JP7477609B2 - 位相差板、液晶プロジェクタ及びコントラスト調整方法 - Google Patents

Description

本開示は、位相差板、液晶プロジェクタ及びコントラスト調整方法に関する。

位相差板は、位相差補償板として、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置に使用される（特許第４７４４６０６号公報参照）。ＶＡモードの液晶表示装置においては、液晶層を挟む偏光子と検光子とは、光を透過するそれぞれの透過軸が直交するクロスニコル配置であり、また、低電圧状態における液晶層の配向が基板面に対して垂直になる。そのため、低電圧状態では偏光子を透過した直線偏光は、偏光軸の向きを保ったまま液晶層を透過して、検光子に入射する。検光子に入射する直線偏光の偏光軸と検光子の透過軸とは直交するため、理論上は検光子を透過する光はなく、黒表示になる。しかし、液晶層は、斜め配向成分に起因して、異なる偏光軸の偏光間で屈折率差を生じるという屈折率異方性（複屈折性とも呼ばれる）を有しているため、液晶層を透過する光は、異なる偏光軸を持つ偏光間で位相差を生じる。偏光間に位相差があると検光子に入射する光は楕円偏光となるため、低電圧状態でも、一部の光が検光子を透過する。これは、黒表示のコントラストの低下をもたらす。位相差補償板は、液晶層内で生じる位相差を補償する。すなわち、位相差補償板は、液晶層に起因する位相差をキャンセルするような位相差を生じさせることにより検光子を透過する光を減らす。黒表示のコントラストを向上させる機能を有する。

特許第４７４４６０６号公報に記載されているように、位相差補償板は、一例として、異なる光学異方性を有する複数のプレートの積層体として構成される。特許第４７４４６０６号公報には、複数のプレートとして、ＣプレートとＯプレートが記載されている。Ｃプレートは、屈折率が異なる層をプレートの法線方向に積層したものである。Ｃプレートは、屈折率異方性を示さない光学軸の向きがプレートの法線と一致しており、法線と異なる方向から入射する光に対しては位相差を生じさせる。

特開平１０－８１９５５号公報には、位相差板として用いられる斜方蒸着膜の問題点として、複数の柱状構造体が林立して形成される柱状構造の緩和に起因して、斜方蒸着膜内で光の散乱が起こり、斜方蒸着膜が白濁してしまい、位相差板としての品質が悪化するという問題が生じることが開示されている。柱状構造の緩和とは、林立する複数の柱状構造体に凝集が生じる現象をいう。また、特開平１０－８１９５５号公報においては、斜方蒸着膜と正面蒸着膜を交互に積層することにより、膜内での光の散乱を抑えた位相差板を得ることができることが開示されている。

特開２０１３－１１３８６９号公報には、Ｏプレートの特性を示す屈折率楕円体において、最大の主屈折率を示す軸が、柱状構造体の長手方向である成長方向に略一致することが開示されている。また、このＯプレートにおいて、法線方向を基準として柱状構造体の成長方向側に３０°傾斜した方向からの位相差Ｒｅ（３０）と、法線方向を基準として成長方向と反対側に３０°傾斜した方向からの位相差Ｒｅ（－３０）との比Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）が、３．５以上４．５以下であることが好ましい旨開示されている。

特開２００９－１４５８６１号公報においても、特開２０１３－１１３８６９号公報と同様に、最大の主屈折率を示す軸が柱状構造体の長手方向と略一致するＯプレートが開示されている。また、特開２００９－１４５８６１号公報においては、Ｏプレートの位相差比Ｒｅ（－３０）と正面位相差Ｒｅ（０）とを適切な値に設定することで液晶表示装置において高いコントラストの表示を実現できることが開示されている。

本開示に係る一つの実施形態は、液晶層に起因する位相差を補償して、従来よりも、コントラストを高めることが可能な位相差板、液晶プロジェクタ及びコントラスト調整方法を提供することを目的とする。

本開示の位相差板は、基板と基板の少なくとも一面に形成された位相差膜とを備え、位相差膜は、基板において位相差膜が形成された膜形成面の法線に対して傾斜した柱状構造体を有する斜方膜であり、かつ、光学特性として屈折率異方性を示す位相差板であって、
屈折率異方性を示す二軸性の屈折率楕円体における３つの主屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとし、そのうち、柱状構造体の長手方向であるＸ軸方向の主屈折率をｎｘとし、Ｘ軸に垂直な楕円における長軸方向であるＹ軸方向の主屈折率をｎｙ、短軸方向であるＺ軸方向の主屈折率をｎｚとした場合に、以下の条件式（１）を満足し、
かつ、法線を基準としてＸ軸側に傾く方向の入射角を正とし、＋３０°の入射角の入射光の位相差をＲｅ（＋３０）、－３０°の入射角の入射光の位相差をＲｅ（－３０）、かつ、Ｒｅ（＋３０）とＲｅ（－３０）の比である位相差比をＲｅ（３０）比とした場合に、下記条件式（２）を満足する。
ｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚ （１）
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．１～４．０ （２）

本開示の位相差板においては、３つの主屈折率のうちの最大の主屈折率ｎｙに対応するＹ軸を膜形成面と平行な面に投影したＹＳ軸であり、主屈折率ｎｙに対応して入射光の位相が最も遅れるＹＳ軸を遅相軸、Ｘ軸を膜形成面に投影した軸をＺＳ軸とした場合において、遅相軸はＺＳ軸と直交する、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、Ｒｅ（３０）比が、以下の条件式（２－１）を満足する、ことが好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．２～４．０ （２－１）

本開示の位相差板においては、Ｒｅ（３０）比が、以下の条件式（２－２）を満足する、ことが好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．４～３．０ （２－２）

本開示の位相差板においては、Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－３）を満足する、ことが好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．５～２．５ （２－３）

本開示の位相差板においては、斜方膜は、Ｓｉ（珪素）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｚｒ（ジルコニウム），Ｔｉ（チタン）、Ｌａ（ランタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）及びＴａ（タンタル）の少なくとも１種を含有する酸化物からなる、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、位相差膜は２層以上積層されていてもよい。

本開示の位相差板においては、３つの主屈折率のうちの最大の主屈折率ｎｙに対応するＹ軸を膜形成面と平行な面に投影したＹＳ軸であり、主屈折率ｎｙに対応して入射光の位相が最も遅れるＹＳ軸を遅相軸とし、かつ、基板を、法線を中心に回転させた場合の遅相軸の向きを基板の方位角とした場合において、
０°から３６０°の方位角の中で、法線に対して＋１５°の入射角の入射光に対して生じる位相差が最大となる方位角を基準方位角とし、方位角が基準方位角に対して＋４５°の場合の入射光の第１位相差と、方位角が基準方位角に対して－４５°の場合の入射光の第２位相差との差の絶対値が６ｎｍ以下である、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、正面位相差が０．１ｍｍ～５ｎｍである、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が０．３％以下である、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、位相差膜が２枚以上積層されている場合、位相差膜は、基板の両面に一層ずつ形成されている、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、位相差膜が２枚以上積層されている場合、位相差膜は、基板の一面に２層以上積層されており、さらに、隣接する位相差膜間に中間層を備えていてもよい。

本開示の位相差板においては、位相差膜が２枚以上積層されている場合、位相差膜が少なくとも１層形成された基板を複数枚備えていてもよい。

本開示の位相差板においては、位相差膜は２層積層されており、互いの遅相軸が９０°から±３°以内の交差角度でずれて配置されていることが好ましい。

本開示の位相差板においては、位相差膜は２層積層されており、互いの正面位相差の差が±３ｎｍ以下であることが好ましい。

本開示の位相差板においては、散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が０．４％以下である負のＣプレートを、さらに備えてもよい。

本開示の位相差板においては、Ｃプレートが反射防止機能を有する、ことが好ましい。

本開示の位相差板においては、Ｃプレートを備えた場合、散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が１％以下である、ことが好ましい。

本開示の位相差板は、基板と基板の少なくとも一面に形成された位相差膜とを備えた位相差板であって、位相差膜が２層以上積層されており、
基板の位相差膜が形成された膜形成面と平行な面内において、入射光の位相が最も遅れる軸を遅相軸とし、基板を、法線を中心に回転させた場合の遅相軸の向きを基板の方位角とした場合において、
０°から３６０°の方位角の中で、法線に対して＋１５°の入射角の入射光に対して生じる位相差が最大となる方位角を基準方位角とし、方位角が基準方位角に対して＋４５°の場合の入射光の第１位相差と、方位角が基準方位角に対して－４５°の場合の入射光の第２位相差との差の絶対値が６ｎｍ以下である。

本開示の液晶プロジェクタは、液晶層と、液晶層で生じる位相差を補償する位相差補償素子とを備え、位相差補償素子として、本開示の位相差板を備える。

本開示のコントラスト調整方法は、液晶層と、液晶層で生じる位相差を補償する位相差補償素子を備えた液晶表示素子のコントラスト調整方法であって、
位相差補償素子として、位相差膜が少なくとも１層形成された基板を複数枚備えた位相差板を用い、
位相差膜が少なくとも１層形成された複数の基板のうち、少なくとも１つの基板を、膜形成面に垂直な軸を中心に、他の基板に対して回転させることにより、液晶表示素子のコントラストを調整するコントラスト調整方法である。

液晶表示素子の概略構成及び位相差補償素子の作用を示す図である。 液晶表示素子における液晶分子のプレチルトの説明図である。 第１の実施形態の位相差板の断面図である。 斜方膜の蒸着方法の説明図である。 斜方膜の光学的な性質を表す屈折率楕円体の説明図である。 図５に示す屈折率楕円体の三面図である。図６ＡはＹ軸方向視図、図６ＢはＺ軸方向視図、図６ＣはＸ軸方向視図である。 位相差板に対する屈折率楕円体の傾きの説明図である。図７Ａは屈折率楕円体の全体像を示す図であり、図７Ｂは屈折率楕円体の膜形成面に平行な断面を示す図である。 屈折率楕円体を位相差板における各軸方向から見た断面図である。 位相差Ｒｅ（θ）を測定する際の光の入射角度と位相差膜の関係を示す図である。 ヘイズの測定方法を説明する図である。 Ｒｅ（３０）比とヘイズとの関係を示す図である。 基板設置角度ωとＲｅ（３０）比との関係を示す図である。 斜方膜における位相差の入射角依存性を示す図である。 成長方向及び成長方向と直交する方向から入射した光に対する位相差を説明するための図である。図１４Ａは光の入射方向を説明する図であり、図１４ＢはＬＸに垂直な屈折率楕円体の断面、図１４ＣはＬＺに垂直な屈折率楕円体の断面図である。 黒表示ムラの評価方法の説明図である。 第２の実施形態の位相差板の概略構成を示す斜視図である。 ２層の斜方膜を備えた場合の合成遅相軸の説明図である。図１７Ａは斜方膜の遅相軸と液晶層の進相軸の関係を示す模式図であり、図１７Ｂは斜方膜の遅相軸の合成についての説明図である。 斜方膜の基板面内光学異方性の説明図である。図１８Ａは斜方膜における遅相軸及び進相軸を示す図であり、図１８Ｂは、斜方膜の０－１８０°方位の断面図であり、図１８Ｃは斜方膜の９０－２７０°方位の断面図である。 ２層の斜方膜の遅相軸交差角が９０°の場合の位相差の方位角依存性を示す図である。 ２層の斜方膜の遅相軸交差角が９０°からずれている場合の位相差の方位角依存性を示す図である。 ２層の斜方膜の遅相軸交差角と位相差板の位相差との関係を示す図である。 ２層の斜方膜の正面位相差の差ΔＲｅ（０）と、位相差板の位相差ＩＲｅ（１５）ピーク方位との関係を示す図である。 ２層の斜方膜の正面位相差の差ΔＲｅ（０）と、位相差板の位相差ＩＲｅ（１５）ピーク値ＩＲｅ（１５）ｍａｘの関係を示す図である。 ２層の斜方膜の正面位相差の差ΔＲｅ（０）と、位相差板におけるＲｅ（１５）９０－Ｒｅ（１５）０であるΔＲｅ（１５）との関係を示す図である。 両面に１層ずつの斜方膜を備えた位相差板であって、反射防止膜を備えた位相差板を示す図である。 片面に２層の斜方膜を備えた位相差板を示す図である。 片面に２層の斜方膜を備えた位相差板であって、反射防止膜を備えた位相差板を示す図である。 ２層の斜方膜を備えた位相差板についての基板設置角度とヘイズとの関係を示す図である。 ２層の斜方膜間に平坦化層を備えた位相差板の概略構成を示す断面図である。 ２層の斜方膜間に平坦化層を備えた位相差板についての基板設置角度とヘイズとの関係を示す図である。 斜方膜がそれぞれ別個の基板に備えられている位相差板についての説明図である。 ３層の斜方膜を備えた位相差板の一例の層構成を示す図である。 ３層の斜方膜を備えた場合の合成遅相軸の説明図である。図３３Ａは斜方膜の遅相軸と液晶層の進相軸の関係を示す模式図であり、図３３Ｂは斜方膜の遅相軸の合成についての説明図である。 Ｃプレートを備えた位相差板の説明図である。 Ｃプレートの説明図である。 Ｃプレートの位相差の方位角依存性についての説明図である。 基板の片面にのみ形成したＣプレートの説明図である。 両面タイプ及び片面タイプのＣプレートについてのＲｅ（３０）とヘイズとの関係を示す図である。 液晶プロジェクタの外観を示す斜視図である。 液晶プロジェクタの光学的構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。

