相位差元件、液晶顯示裝置以及投影型圖像顯示裝置的制造方法
【專利摘要】一種相位差元件，具有：透明基板；相位差賦予防反射層；第一雙折射層；以及第二雙折射層，該第二雙折射層與所述第一雙折射層以如下方式接觸：將表示所述第一雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第一線段中位于所述透明基板一側(cè)的端部設(shè)為端部A，將表示所述第二雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第二線段中位于所述透明基板一側(cè)的端部設(shè)為端部B，當(dāng)將所述第一線段以及所述第二線段投影到所述透明基板上并使所述端部A以及所述端部B重疊時(shí)，投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所述第二線段之間的夾角既不為0°也不為180°，并且，所述第二雙折射層具有與所述第一雙折射層的平均厚度大致相同的平均厚度。
【專利說明】
相位差元件、液晶顯示裝置以及投影型圖像顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種相位差元件、液晶顯示裝置以及投影型圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了改善對(duì)比度特性以及視角特性，在液晶顯示裝置中采用了應(yīng)用相位 差元件的光學(xué)補(bǔ)償技術(shù)。例如，可列舉出垂直取向液晶中的黑輝度補(bǔ)正。為了對(duì)因液晶的 預(yù)傾角以及在斜入射光中產(chǎn)生的雙折射等而引起的偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正，可以考慮與液晶 面板的面平行地設(shè)置石英晶體等的相位差元件從而進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒?，以及與液晶面板 的面平行地設(shè)置高分子膜等具有雙折射的有機(jī)材料等從而進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ龋▍⒄?日本特開2005-172984號(hào)公報(bào)、日本特開2007-101764號(hào)公報(bào)、以及日本專利第4566275號(hào) 公報(bào)）。
[0003] 但是，在米用對(duì)單晶進(jìn)行加工以作為相位差兀件的方法時(shí)，特別是在考慮液晶的 預(yù)傾角的角度的基礎(chǔ)之上進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，需要相對(duì)于晶軸以規(guī)定角度切割單晶，而且，對(duì)材料 進(jìn)行切割、研磨等需要非常高的精度，為了實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)方案，成本會(huì)變得很高。另外，不容 易在拉伸后的膜等上對(duì)軸進(jìn)行控制。
[0004] 因此，提出了與液晶面板傾斜地配置相位差元件本身的方法（參照日本特開 2006-11298號(hào)公報(bào)、以及日本特開2009-229804號(hào)公報(bào)）。
[0005] 但是，在不斷小型化的投影儀內(nèi)部，用于使部件傾斜的空間可能會(huì)不足。進(jìn)一步， 容易因高溫和UV光線而造成老化，在耐久性方面存在問題。
[0006] 另一方面，作為使用通過電介質(zhì)材料的斜向蒸鍍而形成的薄膜的相位差元件，提 出了一種組合負(fù)的C板（C-plate)以及0板（Ο-plate)而制成的相位差補(bǔ)償元件，其中，負(fù) 的C板通過交替層疊高/低折射率材料而形成，0板由兩層結(jié)構(gòu)以上的斜向蒸鍍膜形成（參 照日本特開2006-171327號(hào)公報(bào)）。在該技術(shù)方案中提出了一種相位差元件，其中，負(fù)的C 板具有通過交替層疊高/低折射率材料而形成的結(jié)構(gòu)性雙折射，由此對(duì)入射到光調(diào)制元件 的斜入射光的偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正，并通過由兩層結(jié)構(gòu)以上的斜向蒸鍍膜而形成的〇板， 對(duì)因預(yù)傾角而產(chǎn)生的偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正。
[0007] 但是，為了制作負(fù)的C板共計(jì)需要80層的層疊，進(jìn)一步還另外需要防反射層，因 此，有可能導(dǎo)致高成本化以及前置時(shí)間（lead time)過長的問題。
[0008] 另外，提出了一種采用兩塊由斜向蒸鍍膜而形成的相位差板的光學(xué)補(bǔ)償方法（參 照日本特開2009-145863號(hào)公報(bào)）。在該技術(shù)方案中，使各個(gè)相位差板沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)，并 使關(guān)系角度位于最佳的位置，由此期待對(duì)比度的提高。
[0009] 但是，由于采用兩塊相位差板，并且需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因此，有可能導(dǎo)致高成本化以 及搭載空間增加的問題。
[0010] 另外，提出了如下的相位差板：與超扭曲向列（STN)型液晶元件一同使用，并且， 以與STN型液晶元件的扭曲角相同的角度，相對(duì)于蒸鍍方向的基板面內(nèi)方位分別偏移固定 角度的方式進(jìn)行斜向蒸鍍，并通過層疊多層由上述斜向蒸鍍而制成的無機(jī)薄膜來形成該相 位差板（參照日本特開2006-171327號(hào)公報(bào)）。
[0011] 在該方法中，為了通過蒸鍍?cè)佻F(xiàn)STN型液晶元件的扭曲，需要從多個(gè)方向進(jìn)行蒸 鍍，有可能導(dǎo)致需要特殊的蒸鍍裝置的問題，并且有可能導(dǎo)致因多層結(jié)構(gòu)而引起的前置時(shí) 間增加等問題。另外，存在著只能應(yīng)用于STN型液晶元件的根本性問題。
[0012] 另外，提出了一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置所使用的相位差板具有至少兩 個(gè)相位差補(bǔ)償層，這些相位差補(bǔ)償層被配置成層面相互對(duì)置，并且，被放置在如下位置：使 它們的相位差的值各不相同，而且使光軸在層面的面內(nèi)中的方向各不相同，其中，上述光軸 對(duì)應(yīng)于形成相位差補(bǔ)償層的材料的快軸或慢軸（參照W02008/081919號(hào)國際公布）。
[0013] 但是，在該技術(shù)方案中，由于相位差板是通過粘合兩個(gè)補(bǔ)償層而形成的，因此需要 使用粘合劑，在耐熱性方面存在問題。另外，還需要兩炔基板，存在著高成本化的問題。
[0014] 因此，當(dāng)前要求提供一種相位差元件、液晶顯示裝置以及投影型圖像顯示裝置，其 能夠有效且高精度地對(duì)正面入射光的特性變化、以及因液晶層的厚度而引起的斜入射光的 特性變化進(jìn)行補(bǔ)正，并能夠大幅縮小配置空間，并且耐久性優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0016] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的各種問題，并達(dá)成以下 的目的。即，本發(fā)明的目的在于提供一種相位差元件及其制造方法、一種液晶顯示裝置及其 制造方法、以及一種投影型圖像顯示裝置，其能夠有效且高精度地對(duì)正面入射光的特性變 化、以及因液晶層的厚度而引起的斜入射光的特性變化進(jìn)行補(bǔ)正，并能夠大幅縮小配置空 間，并且耐久性優(yōu)異。
[0017] 用于解決技術(shù)問題的方案
[0018] 用于解決所述技術(shù)問題的方案如下。即，
[0019] 〈1> 一種相位差元件，其特征在于，具有：
[0020] 透明基板；
[0021] 相位差賦予防反射層，由光學(xué)多層膜組成，用于對(duì)入射光中的斜入射光賦予相位 差，并且用于防止所述入射光的反射；
[0022] 第一雙折射層，具有光學(xué)異向性無機(jī)材料，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異 向性的主軸與所述透明基板的表面之間的夾角不為90° ;以及
[0023] 第二雙折射層，具有光學(xué)異向性無機(jī)材料，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異 向性的主軸與所述透明基板的表面之間的夾角不為90°，
[0024] 其中，所述第二雙折射層與所述第一雙折射層以如下方式接觸：將表示所述第一 雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第一線段中位于所述透明基板一側(cè)的端部設(shè)為 端部A，將表示所述第二雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第二線段中位于所述透 明基板一側(cè)的端部設(shè)為端部B，當(dāng)將所述第一線段以及所述第二線段投影到所述透明基板 上并使所述端部A以及所述端部B重疊時(shí)，投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所 述第二線段之間的夾角既不為〇°也不為180°，
[0025] 并且，所述第二雙折射層具有與所述第一雙折射層的平均厚度大致相同的平均厚 度。
[0026] 〈2>根據(jù)上述〈1>中所述的相位差元件，
[0027] 第一雙折射層的光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以 及A1中的任意一種的氧化物，
[0028] 第二雙折射層的光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以 及A1中的任意一種的氧化物。
[0029] 〈3>根據(jù)上述〈1>至〈2>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0030] 第一雙折射層以及第二雙折射層中的至少一個(gè)滿足下式：
[0031] Nx > Ny > Nz?
