(57)【要約】【課題】高コントラスト比を維持しつつ透過率を向上させることが可能でありながらも、この液晶表示素子を用いたプロジェクタ装置全体の大型化防止することが可能な位相差板を提供する。【解決手段】透明支持基板１０１と、透明支持基板１０１の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面Ｓを有する複数の微小プリズム１０２ａを配列してなるプリズム層１０２と、微小プリズム１０２ａにおけるプリズム斜面Ｓの最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸１０３ａとしてプリズム斜面Ｓ上に設けられた光学異方性媒質層１０３と、微小プリズム１０２ａと屈折率が略等しい材質からなり光学異方性媒質層１０２を埋め込む状態で透明支持基板１０１上に設けられた平坦化層１０４とを備えたことを特徴とする位相差板１０１ａ。【選択図】図１
2007147931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなるプリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として当該プリズム斜面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記微小プリズムと屈折率が略等しい材質からなり前記光学異方性媒質層を埋め込む状態で前記透明支持基板上に設けられた平坦化層とを備えた
ことを特徴とする位相差板。
【請求項２】
請求項1記載の位相差板において、
前記プリズム層は、前記プリズム斜面の最大傾斜方向と垂直な方向に延設された前記微小プリズムを隙間なく配列してなる
ことを特徴とする位相差板。
【請求項３】
請求項２記載の位相差板において、
前記プリズム層は、前記複数の微小プリズムをランダムなピッチで配列してなる
ことを特徴とする位相差板。
【請求項４】
請求項２記載の位相差板において、
前記プリズム層は、前記複数の微小プリズムを同一ピッチで配列してなり、
前記プリズム層における前記透明支持基板側または前記平坦化膜の上部には、ランダムな膜厚を有する位相シフタが、前記微小プリズムと同一の配列状態で設けられている
ことを特徴とする位相差板。
【請求項５】
請求項１記載の位相差板において、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の傾斜角度は、前記透明支持基板の基板面に対して垂直な方向から入射して放射される光束が、所定の位相差となるように設定されている
ことを特徴とする位相差板。
【請求項６】
請求項1記載の位相差板において、
前記微小プリズムと微小プリズムとの境界に対応する部分に、遮光パターンが設けられた
ことを特徴とする位相差板。
【請求項７】
請求項1記載の位相差板において、
前記平坦化層上に、カバーガラスが貼り合わせられている
ことを特徴とする位相差板。
【請求項８】
２枚の透明基板における電極形成面の間に液晶層を狭持してなる液晶パネルと、当該液晶パネルの一方の面に設けられた位相差板とを備えた液晶表示素子において、
前記位相差板は、
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなるプリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として当該プリズム斜面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記微小プリズムと屈折率が略等しい材質からなり前記光学異方性媒質層を埋め込む状態で前記透明支持基板上に設けられた平坦化層とを備えると共に、
前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト方向にまたはこれと垂直な方向に前記光学異方性媒質層の光学軸を向けて配置されている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項９】
光源と、当該光源から出射された光束の光路上に設けられた入射側偏光板および出射側偏光板と、当該入射側偏光板と出射側偏光板との間に設けられた液晶表示素子と、当該液晶表示素子によって光変調されて前記第２偏光板側から出射した光束を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクタ装置において、
前記液晶表示素子は、
２枚の透明基板における電極形成面の間に液晶層を狭持してなる液晶パネルと、当該液晶パネルの一方の面に設けられた位相差板とを備え、
前記位相差板は、
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなるプリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として当該プリズム斜面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記微小プリズムと屈折率が略等しい材質からなり前記光学異方性媒質層を埋め込む状態で前記透明支持基板上に設けられた平坦化層とを備えたると共に、
前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト方向にまたはこれと垂直な方向に前記光学異方性媒質層の光学軸を向けて配置されている
ことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
【請求項１０】
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなる第１プリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として前記透明支持基板の他主面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記光学異方性媒質層上に前記第１プリズム層を構成する微小プリズムと屈折率が略等しい材質からなり平行なプリズム斜面を備えた微小プリズムを配列してなる第２プリズム層とを備えた