「液晶表示素子」
まず、図１を参照して、本開示の位相差板の一実施形態を位相差補償素子２０として備えた液晶表示素子１０について説明する。液晶表示素子１０は、例えば、後述する液晶プロジェクタ１１０（図３９及び４０参照）に備えられる。

液晶表示素子１０は、透過型のＶＡモードの液晶表示素子である。すなわち、液晶表示素子１０の液晶層には、無電圧状態で素子表面に対して略垂直に配向する液晶分子が封入されている。液晶表示素子１０は、画素ごとに液晶層に印加する電圧を調節して、液晶分子の配向を変化させる。これにより、各画素を透過する光の偏光状態を制御して像を表示する。

図１Ａに示すように、液晶表示素子１０は、光源側から順に偏光子１５、液晶層１７、検光子１９を備えており、液晶層１７と検光子１９の間に位相差補償素子２０が設けられている。

偏光子１５は、入射する光のうち、矢印で示す透過軸Ｔ１の方向の偏光成分だけを液晶層１７側へ透過させる偏光板である。すなわち、液晶層１７に入射する光は、透過軸Ｔ１と平行な方向に電場が振動する入射光Ｌ０のみとなる。

検光子１９は、液晶層１７を透過し、位相差補償素子２０に位相差を補償された光のうち、矢印で示す透過軸Ｔ２の方向の偏光成分だけを透過させる偏光板である。検光子１９は、その透過軸Ｔ２が偏光子１５の透過軸Ｔ１の方向と直交するように配される。すなわち、検光子１９と偏光子１５とは、いわゆるクロスニコルに配置される。したがって、液晶表示素子１０を用いる液晶パネルは、無電圧状態で黒色を表示するノーマリーブラックの透過型液晶パネルとなる。

液晶層１７は、透明基板７１，７２と、これら透明基板７１，７２の間に封入された棒状の液晶分子７５とから構成されている。

また、透明基板７１，７２は、例えばガラス基板７７、透明電極７８、配向膜７９などから構成されている。透明基板７１では、光源側から順にガラス基板７７、透明電極７８、配向膜７９が配置される。逆に、透明基板７２では、光源側から順に配向膜７９、透明電極７８、ガラス基板７７が配置される。

透明電極７８は、透明基板７１に設けられたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）回路と接続されている。このＴＦＴ回路は、透明基板７１上の透明電極７８と、共通電極である透明基板７２上の透明電極７８との間の電圧を制御することで、液晶分子７５の配向状態を制御する。

本例において、配向膜７９は、その配向方向が偏光子１５の透過軸Ｔ１の方向と４５度の角度をなすように配されている。一対の配向膜７９により挟まれた液晶分子は、配向膜７９の配向方向に応じて傾斜して配向する。

液晶分子７５は、負の誘電異方性を持つ棒状の液晶分子であり、無電圧状態では、液晶表示素子１０の表面に略垂直に配向する。このとき、液晶分子７５は、液晶層１７を透過する光の位相には略影響を与えない。すなわち、無電圧状態の液晶層１７を透過する光は、その偏光方向を変化させることなく液晶層１７を透過する。

例えば、図１Ａに示すように、液晶層１７が無電圧状態の場合、入射光Ｌ０と略同じ偏光方向の情報光Ｌ１が液晶層１７から位相差補償素子２０に入射する。この情報光Ｌ１は、検光子１９の透過軸Ｔ２と垂直な方向に偏光する光であるから、検光子１９を透過することができない。したがって、液晶表示素子１０の画素を無電圧状態にすることで、黒色が表示（以下、暗表示）される。

一方、透明基板７１の透明電極７８と透明基板７２の透明電極７８との間に電圧が印加されると、液晶分子７５は配向膜７９の配向方向に傾斜する。このとき液晶分子７５は、その傾斜角度に応じて、液晶層１７を透過する光の位相を変化させる。すなわち、液晶層１７を透過する光は、液晶分子７５の傾斜角度に応じて、偏光方向を変化させる。

例えば、図１Ｂに示すように、液晶層１７に電圧が印加されている場合には、多くの液晶分子７５は、配向膜７９の配向方向に傾斜する。このとき液晶層１７を透過する光は、傾斜して配向する液晶分子７５によって偏光方向が変化し、結果として、入射光Ｌ０と同じ方向の偏光成分と入射光Ｌ０に垂直な偏光成分の両方を含む情報光Ｌ２となる。この情報光Ｌ２は、いわゆる楕円偏光であって、検光子１９の透過軸Ｔ２に対して平行な偏光成分と垂直な偏光成分とを含む。このうち、検光子１９の透過軸と平行な偏光成分だけが検光子１９を透過する。したがって、液晶表示素子１０の画素を適度な電圧に調節することで、検光子１９を透過する光の量が調節され、中間階調色が表示される。

また、例えば、図１Ｃに示すように、液晶層１７に電圧が十分に印加されている場合には、多くの液晶分子７５は、配向膜７９の配向方向に大きく傾斜して、液晶表示素子１０の表面と略平行な向きとなる。このとき液晶層１７を透過する光は、略水平に配向した液晶分子７５の複屈折により偏光方向が変化し、入射光Ｌ０と９０度の角度をなす方向に偏光する情報光Ｌ３となる。この情報光Ｌ３は、検光子１９の透過軸Ｔ２に平行な方向に偏光する光であるから、検光子１９を透過する。したがって、液晶表示素子１０の画素に十分な電圧を印加することで、最も明るく表示（以下、明表示）される。

位相差補償素子２０は、液晶層１７を透過した情報光の位相差を補償するために、前述のように液晶層１７と検光子１９の間に設けられる。位相差補償素子２０の詳細については後述する。

前述したように、液晶表示素子１０の画素が無電圧状態である場合、液晶分子７５は液晶表示素子１０の表面に対して略垂直に配向する。しかし、実際には、図２に示すように、無電圧状態であっても、液晶分子７５を垂直方向から５°程度予め意図的に傾斜させている。この傾斜配置は、リバースチルトドメインと呼ばれる液晶分子７５の配向欠陥の発生を抑制するために行われる。リバースチルトドメインは、隣接する画素同士間で及ぼし合う電界によって生じる液晶分子７５の配向状態の乱れである。

ここで、図２に示すように、液晶表示素子１０の表面と平行な面内にＹ２軸及びＺ２軸を定め、液晶表示素子１０の表面に垂直な方向、すなわち液晶層１７を透過する光の光軸（透過光軸）Ｌ０と平行に、光の進行方向を正としてＸ２軸を定める。また、Ｘ２軸及びＹ２軸は、検光子１９及び偏光子１５の透過軸とそれぞれ平行になるように定める。したがって、図２に示すように、液晶分子７５のチルト方向がＹ２軸となす角（方位角）γは４５°である。

このとき、Ｙ２－Ｚ２平面に対して液晶分子７５のなす角が液晶分子７５のチルト角βである。チルト角βは、画素ごとに印加される電圧の大きさに応じて、およそ０°以上８５°以下の範囲で変化する。チルト角βが略０度である場合は、液晶層１７に十分な電圧が印加され、液晶分子７５がＹ２‐Ｚ２平面と平行に配向している状態である。一方、チルト角βが８５度である場合は、無電圧状態であって、液晶分子７５がＹ２‐Ｚ２平面に対して略垂直に配向している状態である。この無電圧状態でのチルト角βがプレチルト角であり、配向膜７９の配向方向に沿って、Ｘ２軸すなわち透過光軸Ｌ０に対して５°程度液晶分子７５は傾斜している。

また、液晶分子７５が前述のようにプレチルトしていると、例えば、黒を表示する画素であっても、液晶分子７５のプレチルトに起因する複屈折が生じ、光の一部が検光子１９を透過してしまう。したがって、完全な黒状態を表示することができず、投映像のコントラストが低下する。なお、液晶層１７における液晶分子７５のプレチルト成分に起因する進相軸Ｆはプレチルト方位に一致する。進相軸Ｆは、光を透過する媒質において、屈折率が相対的に低く、光の位相が相対的に進む方位に沿った軸をいう。以下において、液晶層１７における液晶分子７５のプレチルト成分による進相軸Ｆを、単に液晶層１７の進相軸Ｆという。

位相差補償素子２０は、液晶表示素子１０で生じる位相差と逆位相の位相差を生じることで、液晶層１７を透過した情報光の位相差を補償する。このため、位相差補償素子２０は、位相差補償素子２０の遅相軸Ｓを液晶層１７のプレチルト成分による進相軸Ｆと一致するように配置される。遅相軸Ｓは、進相軸Ｆとは逆に、光を透過する媒質において、屈折率が相対的に高く、光の位相が相対的に遅れる方位に沿った軸をいう。そのため、位相差補償素子２０の遅相軸Ｓを液晶層１７の進相軸Ｆと一致させて配置すると、液晶分子７５のプレチルトによって生じる位相差と、位相差板２１によって生じる位相差とは互いに正負が逆になるので、液晶分子７５のプレチルトによって生じる位相差を補償することができる。

位相差補償素子２０としては、本開示の一実施形態の位相差板２１を適用することができる。

「第１の実施形態の位相差板」
図３に示すように、第１の実施形態の位相差板２１は、基板２３の一例としてのガラス基板と、基板２３の一面に形成された位相差膜２５とを含む。位相差膜２５は、基板２３において位相差膜２５が形成された一面である膜形成面２３ａの法線Ｎに対して傾斜した柱状構造体２４を有する斜方膜である。本例の位相差膜２５を、以下において、斜方膜２５という。

斜方膜２５は、いわゆる斜方蒸着法により、基板２３に斜め方向からＴａ_２Ｏ_５などの無機材料を蒸着することによって作製される。詳細には、図４に示すように、基板２３を、蒸着源２７に対して基板２３の膜形成面２３ａを傾斜させた姿勢で保持させた状態で、基板２３の膜形成面２３ａに蒸着源２７からの蒸着物質を斜めに入射させて蒸着する。このように、基板２３の膜形成面２３ａに斜め方向から蒸着物質を蒸着することによって、膜形成面２３ａに対する蒸着物質の入射方向（以下において、蒸着方向という。）２８に応じて傾斜した柱状構造体２４が成長して、柱状構造体２４が林立した構造を有する斜方膜２５が形成される。この際、蒸着方向２８と膜形成面２３ａの法線Ｎとのなす角度を蒸着角度αという。また、蒸着源２７が水平な床面に配置されているとした場合、図４中点線で示す水平面（水平な床面と平行な面）と膜形成面２３ａとのなす角度を基板２３の設置角度ωという。すなわち、基板２３を水平に設置した場合の設置角度ωは０°、基板２３を水平に対して垂直に設置した場合の設置角度ωは９０°である。

図３に示すように、斜方膜２５の柱状構造体２４の成長方向である長手方向２９は一般に蒸着方向２８（図４も参照）と一致しないが、柱状構造体２４が基板２３の膜形成面２３ａの法線Ｎとなす成長角度φは蒸着角度αと正の相関を持つ。すなわち、蒸着角度αが大きくなれば柱状構造体の成長角度φが大きくなり、蒸着角度αが小さくなれば柱状構造体の成長角度φも小さくなる。実際には、柱状構造体２４の成長方向２９は蒸着方向２８よりも膜形成面２３ａから立ち上がった方向となる傾向にあり、成長角度φは蒸着角度αよりも小さくなる（φ＜α）。この柱状構造体２４が林立してなる柱状構造によって、位相差膜２５は、光学特性として屈折率異方性を示し、Ｏプレートとして機能する。なお、柱状構造体２４の成長方向２９が柱状構造体２４の長手方向である。以下において、成長方向２９を長手方向２９という。

図５に示すように、斜方膜２５の屈折率異方性は、３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを軸とする屈折率楕円体１０２で概念的に表される。図６Ａは、屈折率楕円体１０２を、図５中のＹ軸方向から見た図であり、図６Ｂは、屈折率楕円体１０２を、図５中のＺ軸方向から見た図であり、図６Ｃは、屈折率楕円体１０２を、図中のＸ軸方向から見た図である。なお、２軸の複屈折性を持った屈折率楕円体において、主屈折率とは、屈折率楕円体の長軸の屈折率と、屈折率楕円体を長軸に沿って切った楕円において長軸に垂直な第１の短軸の方向の屈折率と、上記長軸及び第１の短軸に垂直な第２の短軸の方向の屈折率を意味する。

図５及び図６に示すように、屈折率楕円体１０２の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚのうちの一つは柱状構造体２４の長手方向２９と一致する軸をなす。柱状構造体２４の長手方向２９と一致する軸をＸ軸とし、このＸ軸に沿った主屈折率をｎｘとしている。また、屈折率楕円体１０２の中心Ｃを通り、Ｘ軸に垂直な楕円１０４における長軸方向をＹ軸とし、短軸方向をＺ軸とする。そして、このＹ軸方向の主屈折率をｎｙ、Ｚ軸方向の主屈折率をｎｚとする。この場合において、３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、以下の条件式（１）を満足する。
ｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚ （１）