[0032] 其中，所述Nx表示與折射率異向性的主軸平行的方向上的折射率，所述Ny表示與 所述Nx垂直的方向上的折射率，所述Nz表示與所述Nx以及所述Ny垂直的方向上的折射 率。
[0033] 〈4>根據(jù)上述〈1>至〈3>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0034] 投影到透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角大于等于70°且小于 90。。
[0035] 〈5>根據(jù)上述〈1>至〈4>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0036] 第一雙折射層的相位差與第二雙折射層的相位差之差小于10nm。
[0037] 〈6>根據(jù)上述〈5>所述的相位差元件，
[0038] 第一雙折射層的相位差與第二雙折射層的相位差大致相同。
[0039] 〈7>根據(jù)上述〈1>至〈6>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0040] 光學(xué)多層膜中的各層的平均厚度不相同。
[0041] 〈8>根據(jù)上述〈1>至〈7>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0042] 相位差賦予防反射層對(duì)從垂直于透明基板的方向傾斜15°的斜入射光賦予小于 等于28nm的相位差。
[0043] 〈9>根據(jù)上述〈1>至〈8>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0044] 光學(xué)多層膜中的各層的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1中的任意一 種的氧化物。
[0045] 〈10>根據(jù)上述〈1>至〈9>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0046] 相位差賦予防反射層在波長范圍為430nm~510nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功 能。
[0047] 〈11>根據(jù)上述〈1>至〈9>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0048] 相位差賦予防反射層在波長范圍為510nm~590nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功 能。
[0049] 〈12>根據(jù)上述〈1>至〈9>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0050] 相位差賦予防反射層在波長范圍為590nm~680nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功 能。
[0051] 〈13>根據(jù)上述〈1>至〈12>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，
[0052] 投影到透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角的角平分線、與所述透明 基板的一邊之間的夾角為大約45°。
[0053] 〈14> 一種液晶顯示裝置，其特征在于，具有：
[0054] 液晶面板，其具有基板和VA模式液晶層，用于對(duì)入射的光束進(jìn)行調(diào)制，該VA模式 液晶層含有相對(duì)于所述基板的主面的垂直方向具有預(yù)傾斜的液晶分子；
[0055] 第一偏光板，配置在所述液晶面板的入射側(cè)；
[0056] 第二偏光板，配置在所述液晶面板的出射側(cè)；以及
[0057] 上述〈1>至〈13>中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，配置在所述液晶面板與所述第二 偏光板之間的光路上。
[0058] 〈15>根據(jù)上述〈14>所述的液晶顯示裝置，
[0059] 將通過預(yù)傾斜而使液晶分子相對(duì)于基板表面的垂直方向傾斜的方向投影到透明 基板上時(shí)形成的虛擬線、與投影到所述透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角的 角平分線大致平行。
[0060] 〈16> -種投影型圖像顯示裝置，其特征在于，具有：
[0061] 光源，用于射出光；
[0062] 投影光學(xué)系統(tǒng)，用于投影調(diào)制后的光；以及
[0063] 上述〈14>至〈15>中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其配置在所述光源與所述投 影光學(xué)系統(tǒng)之間的光路上。
[0064] 〈 17> -種相位差元件的制造方法，用于制造上述〈1>至〈13>中的任一項(xiàng)所述的相 位差元件，其特征在于，包括：
[0065] 第一雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在透明基板以及相位差賦予防反射層中 的任意一個(gè)之上形成第一雙折射層；以及
[0066] 第二雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在所述第一雙折射層上形成第二雙折射 層。
[0067] 〈18> -種液晶顯示裝置的制造方法，用于制造上述〈14>至〈15>中的任一項(xiàng)所述 的液晶顯示裝置，其特征在于，包括：
[0068] 上述〈17>所述的相位差元件的制造方法；以及
[0069] 配置工序，在液晶面板與第二偏光板之間的光路上，以使液晶面板的基板的一邊 與相位差元件的一邊基本吻合的方式配置所述相位差元件。
[0070] 發(fā)明效果
[0071 ] 根據(jù)本發(fā)明，能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的各種問題，并能夠達(dá)成上述目的，能夠提 供一種相位差元件及其制造方法、一種液晶顯示裝置及其制造方法、以及一種投影型圖像 顯示裝置，其能夠有效且高精度地對(duì)正面入射光的特性變化、以及因液晶層的厚度而引起 的斜入射光的特性變化進(jìn)行補(bǔ)正，并能夠大幅縮小配置空間，并且耐久性優(yōu)異。
【附圖說明】
[0072] 圖1是模式化地示出Rd-AR層的一個(gè)示例的剖面圖。
[0073] 圖2是示出光學(xué)薄膜的一個(gè)示例的剖面圖。
[0074] 圖3是示出在折射率為1/1. 41/1的結(jié)構(gòu)中使入射光Θ的角度變化時(shí)相位差的光 學(xué)膜厚依賴性的圖。
[0075] 圖4是示出在折射率為2/1. 41/2的結(jié)構(gòu)中使入射光Θ的角度變化時(shí)相位差的光 學(xué)膜厚依賴性的圖。
[0076] 圖5是示出在設(shè)計(jì)Rd-AR層時(shí)斜入射光的相位差Rd的層數(shù)依賴性的圖。
[0077] 圖6是示出在設(shè)計(jì)Rd-AR層時(shí)斜入射光的相位差Rd的膜厚依賴性的圖。
[0078] 圖7是示出藍(lán)光的波長范圍內(nèi)的層疊數(shù)與相位差Rd的波長色散之間的關(guān)系的圖。
[0079] 圖8是示出在使用具有相對(duì)最高的折射率NH的電介質(zhì)和具有相對(duì)最低的折射率 NL的電介質(zhì)形成電介質(zhì)多層膜時(shí)、能夠?qū)?5°斜入射光賦予的最大的相位差的圖。
[0080] 圖9是示出在對(duì)25°斜入射光賦予18nm的相位差時(shí)t!V(tH+tL)與膜厚之間的關(guān) 系的圖。
[0081] 圖10是示出液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的概略圖。
[0082] 圖11是示出本發(fā)明的相位差元件的構(gòu)造的一個(gè)示例的概略圖。
[0083] 圖12是示出可通過由斜向蒸鍍而形成的雙折射層近似出來的折射率橢圓體的概 略圖。
[0084] 圖13A是示出將本發(fā)明的相位差元件從基板法線方向（透明基板表面的垂直方 向）投影到透明基板上時(shí)、各個(gè)軸的位置的一個(gè)示例的平面圖。
[0085] 圖13B是示出假定將液晶分子、第一雙折射層以及第二雙折射層排列在同一面上 時(shí)、它們各自的傾斜方向的一個(gè)示例的概略圖。
[0086] 圖14是示出在改變雙折射層的每層的平均厚度t時(shí)正面相位差與ΝχΓ -Nx2'間 角度α之間的關(guān)系的圖。
[0087] 圖15Α是示出在將液晶面板的預(yù)傾角α設(shè)為85°時(shí)投影圖像的對(duì)比度的膜厚依 賴性的圖。
[0088] 圖15Β是示出在將液晶面板的預(yù)傾角α設(shè)為87°時(shí)投影圖像的對(duì)比度的膜厚依 賴性的圖。
[0089] 圖16是示出投影型圖像顯示裝置的一個(gè)示例的概略圖。
[0090] 圖17是示出第一雙折射層以及第二雙折射層的膜厚與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0091] 圖18是示出第一雙折射層以及第二雙折射層的膜厚差與對(duì)比度之間的關(guān)系的 圖。
[0092] 圖19是示出ΝχΓ -Νχ2'間角度與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0093] 圖20是示出第一雙折射層以及第二雙折射層的膜厚與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0094] 圖21是示出ΝχΓ -Νχ2'間角度與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0095] 圖22是示出在15°斜入射光中產(chǎn)生的相位差與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0096] 圖23Α是以等高線示出實(shí)施例1的相位差元件的對(duì)比度的面內(nèi)分布的圖。
[0097] 圖23Β是以等高線示出比較例1的相位差元件的對(duì)比度的面內(nèi)分布的圖。
[0098] 圖24是示出各種相位差元件與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。
[0099] 附圖標(biāo)記說明
[0100] 1 :液晶分子 2 :玻璃基板 3 :玻璃基板
[0101] 4 :相位差兀件 5 :第二偏光板 6 :第一偏光板
[0102] 7:出射光 8:入射光 10:透明基板
[0103] ll:Rd_AR層 21 :光學(xué)薄膜 22 :媒質(zhì)
[0104] 23 :媒質(zhì) 31 :透明基板 32 :相位差賦予防反射層
[0105] 33 :第一雙折射層 33 ':雙軸性折射率橢圓體
[0106] 34 :第二雙折射層 34 ':雙軸性折射率橢圓體
[0107] 35 :保護(hù)層 36 :相位差賦予防反射層
[0108] 40 :垂直取向液晶層 41 :透射型光調(diào)制元件
[0109] 42 :透射型偏振器 43 :相位差元件 44 :透射型偏振器
[0110] 45 :入射光 P :P偏振光 S :S偏振光
【具體實(shí)施方式】
[0111] (相位差元件及其制造方法）
[0112] 本發(fā)明的相位差元件至少具有透明基板、相位差賦予防反射層、第一雙折射層以 及第二雙折射層，并進(jìn)一步根據(jù)需要具有其他的部件。
[0113] 本發(fā)明的相位差元件的制造方法是用于制造本發(fā)明的所述相位差元件的制造方 法，至少包括第一雙折射層形成工序以及第二雙折射層形成工序，并進(jìn)一步根據(jù)需要包括 其他的工序。