ことと特徴とする位相差板。
【請求項１１】
請求項1０記載の位相差板において、
前記第１プリズム層および第２プリズム層は、前記プリズム斜面の最大傾斜方向と垂直な方向に延設された前記微小プリズムを隙間なく配列してなる
ことを特徴とする位相差板。
【請求項１２】
請求項１１記載の位相差板において、
前記第１プリズム層および第２プリズム層は、前記複数の微小プリズムをランダムなピッチで配列してなる
ことを特徴とする位相差板。
【請求項１３】
請求項１１記載の位相差板において、
前記第１プリズム層および第２プリズム層は、前記複数の微小プリズムを同一ピッチで配列してなり、
前記第１プリズム層における前記透明支持基板側および前記第２プリズム層における前記光学異方性媒質層側の少なくとも一方に、ランダム厚を有する位相シフタが前記微小プリズムと同一の配列状態で設けられている
ことを特徴とする位相差板。
【請求項１４】
請求項１０記載の位相差板において、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の傾斜角度は、前記透明支持基板の基板面に対して垂直な方向から入射して放射される光束が、所定の位相差となるように設定されている
ことを特徴とする位相差板。
【請求項１５】
２枚の透明基板における電極形成面の間に液晶層を狭持してなる液晶パネルと、当該液晶パネルの一方の面に設けられた位相差板とを備えた液晶表示素子において、
前記位相差板は、
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなる第１プリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として前記透明支持基板の他主面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記光学異方性媒質層上に前記第１プリズム層を構成する微小プリズムと平行なプリズム斜面を備えた微小プリズムを配列してなる第２プリズム層とを備えると共に、
前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト方向にまたはこれと垂直な方向に前記光学異方性媒質の光学軸を向けて配置されている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１６】
光源と、当該光源から出射された光束の光路上に設けられた入射側の第１偏光板および出射側の第２偏光板と、当該第１偏光板と第２偏光板との間に設けられた液晶表示素子と、当該液晶表示素子によって光変調されて前記第２偏光板側から出射した光束を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクタ装置において、
前記液晶表示素子は、
２枚の透明基板における電極形成面の間に液晶層を狭持してなる液晶パネルと、当該液晶パネルの一方の面に設けられた位相差板とを備え、
前記位相差板は、
透明支持基板と、
前記透明支持基板の一主面上に傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなる第１プリズム層と、
前記微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として前記透明支持基板の他主面上に設けられた光学異方性媒質層と、
前記光学異方性媒質層上に前記第１プリズム層を構成する微小プリズムと平行なプリズム斜面を備えた微小プリズムを配列してなる第２プリズム層とを備えると共に、
前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト方向にまたはこれと垂直な方向に前記光学異方性媒質の光学軸を向けて配置されている
ことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差板、液晶表示素子、および液晶プロジェクタ装置に関し、特には電界複屈折モードの液晶パネルを用い表示素子を用いた液晶プロジェクタ装置に関し、コントラストと応答速度の向上を維持させながら、小型化および低光損失化を実現する液晶プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出力された光を、例えば透過型の液晶表示素子によって光変調して画像光を形成し、この画像光をスクリーン等に投射する液晶プロジェクタ装置が従来より知られている。この液晶プロジェクタ装置では、ＲＧＢ原色光に対応した液晶表示素子によって光変調を行い、この光変調によって形成された各画像光を合成することによりカラー画像を出力することが可能となる。
【０００３】
このような液晶プロジェクタ装置においては、従来、液晶表示素子としてツイストネマティック液晶を用いているが、近年においては、液晶プロジェクタ装置の高輝度化、高コントラスト化、高精細化を図るべく、電界複屈折モードを用いた垂直配向型の液晶表示素子が使用され始めている。また、液晶プロジェクタ装置に使用するための液晶表示素子は、製造容易性の観点から透過型の液晶表示装置が主流である。
【０００４】
ところが、垂直配向型の液晶表示素子は、非常に高いコントラスト比を得ることができるものの、これを液晶プロジェクタ装置に配設する場合には、特に強く発生する基板面と平行な方向のいわゆる横電界により液晶分子の配向方向が乱れ、光透過率が低下してしまうことがある。
【０００５】
このような横電界を極力抑制するために、電極電位を１画面単位で極性反転させる、いわゆる１フィールド反転駆動方式が提案されている。しかしながら、この駆動を行うためには、液晶表示素子の画素に対して、画素電位を１フィールド期間保持できるだけの大きな画素電位容量が必要となるため、これにより画素の開口率が低下し、やはり光透過率を引き起こす。
【０００６】
そして、上述したような液晶表示素子における光透過率の低下は、このような液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタ装置における高精細化を妨げるになっている。