図７Ａに、位相差板２１に対する光の入射方向及び光の入射方向に垂直な位相差板２１の膜面に対する屈折率楕円体１０２の各軸の関係を示す。ここで、位相差板２１において基板２３の膜形成面２３ａの法線ＮをＸＳ軸とし、ＸＳ軸に垂直な膜形成面２３ａにＹＳ軸とＺＳ軸を取る。屈折率楕円体１０２のＹ軸を膜形成面２３ａに投影した軸をＹＳ軸とし、ＹＳ軸と直交する方向をＺＳ軸とする。この場合、屈折率楕円体１０２のＸ軸はＸＳ－ＺＳ平面内であって、ＸＳ軸からφ傾いている。そして、ＺＳ軸はＸ軸を膜形成面２３ａに投影した軸と一致する。

屈折率楕円体１０２の中心Ｃを通り、膜形成面２３ａに平行な平面で、屈折率楕円体１０２を切断すると、その断面は、図７Ｂに示すように、ＹＳ軸方向の長軸半径に相当する屈折率ｎｙｓと、ＺＳ軸方向の短軸半径に相当する屈折率ｎｚｓとを有する楕円１０６となる。したがって、斜方膜２５は、ＸＳ軸に沿って入射する光に対して、ＹＳ軸方向に屈折率ｎｙｓ、ＺＳ軸方向に屈折率ｎｚｓとなる複屈折性を示す。この屈折率ｎｙｓは屈折率ｎｚｓよりも大きい。すなわち、位相差膜２５は、ＸＳ軸方向から入射する光に対して、最大の屈折率となるＹＳ軸方向に遅相軸Ｓ１を有する。また、位相差膜２５はＸＳ軸方向から入射する光に対して最小の屈折率となるＺＳ軸方向に進相軸Ｆ１を有する。遅相軸Ｓ１は、成長方向２９と一致するＸ軸を膜形成面２３ａに投影した軸（ＺＳ軸）と直交する。すなわち、３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚのうちの最大の主屈折率ｎｙに対応するＹ軸を膜形成面２３ａに投影したＹＳ軸であり、主屈折率ｎｙに対応して入射光の位相がもっとも遅れるＹＳ軸を遅相軸、Ｘ軸を膜形成面２３ａに投影した軸をＺＳ軸とした場合において、遅相軸Ｓ１はＺＳ軸と直交する。

図８Ａは、屈折率楕円体１０２を、その中心Ｃを通るＸＳ－ＺＳ平面で切断した断面の楕円１０７をＹＳ軸方向から見た図である。また、図８Ｂは、屈折率楕円体１０２を、その中心Ｃを通るＹＳ－ＺＳ平面で切断した断面の楕円１０６をＸＳ軸方向から見た図である。そして、図８Ｃは、屈折率楕円体１０２を、中心Ｃを通るＸＳ－ＹＳ平面で切断した断面の楕円１０８をＺＳ軸から見た図である。
このように、位相差膜２５の屈折率異方性を示す屈折率楕円体１０２のＸ軸及びＺ軸は、位相差板のＸＳ軸及びＺＳ軸に対してＹＳ軸を中心にφ回転している。

このような屈折率楕円体１０２において、入射光に生じる位相差は、屈折率楕円体１０２に入射する光の傾きによって変化する。屈折率楕円体１０２において生じる位相差は、入射光に垂直な断面であって、屈折率楕円体１０２の中心Ｃを通る断面に形成される楕円の長軸と短軸の差に依存する。この楕円の長軸方向の屈折率をｎ１、短軸方向の屈折率をｎ２、この楕円に垂直に入射する光の斜方膜２５における光路長をｄとした場合、位相差Ｒｅ＝（ｎ１－ｎ２）ｄで表される。ｎ１、ｎ２及びｄはいずれも屈折率楕円体への光の入射方向によって変化する。

斜方膜２５に対する光の入射角が変化すると、屈折率楕円体への入射方向が変化する。したがって、斜方膜２５において生じる位相差は、光の入射角θによって変化する。

ここで、図９に示すように、斜方膜２５の法線ＮであるＸＳ軸を基準として柱状構造体２４の成長方向２９側に傾く方向の入射角を正（＋θ）、柱状構造体２４の成長方向と反対側に傾き方向の入射角を負（－θ）とする。なお、この際、斜方膜２５に対してＸＳ軸に沿って入射した光、すなわち入射角０°で入射した光に対する位相差Ｒｅ（０）を正面位相差という。斜方膜２５にＸＳ軸から光が入射した場合、ＸＳ軸に垂直な面、すなわちＹＳ－ＺＳ面における屈折率楕円体の楕円（図８Ｂ参照）の長軸であるＹＳ軸方向の屈折率ｎｙｓと短軸であるＺＳ軸方向の屈折率ｎｚｓとの差及び膜厚ｄによって位相差Ｒｅ（０）は決まる。すなわち、Ｒｅ（０）＝（ｎｙｓ－ｎｚｓ）ｄである。

本実施形態の斜方膜２５は、負の入射角＋３０°の入射光の位相差Ｒｅ（＋３０）と、正の入射角－３０°の入射光の位相差Ｒｅ（－３０）との比である位相差比をＲｅ（３０）比が、下記条件式（２）を満足する。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．１～４．０ （２）

上記のような斜方膜２５を備えた位相差板２１は、液晶表示素子１０において、斜方膜２５の遅相軸Ｓ１と液晶分子７５のチルト方位とが平行になるように、すなわち、液晶分子７５のプレチルトによる進相軸Ｆと平行になるように配置される。位相差板２１を位相差補償素子２０として用いる場合、斜方膜２５の遅相軸Ｓ１は位相差補償素子２０における遅相軸Ｓに相当する。これによって、既述の通り、液晶分子７５のプレチルトによって生じる位相差と、位相差板２１によって生じる位相差とは互いに正負が逆になるので、位相差を補償することができる。但し、実際の液晶表示素子中においては、プレチルトした液晶分子７５だけが位相差を生じさせる原因となっているわけではなく、液晶セルの微細構造に起因する光の回折、偏光子１５及び検光子１９による位相差の発生など、種々の要因により位相差が生じている。したがって、位相差板２１は、必ずしもその遅相軸Ｓ１と液晶分子の進相軸Ｆとが一致する配置が最善でない場合もある。そのため、液晶分子７５のプレチルトによる進相軸Ｆに対して位相差板２１の遅相軸Ｓの向きを調整するためには、投影画像のコントラストを観察しながら、高コントラストが得られる方位角となるように、位相差板２１をＸＳ軸周りに回転調整される。

従来の斜方膜においては、柱状構造の緩和に起因して、斜方蒸着膜内で光の散乱が起こり、位相差板としての品質が低下する場合があった。膜内の光の散乱はヘイズで評価され、このヘイズが大きいほど膜内での光の散乱が大きいことを意味する。大きなヘイズの位相差板を位相差補償素子２０として液晶表示素子１０に適用すると、液晶表示素子１０のコントラストの低下が生じる。コントラストの低下は、斜方膜で生じる散乱光のうち検光子１９の吸収軸と揃っていない偏光成分が検光子１９を透過してしまい、黒レベルの悪化を引き起こすために生じる。従って、コントラストを向上させるためには、ヘイズを小さく抑制することが望ましい。

斜方膜２５のヘイズは積分球を用いて測定することができる。図１０に示すように、積分球８０は入射開口８２と、入射開口８２と対向して入射開口８２から１８０°回転した位置に設けられている出射開口８４を備える。また、積分球８０の出射開口８４及び積分球８０の内部に光検出器８６、８８をそれぞれ備える。出射開口８４に備えられている光検出器８６は入射開口８２から積分球８０の直径に沿って入射した光のうち、直進して積分球を透過した光を受光する。積分球８０内に配置されている光検出器８８は、入射した光のうち直進せず、散乱され積分球８０内で反射された光を受光する。入射開口８２に位相差板２１を、直径に沿って入射する光に対して膜面が垂直となるように配置する。入射光Ｌを位相差板２１の膜面に垂直に入射し、位相差板２１を通過し、位相差板２１で散乱されることなく直進して出射開口に至る垂直透過光量Ｔ１を光検出器８６で検出する。また、積分球内に配置されている光検出器８８により、入射光Ｌのうち位相差板２１で散乱され、直進せず積分球８０内で反射を繰り返す散乱光量Ｔ２を検出する。このとき、位相差板２１のヘイズ［％］を以下の式に基づいて算出する。
ヘイズ［％］＝（Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２））×１００
なお、斜方膜２５のヘイズは、基板２３のみの場合のヘイズを上記の手段により測定し、位相差板２１のヘイズから基板のみの場合のヘイズ差し引くことで得られる。なお、基板２３がガラス基板である場合、ヘイズはほぼ０である。

本発明者は、主屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが上記（１）式を満たす屈折率楕円体１０２で表される屈折率異方性を有する斜方膜２５において、Ｒｅ（３０）比とヘイズとの間に図１１に示すような相関があることを見出した。Ｒｅ（＋３０），Ｒｅ（－３０）及びＲｅ（３０）比が、上記（２）を満たすことにより、斜方膜２５のヘイズを０．１％以下に抑制できる。Ｒｅ（３０）比を４．０以下とすることにより、すなわち、ヘイズを０．１％以下に抑制することにより、位相差補償素子２０として液晶表示素子に適用した場合に、Ｒｅ（３０）比が４．０超の場合と比較してコントラストを向上させることができる。

上記（１）、（２）式を満たす斜方膜２５は、斜方蒸着時の基板設置角度ωを調整することで作製することができる。一例として、図４に示した蒸着方法において、基板２３の中心の直下に蒸着源２７を配置した状態で基板設置角度ωを変化させて複数の斜方膜を作製し、Ｒｅ（３０）比を測定したところ、図１２に示す関係が得られた。本例は、斜方膜２５の材料として五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を用いている。図１２に示す通り、基板設置角度ωが大きくなるにつれてＲｅ（３０）比が増加する。本例の場合、基板設置角度ωを概ね８５度以下とすることで４．０以下のＲｅ（３０）比を得ることができる。基板設置角度ωとＲｅ（３０）比との関係は、蒸着装置の構成に依存し、図１２に示すＲｅ（３０）比と基板設置角度ωとの関係は蒸着装置によって変化する。しかし、基板設置角度ωが大きくなるにつれてＲｅ（３０）比が増加するという傾向については、蒸着装置の構成によらず共通する。従って、予め両者の関係を測定しておけば、所望のＲｅ（３０）比の斜方膜２５を得ることができる。

Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－１）を満足することが好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．２～４．０ （２－１）
この条件式（２－１）を満足することで、後述する、斜方膜２５を２層備えた位相差板３１（図１６参照）において、黒表示ムラの改善効果が得られる。

Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－２）を満足することがより好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．４～３．０ （２－２）
この条件式（２－２）を満足することで、後述する、斜方膜２５を２層備えた位相差板３１（図１６参照）において、黒表示ムラの改善効果が得られると共に、コントラストの向上を図ることができる。

Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－３）を満足することが特に好ましい。
Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．５～２．５ （２－３）
この条件式（２－３）を満足することで、後述する、斜方膜２５を２層備えた位相差板３１（図１６参照）において、黒表示ムラ及びコントラストをさらに向上させることができる。

斜方膜２５の材料としては、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ，Ｔｉ、Ｌａ、Ａｌ、Ｈｆ及びＴａの少なくとも１種を含有する酸化物を用いることができる。すなわち、斜方膜２５は、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ，Ｔｉ、Ｌａ、Ａｌ、Ｈｆ及びＴａの少なくとも１種を含有する酸化物から構成することができる。これらの材料を用いることで、良好な柱状構造体から構成される斜方膜を得ることができる。

斜方蒸着法により斜方膜２５を成膜する形態について説明したが、斜方膜２５の形成方法は、上述の方法に限らない。基板２３の膜形成面２３ａに、法線Ｎから傾いた方向に柱状構造体２４を成長させ斜方膜２５を得ることできる形成方法であればよい。蒸着法としては、真空蒸着に限らず、電子ビーム蒸着あるいはイオンプレーティングなどを用いることができる。また、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いてもよい。さらには、スパッタリング法、及び反応性スパッタリング法などを用いることもできる。

なお、上記手法により作製したＲｅ（３０）比が３である斜方膜２５の屈折率異方性を示す屈折率楕円体１０２の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係について調べた結果を説明する。

Ｒｅ（３０）比が３の斜方膜２５を備えた位相差板２１において、位相差の入射角依存性は図１３に示すようなものとなっていた。なお、図１３の位相差の測定に際しては、まず、屈折率楕円体１０２において入射光に直交する面を考える。例えば、図１４Ａに示す例であれば、ＸＳ軸方向から入射する光に対してはＹＳ－ＺＳ平面が屈折率楕円体１０２において入射光に直交する面になる。また、Ｘ軸方向から入射する光ＬＸに対してはＺＹ平面が直交する面である。入射光をＸＳ軸からＹＳ軸周りに傾けていくと、入射光に直交する面は、ＹＳ軸を中心として傾く。従って、入射光の入射方向がＸＳ軸から傾いても入射光に直交する面におけるＹＳ軸方向の半径は一定であり、ＹＳ軸方向の半径で表される屈折率ｎｙｓ（＝ｎｙ）は一定である。一方、ＹＳ軸に直交する軸方向の半径は入射角に応じて変化するので、この軸方向の屈折率ｎ（θ）は入射角θによって変化する。入射光に対する位相差はこの屈折率楕円体１０２の中心Ｃを通り、かつ、入射光に直交する面における屈折率楕円体１０２の楕円における長軸半径と短軸半径の差に比例する。本例においては、屈折率ｎｙｓを基準として、入射角に依存して変化する屈折率ｎ（θ）を基準の屈折率ｎｙｓから差し引くようにして位相差を測定した。