[0114] 所述第一雙折射層形成工序是如下工序：通過斜向蒸鍍，在所述透明基板以及所 述相位差賦予防反射層中的任意一個(gè)之上形成第一雙折射層。
[0115] 所述第二雙折射層形成工序是如下工序：通過斜向蒸鍍，在所述第一雙折射層上 形成所述第二雙折射層。
[0116] 下面，通過對(duì)所述相位差元件的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，同時(shí)對(duì)本發(fā)明的所述相位差元 件的制造方法也進(jìn)行說明。
[0117] 此外，在本發(fā)明中，正面入射光是指垂直于液晶面板以及相位差元件入射的光，斜 入射光是指以與正面入射光保持一定的角度的方式入射的光。
[0118] 〈透明基板〉
[0119] 作為所述透明基板，只要是相對(duì)于使用波長范圍的光具有透光性的基板即可，沒 有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0120] 作為所述透明基板的材質(zhì)，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，例如可列舉出 玻璃、石英、石英晶體等。
[0121] 作為所述透明基板的形狀，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，優(yōu)選為四邊 形。
[0122] 作為所述透明基板的平均厚度，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但是，從 防止基板翹曲的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選為〇· 1mm~3. 0mm，更優(yōu)選0· 1mm~2. 0mm。
[0123] 〈相位差賦予防反射層〉
[0124] 作為所述相位差賦予防反射層，只要是由光學(xué)多層膜組成、且用于對(duì)入射光中的 斜入射光賦予相位差、并且用于防止所述入射光的反射的層即可，沒有特別的限制，可根據(jù) 目的適當(dāng)選擇。
[0125] 作為所述光學(xué)多層膜中的各層的材質(zhì)，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但 優(yōu)選為至少含有31、他、2^11、1^、了 &以及41中的任意一種的氧化物。
[0126] 優(yōu)選為，所述光學(xué)多層膜中的各層的平均厚度不相同。由此，能夠獲得充分的防反 射功能。
[0127] 在下面的說明中，有時(shí)將各層的平均厚度、光學(xué)多層膜的平均厚度、電介質(zhì)多層膜 的平均厚度稱為膜厚。
[0128] 優(yōu)選為，所述相位差賦予防反射層對(duì)從相對(duì)于所述透明基板垂直的方向傾斜15° 的斜入射光賦予小于等于28nm的相位差。
[0129] 以往，在使被稱為構(gòu)造性雙折射的光學(xué)多層膜顯現(xiàn)出膜厚方向的相位差Rth時(shí)， 并不利用光的干涉效應(yīng)。例如，將兩種電介質(zhì)膜分別設(shè)為電介質(zhì)膜a、電介質(zhì)膜b，當(dāng)以電介 質(zhì)膜a和電介質(zhì)膜b的層疊作為一個(gè)結(jié)構(gòu)單位使之層疊將近100層時(shí)，電介質(zhì)膜a的膜厚 ta在多層膜中均等價(jià)，電介質(zhì)膜b的膜厚tb在多層膜中也均等價(jià)。例如，在W02009/001799 號(hào)國際公布的技術(shù)中，電介質(zhì)膜的膜厚均為15nm。這種以往的光學(xué)多層膜需要另外在其兩 側(cè)設(shè)置防反射膜。
[0130] 另一方面，本發(fā)明中的相位差賦予防反射層則利用因向電介質(zhì)膜斜入射而產(chǎn)生的 相位差，并進(jìn)一步積極地利用光的干涉效應(yīng)，由此，也作為防反射層發(fā)揮其功能。即，所述相 位差賦予防反射層能夠?qū)﹄y以通過第一雙折射層以及第二雙折射層進(jìn)行控制的斜入射光 的相位差進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，另外，還具有防反射功能。
[0131] 另外，所述相位差賦予防反射層不需要使各層的平均厚度相同，還能夠相對(duì)減少 層疊數(shù)。具體而言，優(yōu)選為使各層的平均厚度幾乎均不相同，并進(jìn)一步使層疊數(shù)最優(yōu)化。這 與以往的設(shè)計(jì)思想完全不同。下面，將所述相位差賦予防反射層也稱為Rd-AR層。
[0132] 圖1是模式化地示出Rd-AR層的一個(gè)示例的剖面圖。如圖1所示，該Rd-AR層11 是在透明基板10上交替層疊高折射率的電介質(zhì)膜a與低折射率的電介質(zhì)膜b而形成的電 介質(zhì)多層膜。
[0133] 為了使所述Rd-AR層在期望的波長范圍內(nèi)具有防反射功能，并且對(duì)具有規(guī)定角度 的斜入射光賦予任意的相位差，需要在設(shè)計(jì)防止反射的同時(shí)對(duì)斜入射光的相位差也進(jìn)行設(shè) 計(jì)。
[0134] 雖然也能夠相對(duì)于可見光的范圍設(shè)計(jì)所述Rd-AR層，但優(yōu)選為分別相對(duì)于紅光的 波長范圍（例如590~680nm)、綠光的波長范圍（例如510~590nm)、藍(lán)光的波長范圍（例 如430~510nm)這三原色的波長范圍設(shè)計(jì)所述Rd-AR層。電介質(zhì)具有折射率的波長色散， 并且斜入射光的相位差也具有波長色散，因此，難以在可見光的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)固定的相位差， 但是通過分成RGB (紅綠藍(lán)）三原色，能夠抑制斜入射光的相位差的波長色散，另外，能夠使 防反射的設(shè)計(jì)變得容易。
[0135] 作為應(yīng)用于所述Rd-AR層的電介質(zhì)膜，能夠使用Ti02、Si02、Ta 205、Al203、Ce02、Zr0 2、 Zr0、Nb205等氧化物、或它們的組合物。優(yōu)選使用Nb 205作為高折射率的電介質(zhì)膜a，使用Si02 作為低折射率的電介質(zhì)膜b。
[0136] 另外，優(yōu)選為，相對(duì)于使用波長λ，使高折射率的電介質(zhì)膜a的平均厚度ta以及低 折射率的電介質(zhì)膜b的平均厚度tb均滿足λ/100 < ta、tb < λ/2的關(guān)系。通過使平均 厚度小于等于λ /2,能夠使因向電介質(zhì)膜斜入射而產(chǎn)生的相位差Rd的相位差符號(hào)固定不 變。另外，通過使平均厚度大于等于λ/100,能夠顯現(xiàn)相位差。
[0137] 另外，電介質(zhì)膜的層數(shù)d優(yōu)選為滿足8 1000的關(guān)系。當(dāng)電介質(zhì)膜的層數(shù)d 小于8層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相位差Rd的波長色散變大。另外，當(dāng)電介質(zhì)膜的層數(shù)d大于1000層時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致前置時(shí)間增加。
[0138] 另外，優(yōu)選為使各電介質(zhì)膜的平均厚度幾乎均不相同。為了賦予任意的相位差Rd 并且形成防反射層，重點(diǎn)在于對(duì)各層的平均厚度進(jìn)行微調(diào)，并積極地利用光的干涉。
[0139] 下面，對(duì)電介質(zhì)膜的平均厚度進(jìn)行更具體的說明。圖2是示出光學(xué)薄膜的一個(gè)示 例的剖面圖。該光學(xué)薄膜21的平均厚度為d、折射率為n，該光學(xué)薄膜21被夾在折射率為 na的媒質(zhì)22與折射率為nb的媒質(zhì)23之間。
[0140] 在此，各個(gè)媒質(zhì)都不具有吸收性。另外，將與從媒質(zhì)22-側(cè)以入射角Θ入射到第 一個(gè)界面的光相對(duì)應(yīng)的菲涅耳系數(shù)設(shè)為r pa、rsa、tpa、tsa，并將在另一個(gè)媒質(zhì)23的界面處的 菲涅耳系數(shù)設(shè)為r pb、rsb、tpb、tsb。r表示反射系數(shù)，t表示透射系數(shù)，p和s表示各自的偏振 光。
[0141] 設(shè)該單層的光學(xué)薄膜的透射系數(shù)為τρ、τ%則可由下述式（1)表示。
[0142] [數(shù)學(xué)式1]
[0143]
(1)
[0144] 另外，存在下述式（2)的關(guān)系。
[0145] [數(shù)學(xué)式2]
[0146] nasin Θ = nsin Φ (2)
[0147] 當(dāng)假設(shè)媒質(zhì)不具有吸收性時(shí)，菲涅耳系數(shù)t和r為實(shí)數(shù)。將所述式（1)有理化，可 得下述式（3)。
[0148] [數(shù)學(xué)式3]
[0149]
B)
[0150] 因此，透射系數(shù)τ ρ、τ s分別表達(dá)為下述式（4)和式（5)。
[0151] [數(shù)學(xué)式4]
[0152] τ p= a exp(i δ ) (4)
[0153] τ s= β exp (i ε ) (5)
[0154] 其中，α、δ、β、ε為實(shí)數(shù)。當(dāng)入射角不為〇時(shí)，通常δ、ε不為〇。進(jìn)一步，通 過上述式（3)可以明顯看出，根據(jù)偏振光的不同，t或r的大小會(huì)不同，因此，根據(jù)偏振光的 不同，δ、ε的值也可能不同。即，可以認(rèn)為，在入射角不為〇時(shí)，光學(xué)薄膜將發(fā)揮產(chǎn)生相位 差的作用。
[0155] 在此，從一個(gè)媒質(zhì)0向另一個(gè)媒質(zhì)1行進(jìn)的ρ偏振光和s偏振光的菲涅耳系數(shù)rV、 Γ 01、t 01、t 〇1 如下 〇
[0156] [數(shù)學(xué)式5]
[0159] 其中，存在下述式（8)、式（9)的關(guān)系。
[0157] (1>)
[0158] (7)
[0161] (S)
[0160] [數(shù)學(xué)式6]
[0162] (f)
[0163] 通過將其代入上述式（5)，便能夠計(jì)算出相位差。
[0164] 例如，假設(shè)圖2中的結(jié)構(gòu)具有na = nb = 1、η = 1. 41的折射率。此時(shí)，使入射光 的角度Θ變化時(shí)，相位差的光學(xué)膜厚依賴性如圖3的圖所示。光學(xué)膜厚不超過λ/2時(shí)，相 位差的符號(hào)相同，而當(dāng)光學(xué)膜厚大于等于λ/2時(shí)、特別是Θ較小時(shí)，符號(hào)將發(fā)生反轉(zhuǎn)。
[0165] 另外，例如假設(shè)圖2中的結(jié)構(gòu)具有na = nb = 2、η = 1. 41的折射率。此時(shí)，使入 射光的角度Θ變化時(shí)，相位差的光學(xué)膜厚依賴性如圖4的圖所示。具有與圖3同樣的趨勢， 光學(xué)膜厚不超過λ/2時(shí)，相位差的符號(hào)相同，而當(dāng)光學(xué)膜厚大于等于λ/2時(shí)、特別是Θ較 小時(shí)，符號(hào)將發(fā)生反轉(zhuǎn)。
[0166] 如上所述，層疊折射率相對(duì)不同的電介質(zhì)膜時(shí)，在光學(xué)膜厚不超過λ/2的范圍 內(nèi)，光中產(chǎn)生的相位差的符號(hào)為單向。因此，使用Rd-AR層并對(duì)Rd進(jìn)行控制時(shí)，優(yōu)選使光學(xué) 膜厚小于等于λ/2。另外，由圖3以及圖4可知，當(dāng)光學(xué)膜厚過薄時(shí)也難以產(chǎn)生相位差。因 此，光學(xué)膜厚優(yōu)選為大于等于λ/100。
