型画像表示装置。
    
    
    
    
    

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