図１３に示すように、この斜方膜２５においては、入射角θが正方向に大きくなるにつれて位相差が大きくなり入射角θが３０°以上でほぼ一定の位相差となる。一方、入射角θが負方向に大きくなるにつれて位相差が小さくなり、入射角θが５０°で位相差が０である。

さて、図５を用いて説明したとおり屈折率楕円体１０２の主屈折率ｎｘのＸ軸は柱状構造体２４の成長方向２９（図３参照）と一致する。したがって、図１４Ａに示すように、斜方膜２５に対してＸ軸方向に沿って光ＬＸを入射させると、屈折率楕円体１０２のＹ－Ｚ平面に垂直に入射することになる。したがって、斜方膜２５に対してＸ軸方向に沿って入射した光ＬＸは、図１４Ｂに示す楕円１０４によって表される屈折率の影響を受ける。この際、斜方膜２５に入射した光ＬＸに生じる位相差は、屈折率楕円体１０２における主屈折率ｎｙとｎｚと、斜方膜２５における光路長ｄ１との関係からＲｅ（φ）＝（ｎｙ－ｎｚ）ｄ１で表される。なお、ｄ１＝ｄ／ｃｏｓφである。

また、斜方膜２５に対して、Ｘ軸と直交するＺ軸に沿って光ＬＺを入射させると、屈折率楕円体１０２のＸ－Ｙ平面に垂直に入射することになる。したがって、斜方膜２５に対してＺ軸方向に沿って入射した光ＬＺは、図１４Ｃに示す楕円１０３によって表される屈折率の影響を受ける。この際、斜方膜２５に入射した光ＬＺに生じる位相差は、屈折率楕円体１０２における主屈折率ｎｙとｎｘと、斜方膜２５における光路長ｄ２との関係からＲｅ（φ－９０）＝（ｎｙ－ｎｘ）ｄ２で表される。なお、ｄ２＝ｄ／ｃｏｓ（φ－９０）である。

この位相差板２１について透過電子顕微鏡観察を行ったところ、斜方膜２５の柱状構造体２４の成長角度φ（図３参照）は４５°であった。すなわち、図１３において正の入射角θ＝４５°の位相差Ｒｅ（＋４５）が屈折率楕円体１０２における主屈折率ｎｙとｎｚの差に起因する位相差Ｒｅ（＋４５）である。また、図１３において負の入射角θ＝４５°の位相差Ｒｅ（－４５）が屈折率楕円体１０２における主屈折率ｎｙとｎｘの差に起因する位相差である。

図１３におけるＲｅ（＋４５）＞Ｒｅ（－４５）の関係から、（ｎｙ－ｎｚ）ｄ１＞（ｎｙ－ｎｚ）ｄ２である。ここで、φ＝４５°のとき、ｄ１＝ｄ２であるので、ｎｙ－ｎｚ＞ｎｙ－ｎｚである。また、（ｎｙ－ｎｚ）ｄ１＞０、かつ（ｎｙ－ｎｘ）ｄ２＞０であるので、図１３に示した例の斜方膜２５はｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚを満たしている。

ここで、試験例１を挙げて、位相差板２１の作用を説明する。

［試験例１］
正面位相差Ｒｅ（０）が２３ｎｍである斜方膜をガラス基板上に斜方蒸着により形成した。斜方膜の材料としてＴａ_２Ｏ_５を用いた。基板設置角度ωを変化させることにより蒸着角度を変化させ、種々のＲｅ（３０）比の斜方膜を備えた位相差板サンプル１－１～サンプル１－１１を作製した。

市販の液晶プロジェクタの光学エンジンを流用し、図１に示すように、偏光子１５、液晶層１７、位相差補償素子２０として各サンプルの位相差板、検光子１９を順に配置した液晶表示素子１０構成とした。検光子１９を通過する光が投影される位置にスクリーンを配置し、スクリーン上に白表示及び黒表示を行い、コントラストと黒表示ムラをそれぞれ下記の基準で評価した。この際、斜方膜の遅相軸を液晶層１７のプレチルト成分に起因する進相軸Ｆと一致させた。本例における液晶層１７のプレチルト成分に起因する進相軸は４５°方位であり、位相差板の斜方膜の遅相軸Ｓを４５°方位に一致させた。

コントラストについては、黒表示の照度を１とした場合の白表示時の照度の値を測定し、測定値について以下のように評価した。
Ａ：２０００以上
Ｂ：１５００以上、２０００未満
Ｃ：１０００以上、１５００未満
Ｄ：１０００未満

なお、本構成において、位相差補償素子２０を備えない場合の黒表示：白表示は８００：１であった。

黒表示ムラについては、図１５に示すように、スクリーン９０の四隅の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びスクリーン９０の中央の点Ｅについての黒表示の照度をそれぞれ測定し、
黒表示ムラ＝（（Ａ＋Ｄ）－（Ｂ＋Ｃ））／Ｅ
として算出した。黒表示ムラの算出値について以下のように評価した。
Ａ：２以下
Ｂ：２超、４以下
Ｃ：４超、６以下
Ｄ：６超

さらに、コントラストと黒ムラのそれぞれの評価結果について、Ａ評価を７点、Ｂ評価を５点、Ｃ評価を３点、Ｄ評価を０点として、各実施例について、コントラストについての点数と、黒表示ムラの点数を加算した総合点数を求めた。総合点数が高いほど位相差板としての品質が良いことを示す。結果を下記表１に示す。

表１に示すＲｅ（３０）が１．１～４であるサンプル１－２～１－８は、本開示の位相差板の実施例に相当する。なお、Ｒｅ（３０）が１のサンプル１－１は、ｎｙ＝ｎｚである一軸性の屈折率異方性を有し、比較例の一つである。サンプル１－２～１－８は、他のサンプルと比較してコントラストの評価が高く、高コントラスト化の向上が図れている。また、コントラストと黒表示ムラとの総合点数が高く、コントラスト向上させつつ、黒表示ムラを抑制する効果が得られている。なお、Ｒｅ（３０）が１．１～２．０のサンプルにおいて、さらに高いコントラストの向上、及び黒表示ムラの抑制の効果が得られている。

「第２の実施形態の位相差板」
位相差補償素子２０として用いられる位相差板としては、上記位相差板２１のように斜方膜２５を１層だけ備えている構成に限らず、斜方膜２５を２層以上積層して備えてもよい。第２実施形態の位相差板として、斜方膜を２層備えた位相差板３１について説明する。

図１６に示すように、本実施形態の位相差板３１は、基板２３の一方の面に第１の斜方膜２５ａを備え、他方の面に第２の斜方膜２５ｂが形成されている。すなわち、位相差板３１において、斜方膜が、基板の両面に一層ずつ形成されている。

本実施形態における第１の斜方膜２５ａ及び第２の斜方膜２５ｂは、上述の斜方膜２５と同様に作製され、その光学的な性質なども同様である。すなわち、第１の斜方膜２５ａ及び第２の斜方膜２５ｂは斜方膜２５と同様に、主屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが上記（１）式を満たす屈折率楕円体１０２で表される屈折率異方性を有する。また、Ｒｅ（＋３０），Ｒｅ（－３０）及びＲｅ（３０）比が、上記（２）式を満たす。

第１の斜方膜２５ａ及び第２の斜方膜２５ｂはそれぞれ、上記（１）式及び（２）式を満たすので、ヘイズをそれぞれ０．１％以下に抑制できる。２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを積層するとヘイズが積算されるため、位相差板３１としてのヘイズは上昇する。しかし、各斜方膜２５ａ、２５ｂが上記（１）式及び（２）式を満たすことにより、積層した場合のヘイズも抑制することができ、積層した場合のヘイズを０．３％以下にできる（後記図２８参照）。２層以上の斜方膜２５ａ、２５ｂを備えている場合にヘイズが０．３％以下の位相差板であれば、位相差補償素子２０として液晶表示素子に適用した場合に、Ｒｅ（３０）比が４超えの場合と比較してコントラストを向上することができ、かつ、黒表示ムラを抑制することができる。

位相差板３１においては、第１の斜方膜２５ａの遅相軸Ｓ２１と第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２２とが略直交する、９０°±３°の交差角度で交差するように、第１の斜方膜２５ａ、第２の斜方膜２５ｂが配置されている。

既述の通り、斜方膜２５を単層で備えた位相差板２１においては、液晶表示素子１０において、斜方膜２５の遅相軸Ｓ１と液晶層１７の進相軸Ｆとが平行になるように、配置される。２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを備えた位相差板３１の場合には、第１の斜方膜２５ａの遅相軸Ｓ２１と第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２２とが合成して形成される合成遅相軸Ｓ２が液晶層１７の進相軸Ｆと平行になるように、配置される。これによって、液晶分子７５のプレチルトによって生じる位相差と、位相差板３１によって生じる位相差とは互いに正負が逆になるので、プレチルトによって生じる位相差を補償することができる。

例えば、図１７Ａに示すように、液晶表示素子１０において液晶層１７のチルト成分の進相軸Ｆが４５°方位にある場合、第１の斜方膜２５ａの遅相軸Ｓ２１を９０°方位に一致させ、第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２２を０°方位に一致するように配置する。このように配置することで、遅相軸Ｓ２１と遅相軸Ｓ２２とを合成した合成遅相軸Ｓ２は４５°方位となり、進相軸Ｆと一致する。

ここで、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの遅相軸の交差角度について検討する。本発明者らの検討によれば、交差角度は９０°からわずかにずれていることが好ましい。９０°に対し、±５°の範囲でずれていることが好ましく、±３°の範囲でずれていることがより好ましい。以下にその理由について説明する。

まず、斜方膜２５の面内の光学異方性について図１８を参照して説明する。図１８Ａに示すように、斜方膜２５の面内において、蒸着方向２８（図３及び図４参照）を膜形成面２３ａ（図３参照）に投影した軸は遅相軸Ｓ１と直交する。なお、蒸着方向２８を膜形成面２３ａに投影した軸と成長方向２９を膜形成面２３ａに投影した軸とは一致する。この遅相軸Ｓ１と直交する進相軸Ｆ１を方位０°－１８０°とする。図１８Ｂは、図１８Ａで示す斜方膜２５の進相軸Ｆ１に沿った断面であり、図１８Ｃは、図１８Ａで示す斜方膜２５の遅相軸Ｓ１に沿った断面である。柱状構造体２４は進相軸Ｆ１に沿った断面において傾斜している。そのため、入射角θが同じあっても、入射する方位が異なると、柱状構造体２４を通過する際に光が受ける位相差は異なる。なお、以降において、入射角θ、方位角ηでの位相差をＲｅ（θ）ηと表記する場合がある。例えば、入射角１５°、方位角９０°での位相差はＲｅ（１５）９０°となる。なお、図９で説明した、法線から成長方向に傾いた入射角θの入射光に対する位相差Ｒｅ（θ）は本表記に倣えば、Ｒｅ（θ）１８０であり、法線から成長方向と反対側に傾いた入射角θの入射光に対する位相差Ｒｅ（－θ）は本表記に倣えば、Ｒｅ（θ）０である。

なお、本例の液晶表示素子１０における方位は、図１７に示すように、液晶層１７の液晶分子７５のプレチルトによる進相軸を４５°方位として定めており、単層の斜方膜において説明した上記の方位とは異なる。以下において位相差板３１の方位は液晶表示素子１０における方位に従う。

既述の通り、液晶表示素子１０においては、位相差板３１は、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２１、Ｓ２２の合成遅相軸Ｓ２が４５°方位となるように設置される。

第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの位相差Ｒｅ（θ）はそれぞれ方位角依存性を有する。そして、両者を積層した位相差板３１についての位相差Ｒｅ（θ）は、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの位相差が加算されたものとなる。

第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂとが、互いの遅相軸が９０°の交差角度となるように配置されている場合、位相差板３１における４５°方位±４５°の範囲、すなわち０°から９０°方位における位相差Ｒｅ（０）及びＲｅ（１５）の方位角依存性を図１９に模式的に示す。この場合、図１９に示すように、位相差板３１の正面位相差Ｒｅ（０）は、直交配置された第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂとでキャンセルされ、０°から９０°方位において、ゼロとなる。

液晶層１７は、４５°方位のプレチルト成分により正面位相差成分を有し、４５°方位においてピークを有し、±４５°の範囲で略対称な方位角依存性を示す。しかし、２層の斜方膜２５ａと２５ｂが、互いの遅相軸が９０°の交差角度で配置されている場合、位相差板３１のＲｅ（０）４５はゼロであるため、液晶層１７の正面位相差については補償ができない。

一方、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの互いの遅相軸が９０°からわずかにずれて配置されている場合、位相差板３１における４５°方位±４５°の範囲、すなわち０°から９０°方位における位相差Ｒｅ（０）及びＲｅ（１５）の方位角依存性を図２０に模式的に示す。この場合、図２０のように、位相差板３１の正面位相差Ｒｅ（０）は、４５°方位にピークを有する方位角依存性を示す。位相差板３１において、４５°方位における正面位相差Ｒｅ（０）を０．１ｎｍ～５ｎｍ程度発生させることにより、液晶層１７の進相軸方位の正面位相差と同じ程度の位相差とすることができ、液晶層の４５°方位における正面位相差を良好に補償することが可能となる。すなわち、位相差板３１としては、遅相軸方位における正面位相差Ｒｅ（０）が０．１ｎｍ～５ｎｍであることが好ましい。