【０００７】
またこの他にも、垂直配向型の液晶分子のプレチルト角を制御することにより、横電界による液晶分子の配向の乱れを抑制し、液晶表示素子の透過率を向上させるとともに、液晶表示素子の応答速度を改善する方法も提案されている。しかしながら、垂直配向型の液晶表示素子のメリットである高コントラスト比を実現することができないという問題点が生じ、垂直配向型の液晶表示素子を搭載した透過型の液晶プロジェクタ装置の実現が困難となっている。
【０００８】
そこで、液晶表示素子とその両側に配置される偏光板との間に、光学異方性素子からなる位相差手段を配置する構成が提案されている。この場合、第１の偏光板と液晶表示素子との間、または第２の偏光板と液晶表示素子との間において、液晶表示素子における液晶分子の配向方向に応じて、光学異方性素子を角度傾斜させる構成としている。このような構成とすることにより、高コントラスト比を維持しつつ、液晶表示素子の透過率を向上させるとともに、応答速度の改善を図ることが可能となるとされている(下記特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特願２００４−１９１９３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、液晶プロジェクタ装置においては、第１の偏光板と液晶表示素子との間、および第２の偏光板と液晶表示素子との間は、もともとスペースが限られており、光学異方性素子を角度傾斜させて配置させるためのスペースを確保することは非常に困難である。
【００１１】
仮に、光学異方性素子を角度傾斜させて配置させるためのスペースを確保できたとしても、照明光学系から液晶表示素子に至るまでの距離、又は液晶表示素子から投射レンズに至るまでの距離が長くなり、これに伴い光学設計の大幅な変更を余儀なくされる場合がある。特に第２の偏光板と液晶表示素子との間に光学異方性素子を角度傾斜させて配置させた場合、液晶表示素子から投射レンズに至る光学距離が長くなり、これに伴い投射レンズのバックフォーカスを長くする必要が生じる。投射レンズのバックフォーカスが長くなると、所望の決像性能を得るための光学設計がより困難になり、さらに投射レンズの径も大きくなり、投射レンズコストの増大や、液晶プロジェクタ装置全体が大型化又は重量化してしまうといった問題点が発生する。
【００１２】
そこで本発明は、透過型の液晶表示素子における高コントラスト比を維持しつつ透過率を向上させることが可能でありながらも、この液晶表示素子を用いたプロジェクタ装置全体の大型化防止することが可能な位相差板を提供すること、さらにはこの位相差板を用いることにより高精細な表示が可能でありながらも小型に保たれた液晶表示素子および液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するための本発明の第１の位相差板は、透明支持基板上に、微小プリズムを配列してなるプリズム層、光学異方性媒質層、および平坦化層をこの順に設けてなる。このうちプリズム層は、傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する複数の微小プリズムを配列してなる。また光学異方性媒質層は、これらの微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸として当該プリズム斜面上に設けられている。また平坦化層は、微小プリズムと屈折率が略等しい材質からなり光学異方性媒質層を埋め込む状態で前記透明支持基板上に設けられている。
【００１４】
このような構成の第１の位相差板では、各微小プリズムのプリズム斜面上に設けられた光学異方性媒質層は、同一方向に等しい傾斜角度で傾斜し、かつ略等しい屈折率の微小プリズムと平坦化層とに狭持された状態で透明支持基板上に配置される。したがって、このような光学異方性媒質層を配置した第１の位相差板は、透明支持基板の法線方向から入射する光束の光軸に対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差層板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を光学軸方向またはこれと垂直に傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束の光軸方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００１５】
また本発明に係る第２の位相差板は、透明支持基板の一主面上に第１プリズム層を設け、他主面上に光学異方性媒質層を介して第２プリズム層が設けてなる。第１プリズム層および第２プリズム層は、屈折率が略等しい材質からなり傾斜角度が等しく同一方向に傾斜したプリズム斜面を有する微小プリズムを配列してなり、それぞれのプリズム層におけるプリズム斜面が互いに平行をなしている。また光学異方性媒質層は、微小プリズムにおけるプリズム斜面の最大傾斜方向またはこれと垂直な方向を光学軸としている。
【００１６】
このような構成の第２の位相差板では、透明支持基板とこの上部の光学異方性材質層とを挟んだ両側に、互いに平行なプリズム斜面を備えた微小プリズムが設けられている。これにより、第２の位相差板は、透明支持基板の法線方向を光束の入射方向とすることで、入射側に配置したプリズム層において光束の光軸を所定角度に傾斜させて光学異方性媒質層に入射させ、出射側に配置されたプリズム層において光束の光軸を元に戻して出射させるものとなる。したがって、第２の位相差板は、入射する光束の光軸に対して一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差層板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束の光軸方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００１７】