[0167] 接下來，對(duì)Rd-AR層中的電介質(zhì)膜的層數(shù)進(jìn)行更具體的說明。圖5示出的是，當(dāng)使 電介質(zhì)多層膜的層數(shù)在4~36層之間變化、并分別以各種層數(shù)設(shè)計(jì)Rd-AR層時(shí)可賦予的 最大的相位差Rd?？v軸表示相位差的絕對(duì)值。采用Nb 205作為高折射率的電介質(zhì)膜，采用 Si〇2作為低折射率的電介質(zhì)膜。入射光角度設(shè)為25°。根據(jù)圖5示出的圖象可知，在設(shè)計(jì) Rd-AR層時(shí)，電介質(zhì)膜的層數(shù)越多，越能夠使可賦予的最大的相位差Rd增大。
[0168] 另外，圖6示出的是，當(dāng)使電介質(zhì)多層膜各層的膜厚的總和在200nm~1300nm之 間變化、并分別以各種膜厚設(shè)計(jì)Rd-AR層時(shí)可賦予的最大的相位差Rd?？v軸表示相位差的 絕對(duì)值。采用Nb 205作為高折射率的電介質(zhì)膜，采用Si02作為低折射率的電介質(zhì)膜。入射 光角度設(shè)為25°。根據(jù)圖6示示出的圖象可知，Rd-AR層的總膜厚越大，越能夠使可賦予的 最大的相位差Rd增大。
[0169] 另外，圖7示出的是，當(dāng)在藍(lán)光的波長范圍內(nèi)，以lnm、2. 6nm、4nm、8nm、16mWtS Rd(25° )的目標(biāo)值時(shí)層疊數(shù)與相位差Rd的波長色散之間的關(guān)系的圖。波長色散表示在規(guī) 定的波長范圍內(nèi)相位差Rd的波動(dòng)。根據(jù)圖7示出的圖象可知，如果層數(shù)大于等于8層，則 能夠抑制Rd的色散，從而能夠制作出良好的相位差元件。另外，并不僅限于藍(lán)光的波長范 圍，在綠光的波長范圍和紅光的波長范圍中也能夠得到同樣的趨勢。特別是在賦予較大的 相位差Rd時(shí)，通過增加層數(shù)能夠抑制色散。通常，相對(duì)于透明基板的防反射層由大約4層~ 6層形成，但基于上述理由，Rd-AR層優(yōu)選為大于等于8層。
[0170] 接下來，對(duì)電介質(zhì)多層膜進(jìn)行說明，電介質(zhì)多層膜包含具有相對(duì)最高的折射率NH 的電介質(zhì)、以及具有相對(duì)最低的折射率NL的電介質(zhì)。
[0171] 優(yōu)選為，在Rd-AR層中，具有相對(duì)最高的折射率NH的電介質(zhì)與具有相對(duì)最低的折 射率NL的電介質(zhì)之間的關(guān)系滿足下式。
[0172] 0· 4 < NH-NL < 1. 5
[0173] 圖8示出的是，在使用具有相對(duì)最高的折射率NH的電介質(zhì)和具有相對(duì)最低的折射 率NL的電介質(zhì)形成電介質(zhì)多層膜時(shí)，能夠?qū)?5°斜入射光賦予的最大的相位差的圖?？v軸 表示相位差的絕對(duì)值。當(dāng)NH-NL大于等于0.4時(shí)，容易賦予比較大的相位差Rd。另一方 面，當(dāng)NH - NL大于等于1. 5時(shí)，有可能導(dǎo)致波長色散變大。
[0174] 另外，在Rd-AR層中，當(dāng)具有相對(duì)最高的折射率的電介質(zhì)的膜厚為tH、具有相對(duì)最 低的折射率的電介質(zhì)的膜厚為tL時(shí)，優(yōu)選為t!V(tH+tL) > 0. 4。如圖8中一并示出的那 樣，在使用具有相對(duì)最高的折射率NH的電介質(zhì)和具有相對(duì)最低的折射率NL的電介質(zhì)形成 電介質(zhì)多層膜以對(duì)25°斜入射光賦予最大的相位差時(shí)，需要使t!V(tH+tL) >0.4。
[0175] 另外，圖9示出的是，對(duì)25°斜入射光賦予18nm的相位差時(shí)t!V(tH+tL)與膜厚之 間的關(guān)系的圖。由圖可知，為了實(shí)現(xiàn)防反射層并兼顧賦予相位差，t!V(tH+tL)越小所需的 膜厚越大。因此，優(yōu)選為t!V(tH+tL) > 0· 4。
[0176] 如以上所說明的那樣，Rd-AR層用于對(duì)具有規(guī)定角度的斜入射光賦予相位差，而并 不具有如同電介質(zhì)多層膜在負(fù)的C板上所呈現(xiàn)出的那種雙折射。其原因在于，由Rd-AR層 賦予的相位差并不取決于雙折射。即，Rd-AR層并非作為如同負(fù)的C板那樣的折射率橢圓 體而發(fā)揮其作用，而是具備對(duì)具有規(guī)定角度的光賦予任意的相位差的功能。例如在光調(diào)制 元件中，該功能足以對(duì)透過垂直取向液晶分子的斜入射光中產(chǎn)生的相位差進(jìn)行補(bǔ)正。
[0177] 〈第一雙折射層以及第二雙折射層〉
[0178] 所述第一雙折射層具有光學(xué)異向性無機(jī)材料。
[0179] 在所述第一雙折射層中，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異向性的主軸與所述 透明基板的表面之間的夾角不為90°，優(yōu)選為大于等于20°且小于等于80°，更優(yōu)選為大 于等于40。且小于等于70。。
[0180] 此外，主軸與透明基板的表面之間的夾角通?？扇『嫌?jì)為180°的兩個(gè)角度中的 任意一個(gè)，但在這里是指小于90°的夾角。關(guān)于這一點(diǎn)在以下說明中均相同。
[0181] 所述第二雙折射層具有光學(xué)異向性無機(jī)材料。
[0182] 在所述第二雙折射層中，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異向性的主軸與所述 透明基板的表面之間的夾角不為90°，優(yōu)選為大于等于20°且小于等于80°，更優(yōu)選為大 于等于40。且小于等于70。。
[0183] 對(duì)于所述第一雙折射層中所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異向性的主軸與所 述透明基板的表面之間的夾角、以及所述第二雙折射層中所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射 率異向性的主軸與所述透明基板的表面之間的夾角，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選 擇，但是，優(yōu)選為大致相同的角度。在此，大致相同的角度是指角度相差在±5°以內(nèi)。
[0184] 所述第二雙折射層與所述第一雙折射層以如下方式接觸：將表示所述第一雙折射 層的折射率異向性的主軸的線段、即第一線段中位于所述透明基板一側(cè)的端部設(shè)為端部A， 將表示所述第二雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第二線段中位于所述透明基板 一側(cè)的端部設(shè)為端部B，當(dāng)將所述第一線段以及所述第二線段投影到所述透明基板上并使 所述端部A以及所述端部B重疊時(shí)，投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所述第二 線段之間的夾角（以下也稱為"ΝχΓ -Nx2'間角度"。）既不為0°也不為180°。
[0185] 投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所述第二線段之間的夾角優(yōu)選為大 于0°且小于等于90°，更優(yōu)選為大于0°且小于90°，更進(jìn)一步優(yōu)選為大于等于70°且小 于 90°。
[0186] 在此，"折射率異向性的主軸"是指在雙折射層中折射率最高的方向。
[0187] 另外，在使所述端部A以及所述端部B重疊時(shí)，使二者重疊，而不使投影到所述透 明基板上的所述第一線段以及所述第二線段相對(duì)于投影面旋轉(zhuǎn)。
[0188] 另外，所述第一線段以及所述第二線段之間的夾角通常可取合計(jì)為360°的兩個(gè) 角度中的任意一個(gè)，但在這里是指角度較小的角（劣角）。
[0189] 此外，在對(duì)第一雙折射層以及第二雙折射層進(jìn)行共通地說明時(shí)，有時(shí)不區(qū)分第一 雙折射層以及第二雙折射層，而稱為雙折射層。
[0190] 所述第二雙折射層具有與所述第一雙折射層的平均厚度大致相同的平均厚度。此 處所說的大致相同是指，所述第一雙折射層的平均厚度與所述第二雙折射層的平均厚度之 差小于等于所述第一雙折射層的平均厚度與所述第二雙折射層的平均厚度之和的1/5。
[0191] 作為所述第一雙折射層的平均厚度，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu) 選為 40nm ~400nm。
[0192] 作為所述第二雙折射層的平均厚度，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu) 選為 40nm ~400nm。
[0193] 在此，例如可通過掃描電子顯微鏡（SEM)對(duì)雙折射層的截面進(jìn)行觀察，從而測定 出雙折射層的厚度?？赏ㄟ^在10個(gè)位置測定所述厚度并對(duì)測定值取算術(shù)平均，由此求得平 均厚度。
[0194] 作為所述第一雙折射層的所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)，沒有特別的限制，可 根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1中的任意一種的氧化 物。
[0195] 作為所述第二雙折射層的所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)，沒有特別的限制，可 根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1中的任意一種的氧化 物。
[0196] 優(yōu)選為，所述第一雙折射層以及所述第二雙折射層中的至少一個(gè)滿足下式：Nx > Ny > Nz〇
[0197] 其中，所述Nx表示與折射率異向性的主軸平行的方向上的折射率，所述Ny表示與 所述Nx垂直的方向上的折射率，所述Nz表示與所述Nx以及所述Ny垂直的方向上的折射 率。
[0198] 作為所述第一雙折射層的相位差與所述第二雙折射層的相位差之差，沒有特別的 限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為小于等于l〇nm，并優(yōu)選為大致相同。在此，大致相同是 指差值小于等于3nm。
[0199] 投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所述第二線段之間的夾角的角平分 線、與所述透明基板的一邊之間的夾角優(yōu)選為大約45°。所述大約45°是指40°~50°。 [0200] 作為所述第一雙折射層以及所述第二雙折射層的平均厚度，沒有特別的限制，可 根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為小于等于使用波長。
[0201 ] 在所述相位差元件中，可以以所述第一雙折射層和所述第二雙折射層的層疊體作 為一個(gè)單位，并反復(fù)層疊多個(gè)單位。
[0202] 所述第一雙折射層以及所述第二雙折射層能夠通過例如斜向蒸鍍而形成。
[0203] 例如，在斜向蒸鍍中，相對(duì)于透明基板從斜方向射入折射率材料的顆粒。作為高折 射率材料，例如可使用Ta205、Ti02、Si02、A1 203、Ce02、Zr02、ZrO、Nb20 5等氧化物、或它們的組 合物。優(yōu)選使用以Ta205為主要成分的材料，并且優(yōu)選使用在Ta 205中添加5重量％~15重 量％的1102而制成的材料。
[0204] 在斜向蒸鍍之后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，優(yōu)選進(jìn)行退火 處理。當(dāng)柱狀組織間附著有水分時(shí)，蒸鍍膜的折射率會(huì)發(fā)生變化，特性有可能會(huì)發(fā)生較大的 變化。因此，退火處理的溫度優(yōu)選為大于等于使水分蒸發(fā)的l〇〇°C的溫度。另外，當(dāng)使溫度 升得過高時(shí)，柱狀組織會(huì)成長并變?yōu)閳A柱狀，從而導(dǎo)致折射率下降、透射率下降等，因此，溫 度優(yōu)選為小于等于300°C。