なお、第１及び第２の２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを積層して備えた位相差板３１について２層の各斜方膜２５ａ、２５ｂの遅相軸の交差角度と、４５°方位における位相差板のＲｅ（０）４５及びＲｅ（１５）４５との関係は、一例として、図２１のようになる。図２１においては、遅相軸を直交させた場合を０°として、９０°より交差角度が大きくなる場合を正、交差角度が９０°より小さくなる場合を負としている。ここで、単層の斜方膜としては、Ｒｅ（０）＝３２ｎｍ、Ｒｅ（３０）比＝２．５の斜方膜を用いている。なお、単層の斜方膜についてのＲｅ（０）、Ｒｅ（３０）比は図９を用いて説明した定義に従う。

図２１に示すように、遅相軸を直交した状態から±１０°変化させることにより位相差板３１の正面位相差Ｒｅ（０）をゼロから±１０ｎｍの範囲で変化させることが可能である。同様に位相差板３１の位相差Ｒｅ（１５）についても直交した状態での値（９ｎｍ）から±１０ｎｍの範囲で変化する。適用する液晶表示素子１０における液晶層１７の４５°方位における正面位相差Ｒｅ（０）に応じて、積層する２層の斜方膜２５ａ、２５ｂの遅相軸の交差角度を設定すればよい。

なお、本発明者の検討によれば、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂの遅相軸同士の交差角度の９０°からのずれは±５°程度以内とすることが好ましく、±３°程度以内とすることがさらに好ましい。

既述の通り、液晶層１７は、４５°方位のプレチルト成分により正面位相差成分を有し、４５°方位においてピークを有し、±４５°の範囲で略対称な方位角依存性を示す。なお、液晶層１７においては、他の入射角θでの入射させた場合の位相差Ｒｅ（θ）についても、４５°方位においてピークを有し、±４５°の範囲で略対称な方位角依存性を示す。液晶層１７で生じる位相差を効果的に補償するためには、４５°方位±４５°の範囲において、液晶層の位相差と逆位相の位相差を有することが好ましい。すなわち、位相差板３１の位相差Ｒｅ（θ）が４５°方位±４５°の範囲で方位４５°を中心として、位相差Ｒｅ（θ）が略対称であることが好ましい。４５°方位＋４５°である９０°方位における位相差Ｒｅ（１５）９０と、４５°方位－４５°である０°方位における位相差Ｒｅ（１５）０との差は対称性の指標となり、この差が小さいほど方位４５°に対する対称性が高いことを示す。具体的には、位相差板３１において、位相差Ｒｅ（１５）９０と位相差Ｒｅ（１５）０との位相差が±６ｎｍ以内であることが好ましい。

通常、位相差板３１の位相差Ｒｅ（θ）は、合成遅相軸Ｓ２の一方の方位において正の最大ピークを示す。液晶層１７における位相差を効率よく補償するため、最大ピークを示す合成遅相軸の方位を液晶層１７の進相軸Ｆと一致して配置する。ここで、位相差板３１は、０°から３６０°の方位角の中で、法線に対して＋１５°の入射角の入射光に対して生じる位相差Ｒｅ（１５）が最大となる方位角を基準方位角ηａとする。液晶層１７の進相軸が４５°方位であれば、基準方位角ηａを４５°となるように位相差板３１は配置される。すなわち、位相差板３１は、方位角が基準方位角ηａに対して＋４５°の場合の入射光の第１位相差Ｒｅ（１５）ηａ＋４５と、方位角が基準方位角ηａに対して－４５°の場合の入射光の第２位相差Ｒｅ（１５）ηａ－４５との差の絶対値が６ｎｍ以下であることが好ましい。

位相差Ｒｅ（１５）が最大となる方位角ηａを中心にηａ＋４５°方位における位相差Ｒｅ（１５）ηａ＋４５と、ηａ－４５°方位における位相差ＩＲｅ（１５）ηａ－４５との差が±６ｎｍ以内であることは、位相差板３１が、方位角ηａを中心として、ηａ±４５°の方位角範囲での対称性が高いことを意味する。位相差板３１が、方位角ηａを中心として、ηａ±４５°の方位角範囲での対称性が高ければ、方位角依存性を有する液晶層の進相軸の方位を中心として±４５°の範囲に亘って、逆位相の位相差を有する位相差板を実現できる。液晶層１７においては、プレチルト方位±４５°の範囲での位相差が最も大きいことから、この範囲に亘って逆位相の位相差を示す位相差板３１であれば、液晶層１７の位相差を効果的に補償することができる。そのため、このような位相差板３１を液晶表示素子１０の位相差補償素子２０として適用した場合、効果的にコントラストを向上することができ、かつ黒表示ムラを抑制することが可能となる。

なお、上記において、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂは同一の屈折率異方性を有するものとして説明したが、両者の屈折率異方性は完全に同一でなくてもよい。但し、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂのそれぞれの正面位相差Ｒｅ（０）の差ΔＲｅ（０）が３ｎｍ以下であることが好ましい。

２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを積層した位相差板３１について、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂのそれぞれの正面位相差Ｒｅ（０）の差ΔＲｅ（０）と、位相差板３１のＩＲｅ（１５）が最大である方位（ピーク方位）とは、一例として図２２に示すような関係にある。ここで「Ｉ」は位相差板３１の位相差であり、各斜方膜２５ａ、２５ｂのそれぞれの位相差と区別するために付与している。

ΔＲｅ（０）とＩＲｅ（１５）ピーク方位との関係を調べた結果を図２２に示す。図２２に示すように、ΔＲｅ（０）がゼロの場合にＩＲｅ（１５）ピーク方位は液晶層１７のプレチルト成分による進相軸方位である４５°方位に一致する。一方、ΔＲｅ（０）がゼロより小さくなるとＩＲｅ（１５）ピーク方位が大きくなり、ΔＲｅ（０）がゼロより大きくなるとＩＲｅ（１５）ピーク方位が小さくなる。ＩＲｅ（１５）ピーク方位が４５°方位からずれることにより位相差補償の効率が低下するおそれがある。

また、ΔＲｅ（０）と、０－３６０°方位における位相差板３１の位相差ＩＲｅ（１５）のピーク値ＩＲｅ（１５）ｍａｘとは図２３のような関係にある。図２３に示すように、ＩＲｅ（１５）ｍａｘは、ΔＲｅ（０）がゼロの場合に９ｎｍ程度で最も小さい。これに対し、ΔＲｅ（０）の絶対値が大きくなるにつれてＩＲｅ（１５）ｍａｘは大きくなる。この場合、位相差の過補償が生じ、位相差補償の効率が低下するおそれがある。

さらに、ΔＲｅ（０）と、位相差板３１における合成遅相軸Ｓ２の方位±４５°におけるＩＲｅ（１５）の差、すなわち、ＩＲｅ（１５）９０－ＩＲｅ（１５）０の差であるΔＩＲｅ（１５）とは、図２４に示すような関係にある。ΔＩＲｅ（１５）が０に近いことは、合成遅相軸Ｓ２の方位を中心として、±４５°の範囲の対称性が高いことを意味する。液晶層１７においては、プレチルト成分による進相軸Ｆの方位±４５°の範囲において、位相差が大きく生じる。また、液晶層１７において生じる位相差は進相軸Ｆの方位を中心に±４５°の範囲で対称である。したがって、位相差板３１としては、合成遅相軸Ｓ２の方位を中心として±４５°の範囲の対称性が高いほど、位相差補償の効率が高いと考えられる。

すなわち、４５°方位にプレチルト成分を有する液晶層１７の位相差補償のためには、ＩＲｅ（１５）ピーク方位が４５°方位近傍にあり、４５°方位±４５°の範囲で対称性が高いことが好ましい。したがって、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂの正面位相差のΔＲｅ（０）は±３ｎｍ以内であることが好ましく、±１ｎｍ以内であることが好ましく、正面位相差の差が０であることが最も好ましい。

「設計変更例」

図２５～図３２を参照に２層の斜方膜を備える位相差板についての設計変更例を説明する。なお、図１６及び図２５～図３２において、同一の要素には同一の符号を付している。

上記第２の実施形態の位相差板３１においては、図２５に示すように、基板２３の両面に反射防止膜４１、４２を備え、さらに、位相差板３１の最表面となる第１の斜方膜２５ａの一面、及び第２の斜方膜２５ａの一面にそれぞれ反射防止膜４３、４４を備えることが好ましい。反射防止膜４１、４２、４３、４４を備えることにより、各界面における入射光の反射を抑制し、透過率を高め、さらにヘイズの抑制効果を高めることができる。

第２の実施形態の位相差板３１は基板２３の一方の面に第１の斜方膜２５ａを備え、他方の面に第２の斜方膜２５ｂを備えている。斜方膜２５を２層以上積層する形態としては、図２６に示す位相差板３２のように、基板２３の片面に２層の斜方膜２５ａ、２５ｂが形成されていてもよい。但し、図１６のように、基板２３の両側にそれぞれ１層ずつ斜方膜２５ａ、２５ｂを備える方が、斜方膜２５ａ、２５ｂを直接積層した場合に生じる界面での散乱を抑制することが可能となり、結果としてヘイズを抑制することができ、好ましい。

基板２３の片面に２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを積層する場合にも、図１９に示すように、基板２３の両面及び、位相差板３２の最表面となる第２の斜方膜２５ｂの一面にそれぞれ反射防止膜４５、４６、４７を備えていることが好ましい。反射防止膜４５、４６、４７を備えることにより、界面における入射光の反射を抑制し、透過率を高め、さらにヘイズの抑制効果を高めることができる。

ここで、斜方膜２５を２層積層して備えた位相差板におけるヘイズについて説明する。
図１２に示したデータのうち、基板設置角度ωを３５°、５０°、７５°及び９０°で作製した斜方膜とそれぞれ同一条件にて、斜方膜を２層備えた位相差板を作製した。ここで、基板の両面にそれぞれ１層ずつ斜方膜を形成した位相差板３１（図１６参照）と、基板の片面に２層の斜方膜を積層した位相差板３２（図２６参照）と、を作製し、それぞれのヘイズを測定した。ヘイズと基板設置角度ωとの関係を図２８に示す。なお、各位相差板３１、３２は、第１の斜方膜２５ａが蒸着された後、基板を略９０°回転させた状態で第２の斜方膜２５ｂが形成されており、第１の斜方膜と第２の斜方膜の互いの遅相軸Ｓ２１、Ｓ２２が略直交している（図１６、図２６参照）。また、基板の両面及び位相差板の最表面には、反射防止膜４１～４７のいずれかを備えた構成とした（図２５、図２７参照）。

図２８において、括弧付きにて示している数値は、単膜の斜方膜２５についてのＲｅ（３０）比である。図２８に示すように、Ｒｅ（３０）比が４以下であれば、ヘイズは概ね０．３％以下に抑制できている。また、図２８から、斜方膜２５ａ、２５ｂを基板の両面に振り分けて形成した位相差板３１の方が、片面に２層積層した位相差板３２と比較して、いずれのＲｅ（３０）比であっても、ヘイズが低く抑えられている。２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを基板の両面に振り分けて形成した位相差板３１では、Ｒｅ（３０）比が４以下であれば、ヘイズを概ね０．２％以下に抑制できる。既述の通り、斜方膜２５ａ、２５ｂを基板の両面に一層ずつ形成することで、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを直接接触させて積層した場合に２層の斜方膜２５ａ、２５ｂの界面で生じる散乱を抑制した効果が示されていると考えられる。

なお、片面に２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを積層して備えた位相差板３２については、図２９に示すように、第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂとの間に平坦化層２６を備えることが好ましい。

平坦化層２６は、中間層の一例である。平坦化層２６は、先に形成された第１の斜方膜２５ａの表面に生じる微細な凹凸を平坦化する機能を有する。平坦化層２６としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）に限らず、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）あるいはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）など、酸化金属を用いることができる。平坦化層２６は、例えば、斜方蒸着ではなく、基板の直下に蒸着源を配置し、正面蒸着させることにより形成する。

第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂとの間に、平坦化層２６を備えることにより、第１の斜方膜２５ａの表面の微細な凹凸が平坦化され、第２の斜方膜２５ｂを平坦な面状に形成することができる。このように、第１の斜方膜２５ａの表面に平坦化層２６を備え、第２の斜方膜２５ｂの膜形成面の表面粗さを小さくしておくことで、界面での散乱を抑制することができるので、位相差板３２におけるヘイズを抑制することができる。また、第１の斜方膜２５ａ上に直接第２の斜方膜２５ｂを形成する場合と比較して、黒表示ムラ、コントラストの改善効果が高い。