さらに、本発明は、上述した構成の第１の位相差板または第２の位相差板を液晶パネルの一主面側に配置した液晶表示素子、およびこの液晶表示素子を設けた液晶プロジェクタでもある。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明の位相差板によれば、位相差を与える入射光束の光軸方向により平坦な構成とすることができるため、この位相差板を設けることで液晶表示素子における高コントラスト比を維持しつつ透過率を向上させることが可能でありながらも、この液晶表示素子の大型化を防止することが可能になる。この結果、高精細な表示が可能でありながらも小型に保たれた液晶表示素子およびこの液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタ装置を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態においては、本発明の位相差板、この位相差板を組み込んだ液晶表示素子の構成を説明し、最後に各実施形態の液晶表示素子を用いた本発明の液晶プロジェクタ装置の構成を説明する。尚、各実施形態において、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
≪第１実施形態≫
＜位相差板＞
図１（１）は、第１実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、図１（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。これらの図に示す位相差板１００ａは、以降に図２，３を用いて説明する液晶表示素子に組み込まれてその一部を構成するものである。
【００２１】
この相差板１００ａは、透明支持基板１０１、透明支持基板１０１の一主面上に設けられたプリズム層１０２、プリズム層１０２上設けられた光学異方性媒質層１０３、これを覆う平坦化層１０４、およびカバーガラス１０５で構成されている。
【００２２】
このうち、透明支持基板１０１は、例えば石英からなり、この上部に形成されるプリズム層１０２を支持できる程度の厚さ（例えば１ｍｍ程度）を有していることとする。
【００２３】
プリズム層１０２は、例えば図１（１）のｙ方向、図１（２）における紙面上の奥行き方向に延設された微小プリズム１０２ａを複数列配置してなる。各微小プリズム１０２ａは、例えば石英からなり、延設方向と垂直な方向に傾斜したプリズム斜面Ｓを備えている。各微小プリズム１０２ａのプリズム斜面Ｓは、透明支持基板１０１の基板面に対して同一の傾斜角度（プリズム頂角β）で傾斜している。この傾斜角度、すなわちプリズム頂角βは、次に説明する光学異方性媒質層１０３の屈折率から得られる光学異方性と、この位相差板１００ａが組み込まれる液晶表示素子における液晶層の光学特性とによって、光束が光学異方性媒質層１０３を透過する際に所望の位相差（リタデーション）が得られ、液晶表示素子の視野角特性を最大限に補償するように、シミュレーションや予備実験などによって決定されている。ここでは、一例として、プリズム頂角β=１４°に設定されていることとする。
【００２４】
また、各微小プリズム１０２ａは、プリズム斜面Ｓの最大傾斜方向と垂直な方向に延設され、それぞれの延設方向と垂直な方向に隙間なく配列された状態となっている。そして、そのピッチＰは、隣接する微小プリズム１０２ａを透過した光束の回折を防止するため、隣接する微小プリズム１０２ａのピッチとランダムに異なっており、単位ピッチのランダムな整数倍となっている。この単位ピッチは、この位相差板１００ａを液晶表示素子に組み込んだ状態で液晶プロジェクタ装置に配置した場合に、隣接する微小プリズム１０２ａ同士の境界部分が投射画像に悪影響を及ぼす事を防止するため、液晶表示素子の画素ピッチの整数倍であることが好ましい。このため、以降に説明する液晶表示素子における画素ピッチが１２．５μｍである場合、微小プリズム１０２ａの単位ピッチを例えば１２．５μｍ×４＝５０μｍとする。
【００２５】
以上のように微小プリズム１０２ａを配列させたプリズム層１０２の作製は、例えば、一般に良く知られるフォトリソグラフィー技術を用いたドライ／ウェットエッチング法、ガラス成型技術、２Ｐ法などにより形成される。例えば結晶方位によってエッチング速度が異なる材料膜を用い、エッチング速度が極端に遅い面がプリズム斜面Ｓとなるように材料膜を成膜する。この場合、エッチング速度が極端に遅い面の面間隔がランダムに配置されるように成膜する。そして、この膜を上方からエッチングすることによって、プリズム斜面Ｓでエッチングをストップさせたプリズム層１０２が得られる。
【００２６】
光学異方性媒質層１０３は、負の１軸性位相差層であり、例えばポリスチレン重合体、アクリル酸エステル系重合体、メタアクリル酸エステル系重合体、アクリロニトリル系重合体、メタアクリロニトリル系重合体等の材質からなる。この光学異方性媒質層１０３は、液晶プロジェクタ装置としての用途に好適な、例えばＴｉ2Ｏ5やＳｉＯ2等の無機誘電体多層膜等の材質により構成されていてもよい。
【００２７】
このような光学性異方性媒質層１０３は、図１（１）中の２点鎖線で示す光学軸１０３ｓが、微小プリズム１０２ａの延設方向と平行となるように構成されているか、またはこれと垂直となるように、すなわち透明支持基板１０１の基板面内において、微小プリズム１０２ａにおけるプリズム斜面Ｓの最大傾斜方向と同一の方位角方向なるように構成されていることとする。
【００２８】
また、光学異方性媒質層１０３は、プリズム層１０２における各微小プリズム１０２ａ上において均一な膜厚で成膜されていることとする。このような光学異方性媒質層４は、一般的に良く知られるスパッタ技術や蒸着技術および塗布技術により成膜される。尚、上述した光学異方性媒質層１０３は、プリズム斜面Ｓの上層に成膜するため、隣接する微小プリズム１０２ａ同士の境界部分は必ずしもシャープな形状とはならない可能性がある。この場合、光学異方性媒質層４を成膜した後に、境界部分をシャープな形状に整えるためのドライエッチングを行うようにしても良い。
【００２９】