[0205] 基于被稱為自陰影的效應(yīng)，通過斜向蒸鍍而形成的層在基板面內(nèi)垂直于蒸鍍顆粒 入射方向的方向（設(shè)為X方向。）上的密度相對(duì)較高，而在基板面內(nèi)平行于蒸鍍顆粒入射方 向的方向（設(shè)為y方向。）上的密度相對(duì)較低。當(dāng)使光從基板的垂直方向?qū)υ撜翦兡と肷?時(shí)，膜的密度的疏密差會(huì)引起折射率的差異，從而顯現(xiàn)出雙折射。設(shè)X方向的折射率為Nx， 設(shè)y方向的折射率為Ny時(shí)，則有以下的關(guān)系。
[0206] Nx > Ny
[0207] 此時(shí)，設(shè)在基板面內(nèi)產(chǎn)生的相位差為R0時(shí)，則面內(nèi)相位差R0可用下式表達(dá)。
[0208] R0 = (Nx - Ny) X t
[0209] 在此，Nx - Ny -般被稱為雙折射Λ η。雙折射Λ η由被蒸鍍的物質(zhì)的折射率和蒸 鍍條件等決定。
[0210] 面內(nèi)相位差R0是雙折射Λ η與蒸鍍膜的厚度t的乘積，因此，如果蒸鍍膜具有某 種程度上較大的雙折射Λ n，則能夠通過膜厚對(duì)相位差進(jìn)行控制。
[0211] 通常，相位差元件所需的面內(nèi)相位差R0為大約lnm~30nm，例如通過液晶的預(yù)傾 角來決定具體的相位差的值。在本發(fā)明中，通過對(duì)蒸鍍膜厚進(jìn)行控制，能夠?qū)⒚鎯?nèi)相位差R0 設(shè)定在〇nm < R0 < lOOOnm的范圍內(nèi)，并能夠應(yīng)用于1/4波長板和1/2波長板。
[0212] 進(jìn)一步，設(shè)雙折射層的膜厚方向的相位差為Rth，則Rth可用下式表達(dá)。
[0213] Rth = [Nz - (Nx+Ny)/2] Xd
[0214] 在上式中，Nz為雙折射層的膜厚方向的折射率。
[0215] 在日本特開2005-172984號(hào)公報(bào)以及日本特開2007-101764號(hào)公報(bào)中，在相位差 補(bǔ)償元件中，為了對(duì)在斜入射光中產(chǎn)生的偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正，將相位差Rth設(shè)定為規(guī)定 值，但是，在斜向蒸鍍中，難以對(duì)Nx、Ny以及Nz分別進(jìn)行獨(dú)立地控制。當(dāng)改變蒸鍍條件等 時(shí)，Nx和Ny同時(shí)發(fā)生變化，且其變化量不相同，由此，雙折射Λ η會(huì)發(fā)生變化，因此，難以對(duì) Nx、Ny以及Nz進(jìn)行獨(dú)立地控制。特別是由于Nz會(huì)受到傾斜顆粒形狀和顆粒間的空隙等因 素的影響，因而更難以對(duì)Nx、Ny以及Nz進(jìn)行控制。
[0216] 通過斜向蒸鍍而形成的所述第一雙折射層以及所述第二雙折射層會(huì)產(chǎn)生面內(nèi)雙 折射，所述相位差元件例如利用該面內(nèi)雙折射，對(duì)例如因光調(diào)制元件的預(yù)傾角而產(chǎn)生的偏 振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正。
[0217] 〈其他的部件〉
[0218] 作為所述其他的部件，例如可列舉出應(yīng)力調(diào)整層、防反射層等。
[0219] 〈〈應(yīng)力調(diào)整層》
[0220] 作為所述應(yīng)力調(diào)整層，只要是為了防止相位差元件的翹曲而配置的、并且是用于 對(duì)應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整的層即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。作為其材質(zhì)例如可列舉 出Si02等。
[0221] 作為所述相位差元件的層結(jié)構(gòu)，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，例如可列 舉出以下的層結(jié)構(gòu)等。
[0222] (1)相位差賦予防反射層/透明基板/第一雙折射層/第二雙折射層
[0223] (2)透明基板/第一雙折射層/第二雙折射層/相位差賦予防反射層
[0224] (3)透明基板/相位差賦予防反射層/第一雙折射層/第二雙折射層
[0225] 另外，在透明基板與相位差賦予防反射層之間、透明基板與第一雙折射層之間、相 位差賦予防反射層與第一雙折射層之間可以具有應(yīng)力調(diào)整層。
[0226] (液晶顯示裝置及其制造方法）
[0227] 本發(fā)明的液晶顯示裝置至少具有液晶面板、第一偏光板、第二偏光板、以及本發(fā)明 的所述相位差元件，進(jìn)一步根據(jù)需要具有其他的部件。
[0228] 本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法是用于制造本發(fā)明的所述液晶顯示裝置的制 造方法，至少包括配置工序，進(jìn)一步根據(jù)需要具有其他的工序。
[0229] 所述配置工序是如下工序：在液晶面板與第二偏光板之間的光路上，以使液晶面 板的基板的一邊與相位差元件的一邊基本吻合的方式配置所述相位差元件。
[0230] 〈液晶面板〉
[0231 ] 作為所述液晶面板，具有基板和VA模式液晶層，該VA模式液晶層含有相對(duì)于所述 基板的主面的垂直方向具有預(yù)傾斜的液晶分子，所述液晶面板只要是用于對(duì)入射的光束進(jìn) 行調(diào)制的面板即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0232] 所述VA模式（vertical alignment mode :垂直取向模式）是指，使用垂直方向的 縱向電場使垂直于基板（或具有預(yù)傾斜）配置的液晶分子移動(dòng)的方式。
[0233] 作為所述基板，例如可列舉出玻璃基板等。
[0234] 〈第一偏光板以及第二偏光板〉
[0235] 作為所述第一偏光板，只要是配置在所述液晶面板的入射側(cè)的偏光板即可，沒有 特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0236] 作為所述第二偏光板，只要是配置在所述液晶面板的出射側(cè)的偏光板即可，沒有 特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0237] 從耐久性的觀點(diǎn)來看，所述第一偏光板以及所述第二偏光板優(yōu)選為無機(jī)偏光板。 作為所述無機(jī)偏光板，例如可列舉出以如下的偏光板：通過濺鍍、真空蒸鍍等真空成膜法， 在相對(duì)于使用波長范圍為透明的基板（玻璃基板）上形成大小比使用波長范圍更短、并且 具有形狀異向性的無機(jī)微粒（半導(dǎo)體、金屬）而制成的偏光板等。
[0238] 〈相位差元件〉
[0239] 所述相位差元件是本發(fā)明的所述相位差元件，其配置在所述液晶面板與所述第二 偏光板之間的光路上。
[0240] 優(yōu)選為，將通過所述預(yù)傾斜而使所述液晶分子相對(duì)于所述基板表面的垂直方向傾 斜的方向投影到所述透明基板上時(shí)形成的虛擬線、與投影到所述透明基板上的所述第一線 段以及所述第二線段之間的夾角的角平分線大致平行。由此，能夠確切地補(bǔ)償因預(yù)傾斜而 產(chǎn)生的相位差。在此，大致平行是指偏差角度在±5°以內(nèi)。
[0241] 優(yōu)選為，所述液晶顯示裝置在所述液晶面板與所述第一偏光板之間具有第三偏光 板，該第三偏光板用于透射與所述第一偏光板相同方向的偏振光。
[0242] 優(yōu)選為，通過高耐熱性的粘合劑粘合所述相位差元件與所述液晶面板。
[0243] 優(yōu)選為，通過高耐熱性的粘合劑粘合所述相位差元件與所述第二偏光板。
[0244] 優(yōu)選為，在所述液晶顯示裝置中，通過粘合劑或雙面膠將所述相位差元件的端部 固定在可調(diào)整面內(nèi)角度的支架上。
[0245] (投影型圖像顯示裝置）
[0246] 本發(fā)明的投影型圖像顯示裝置至少具有光源、投影光學(xué)系統(tǒng)、以及本發(fā)明的所述 液晶顯示裝置，進(jìn)一步根據(jù)需要具有其他的部件。
[0247] 〈光源〉
[0248] 作為所述光源，只要是用于射出光的部件即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng) 選擇，例如可列舉出射出白色光的超高壓汞燈等。
[0249] 〈投影光學(xué)系統(tǒng)〉
[0250] 作為所述投影光學(xué)系統(tǒng)，只要是用于投影調(diào)制后的光的部件即可，沒有特別的限 制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，例如可列舉出將調(diào)制后的光投影到屏幕上的投影透鏡等。
[0251] 〈液晶顯示裝置〉
[0252] 所述液晶顯示裝置配置在所述光源與所述投影光學(xué)系統(tǒng)之間的光路上。
[0253] 利用圖10,對(duì)代表性的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。在垂直取向型的透射型液晶面板的情 況下，在未施加電壓的狀態(tài)下，液晶分子1取向?yàn)橄鄬?duì)于基板面的垂直方向朝著固定方向 傾斜預(yù)傾角α。此時(shí)，液晶面板被配置為，夾在一對(duì)透射軸方向呈90°對(duì)置的偏光板之間。 此外，在圖10中，附圖標(biāo)記2表示玻璃基板，附圖標(biāo)記3表示玻璃基板，附圖標(biāo)記4表示相 位差元件，附圖標(biāo)記5表不第二偏光板，附圖標(biāo)記6表不第一偏光板，附圖標(biāo)記7表不出射 光，附圖標(biāo)記8表不入射光。
[0254] 另外，圖11是示出本發(fā)明中的相位差元件的構(gòu)造的一個(gè)示例的概略圖。在圖11 中，附圖標(biāo)記31表示透明基板，附圖標(biāo)記32表示相位差賦予防反射層，附圖標(biāo)記33表示第 一雙折射層，附圖標(biāo)記34表示第二雙折射層，附圖標(biāo)記35表示保護(hù)層，附圖標(biāo)記36表示相 位差賦予防反射層。附圖標(biāo)記33 '表示雙軸性折射率橢圓體。附圖標(biāo)記34 '表示雙軸性 折射率橢圓體。作為保護(hù)層，例如可列舉出Si02等。
[0255] 進(jìn)一步，圖12示出的是，可通過由斜向蒸鍍而形成的雙折射層近似出來的折射率 橢圓體的概略圖。一般而言，在相對(duì)于蒸鍍方向平行的方向上的折射率（以下稱為Nx)最 大。另外，設(shè)與蒸鍍方向垂直的方向的折射率為Ny，設(shè)與Nx和Ny二者都垂直的方向的折射 率為Nz，則典型地存在Nx > Ny > Nz的關(guān)系。
[0256] 圖13A是示出將本發(fā)明的相位差元件從基板法線方向（透明基板表面的垂直方 向）投影到透明基板上時(shí)各個(gè)軸的位置的平面圖。優(yōu)選為以如下方式成膜：使得此時(shí)第一 雙折射層的Nx的軸（設(shè)為Nxl)與第二雙折射層的Nx的軸（設(shè)為Nx2)投影后所得的軸 ΝχΓ與軸Nx2'之間的角度（ΝχΓ -Nx2'間角度）大于等于70°且小于90°。在蒸鍍過程 中可以使基板旋轉(zhuǎn)，也可以將基板固定并從兩個(gè)不同方向的蒸鍍?cè)闯赡ぁ?br>[0257] 優(yōu)選為以如下方式配置相位差元件：當(dāng)在該ΝχΓ -Nx2'間角度的正中間畫出一條 稱為Nxl2'的軸（投影到透明基板21上的兩個(gè)所述線段之間的夾角的角平分線）時(shí)，使 Nxl2'軸、與透射型液晶面板的液晶分子傾斜預(yù)傾角時(shí)的長軸方向的基板投影軸方向大致 相同。