斜方膜２５ａ、２５ｂの間にシリコン酸化膜１５ｎｍの平坦化層２６を設けた位相差板３２（図２９参照）について、ヘイズと基板設置角度ωとの関係を図３０に示す。図３０において、平坦化層２６を備えた位相差板３２についてのデータを黒三角のマーカーで示す。また、図３０には、比較のため、図２８に示したデータを同時に示している。図３０に示すように、基板の片面に斜方膜２５ａ、２５ｂを積層する場合に、斜方膜２５ａ、２５ｂ間に平坦化層２６を備えた位相差板３１は、斜方膜２５ａ、２５ｂを接触させて積層した位相差板３２と比較して大幅にヘイズを低下させることが可能である。Ｒｅ（３０）比が４以下であれば、ヘイズを概ね０．２５％以下に抑制できる。

平坦化層２６の好適な膜厚について以下のように検討した。図２９に示した層構成の位相差板３２において、平坦化層２６として、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３またはＭｇＦ_２を用い、それぞれ膜厚５ｎｍ～３０ｎｍで変化させたサンプルを作製した。この際、斜方膜としてＲｅ（３０）比が２．０のものを用いた。これらのサンプルについてヘイズを測定し、同等の斜方膜を基板の両面に備えた位相差板におけるヘイズＨ_０と比較して以下のように評価した。
Ａ：ヘイズＨ_０の１．２倍未満
Ｂ：ヘイズＨ_０の１．２倍以上、１．５倍以下
Ｃ：ヘイズＨ_０の１．５倍超

評価結果を表２に示す。

表２において、屈折率は４００ｎｍ波長に対する値である。表２に示すように、平坦化層２６の厚みとしては、光路長が４０ｎｍ程度、すなわち４００ｎｍ波長に対して１／１０程度以下であることが好ましい。また、物理膜厚を１０ｎｍ以上とすることで、斜方膜の膜面を平坦化して散乱を抑制する効果を高められる。

上記の実施形態及び設計変更例においては、斜方膜２５ａ、２５ｂを２層積層して備えた位相差板として１つの基板２３の両面に１層ずつもしくは片面に２層、形成された態様について説明した。斜方膜２５ａ、２５ｂを２層積層して備えた位相差板としては、２つの斜方膜がそれぞれ形成される２つの基板を有する位相板でもよい。例えば、図３１に示すように、第１基板２２ａに第１の斜方膜２５ａが形成された第１位相差板３５ａと、第２基板２２ｂに第２斜方膜２５ｂが形成された第２位相差板３５ｂを重ねて配置した位相差板３５としてもよい。本明細書において斜方膜を２層以上積層して備える態様には、このように、１つの基板２３に斜方膜２５ａ、２５ｂが複数積層されている態様のみならず、それぞれ異なる基板２２ａ、２２ｂに形成された斜方膜２５ａ、２５ｂを光路上に重ねて配置する態様を含む。

図３１のように、第１基板２２ａに第１の斜方膜２５ａが形成された第１位相差板３５ａと、第２基板２２ｂに第２斜方膜２５ｂが形成された第２位相差板３５ｂを備えた位相差板３５であれば、適用する液晶表示素子１０に応じて、組み立て時にＸＳ軸中心に一方を他方に対して回転させることで、互いの進相軸Ｓ３１、Ｓ３２の回転角度を変化させることができる。液晶表示素子１０において、製造バラツキのある液晶層１７の位相差Ｒｅ（０）、Ｒｅ（１５）に対して、最も効率よく位相差補償ができるように、すなわちコントラスト性能が最大となるように個別に対応することが可能となる。このように、液晶層１７と位相差補償素子２０を備えた液晶表示素子１０において、位相差膜が少なくとも１層形成された複数の基板２２ａ、２２ｂのうち、少なくとも１つの基板２２ｂを、膜形成面に垂直なＸＳ軸を中心に、他の基板２２ａに対して回転させることにより、液晶表示素子１０のコントラストを調整することができる。

上記において、斜方膜２５が２層積層された位相差板３１、３２、３６について説明したが、本開示の位相差板は、斜方膜２５が３層以上積層されてもよい。例えば、図３２に示すように、基板２３の一方の面に斜方膜２５ａ、２５ｂを備え、さらに他方の面に、斜方膜２５ｃを備えた位相差板３６を位相差補償素子２０として用いることもできる。位相差板３６は、基板２３の両面及び位相差板３６の最表面のそれぞれに反射防止膜４１、４２、４３、４４を備えている。

斜方膜２５が３層である位相差板３６の場合、第１の斜方膜２５ａの遅相軸Ｓ２１と第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２２と、第３の斜方膜２５ｃの遅相軸Ｓ２３が合成して形成される遅相軸Ｓ３が液晶層１７の進相軸Ｆと平行になるように、配置される。これによって、液晶分子７５のプレチルトによって生じる位相差と、位相差板３６によって生じる位相差とは互いに正負が逆になるので、プレチルトによって生じる位相差を補償することができる。

例えば、図３３に示すように、液晶層１７のチルト成分の進相軸Ｆが４５°方位にある場合、第１の斜方膜２５ａの遅相軸Ｓ２１と第２の斜方膜２５ｂの遅相軸Ｓ２２の合成遅相軸Ｓ２が０°方位となるように第１の斜方膜２５ａと第２の斜方膜２５ｂとを配置する。また、第３の斜方膜２５ｃを、その遅相軸Ｓ２３が９０°方位となるように配置する。これによって、合成遅相軸Ｓ２と遅相軸Ｓ２３とをさらに合成した合成遅相軸Ｓ３を液晶層１７のチルト成分の進相軸Ｆの方位と一致させることができる。このように、２層以上の斜方膜２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備えた場合でも、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを備えた場合と同様の位相差補償が可能となる。

一方で、斜方膜を３層以上積層した場合、位相差板としての位相差の方位角依存性において、４５°方位±４５°における４５°方位中心とした対称性が斜方膜２層の位相差板と比較して低下する傾向にある。既述の通り、液晶層のプレチルト成分による位相差の方位角依存性は４５°方位±４５°の範囲で４５°方位を中心に対称であることから、対称性が低下すると位相差補償の効果が低下する。そのため、高い対称性を得るには斜方膜は２層とすることが好ましい。もっとも３層以上であっても、位相差板３６における位相差Ｒｅ（１５）９０と位相差Ｒｅ（１５）０との位相差が±６ｎｍ以内となる対称性を有していれば、十分に位相差補償の効果を得ることができ、液晶表示素子に適用した場合において、コントラストを高め、かつ、黒表示ムラを抑制することができる。

ここで、試験例２～４を挙げて、位相差板３１、３２、３３の作用を説明する。

［試験例２］
図２５に示す層構成の位相差板のサンプル２－１～サンプル２－１３を作製した。正面位相差Ｒｅ（０）が２３ｎｍである斜方膜を、両面に反射防止膜を備えたガラス基板の両面に一層ずつ斜方蒸着により形成した。この際、２層の斜方膜の遅相軸は９３°の交差角度となるようにした。また、斜方膜の表面に反射防止膜を形成した。斜方膜の材料にはＴａ_２Ｏ_５を用いた。基板の設置角度ωを変化させることにより蒸着角度を変化させ、それぞれ異なるＲｅ（３０）比の斜方膜を備えた位相差板サンプル２－１～サンプル２－１３を作製した。一つのサンプルにおいて積層されている斜方膜同士は同じＲｅ（３０）比を有する。

サンプル２－１～サンプル２－１３について、試験例１と同様の手法によりコントラスト及び黒表示ムラを評価し、点数化した。結果を表３に示す。

表３に示すサンプル２－２～サンプル２－１１は、本開示の位相差板の実施例に相当する。Ｒｅ（３０）が１．２～４である実施例のサンプルは、Ｒｅ（３０）が４超えのサンプルと比較してコントラストの評価が高く、高コントラスト化の向上が図れている。また、Ｒｅ（３０）が１．４～３．０のサンプルでより高いコントラストと黒表示ムラ抑制の効果が得られ、さらに、Ｒｅ（３０）が１．５～２．５のサンプルで、さらに高い効果が得られた。

［試験例３］
図２７に示す層構成の位相差板のサンプル３－１～サンプル３－１３を作製した。正面位相差Ｒｅ（０）が２３ｎｍである斜方膜を、両面に反射防止膜を備えたガラス基板の一方の面に、斜方蒸着により重ねて積層形成した。また、二層目の斜方膜の表面に反射防止膜を形成した。斜方膜の材料としてＴａ_２Ｏ_５を用いた。基板の設置角度ωを変化させることにより蒸着角度を変化させ、それぞれ異なるＲｅ（３０）比の斜方膜を備えた位相差板サンプル３－１～サンプル３－１３を作製した。一つのサンプルにおいて積層されている斜方膜同士は同じＲｅ（３０）比を有する。

サンプル３－１～サンプル３－１３について、試験例１と同様の手法によりコントラスト及び黒表示ムラを評価し、点数化した。結果を表４に示す。

表４に示すＲｅ（３０）が１．２～４であるサンプル３－２～サンプル３－１１は、本開示の位相差板の実施例に相当する。実施例のサンプルは、Ｒｅ（３０）が４超えのサンプルと比較して高い総合点数が得られている。また、Ｒｅ（３０）が１．４～４のサンプルはＲｅ（３０）比が４超のサンプルと比較して、高いコントラストが得られている。Ｒｅ（３０）が１．４～２．５のサンプルでは、より高い総合評価が得られ、さらに、Ｒｅ（３０）が１．５～２．３のサンプルでは、コントラストの向上効果及び黒表示ムラでより高い効果が得られた。

［試験例４］
図２９に示す層構成の位相差板のサンプル４－１～サンプル４－１３を作製した。試験例３のサンプルと同様にして、但し、斜方膜間に１５ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。基板の設置角度ωを変化させることにより斜方膜の蒸着角度を変化させ、異なるＲｅ（３０）比の斜方膜を備えた位相差板サンプル４－１～サンプル４－１３を作製した。一つのサンプルにおいて積層されている斜方膜同士は同じＲｅ（３０）比を有する。

サンプル４－１～サンプル４－１３について、試験例１と同様の手法によりコントラスト及び黒表示ムラを評価し、点数化した。結果を表５に示す。

表５に示すＲｅ（３０）が１．２～４であるサンプル４－２～サンプル４－１１は、本開示の位相差板の実施例に相当する。実施例のサンプルは、Ｒｅ（３０）が４超えのサンプルと比較し高い総合点数が得られている。また、Ｒｅ（３０）が１．４～３のサンプルでは、より高い総合点数が得られている。さらに、Ｒｅ（３０）が１．５～２．５のサンプルでは、コントラストの向上効果及び黒表示ムラでより高い効果が得られた。

ここで、試験例５を挙げて、位相差板において、位相差ＩＲｅ（１５）が最大となる方位εを中心にηａ＋４５°方位における位相差ＩＲｅ（１５）ηａ＋４５と、ηａ－４５°方位における位相差ＩＲｅ（１５）ηａ－４５との差が±６ｎｍ以内であることの作用を説明する。

［試験例５］
Ｒｅ（０）＝３２ｎｍである斜方膜を２層積層した位相差板において、２層の斜方膜の遅相軸の交差角度を変化させてΔＲｅ（１５）ηａが１ｎｍ～７ｎｍであるサンプルを作製した。
また、それぞれＲｅ（０）＝２１ｎｍ、Ｒｅ（０）＝１４ｎｍ、Ｒｅ（０）＝１７ｎｍである３層の斜方膜を積層した位相差板において、３層の斜方膜の遅相軸の交差角度を変化させて、ΔＲｅ（１５）ηａが１ｎｍ～７ｎｍであるサンプルを作製した。

各サンプルについて、それぞれ試験例１の場合と同様にしてコントラストを測定した。位相差板を備えていない場合のコントラストを基準コントラストとして、各サンプルのコントラストを以下のように評価した。
Ａ：基準コントラストの３倍以上
Ｂ：基準コントラストの２倍以上３倍未満
Ｃ：基準コントラストの１．５倍以上２倍未満
Ｄ：基準コントラストの１．５倍未満

評価結果を表６に示す。

表６に示すように、斜方膜を２層積層した場合も３層積層した場合もΔＲｅ（１５）ηａが６ｎｍ以下でコントラストの改善率１．５倍以上の結果が得られた。なお、ΔＲｅ（１５）ηａが１ｎｍ～５ｎｍでコントラストの改善率は２倍以上となり、３ｎｍ～４ｎｍでは３倍以上の改善率が得られた。

「第３の実施形態の位相差板」
以上においては、斜方膜を１層もしくは２層以上積層して備えた位相差板について説明したが、位相差板においては、斜方膜のみならず、さらにＣプレートを備えてもよい。第３実施形態の位相差板として、Ｃプレートを備えた一例の位相差板３７について説明する。

図３４に示すように、本実施形態の位相差板３７は、基板２３とＣプレート５０と、斜方膜２５ａ、２５ｂと、反射防止膜４８、４９とを備える。Ｃプレート５０は、基板２３の両面に備えられた第１部分Ｃプレート５０ａと、第２部分Ｃプレート５０ｂとを含む。第１の斜方膜２５ａは第１部分Ｃプレート５０ａ上に備えられており、第１の斜方膜２５ａ上に反射防止膜４８が備えられている。また、第２の斜方膜２５ｂは第２部分Ｃプレート５０ｂ上に備えられており、第２の斜方膜２５ｂ上に反射防止膜４９が備えられている。