そして、平坦化層１０４は、プリズム層１０２によって形成された凹凸を埋め込む状態で表面平坦に形成されている。特にこの平坦化層１０４は、平坦化された表面が、透明支持基板１０１の基板面と平行であると共に、光学異方性媒質層１０３を挟んで配置される微小プリズム１０２ａと略等しい屈折率を有する材料で構成されていることが重要である。これは透明支持基板１０１の屈折率と光学異方性媒質層１０３の屈折率との違いより発生するスネルの法則に従う入射光束の屈折角を、光学異方性媒質層１０３の屈折率と平坦化層１０４の屈折率との差によってキャンセルさせるためである。このため、例えば透明支持基板１０１が石英からなる場合、透明支持基板１０１に対して、平坦化層１０４を酸化シリコンによって構成することとする。石英と酸化シリコンとは、屈折率ｎが等しく、例えば入射光束の波長λ＝５５０ｎｍにおいて共に屈折率ｎ＝１．４６である。
【００３０】
尚、このような平坦化層１０４は、平坦化媒質をスパッタ技術や蒸着技術により成膜した後、一般的に良く知られる研磨方法であるＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法により表面を平坦化して得られる。
【００３１】
カバーガラス１０５は、プリズム層１０２や光学異方性媒質層１０３に水分が浸入して破壊されるのを防いだり、平坦化層１０４の表面に機械的な破損が生じるのを防ぐ目的で、図示しない接着層を介して、平坦化層１０４の表面に貼り合わされる。このようなカバーガラス１０５は、例えば石英からなることとする。
【００３２】
尚、上述した光学異方性媒質層１０３は、プリズム斜面Ｓの上層に成膜するため、隣接する微小プリズム１０２ａ同士の境界部分は必ずしもシャープな形状とはならない可能性がある。その場合、微小プリズム１０２ａ同士の境界部分に対応させて、カバーガラス１０５に遮光パターン１０６を形成しても良い。この遮光パターン１０６は、カバーガラス１０５の平坦化層１０４側に設けても良く、平坦化層１０４におけるカバーガラス１０５側に設けても良い。
【００３３】
このような構成の位相差板１００ａでは、各微小プリズム１０２ａのプリズム斜面Ｓ上に設けられた光学異方性媒質層１０３が、同一方向に等しい傾斜角度（プリズム頂角β）で傾斜し、かつ略等しい屈折率の微小プリズム１０２と平坦化層１０４とに狭持された状態で透明支持基板１０１上に配置される。したがって、このように光学異方性媒質層１０３を配置した位相差板１００ａは、透明支持基板１０１の法線方向から入射する光束ｈの光軸ｈｓに対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束ｈの光軸ｈｓ方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００３４】
＜液晶表示素子＞
図２は、上述した構成の位相差板１００ａが組み込まれた液晶表示素子２５の光学構成を説明する図であり、図３は液晶表示素子２５の全体構成図である。これらの図に示す液晶表示素子２５は、最後に説明する図１２の液晶プロジェクタ装置に設けられるものであり、クロスニコルに配置された入射側偏光板２４と出射側偏光板２６との間に配置される。
【００３５】
この液晶表示素子２５は、ＴＦＴ基板２５-1と対向基板２５-2との間に液晶層ＬＣ(図２のみに図示）を封止した液晶パネル２５ｐを備えており、対向基板２５-2の外側に防塵ガラスをかねた位相差板１００ａが貼合せられている。また、ＴＦＴ基板２５-1の外側面にも、防塵ガラス２５-3（図３のみに図示）が貼り合わせられていることとする。尚、ＴＦＴ基板２５-1、対向基板２５-2、防塵ガラス２４-3は、石英ガラスを主材としている。
【００３６】
このうち、ＴＦＴ基板２５-1には、液晶層ＬＣに向かう面に、画素電極が設けられ、さらにこれを覆う状態で垂直配向膜が設けられている(図示省略）。この画素電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜からなり、マトリックス状に配置された画素ｄごとに独立して設けられている。そして、このＴＦＴ基板２５-1には、画素電極に対して外部から映像電気信号を送るためのフレキシブルコネクタ２５-4が取り付けられている(図３のみに図示）。
【００３７】
また、対向電極２５-2には、液晶層ＬＣに向かう面に、対向電極が設けられ、さらにこれを覆う状態で垂直配向膜が設けられている（図示省略）。この対向電極は、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜からなり、各画素ｄの共通電極として設けられている。そして、この垂直配向膜は、図面上の矢印に示すように、ＴＦＴ基板２５-1側の垂直配向膜に対して反平行に配向していることとする。また、ここでの図示は省略したが、この対向基板２５-2には、入射された光束を絞り光利用効率を向上させる目的でマイクロレンズが、各画素ｄに対応して搭載されていても良い。
【００３８】
液晶層ＬＣは、上述した垂直配向膜により、基板の法線、つまり図中一点鎖線で示す光軸ｈｓに対して液晶分子ｍを角度αだけ傾いた垂直配向（ホメオトロピック配向）している。以下、この角度αをプレチルト角という。この際、液晶分子ｍは、ＴＦＴ基板２５-1および対向基板２５-2に設けた垂直配向膜の配向方向に、プレチルト角αだけ傾いて配向する。ここでは、この液晶表示素子２５を透過型３板式の液晶プロジェクタ装置に用いる場合の一般的な設定値でとして、このプレチルト角α＝１２°としている。ちなみに、本実施の形態においては、液晶分子ｍのプレチルト角α＝１２°として、強力な配向規制力を与えることにより、いかなる横電界においても配向が乱れない液晶分子ｍを想定している。尚、このプレチルト角αは、１ライン反転駆動時の横電界に対向する配向規制力を得るためであれば、２０°あれば十分であるため、1°〜２０°の範囲内とする。
【００３９】
そして、図１を用いて説明した構成の位相差板１００ａは、対向基板２５-2側にプリズム斜面Ｓを向けた状態で配置される。また、この位相差板１００ａは、液晶分子ｍがプレチルト角αだけ倒れる方位角方向(プレチルト方向）に対して、微小プリズム１０２ａの延設方向が垂直となるように配置される。これにより、位相差板１００ａにおける光学異方性媒質層の光学軸１０３ｓを、プレチルト方向に対して垂直にするか、または一致させる。尚、位相差板１００ａの配置状態は、微小プリズム１０２ａの延設方向を、プレチルト方向と一致させても良い。