[0258] 圖13B是示出假定將液晶分子、第一雙折射層以及第二雙折射層排列在同一平面 上時(shí)它們各自的傾斜方向的圖。如圖13B所示，優(yōu)選為配置成，使液晶分子傾斜的方向分別 與Nxl、Nx2的各方向呈大于等于90°角度的方向。
[0259] 由如上所述的實(shí)施方式，通過第一雙折射層對(duì)透過液晶面板后的光的特性變化 (光的行進(jìn)方向的變化、偏振光狀態(tài)的變化、頻率等光的基本特性參數(shù)中的至少一個(gè)）進(jìn)行 補(bǔ)正，并進(jìn)一步通過第二雙折射層對(duì)光的特性變化進(jìn)行補(bǔ)正。由此，能夠有效且高精度地對(duì) 因液晶分子的預(yù)傾角而引起的光的特性變化進(jìn)行補(bǔ)正。
[0260] 另一方面，液晶分子的預(yù)傾角會(huì)根據(jù)液晶面板的特性而有所不同，因此，補(bǔ)正預(yù)傾 角所需的相位差的值也會(huì)根據(jù)面板有所不同。
[0261] 例如，在W02008/081919號(hào)國際公布中記載了如下的內(nèi)容：對(duì)于兩個(gè)以上對(duì)置的 補(bǔ)償層，改變補(bǔ)償層的膜厚以使其相位差的值相差lOnm，并且沿面內(nèi)方向調(diào)整角度，從而獲 得高對(duì)比度，并獲得波動(dòng)較少的補(bǔ)償效果。
[0262] 在此，例如將以Ta205為主要成分的材料從相對(duì)于基板法線方向傾斜70°的方 向進(jìn)行斜向蒸鍍時(shí)，成膜后的相位差層的雙折射Λ η約為0. 075(例如參照"Thin film retardation plate by oblique deposition^APPLIED OPTICS/Vol. 28, No. 13/1July 1989)。此時(shí)，在正面入射光中產(chǎn)生的相位差（稱為正面相位差）ReO表示為ReO =AnXt(t 為相位差層的膜厚），因此，為了使兩個(gè)以上補(bǔ)償層的相位差相差l〇nm，膜厚需要相差 10/0. 075 = 133nm。假設(shè)一個(gè)補(bǔ)償層的厚度為100nm，則需要合計(jì)100+(100+133) = 333nm 的補(bǔ)償層的厚度。
[0263] 根據(jù)本發(fā)明，能夠主要通過ΝχΓ -Nx2'間角度α對(duì)相位差進(jìn)行控制。圖14示出 了在改變雙折射層每層的平均厚度t時(shí)正面相位差與ΝχΓ_Νχ2'間角度α之間的關(guān)系。 一般而言，因液晶面板的預(yù)傾角而產(chǎn)生的相位差為數(shù)納米。例如，如果需要進(jìn)行補(bǔ)正的相位 差為2nm，則作為相位差元件的設(shè)計(jì)，能夠選擇t = 40nm且α =70°、或t = 80nm且α = 80°左右等。此時(shí)的雙折射層整體的膜厚為80nm、160nm左右，能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜化。進(jìn)一步， 各層的膜厚相同時(shí)，能夠減少制造上的差異。
[0264] 另一方面，如果僅補(bǔ)正預(yù)傾角，則只需選擇任意的膜厚并調(diào)整α即可，但是，如前 所述，在液晶面板中，斜入射光也會(huì)產(chǎn)生相位差。結(jié)合該斜入射光的相位差進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償 時(shí)，需要將雙折射層的膜厚設(shè)置成適于進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮穸取?br>[0265] 圖15Α以及圖15Β分別示出的是，在使用本發(fā)明的相位差元件的液晶顯示裝置中， 將液晶面板的預(yù)傾角α設(shè)為85° (圖15Α)、87° (圖15Β)時(shí)投影圖像的對(duì)比度的膜厚依 賴性。此外，膜厚t = 0時(shí)表示對(duì)未配置相位差元件的液晶顯示裝置進(jìn)行測定的測定結(jié)果。
[0266] 評(píng)價(jià)時(shí)所用的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。以第一偏光板、液晶面板、相位差 元件、第二偏光板的順序進(jìn)行設(shè)置，并使光從第一偏光板的外側(cè)入射，進(jìn)而對(duì)投影圖像的輝 度進(jìn)行測定。對(duì)于輝度測定光透射狀態(tài)（液晶分子的平行取向狀態(tài)）以及光遮斷狀態(tài)（液 晶分子的垂直取向狀態(tài)）兩種，并計(jì)算其比率，從而計(jì)算出對(duì)比度。
[0267] 通過設(shè)置成本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，例如與未使用相位差元件的情況相比，對(duì)比度得到提 高。進(jìn)一步可知，根據(jù)預(yù)傾角的不同，最佳的膜厚發(fā)生了較大的改變。這意味著，透過液晶 面板的斜入射光產(chǎn)生的相位差不僅會(huì)根據(jù)液晶層厚度的不同而發(fā)生變化，還會(huì)根據(jù)液晶分 子的預(yù)傾角的不同而發(fā)生變化。對(duì)預(yù)傾角與斜入射光產(chǎn)生的相位差同時(shí)地且最優(yōu)地進(jìn)行補(bǔ) 正時(shí)，只要將膜厚最優(yōu)化，并且確定用于補(bǔ)正正面相位差的ΝχΓ-Νχ2'間角度即可。本發(fā)明 是實(shí)現(xiàn)此目的的最佳方式。
[0268] 但是，在難以對(duì)各個(gè)軸的折射率進(jìn)行調(diào)整的斜向蒸鍍的雙折射層中，有時(shí)僅通過 使膜厚最優(yōu)化無法充分地進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償。本發(fā)明的液晶顯示裝置通過配置兼?zhèn)湎辔徊钯x予 防反射層功能的相位差元件，還能夠解決該技術(shù)問題。
[0269] 接下來，對(duì)投影型圖像顯示裝置的一個(gè)示例進(jìn)行說明。
[0270] 圖16是示出應(yīng)用于投影型圖像顯示裝置的光學(xué)引擎的一部分結(jié)構(gòu)的概略剖面 圖。該投影型圖像顯示裝置是具備透射型偏振器44、垂直取向液晶層40、透射型光調(diào)制元 件41、相位差元件43、以及透射型偏振器42的透射型液晶投影儀。在此，相位差元件43具 備透明基板、第一雙折射層、第二雙折射層、以及相位差賦予防反射層，相位差賦予防反射 層將賦予不同于在雙折射層上產(chǎn)生的斜入射光相位差的相位差，并進(jìn)一步對(duì)相位差的值進(jìn) 行控制。由此，通過雙折射層，能夠?qū)σ蛲干湫凸庹{(diào)制元件41的預(yù)傾角而產(chǎn)生的偏振光混 亂進(jìn)行補(bǔ)正，另外，通過相位差賦予防反射層，能夠?qū)σ蛉肷渲镣干湫凸庹{(diào)制元件41的斜 入射光而產(chǎn)生的偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正，進(jìn)一步，通過相位差賦予防反射層，能夠防止反射， 因此，能夠獲得高對(duì)比度。在圖16中，附圖標(biāo)記45表示入射光，附圖標(biāo)記Ρ表示Ρ偏振光， 附圖標(biāo)記S表不S偏振光。
[0271] 在該液晶投影儀中，從光源發(fā)出的光被轉(zhuǎn)換為平面偏振光，然后被分解成R(紅）、 G (綠）、Β (藍(lán)）各種色光，并入射到為各種色光設(shè)置的透射型偏振器44。
[0272] 通過透射型偏振器44透射的直線偏振光（S偏振光成分）入射到垂直取向液晶層 40,并以像素為單位射出調(diào)制后的透射光，在透射過相位差元件43之后，透射過透射型偏 振器42、或被其反射以及吸收。透射過透射型偏振器42后的光通過棱鏡再次被合成RGB， 從而在投影屏幕上顯示出圖像。
[0273] 另外，進(jìn)行黑色顯示時(shí)，通過透射型偏振器44透射的S偏振光被設(shè)定為直接以S 偏振光的形式通過垂直取向液晶層40透射，但是，如上所述，由于透射時(shí)的偏振光混亂，不 希望得到的偏振光成分（P偏振光成分）也會(huì)透射過來。在不具備相位差元件43的情況下， P偏振光成分會(huì)透射過透射型偏振器42,因此，這是在屏幕上顯示出光、并導(dǎo)致黑色顯示劣 化的主要原因。通過使裝置具備本發(fā)明的相位差元件，從而對(duì)偏振光混亂進(jìn)行補(bǔ)正，并盡量 減少P偏振光成分，由此能夠使黑色顯示得到提高，其結(jié)果是能夠提高投影圖像的對(duì)比度。
[0274] [實(shí)施例]
[0275] 下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。
[0276] (實(shí)施例1)
[0277] 〈相位差元件的制作〉
[0278] 使用Nb205和SiO 2，并通過濺鍍法依次交替層疊以下表1中的No. 1至No. 34的34 層，由此在玻璃基板（平均厚度0.7mm)上的一面上形成相位差賦予防反射層。此時(shí)，形成 對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜入射光賦予的相位差為7. Onm的層結(jié)構(gòu)。
[0279] [表 1]
[0280]
[0281] 接卜來，在所述坂璃基板的為一 _上，以蒸鍍?cè)聪鄬?duì)十所述坂璃基板表面的垂直 方向呈70 °的狀態(tài)，斜向蒸鍍?cè)赥a205中添加 TiO 2而制成的蒸鍍材料，從而形成第一雙折射 層。
[0282] 接下來，使所述玻璃基板沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)84°并進(jìn)行斜向蒸鍍，從而在已形成的 所述第一雙折射層上形成第二雙折射層。
[0283] 蒸鍍后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，在200°C下進(jìn)行5小時(shí)的 退火處理。
[0284] 制備出使第一雙折射層以及第二雙折射層的平均厚度分別在40nm~400nm之間 變化的樣品。
[0285] 接下來，以提高透射率為目的，通過濺鍍法在第二雙折射層上形成由Si02/Nb 205多 層膜組成的防反射層（平均厚度400nm)。
[0286] 〈液晶顯示裝置的制作〉
[0287] 如圖10所示那樣地配置這樣制作而成的相位差元件、第一偏光板（迪睿合電子材 料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、第二偏光板（迪睿合電子材料有 限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、以及垂直取向型液晶面板（一種注 入折射率的異向性為正、且介電常數(shù)的異向性為負(fù)的垂直取向型液晶材料而制成的液晶面 板，該液晶面板具有相對(duì)折射率Λ η與液晶層d滿足Λ nX d = 332nm的液晶層，另外該液 晶面板具有被通過斜向蒸鍍法而形成的取向膜所控制的85°的預(yù)傾角），從而制作出液晶 顯示裝置。然后，對(duì)投影圖像的對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0288] 圖17是示出相位差元件的第一雙折射層以及第二雙折射層各自的平均厚度（膜 厚）與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。兩層的膜厚大致相同。膜厚為〇的情形表示不具備相位差 元件時(shí)的對(duì)比度。
[0289] 在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施方式中，與不具備相位差元件的情況相比，通過將第一 雙折射層以及第二雙折射層各自的膜厚設(shè)置成80nm~320nm，獲得了大約2倍的對(duì)比度。 進(jìn)一步，通過將第一雙折射層以及第二雙折射層各自的膜厚設(shè)置成120nm~240nm，使對(duì)比 度增加了大約3倍。