Ｃプレート５０は、図３５に示すように、相対的に屈折率の高い高屈折率層５１と、相対的に屈折率の低い低屈折率層５２とが交互に積層された多層膜から構成される。Ｃプレート５０は、面内に垂直に入射する光、すなわち入射角０°で入射する光に対しては位相差を示さないが、入射角が０以外の斜め入射する光に対して位相差を生じさせる屈折率異方性を有する。

Ｃプレート５０に入射角０°、１０°及び１５°で入射した光に対する位相差特性を図３５に示す。図３６に示すように、入射角０°で入射した光に対する位相差Ｒｅ（０）は０ｎｍである。入射角が大きくなるにつれて位相差Ｒｅは大きくなる。一方、位相差Ｒｅ（θ）は方位角依存性を有さず、０～３６０°の方位角において一定である。なお、位相差Ｒｅ（１５）の値は、Ｃプレートを構成する高屈折率層と低屈折率層との屈折率差及び層数で決定される。Ｃプレートは、ヘイズが０．４％以下であることが好ましい。斜方膜と重ねて用いるため、位相差板におけるヘイズは斜方膜のヘイズとＣプレートのヘイズは積算されたものとなる。Ｃプレートのヘイズを０．４％以下とすることにより、位相差板のヘイズを抑制することができ、液晶表示素子の位相差補償板として適用した場合に、コントラストを向上させ、かつ黒表示ムラを抑制することができる。

なお、位相差板３７としてのヘイズが１％以下であることが好ましい。複数層の斜方膜２５に加えＣプレートを積層することによって、全体としてヘイズは上昇するが、位相差板３７としてのヘイズを１％以下に抑制すれば、コントラストの向上効果、黒表示ムラの抑制効果を十分得ることができる。

既に説明したとおり、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂを備えた位相差板３１においては、合成遅相軸Ｓ２が液晶層１７の進相軸Ｆと一致するように配置される。この時、両者の位相は逆であるため、液晶層１７で生じる位相差を位相差板３１により補償することができる。さらに、液晶層１７の進相軸方位における位相差と位相差板３１の遅相軸方位の位相差の絶対値が一致していれば、液晶層の進相軸方位における位相差を良好に補償することができる。具体的には、液晶層１７のプレチルト方位は４５°方位にあるとした場合、液晶層１７の４５°方位における位相差と位相差板３１の４５°方位における位相が逆であり、かつ、位相差の絶対値が一致していれば、４５°方位における位相差をさらに良好に補償することができる。

一方で、正面位相差を補償するために、２層の斜方膜２５ａ、２５ｂは、互いの遅相軸Ｓ２１、Ｓ２２を直交から僅かにずらして配置することが好ましい点についても既に述べた。互いの遅相軸Ｓ２１、Ｓ２２を直交からずらすことによって、位相差板３１における位相差の方位角依存性の４５°方位を中心とする対称性がずれる。そのため、液晶層１７のプレチルト成分による位相差Ｒｅ（１５）の位相値と４５°方位における位相差板３１のＲｅ（１５）を一致させると、他の方位において過補償となる方位が生じる可能性がある。

そこで、液晶層の１５°入射角４５°方位の位相差をＡ、位相差板３１の１５°入射角４５°方位の位相差をＢとした場合、Ａ＜Ｂとして、その差Ｂ－ＡをＣプレートの位相差Ｃ（＝Ｂ－Ａ）で補償することが好ましい。

Ｃ＝Ｂ－Ａを満たすには、Ａを大きくした場合は、Ｃを小さくし、Ａを小さくした場合は、Ｃを大きくする必要がある。斜方膜を積層した場合の合成遅相軸方位における位相差Ａは斜方膜のＲｅ（３０）比に依存し、Ｒｅ（３０）比の増加に伴って増加する。既に述べた通り、斜方膜のＲｅ（３０）比が増加するとヘイズが大きくなる傾向にある。Ｃプレートの位相差はその膜厚に依存し、位相差を大きくするには多層膜の積層数を増加させ、全体としての膜厚を大きくする必要がある。Ｃプレートは膜厚が大きくなるとヘイズが大きくなる傾向にあると共に、製造コストが高くなり製造適性が下がる。ここで、Ｒｅ（３０）比を１．１～４．０とし、Ｃプレートと組み合わせることで、ヘイズ抑制の効果と、Ｃプレートの製造適性を両立することができる。

なお、Ｃプレート５０を備える場合、図３４の位相差板３７のように基板２３の一方の面に第１部分Ｃプレート５０ａを備え、他方の面に第２部分Ｃプレート５０ｂを備えてもよいし、図３７に示すように、基板２３の片面にＣプレート５０を形成してもよい。また、Ｃプレート５０は、反射防止機能を有していることが好ましい。第１部分Ｃプレート５０ａ、第２部分Ｃプレート５０ｂ、Ｃプレート５０を構成するそれぞれの多層膜中に反射防止機能を組み込むことができる。基板２３とＣプレート５０との間、及びＣプレート５０と斜方膜２５との間に別途に反射防止膜を設ける必要がなくなり、位相差板３７の薄板化を図ることができる。

図３４に示すように、位相差板３７において、Ｃプレート５０を基板２３の両面に振り分けて形成した場合（以下において、両面タイプという）と、図３７に示ように、基板２３の片面に形成した場合（以下において片面タイプという）とでヘイズとＣプレートの位相差Ｒｅ（３０）の関係を調べた。両面タイプのＣプレートと、片面タイプのＣプレートとについて、それぞれＲｅ（３０）が０～３５ｎｍとなる層構成でサンプルを作製した。Ｃプレートは、高屈折率層がＮｂ_２Ｏ_５層であり、低屈折率層がＳｉＯ_２層である交互多層膜とした。両面タイプ及び片面タイプいずれについても、Ｃプレートを構成する多層膜中の各層の膜厚及び全体の層構成を調整することによって反射防止機能を備えた構成とした。

各サンプルについてヘイズを測定した結果を図３８に示す。

図３８に示すように、いずれのＲｅ（３０）においても両面タイプの方がヘイズを低く抑えることができた。すなわち、ヘイズ抑制の観点から、位相差板においてＣプレートを備える場合には、Ｃプレートを基板の両面に振り分けて形成することが好ましい。

本例で作製したＣプレートのうち、Ｒｅ（３０）＝２６ｎｍのＣプレートであって、反射防止機能を含むＣプレートの層構成を表７及び表８に示す。表７及び表８において、Ｎｂはニオブ酸化物（Ｎｂ_２Ｏ_５）、Ｓｉはシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）をそれぞれ意味する。

表７は、両面タイプのＣプレートの層構成である。Ｒｅ（３０）＝２６ｎｍを得るために表７に示す３９層、合計膜厚９３１ｎｍの多層膜を、基板の両面にそれぞれ積層形成した。なお、図３８に示す通り、表の多層膜を計２層備えた両面タイプのＣプレートのヘイズは０．２％であった。

表８は、片面はタイプのＣプレートの層構成である。Ｒｅ（３０）＝２６ｎｍを得るために表８に示す８２層、合計膜厚１７４３ｎｍの多層膜を、基板の片面に積層形成した。なお、図３８に示す通り、表８の多層膜を備えた片面タイプのＣプレートのヘイズは０．３５％であった。

ここで、試験例６を挙げて、位相差板３７の作用を説明する。

［試験例６］
正面位相差Ｒｅ（０）が２３ｎｍである斜方膜を２層、互いの遅相軸を９３°の交差角度で交差させて積層した。ガラス基板上に斜方蒸着により形成した。斜方膜の材料としてＴａ_２Ｏ_５を用いた。試験例１の結果に基づいて、基板の設置角度ωを変化させることで、Ｒｅ（３０）比１～５のサンプルを作製した。なお、Ｃプレートとしては、各サンプルにおける斜方膜の合成遅相軸方位における位相差Ｒｅ（１５）の値Ａと、Ｃプレートの位相差Ｒｅ（１５）の値Ｃにより、液晶層のプレチルト方位におけるＲｅ（１５）の位相差Ｂとの関係がＡ＋Ｃ＝Ｂとなるように、Ｂに応じてＣを設定した。このようにしてサンプル６－１～サンプル６－１３を作製した。

サンプル６－１～サンプル６－１３について、試験例１と同様の手法によりコントラスト及び黒表示ムラを評価した。さらに、本例においては、Ｃプレートの製造適性についても評価した。Ｃプレートの製造適性は、以下のように評価した。
Ａ：層数９０層以下かつ反射率０．３％以下
Ｂ：層数９１層以上１１０層以下、かつ反射率０．３％以下、又は層数８０層以下かつ反射率０．５％以下０．３％超
Ｃ：層数１１１層以上１３０層以下＆反射率０．３％以下、又は層数７９層以下かつ反射率０．５％超
Ｄ：層数１３１層以上かつ反射率０．３％以下

Ｃプレートの製造適性の評価結果についてもコントラスト及び黒表示ムラと同様にして点数化し、コントラスト、黒表示ムラ及びＣプレート製造適性についての総合点数を算出した。結果を表９に示す。

表９に示すサンプル６－２～サンプル６－１１は、本開示の位相差板の実施例に相当する。実施例のＲｅ（３０）が１．２～４であるサンプルは、Ｒｅ（３０）が４超えのサンプルと比較してコントラストの評価が高く、高コントラスト化の向上が図れている。また、Ｒｅ（３０）が１．５～２．５のサンプルでは、非常に高いコントラストと黒表示ムラ抑制の効果が得られ、かつ、Ｃプレートの製造適性に優れている。

正面位相差の差３ｎｍ以下がよい効果を示す。
ここで、試験例７を挙げて、２層の斜方膜を備えた位相差板において、２層の斜方膜の正面位相差の差ΔＲｅ（０）が±３ｎｍ以下であることの作用について説明する。

［試験例７］
一方の斜方膜はＲｅ（０）＝３２ｎｍ、Ｒｅ（３０）比＝２．０とし、他方の斜方膜のＲｅ（０）を－２８ｎｍ～３６ｎｍで変化させて正面位相差の差ΔＲｅ（０）が－４ｎｍ～＋４ｎｍである、２層の斜方膜を備えた位相差板のサンプルを作製した。
また、上記と同様の斜方膜の組み合わせにＣプレートを備えた位相差板のサンプルを作製した。

試験例１と同様にしてコントラストを測定し、試験例１と同一の基準で評価した。評価結果を表１０に示す。

表６に示すように、Ｃプレートの有無にかかわらず、２層の斜方膜の正面位相差の差を±３ｎｍとすることで、±３ｎｍを超える場合と比較してコントラストの向上効果を得ることができる。Ｃプレートを備えないサンプルでは、ΔＲｅ（０）が±１ｎｍの範囲でよりコントラストの向上効果が図れる。また、Ｃプレートを備えたサンプルでは、ΔＲｅ（０）が±２ｎｍの範囲でよりコントラストの向上効果が図れ、ΔＲｅ（０）が±１ｎｍの範囲でさらにコントラストの向上効果が図れる。

なお、上記においては、上記条件式（１）及び条件式（２）を満たす斜方膜２５を２層以上積層した位相差板３１について、方位角が基準方位角ηａに対して＋４５°の場合の入射光の第１位相差Ｒｅ（１５）ηａ＋４５と、方位角が基準方位角ηａに対して－４５°の場合の入射光の第２位相差Ｒｅ（１５）ηａ－４５との差の絶対値が６ｎｍ以下であることが好ましい旨述べた。

しかし、条件式（１）及び条件式（２）を満たさない斜方膜からなる位相差膜であっても、位相差膜を２層以上積層した位相差板について、方位角が基準方位角ηａに対して＋４５°の場合の入射光の第１位相差Ｒｅ（１５）ηａ＋４５と、方位角が基準方位角ηａに対して－４５°の場合の入射光の第２位相差Ｒｅ（１５）ηａ－４５との差の絶対値が６ｎｍ以下であることが好ましい。このような位相差板は、液晶層のプレチルト方位に基準方位を一致させることにより、液晶層で生じる位相差を精度よく補償することができる。

既述の通り、説明した実施形態の位相差板２１、３１、３２、３５、３６、２７は、位相差補償素子２０として液晶表示素子１０に適用可能である。以下に、液晶表示素子を備えた液晶プロジェクタ１１０について説明する。

「液晶プロジェクタ」
図３９に示すように、本開示の液晶プロジェクタ１１０は、投映レンズ１１６、プロジェクタ駆動部１１７、表示光学系１１８を備えている。

また、プロジェクタ１１０は、筐体１１９の上面にズームダイヤル１２１、フォーカスダイヤル１２２、光量調節ダイヤル１２３などを備える。さらに、筐体１１９の背面には、コンピュータなどの外部機器と接続するための接続端子（図示しない）などが設けられている。

投映レンズ１１６は、表示光学系１１８から入射した投映光を拡大し、スクリーン１２４（図４０参照）上に投映する。この投映レンズ１１６は、例えば、ズームレンズ、フォーカスレンズ、絞りなどから構成される。ズームレンズやフォーカスレンズは、投映光軸Ｌ１１に沿って移動自在に設けられている。ズームレンズは、ズームダイヤル１２１の操作に応じて移動し、投映像の表示倍率を調節する。また、フォーカスレンズは、ズームレンズの移動やフォーカスダイヤル１２２の操作に応じて移動し、投映像のピントを調節する。さらに、絞りは、光量調節ダイヤル１２３の操作に応じて絞り開口の面積を変化させることで、投映像の明るさを調節する。