【００４０】
ここで、先に位相差板１００ａの構成として説明したように、この位相差板１００ａにおけるプリズム頂角βは、上述したような位置関係で配置された位相差板１００ａに対して入射する光束ｈが、光学異方性媒質層(１０３)を透過する際に所望の位相差が得られ、液晶表示素子２５の視野角特性を最大限に補償するように、シミュレーションによって設定されている。
【００４１】
例えば、光学異方性媒質層１０３が、垂直入射する光束ｈに対して位相差（Δｎｄ）値−４２７ｎｍを与えるものであり、また垂直配向する液晶層ＬＣのプレチルト角α=１２°の構成において、液晶層ＬＣを狭持した液晶パネル２５ｐに対しての最適な光学異方性媒質層１０３の傾斜角度が１４°であることが、下記の図４（ａ），（ｂ）に示すようにシミュレーションや予備実験から求められている場合、この結果に基づいて上記位相差板１００ａにおける微小プリズム１０２ａのプリズム頂角βがβ=１４°に設定される。
【００４２】
図４（ａ）には、垂直入射する光束ｈに対して位相差（Δｎｄ）値−４２７ｎｍを与える１枚構成の光学異方性媒質層を、プレチルト角α＝１２°で垂直配向する液晶層ＬＣに対して、傾斜角度１４°で傾けて配置した液晶表示素子を用いた場合のコントラストを示す。光学異方性媒質層の傾斜方向および光学軸方向は、図２を用いて説明した本実施形態の構成と同様である。一方、図４（ｂ）には、光学異方性媒質層を設けていない液晶表示素子を用いた場合のコントラストを示す。尚、このシミュレーションに用いた各液晶表示素子は、クロスニコルに配置された入射側偏光板と出射偏光板の間に、入射側偏光板側に対向基板、出射側偏光板側にＴＦＴ基板を向けて配置される。そして、ＴＦＴ基板と対向基板の垂直配向膜の配向方向が、図中矢印に示した入射側偏光板と出射偏光板とにおける光透過軸に対して４５°の角度となるように配置される。
【００４３】
これらの図４（ａ），（ｂ）を比較してわかるように、光学異方性媒質層を傾斜角度１４°で傾けて配置することにより、図４（ａ）に示すように２０００：１以上のコントラストを極角方向１０°以上で実現することができ、更に視野角特性も理想的な状態となる。これに対して、光学異方性媒質層を配置しない場合には、図４（ｂ）に示すように、極角２０°までにおいて、コントラスト２０００：１の部分が中心より大きく外れてしまう。即ち、液晶分子がプレチルト角αだけ傾いているため、これを光学異方性媒質層により除去しない場合には、正面のコントラストは著しく悪化し、視野角特性も同時に悪化することが分かる。
【００４４】
なお、この図４（ｂ）の傾向を計算により求める際の液晶分子の位相差Δｎｄは、４２７ｎｍとした。光学異方性媒質層の位相差Δｎｄと、液晶分子の位相差Δｎｄとは、絶対値が等しく符号が相異なるものであることが望ましいが、±５０ｎｍ程度の誤差があっても補正は可能である。この位相差Δｎｄは、透過型でかつ垂直配向型の液晶表示素子を用いる場合には、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で設計されるが、赤色光、緑色光、青色光により位相差Δｎｄを最適化することも可能となる。
【００４５】
そして、以上のようなシミュレーション結果から、光学異方性媒質層を傾斜角度１４°で傾けて配置することにより、コントラストが向上することがわかり、この傾斜角度１４°にあわせて微小プリズム１０２ａのプリズム頂角β＝１４°に設定されていることとする。
【００４６】
また、図２に示したように、以上のように位相差板１００ａが設けられた液晶表示素子２５は、クロスニコルに配置された入射側偏光板２４と出射偏光板２６との間に、別置または貼合わせにより狭持された状態で配置される。この際、入射側偏光板２４側に位相差板１００ａおよび対向基板２５-2が、出射側偏光板２６側にＴＦＴ基板２５-1が向けられる。そして、ＴＦＴ基板２５-1と対向基板２５-2の垂直配向膜の配向方向が、図中矢印に示した入射側偏光板２４と出射偏光板２６とにおける光透過軸に対して４５°の角度となるように配置される。
【００４７】
以上説明した構成の液晶表示素子２５は、入射側偏光板２４を介して、基板面の法線方向から入射した光束ｈは、液晶層ＬＣを透過するときに画素電極への電圧無印加時と電圧印加時とで液晶層ＬＣ内の液晶分子ｍの配列を光学的に識別し、出射側偏光板２６を経て出射し、画像を表示する構成になっている。
【００４８】
このような液晶表示素子２５は、位相差板１００ａにおける微小プリズムの各プリズム斜面Ａ上に、光束ｈの光軸ｈｓに対してプリズム頂角β分だけ角度傾斜させて光学異方性媒質層が設けられた構成となり、光束ｈが光学異方性媒質層を透過する際に、上述した所望の位相差が得られる構成となっている。これにより、高コントラスト比を維持しつつ、透過率の向上が図られ、高精細な表示を行うことが可能である。
【００４９】
そして特には、上述した構成の位相差板１００ａを用いたことにより、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて設ける位相差板を設けた場合と比較して、基板の積層方向(光束の光軸方向）の厚みを薄くすることが可能になり、位相差板を合わせた液晶表示素子２５の小型化を図ることが可能である。
【００５０】
尚、上述した実施形態においては、対向基板２５-2の表面側にプリズム斜面Ｓを向けて位相差板１００ａを配置した構成を説明した。しかしながら、位相差板１００ａは、対向基板２５-2の表面上にプリズム斜面Ｓを光の入射側に向けて配置しても良い。この場合、対向基板２５-2が、位相差板１００ａの透明支持基板１０１をかねても良い。また、位相差板１００ａは、ＴＦＴ基板２５-1側の防塵ガラス２５-3をかねて設けても良い。この場合であっても、位相差板１００ａのプリズム斜面Ｓは、光束ｈの出射側およびＴＦＴ基板２５-1側のどちらに向けても良い。ただし、いずれの場合であっても、液晶層ＣＬを構成する液晶分子ｍのプレチルト方向に対して、微小プリズム１０２ａの延設方向を平行または垂直に保つこととする。