[0290] 另外，圖18示出的是，設(shè)置成與圖10同樣的結(jié)構(gòu)時(shí)相位差元件的第一雙折射層以 及第二雙折射層的膜厚差與投影圖像的對(duì)比度之間的關(guān)系。膜厚差越大，對(duì)比度越低。因 此，雙折射層的膜厚差優(yōu)選為小于等于50nm。
[0291] (實(shí)施例2)
[0292] 〈相位差元件的制作〉
[0293] 使用Nb205和SiO 2，并通過濺鍍法依次交替層疊上述表1中的No. 1至No. 34的34 層，由此在玻璃基板（平均厚度0.7mm)上的一面上形成相位差賦予防反射層。此時(shí)，形成 對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜入射光賦予的相位差為7. Onm的層結(jié)構(gòu)。
[0294] 接下來，在所述玻璃基板的另一面上，以蒸鍍?cè)聪鄬?duì)于所述玻璃基板表面的垂直 方向呈70 °的狀態(tài)，斜向蒸鍍?cè)赥a205中添加 TiO 2而制成的蒸鍍材料，從而形成第一雙折射 層。
[0295] 接下來，在所述第一雙折射層上繼續(xù)形成第二雙折射層。所述第一雙折射層以 及所述第二雙折射層的平均厚度（膜厚）設(shè)置成大約160nm。此時(shí)，以使圖13A中示出的 ΝχΓ-Νχ2'間角度在60°~98°之間變化的方式制作出多個(gè)種類的樣品。
[0296] 蒸鍍后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，在200°C下進(jìn)行5小時(shí)的 退火處理。
[0297] 接下來，以提高透射率為目的，通過濺鍍法在雙折射層上形成防反射層。
[0298] 〈液晶顯示裝置的制作〉
[0299] 如圖10所示那樣地配置這樣制作而成的相位差元件、第一偏光板（迪睿合電子材 料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、第二偏光板（迪睿合電子材料有 限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、以及垂直取向型液晶面板（一種注 入折射率的異向性為正、且介電常數(shù)的異向性為負(fù)的垂直取向型液晶材料而制成的液晶面 板，該液晶面板具有相對(duì)折射率Λ η與液晶層d滿足Λ nX d = 332nm的液晶層，另外該液 晶面板具有被通過斜向蒸鍍法而形成的取向膜所控制的85°的預(yù)傾角），從而制作出液晶 顯示裝置。然后，對(duì)投影圖像的對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0300] 圖19是示出ΝχΓ_Νχ2'間角度與投影圖像的對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。角度為0° 的情形表示不具備相位差元件時(shí)的對(duì)比度。在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施方式中，與不具備相 位差元件的情況相比，對(duì)比度大幅增加。特別是當(dāng)角度大于等于70°且小于等于90°時(shí)， 與不具備相位差元件的狀態(tài)相比，對(duì)比度增加了大約2倍以上。
[0301] (實(shí)施例3)
[0302] 〈相位差元件的制作〉
[0303] 通過與實(shí)施例1同樣的方法，分別制作出使第一雙折射層以及第二雙折射層的膜 厚分別在40nm~400nm之間變化的相位差元件。ΝχΓ-Νχ2'間角度設(shè)置為82° 〇
[0304] 〈液晶顯示裝置的制作〉
[0305] 如圖10所示那樣地配置這樣制作而成的相位差元件、第一偏光板（迪睿合電子材 料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、第二偏光板（迪睿合電子材料有 限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、以及垂直取向型液晶面板（一種注 入折射率的異向性為正、且介電常數(shù)的異向性為負(fù)的垂直取向型液晶材料而制成的液晶面 板，該液晶面板具有相對(duì)折射率Λ η與液晶層d滿足Λ nX d = 332nm的液晶層，另外該液 晶面板具有被通過斜向蒸鍍法而形成的取向膜所控制的87°的預(yù)傾角），從而制作出液晶 顯示裝置。然后，對(duì)投影圖像的對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0306] 圖20是示出相位差元件的第一雙折射層以及第二雙折射層各自的平均厚度（膜 厚）與對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。兩層的膜厚設(shè)置成大致相同。膜厚為0的情形表示未插入 相位差元件時(shí)的對(duì)比度。在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施方式中，與不具備相位差元件的情況相 比，通過將膜厚設(shè)置成40nm~200nm，獲得了 1. 5倍以上的對(duì)比度。進(jìn)一步，通過將膜厚設(shè) 置成80nm~120nm，對(duì)比度增加了大約2倍。
[0307] (實(shí)施例4)
[0308] 〈相位差元件的制作〉
[0309] 通過與實(shí)施例2同樣的方法，以使ΝχΓ-Νχ2'間角度在60°~98°之間變化的方 式制作出多個(gè)種類的相位差元件。第一雙折射層以及第二雙折射層的平均厚度（膜厚）設(shè) 置成大約80nm〇
[0310] 〈液晶顯示裝置的制作〉
[0311] 如圖10所示那樣地配置這樣制作而成的相位差元件、第一偏光板（迪睿合電子材 料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、第二偏光板（迪睿合電子材料有 限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、以及垂直取向型液晶面板（一種注 入折射率的異向性為正、且介電常數(shù)的異向性為負(fù)的垂直取向型液晶材料而制成的液晶面 板，該液晶面板具有相對(duì)折射率Λ η與液晶層d滿足Λ nX d = 332nm的液晶層，另外該液 晶面板具有被通過斜向蒸鍍法而形成的取向膜所控制的87°的預(yù)傾角），從而制作出液晶 顯示裝置。然后，對(duì)投影圖像的對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0312] 圖21是示出ΝχΓ_Νχ2'間角度與投影圖像的對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。角度為0° 的情形表示不具備相位差元件時(shí)的對(duì)比度。由圖可知，通過將本發(fā)明的相位差元件插入光 學(xué)系統(tǒng)中，對(duì)比度會(huì)增加。在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施方式中，與不具備相位差元件的情況相 比，通過將角度設(shè)置成大于等于75°且小于等于86°，獲得了大約1.5倍以上的對(duì)比度。進(jìn) 一步，通過將角度設(shè)置成大于等于78°且小于等于82°，可獲得大約2倍的對(duì)比度。
[0313] 如實(shí)施例1~4所示，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，能夠?qū)Ω鞣N各樣的液晶面板進(jìn) 行最佳的光學(xué)補(bǔ)償，從而能夠使對(duì)比度得到提高，而無需特別地進(jìn)行相位差元件的角度調(diào) 整等。
[0314] 接下來，根據(jù)實(shí)施例，對(duì)相位差賦予防反射層的效果進(jìn)行說明。
[0315] (實(shí)施例5)
[0316] 使用Nb205和Si02，并通過濺鍍法依次交替層疊表1至表4中自No. 1開始的各層， 由此在玻璃基板（平均厚度0.7mm)上的一面上形成相位差賦予防反射層。此時(shí)，分別制作 出對(duì)從基板法線方向傾斜15°的入射光賦予的相位差為3. 5nm、7. 0nm、10. 5nm、14. Onm的 層結(jié)構(gòu)的樣品。各樣品的相位差賦予防反射層的結(jié)構(gòu)如表1 (相位差7. Onm)、表2 (相位差 3. 5nm)、表3 (相位差10. 5nm)、表4 (相位差14. Onm)所示。
[0317] 接下來，在所述玻璃基板的另一側(cè)的面上，采用與實(shí)施例1同樣的流程制作出雙 折射層。平均厚度（膜厚）設(shè)置成160nm，層間角度設(shè)置成84°。通過上述流程制作出應(yīng) 用于液晶顯示裝置的相位差元件。
[0318][表 2]
[0322] [表 4]
[0323]
[0324] (實(shí)施例6)
[0325] 通過濺鍍法交替層疊 Nb205和SiO 2，由此在玻璃基板（平均厚度0. 7mm)上的兩個(gè) 面上形成相位差賦予防反射層。此時(shí)，形成對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜 入射光賦予的相位差為如下大小的層結(jié)構(gòu)：一面的相位差賦予防反射層賦予的相位差為 7. Onm，另一面的相位差賦予防反射層賦予的相位差為14. Onm。層結(jié)構(gòu)形成為，一面是表 1(相位差7.0nm)的層結(jié)構(gòu)、另一面是表4(相位差14.0nm)的層結(jié)構(gòu)。這樣，形成了通過玻 璃基板兩個(gè)面的防反射層而賦予的合計(jì)相位差為21. Onm的層結(jié)構(gòu)。接下來，采用與實(shí)施例 1同樣的流程，在一側(cè)的相位差賦予防反射層上制作出第一雙折射層以及第二雙折射層。各 個(gè)雙折射層的平均厚度（膜厚）設(shè)置成160nm。層間角度設(shè)置成84°。通過上述的流程制 作出應(yīng)用于液晶顯示裝置的相位差元件。
[0326] (實(shí)施例7)
[0327] 通過濺鍍法交替層疊 Nb205和SiO 2，由此在玻璃基板（平均厚度0. 7mm)上的兩個(gè) 面上形成相位差賦予防反射層。此時(shí)，形成對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜入 射光賦予的相位差合計(jì)為28. Onm的層結(jié)構(gòu)。通過使用表4(相位差14. Onm)的層結(jié)構(gòu)在玻 璃基板的兩個(gè)面上成膜來實(shí)現(xiàn)。接下來，采用與實(shí)施例1同樣的流程，在一側(cè)的防反射層上 制作出第一雙折射層以及第二雙折射層。各個(gè)雙折射層的平均厚度（膜厚）設(shè)置成160nm。 層間角度設(shè)置成84°。通過上述的流程制作出應(yīng)用于液晶顯示裝置的相位差元件。
[0328] (比較例1)
[0329] 通過濺鍍法交替層疊 Nb205和SiO 2，由此在玻璃基板（平均厚度0. 7mm)上的一面 上形成防反射層，該防反射層形成為，對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜入射光 賦予的相位差幾乎為〇nm。接下來，采用與實(shí)施例1以及實(shí)施例2同樣的流程，在玻璃基板 的另一面上制作第一雙折射層以及第二雙折射層。各個(gè)雙折射層的平均厚度（膜厚）設(shè)置 成160nm。層間角度設(shè)置成84°。通過上述的流程制作出應(yīng)用于液晶顯示裝置的相位差元 件。