プロジェクタ駆動部１１７は、プロジェクタ１１０の各部の電気的な動作を制御する。例えば、プロジェクタ駆動部１１７は、プロジェクタ１１０に接続されるコンピュータなどから画像データなどを受信し、後述する液晶表示素子に表示させる。

また、プロジェクタ駆動部１１７は、投映レンズ１１６の各部を駆動するモータをそれぞれ備えており、これら各モータをズームダイヤル１２１、フォーカスダイヤル１２２、光量調節ダイヤル１２３などの操作に応じて駆動する。

表示光学系１１８は、光源から発せられた光を赤色光、緑色光及び青色光に分解し、各色の情報を表示する液晶表示素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（図２参照）にそれぞれ透過させて、各色の情報光を生成する。そして、これらの情報光を合成して投映光とし、投映レンズ１１６を介してスクリーン１２４上に投映する。

図４０に示すように、表示光学系１１８は、光源部１３１と、この光源部１３１が発した光から情報光を生成する情報光生成部１３２などから構成される。

光源部１３１は、ランプ１３３、反射鏡１３４、紫外線カットフィルタ１３６、インテグレータ１３７、偏光板１３８、リレーレンズ１４１、コリメートレンズ１４２などから構成される。

ランプ１３３は、例えばキセノンランプなどの高輝度光源であり、特定の偏光方向を持たない自然な白色光を発する。ランプ１３３から発せられた白色光は、紫外線カットフィルタ１３６を透過して、インテグレータ１３７に入射する。

紫外線カットフィルタ１３６は、ランプ１３３から発せられた白色光から紫外光を除去することで、この白色光により、有機高分子の重合体などからなる各種フィルタ（図示しない）に褐色等の劣化が生じるのを防止する。

反射鏡１３４は、例えば楕円曲面状の鏡であり、この楕円曲面の一方の焦点の近傍にランプ１３３が設けられる。さらに、もう一方の焦点の近傍には、インテグレータ１３７の一端が設けられている。これにより、ランプ１３３から発せられる白色光は、効率よくインテグレータ１３７に導かれる。

インテグレータ１３７は、例えば、ガラスロッドと、このガラスロッドの端面に設けられたマイクロレンズアレイなどから構成され、ランプ１３３から発せられた白色光を集光し、リレーレンズ１４１を介してコリメートレンズ１４２へと導く。ランプ１３３からインテグレータ１３７に入射する光の量は、光源光軸Ｌ１２から離れるほど減少し、光源光軸Ｌ１２を中心として不均一に分布する。そこで、インテグレータ１３７は、このような不均一な光量分布の光を、光源光軸Ｌ１２を中心とした所定の範囲内で略均一に分布させる。これにより、投映像はスクリーン１２４の全面で略均一の明るさとなる。

コリメートレンズ１４２は、インテグレータ１３７から射出した光を光源光軸Ｌ１２に平行な光に整える。偏光板１３８は、コリメートレンズ１４２から入射した無偏光の光を紙面に垂直な偏光成分（以下、Ｓ偏光成分）の直線偏光光に変換する。そして、Ｓ偏光成分の光は、反射鏡１４３ａを介して情報光生成部１３２へと導かれる。

情報光生成部１３２は、ダイクロイックミラー１４６，１４７、液晶表示素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、位相差補償素子２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、及びダイクロイックプリズム６１などから構成される。

ダイクロイックミラー１４６は、その表面の法線方向と入射する光の光軸とのなす角が４５°となるように設けられる。また、ダイクロイックミラー１４６は、光源部１３１から入射したＳ偏光の白色光のうち、赤色光成分を透過させて、反射鏡１４３ｂへと導く。反射鏡１４３ｂは、ダイクロイックミラー１４６を透過した赤色光を液晶表示素子１０Ａに向けて反射する。

また、ダイクロイックミラー１４６は、光源部１３１から入射したＳ偏光の白色光のうち、緑色光成分と青色光成分とをダイクロイックミラー１４７に向けて反射する。ダイクロイックミラー１４７は、その表面の法線方向と入射する光の光軸とのなす角が４５度となるように設けられる。また、ダイクロイックミラー１４７は、ダイクロイックミラー１４６から入射したＳ偏光の光のうち、緑色光成分を液晶表示素子１０Ｂに向けて反射する。

一方、ダイクロイックミラー１４７は、ダイクロイックミラー１４６から入射したＳ偏光の光のうち、青色光成分を透過させて反射鏡１４３ｃへと導く。この青色光成分は、反射鏡１４３ｃ及び反射鏡１４３ｄに反射され、液晶表示素子１０Ｃに入射する。

液晶表示素子１０Ａは、図１に示した液晶表示素子１０である。液晶表示素子１０Ａは、プロジェクタ駆動部１１７によって駆動されており、コンピュータなどから受信した投映像データの中の赤色成分をグレースケールで表示する。この液晶表示素子１０Ａを透過することで、赤色光は、投映像の赤色成分の情報を持つ赤色の情報光となる。

同様に、液晶表示素子１０Ｂは、図１に示した液晶表示素子１０であり、コンピュータなどから受信した投映像データの中の緑色成分をグレースケールで表示する。この液晶表示素子１０Ｂを透過することで、緑色光は、投映像の緑色成分の情報を持つ緑色の情報光となる。

さらに同様に、液晶表示素子１０Ｃは、図１に示した液晶表示素子１０であり、コンピュータなどから受信した投映像データの中の青色成分をグレースケールで表示する。この液晶表示素子１０Ｃを透過することで、青色光は、投映像の青色成分の情報を持つ青色の情報光となる。

位相差補償素子２０Ａは、液晶表示素子１０Ａからダイクロイックプリズム１６０に入射する赤色の情報光の位相差を補償する。すなわち、位相差補償素子２０Ａは、液晶分子のプレチルトに起因して生じる位相差を補償する。

同様に、位相差補償素子２０Ｂは、液晶表示素子１０Ｂからダイクロイックプリズム１６０に入射する緑色の情報光の位相差を補償し、位相差補償素子２０Ｃは、液晶表示素子１０Ｃからダイクロイックプリズム１６０に入射する青色の情報光の位相差を補償する。

ダイクロイックプリズム１６０は、ガラスなどの透明素材を用いて略立方体形状に作製されており、その内部に互いに直交するダイクロイック面１６２，１６３を備える。ダイクロイック面１６２は、赤色光を反射し、緑色光を透過させる。一方、ダイクロイック面１６３は、青色光を反射し、緑色光を透過させる。

したがって、ダイクロイックプリズム１６０は、液晶表示素子１５１，１５２，１５３からそれぞれ入射する赤色，緑色，青色の情報光を合成して投映光とし、これを投映レンズ１１６へと導いて、スクリーン１２４に投映像をフルカラーで表示させる。

液晶プロジェクタ１１０においては、位相差補償素子２０Ａ，２０Ｂ、２０Ｃとして、本開示の位相差板、例えば既述の位相差板３１、３２、３３、３６、又は３７を用いることにより、液晶分子のプレチルトに起因して生じる位相差を効率よく補償することができる。これにより、コントラストを従来よりも向上させ、かつ黒表示ムラを抑制した投影像を得ることができる。

２０２０年６月３０日に出願された日本国特許出願２０２０－１１３６１２の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (21)

1. 基板と前記基板の少なくとも一面に形成された位相差膜とを備え、前記位相差膜は、前記基板において前記位相差膜が形成された膜形成面の法線に対して傾斜した柱状構造体を有する斜方膜であり、かつ、光学特性として屈折率異方性を示す位相差板であって、
   前記屈折率異方性を示す二軸性の屈折率楕円体における３つの主屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとし、そのうち、前記柱状構造体の長手方向であるＸ軸方向の主屈折率をｎｘとし、前記Ｘ軸に垂直な楕円における長軸方向であるＹ軸方向の主屈折率をｎｙ、短軸方向であるＺ軸方向の主屈折率をｎｚとした場合に、以下の条件式（１）を満足し、
   かつ、前記法線を基準として前記Ｘ軸側に傾く方向の入射角を正とし、＋３０°の入射角の入射光の位相差をＲｅ（＋３０）、－３０°の入射角の入射光の位相差をＲｅ（－３０）、かつ、Ｒｅ（＋３０）とＲｅ（－３０）の比である位相差比をＲｅ（３０）比とした場合に、下記条件式（２）を満足する位相差板。
   ｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚ （１）
   Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．１～４．０ （２）
2. 前記３つの主屈折率のうちの最大の主屈折率ｎｙに対応する前記Ｙ軸を前記膜形成面と平行な面に投影したＹＳ軸であり、前記主屈折率ｎｙに対応して前記入射光の位相が最も遅れるＹＳ軸を遅相軸、前記Ｘ軸を前記膜形成面に投影した軸をＺＳ軸とした場合において、前記遅相軸は前記ＺＳ軸と直交する、請求項１に記載の位相差板。
3. 前記Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－１）を満足する、請求項１又は２に記載の位相差板。
   Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．２～４．０ （２－１）
4. 前記Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－２）を満足する、請求項１から３のいずれか１項に記載の位相差板。
   Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．４～３．０ （２－２）
5. 前記Ｒｅ（３０）比は、以下の条件式（２－３）を満足する、請求項１から３のいずれか１項に記載の位相差板。
   Ｒｅ（３０）比＝Ｒｅ（３０）／Ｒｅ（－３０）＝１．５～２．５ （２－３）
6. 前記斜方膜は、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ，Ｔｉ、Ｌａ、Ａｌ、Ｈｆ及びＴａの少なくとも１種を含有する酸化物からなる、請求項１から５のいずれか１項に記載の位相差板。
7. 前記位相差膜が２層以上積層されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の位相差板。
8. 前記３つの主屈折率のうちの最大の主屈折率ｎｙに対応する前記Ｙ軸を前記膜形成面と平行な面に投影したＹＳ軸であり、前記主屈折率ｎｙに対応して前記入射光の位相が最も遅れるＹＳ軸を遅相軸とし、かつ、前記基板を、前記法線を中心に回転させた場合の前記遅相軸の向きを前記基板の方位角とした場合において、
   ０°から３６０°の前記方位角の中で、前記法線に対して＋１５°の前記入射角の前記入射光に対して生じる位相差が最大となる前記方位角を基準方位角とし、前記方位角が前記基準方位角に対して＋４５°の場合の前記入射光の第１位相差と、前記方位角が前記基準方位角に対して－４５°の場合の前記入射光の第２位相差との差の絶対値が６ｎｍ以下である、請求項７に記載の位相差板。
9. 正面位相差が０．１ｎｍ～５ｎｍである、請求項７又は８に記載の位相差板。
10. 散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が０．３％以下である、請求項７から９のいずれか１項に記載の位相差板。
11. 前記位相差膜は、前記基板の両面に一層ずつ形成されている、請求項７から１０のいずれか１項に記載の位相差板。
12. 前記位相差膜は、前記基板の一面に２層以上積層されており、
    さらに、隣接する前記位相差膜間に中間層を備えた、請求項７から１０のいずれか１項に記載の位相差板。
13. 前記位相差膜が少なくとも１層形成された前記基板を複数枚備えている、請求項７から１２のいずれか１項に記載の位相差板。
14. 前記位相差膜は２層積層されており、互いの遅相軸が９０°から±３°以内の交差角度でずれて配置されている、請求項７から１３のいずれか１項に記載の位相差板。
15. 前記位相差膜は２層積層されており、互いの正面位相差の差が±３ｎｍ以下である、請求項７から１４のいずれか１項に記載の位相差板。
16. 散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が０．４％以下である負のＣプレートを、さらに備えた、請求項７から１５のいずれか１項に記載の位相差板。
17. 前記Ｃプレートが反射防止機能を有する、請求項１６に記載の位相差板。
18. 散乱光の発生の程度を示すヘイズ値が１％以下である、請求項１６又は１７に記載の位相差板。
19. 基板と前記基板の少なくとも一面に形成された位相差膜とを備えた位相差板であって、
    前記位相差膜は２層以上積層されており、
    前記基板の前記位相差膜が形成された膜形成面と平行な面内において、入射光の位相が最も遅れる軸を遅相軸とし、前記基板を、法線を中心に回転させた場合の前記遅相軸の向きを前記基板の方位角とした場合において、
    ０°から３６０°の前記方位角の中で、前記法線に対して＋１５°の入射角の前記入射光に対して生じる位相差が最大となる前記方位角を基準方位角とし、前記方位角が前記基準方位角に対して＋４５°の場合の前記入射光の第１位相差と、前記方位角が前記基準方位角に対して－４５°の場合の前記入射光の第２位相差との差の絶対値が６ｎｍ以下である、位相差板。
20. 液晶層と、
    前記液晶層で生じる位相差を補償する位相差補償素子とを備え、
    前記位相差補償素子として、請求項１から１９のいずれか１項に記載の位相差板を備える、液晶プロジェクタ。
21. 液晶層と、前記液晶層で生じる位相差を補償する位相差補償素子を備えた液晶表示素子のコントラスト調整方法であって、
    前記位相差補償素子として、請求項１３又は請求項１３を引用する請求項１４から１８のいずれか１項に記載の位相差板を用い、
    前記位相差膜が少なくとも１層形成された複数の前記基板のうち、少なくとも１つの基板を、前記膜形成面に垂直な軸を中心に、他の基板に対して回転させることにより、前記液晶表示素子のコントラストを調整するコントラスト調整方法。