【００５１】
また、本発明を適用した液晶表示素子２５を透過型３板式の液晶プロジェクタ装置における光変調用の素子（ライトバルブ）として用いる場合には、液晶分子ｍのプレチルト角αを１２°とする場合が一般的である。しかしながら、プレチルト角＝１２°以外であっても、微小プリズム１０２のプリズム頂角βを上述したように最適化した値に設定することにより、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５の小型化を図ることができる。
【００５２】
さらに、本発明を適用した液晶表示素子２５は、液晶層ＬＣが垂直配向であるもの限定されるものではなく、水平配向（ホモジニアス配向）のＥＣＢモードに適用してもよいことは勿論である。このような場合であっても、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５の小型化を図ることができる。
【００５３】
≪第２実施形態≫
＜位相差板＞
図５（１）は、第２実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、図５（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。これらの図に示す位相差板１００ｂが、第１実施形態の位相差板と異なるところは、プリズム層１０２の構成、および平坦化層１０４とカバーガラス１０５との間に、さらにランダム位相シフタ層２０１と平坦化層２０２とを設けたところにあり、他の構成は同様である。
【００５４】
すなわち、プリズム層１０２は、断面同一形状の微小プリズム１０２ａを同一ピッチで複数列配置してなる。各微小プリズム１０２ａが、例えば石英からなり、同一のプリズム頂角βで形成され、同一角度に傾斜するプリズム斜面Ｓを備えていること、さらには各微小プリズム１０２ａのピッチが、上述した単位ピッチの整数倍であることは、図１を用いて説明した位相差板（１００ａ）と同様である。
【００５５】
ランダム位相シフタ層２０１は、微小プリズム１０２ａのピッチに対応したピッチで、微小プリズム１０２ａと同一方向に複数の凸条パターンからなる位相シフタ２０１ａを延設してなる。そして、等ピッチで隣接する微小プリズム１０２ａを透過した光束が回折するのを防止するため、隣接する各位相シフタ２０１ａの厚さｔがランダムに異なっている。このようなランダム位相シフタ層２０１は、例えば下地の平坦化膜１０４と同じ材質の酸化シリコン（波長λ＝５５０ｎｍの屈折率ｎ＝１．４６）で形成して良い。
【００５６】
このようなランダム位相シフタ層２０１の形成は、スパッタ技術、蒸着技術或いは塗布技術により成膜後、フォトリソグラフィー技術によるドライ／ウェットエッチング法や２Ｐ法により凹凸が形成される。この際、例えばハーフトーンマスクを用いた露光により、各位相シフタの膜厚に対応する部分で膜厚が異なるレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いたエッチングを行うことにより、ランダムに膜厚の異なる位相シフタを備えたランダム位相シフタ層２０１を設ける。
【００５７】
平坦化層２０２は、位相シフタ２０１ａとは異なる屈折率を有する材料で構成することとし、例えば、波長λ=５５０ｎｍの屈折率ｎ＝１．６７の樹脂を用いて構成される。
【００５８】
このような構成の位相差板１００ｂであっても、各微小プリズム１０２ａのプリズム斜面Ｓ上に設けられた光学異方性媒質層１０３が、同一方向に等しい傾斜角度（プリズム頂角β）で傾斜し、かつ略等しい屈折率の微小プリズム１０２と平坦化層１０４とに狭持された状態で透明支持基板１０１上に配置される。したがって、先の第１実施形態の位相差板（１００ａ）と同様に、この位相差板１００ｂは、透明支持基板１０１の法線方向から入射する光束ｈの光軸ｈｓに対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束ｈの光軸ｈｓ方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００５９】
＜液晶表示素子＞
以上のような位相差板１００ｂは、第１実施形態において図２を用いて説明したと同様に液晶表示素子２５に組み込まれることとする。これにより、先の位相差板１００ａを組み込んだ第１実施形態の液晶表示素子と同様に、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５の小型化を図ることができる。
【００６０】
≪第３実施形態≫
＜位相差板＞
図６（１）は、第３実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、図５（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。これらの図に示す位相差板１００ｃが、第１実施形態の位相差板と異なるところは、プリズム層１０２の構成、および透明支持基板１０１とプリズム層１０２との間に、ランダム位相シフタ層２０１を設けたところにある。
【００６１】
すなわち、プリズム層１０２は、図５を用いて説明したと同様の構成であり、断面同一形状の微小プリズム１０２ａを同一ピッチで複数列配置してなる。
【００６２】
そして、ランダム位相シフタ層２０１は、図５を用いて説明したランダム位相シフタ層２０１と同様の構成であり、透明支持基板１０１上に、微小プリズム１０２ａのピッチに対応したピッチで位相シフタ２０１ａを配列してなる。また、等ピッチで隣接する微小プリズム１０２ａを透過した光束の回折を防止するため、隣接する各位相シフタ２０１ａの厚さｔがランダムに異なっている。
【００６３】
そして、このような各位相シフタ２０１ａ上に、各微小プリズム層１０２ａが設けられている。この場合、ランダム位相シフタ層２０１は、プリズム層１０２と一体に構成したものであって良い。
【００６４】