[0330] 如圖10所示那樣地配置實(shí)施例5~7以及比較例1的相位差元件、第一偏光板 (迪睿合電子材料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、第二偏光板（迪 睿合電子材料有限公司（Dexerials Corporation)制造的主偏光板）、以及垂直取向型液 晶面板（一種注入折射率的異向性為正、且介電常數(shù)的異向性為負(fù)的垂直取向型液晶材料 而制成的液晶面板，該液晶面板具有相對(duì)折射率Λ η與液晶層d滿足Λ nX d = 332nm的液 晶層，另外該液晶面板具有被通過斜向蒸鍍法而形成的取向膜所控制的85°的預(yù)傾角）， 從而制作出液晶顯示裝置。然后，對(duì)投影圖像的對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0331] 圖22是示出相位差元件對(duì)入射光角度為15°的光賦予的相位差的值、與投影圖 像的對(duì)比度之間的關(guān)系的圖。相位差為〇nm的情形表示采用比較例1的相位差元件時(shí)的對(duì) 比度評(píng)價(jià)結(jié)果。將此時(shí)的對(duì)比度設(shè)為1.0,并對(duì)縱軸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。由圖可知，通過導(dǎo)入相位 差賦予防反射層，對(duì)比度比未導(dǎo)入相位差賦予防反射層時(shí)得到了提高。賦予的相位差優(yōu)選 為小于等于28nm。當(dāng)相位差超過28nm時(shí)，對(duì)比度反而會(huì)下降。
[0332] 進(jìn)一步，圖23A和圖23B是以等高線示出在如下的相位差元件中的投影圖像對(duì)比 度的面內(nèi)分布的模式圖：如實(shí)施例1那樣形成對(duì)從玻璃基板表面的垂直方向傾斜15°的斜 入射光賦予的相位差為7. Onm的相位差賦予防反射層的相位差元件（圖23A)、以及如比較 例1那樣形成相位差大約為〇nm的相位差賦予防反射層的相位差元件（圖23B)。在圖23B 中，在投影圖像的端部（特別是角部分）觀察到了對(duì)比度的降低。另一方面，在圖23A中， 對(duì)比度的分布在整個(gè)畫面中為均勻分布的趨勢。如上所述，相位差賦予防反射層能夠在改 善對(duì)比度分布方面獲得顯著的效果。
[0333] (比較例2)
[0334] 例如，作為其他種類的相位差元件，已知將C板相對(duì)于液晶面板傾斜配置的方法。
[0335] 通過濺鍍法將Nb205和SiO 2以30nmX 72層的構(gòu)造交替層疊，由此在玻璃基板（平 均厚度〇. 7mm)上的一面上制作出Rth = -200nm的C板相位差元件。在如圖10所示的光 學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，對(duì)對(duì)比度進(jìn)行了測定。
[0336] 圖24示出是，在如圖10所示的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，對(duì)以下三種情況的投影圖像的 對(duì)比度進(jìn)行比較的結(jié)果：
[0337] (1)未使用相位差元件的情況；
[0338] (2)以相對(duì)于液晶面板傾斜3°~7°的方式配置比較例2中列舉出的C板的情 況；
[0339] (3)以平行于液晶面板的方式配置實(shí)施例1 (膜厚160nm)的相位差元件的情況。
[0340] 設(shè)未使用相位差元件時(shí)的對(duì)比度為1時(shí)，雖然在（2)中具有1. 9倍~2. 1倍的增 加率，但是，在本發(fā)明、g卩（3)中，盡管平行于液晶面板進(jìn)行配置，也能夠在ΝχΓ-Νχ2'間角 度為70°~90°時(shí)獲得2.1~2. 8倍的高增加率。由此能夠確認(rèn)，與以往的C板相比，本 發(fā)明不僅能夠大幅縮小配置空間，而且對(duì)比度也非常優(yōu)異。
[0341] 產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0342] 由于本發(fā)明的相位差元件能夠有效且高精度地對(duì)正面入射光的特性變化、以及因 液晶層的厚度而引起的斜入射光的特性變化進(jìn)行補(bǔ)正，并能夠大幅縮小配置空間，并且耐 久性優(yōu)異，因此，能夠適宜應(yīng)用在液晶顯示裝置以及使用液晶顯示裝置的投影型圖像顯示 裝置中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種相位差元件，其特征在于，具有： 透明基板； 相位差賦予防反射層，由光學(xué)多層膜組成，用于對(duì)入射光中的斜入射光賦予相位差，并 且用于防止所述入射光的反射； 第一雙折射層，具有光學(xué)異向性無機(jī)材料，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異向性 的主軸與所述透明基板的表面之間的夾角不為90° ;以及 第二雙折射層，具有光學(xué)異向性無機(jī)材料，所述光學(xué)異向性無機(jī)材料的折射率異向性 的主軸與所述透明基板的表面之間的夾角不為90°， 所述第二雙折射層與所述第一雙折射層以如下方式接觸：將表示所述第一雙折射層的 折射率異向性的主軸的線段、即第一線段中位于所述透明基板一側(cè)的端部設(shè)為端部A，將表 示所述第二雙折射層的折射率異向性的主軸的線段、即第二線段中位于所述透明基板一側(cè) 的端部設(shè)為端部B，當(dāng)將所述第一線段以及所述第二線段投影到所述透明基板上并使所述 端部A以及所述端部B重疊時(shí)，投影到所述透明基板上的所述第一線段以及所述第二線段 之間的夾角既不為0°也不為180°， 并且，所述第二雙折射層具有與所述第一雙折射層的平均厚度大致相同的平均厚度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 第一雙折射層的光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1 中的任意一種的氧化物， 第二雙折射層的光學(xué)異向性無機(jī)材料的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1 中的任意一種的氧化物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 第一雙折射層以及第二雙折射層中的至少一個(gè)滿足下式： Nx > Ny > Nz? 其中，所述Nx表示與折射率異向性的主軸平行的方向上的折射率，所述Ny表示與所述 Nx垂直的方向上的折射率，所述Nz表示與所述Nx以及所述Ny垂直的方向上的折射率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 投影到透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角大于等于70°且小于90°。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 第一雙折射層的相位差與第二雙折射層的相位差之差小于lOnm。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相位差元件，其特征在于， 第一雙折射層的相位差與第二雙折射層的相位差大致相同。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 光學(xué)多層膜中的各層的平均厚度不相同。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 相位差賦予防反射層對(duì)從垂直于透明基板的方向傾斜15°的斜入射光賦予小于等于 28nm的相位差。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 光學(xué)多層膜中的各層的材質(zhì)為至少含有Si、Nb、Zr、Ti、La、Ta以及A1中的任意一種的 氧化物。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 相位差賦予防反射層在波長范圍為430nm~510nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功能。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 相位差賦予防反射層在波長范圍為510nm~590nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功能。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 相位差賦予防反射層在波長范圍為590nm~680nm的范圍內(nèi)發(fā)揮防反射層的功能。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差元件，其特征在于， 投影到透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角的角平分線、與所述透明基板 的一邊之間的夾角為大約45°。14. 一種液晶顯示裝置，其特征在于，具有： 液晶面板，其具有基板和VA模式液晶層，用于對(duì)入射的光束進(jìn)行調(diào)制，該VA模式液晶 層含有相對(duì)于所述基板的主面的垂直方向具有預(yù)傾斜的液晶分子； 第一偏光板，配置在所述液晶面板的入射側(cè)； 第二偏光板，配置在所述液晶面板的出射側(cè)；以及 權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的相位差元件，其配置在所述液晶面板與所述第二偏 光板之間的光路上。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 將通過預(yù)傾斜而使液晶分子相對(duì)于基板表面的垂直方向傾斜的方向投影到透明基板 上時(shí)形成的虛擬線、與投影到所述透明基板上的第一線段以及第二線段之間的夾角的角平 分線大致平行。16. -種投影型圖像顯示裝置，其特征在于，具有： 光源，用于射出光； 投影光學(xué)系統(tǒng)，用于投影調(diào)制后的光；以及 權(quán)利要求14至15中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其配置在所述光源與所述投影光 學(xué)系統(tǒng)之間的光路上。17. -種相位差元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的相位差 元件，其特征在于，包括： 第一雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在透明基板以及相位差賦予防反射層中的任 意一個(gè)之上形成第一雙折射層；以及 第二雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在所述第一雙折射層上形成第二雙折射層。18. -種液晶顯示裝置的制造方法，用于制造權(quán)利要求14所述的液晶顯示裝置，其特 征在于，包括： 相位差兀件的制造方法；以及 配置工序，在液晶面板與第二偏光板之間的光路上，以使所述液晶面板的基板的一邊 與所述相位差元件的一邊基本吻合的方式配置所述相位差元件； 所述相位差元件的制造方法，包括： 第一雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在透明基板以及相位差賦予防反射層中的任 意一個(gè)之上形成第一雙折射層；以及 第二雙折射層形成工序，通過斜向蒸鍍，在所述第一雙折射層上形成第二雙折射層。
【文檔編號(hào)】G02F1/1333GK106033158SQ201510109173
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日
【發(fā)明人】小池伸幸, 高田昭夫, 花島直樹
【申請(qǐng)人】迪睿合電子材料有限公司