このような構成の位相差板１００ｃであっても、各微小プリズム１０２ａのプリズム斜面Ｓ上に設けられた光学異方性媒質層１０３が、同一方向に等しい傾斜角度（プリズム頂角β）で傾斜し、かつ略等しい屈折率の微小プリズム１０２と平坦化層１０４とに狭持された状態で透明支持基板１０１上に配置される。したがって、先の第１実施形態の位相差板（１００ａ）と同様に、この位相差板１００ｃは、透明支持基板１０１の法線方向から入射する光束ｈの光軸ｈｓに対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束ｈの光軸ｈｓ方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００６５】
＜液晶表示素子＞
以上のような位相差板１００ｃは、第１実施形態において図２を用いて説明したと同様に液晶表示素子２５に組み込まれることとする。これにより、先の位相差板１００ａを組み込んだ第１実施形態の液晶表示素子と同様に、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５の小型化を図ることができる。
【００６６】
≪第４実施形態≫
＜位相差板＞
図７（１）は、第４実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、図７（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。これらの図に示す位相差板１００ｄは、以降に図８，９を用いて説明する液晶表示素子に組み込まれてその一部を構成するものである。
【００６７】
これらの図に示す位相差板１００ｄと、先に説明した各実施形態の位相差板との異なるところは、２層のプリズム層が設けられているところにある。すなわち、この位相差板１００ｄは、透明支持基板１０１と、その一主面側に設けられた光学異方性媒質層１０３と、この光学異方性媒質層１０３上に設けられた第１プリズム層１０２-1と、透明支持基板１０１の他主面側に設けられた第２プリズム層１０２-2とで構成されている。
【００６８】
このうち、透明支持基板１０１は、先の実施形態と同様であり、例えば石英からなり、この上部に形成されるプリズム層１０２-1，１０２-2を支持できる程度の厚さ（例えば１ｍｍ程度）を有していることとする。
【００６９】
光学異方性媒質層１０３は、透明支持基板１０１上に1枚の均一な膜厚層として平面状に成膜されている。この光学異方性媒質層１０３は、先の第１実施形態と同様の、負の１軸性位相差層であり、例えばポリスチレン重合体、アクリル酸エステル系重合体、メタアクリル酸エステル系重合体、アクリロニトリル系重合体、メタアクリロニトリル系重合体等の材質からなる。この光学異方性媒質層１０３は、液晶プロジェクタ装置としての用途に好適な、例えばＴｉ2Ｏ5やＳｉＯ2等の無機誘電体多層膜等の材質により構成されていてもよい。
【００７０】
このような光学性異方性媒質層１０３は、図７（１）中の２点鎖線で示す光学軸１０３ｓが、第１プリズム層１０２-1および第２プリズム層１０２-2を構成する微小プリズム１０２ａの延設方向と平行となるように構成されているか、またはこれと垂直となるように、すなわち透明支持基板１０１の基板面内において、微小プリズム１０２ａにおけるプリズム斜面Ｓの最大傾斜方向と同一の方位角方向なるように構成されていることとする。
【００７１】
以上のような光学異方性媒質層１０３は、一般的に良く知られるスパッタ技術や蒸着技術および塗布技術により成膜される。
【００７２】
プリズム層１０２-1，１０２-2は、例えば図７（１）のｙ方向、図７（２）における紙面上の奥行き方向に延設された微小プリズム１０２ａを複数列配置してなる。各微小プリズム１０２ａは、例えば石英からなり、延設方向と垂直な方向に傾斜したプリズム斜面Ｓを備えている。また、各微小プリズム１０２ａのプリズム斜面Ｓは、透明支持基板１０１の基板面に対して同一の傾斜角度（プリズム頂角β’）で傾斜していることは、先の第１実施形態と同様である。そして、第１プリズム層１０２-1と第２プリズム層１０２-2とは、互いのプリズム斜面Ｓが平行となるように設けられている。
【００７３】
そして、この傾斜角度、すなわちプリズム頂角β’は、次に説明する光学異方性媒質層１０３の屈折率から得られる光学異方性と、この位相差板１００ｄが組み込まれる液晶表示素子における液晶層の光学特性とによって、光束が光学異方性媒質層１０３を透過する際に所望の位相差（リタデーション）が得られ、液晶表示素子の視野角特性を最大限に補償するように、シミュレーションや予備実験などによって決定されている。ここでは、一例として、プリズム頂角β’=４０．２°に設定されていることとする。
【００７４】
また、各微小プリズム１０２ａは、前記プリズム斜面の最大傾斜方向と垂直な方向に延設され、それぞれの延設方向と垂直な方向に隙間なく配列された状態となっている。そして、そのピッチＰは、隣接する微小プリズム１０２ａを透過した光束の回折を防止するため、隣接する微小プリズム１０２ａのピッチとランダムに異なっており、単位ピッチのランダムな整数倍となっている。この単位ピッチは、この位相差板１００ａを液晶表示素子に組み込んだ状態で液晶プロジェクタ装置に配置した場合に、隣接する微小プリズム１０２ａ同士の境界部分が投射画像に悪影響を及ぼす事を防止するため、液晶表示素子の画素ピッチの整数倍であることが好ましい。このため、以降に説明する液晶表示素子における画素ピッチが１２．５μｍである場合、微小プリズム１０２ａの単位ピッチを例えば１２．５μｍ×４＝５０μｍとする。
【００７５】
以上のように微小プリズム１０２ａを配列させたプリズム層１０２の作製は、先の第１実施形態と同様に行われる。
【００７６】
このような構成の位相差板１００ｄでは、透明支持基板１０１とこの上部の光学異方性媒質層１０３とを挟んだ両側に、プリズム斜面Ｓが平行を成すように微小プリズム１０２ａが設けられている。これにより、この位相差板１００ｄは、透明支持基板１０１の法線方向を光束ｈの入射方向とすることで、入射側に配置したプリズム層１０２-1（１０２-2)において、光束ｈの光軸ｈｓを所定角度θに傾斜させて光学異方性媒質層１０３に入射させ、出射側に配置されたプリズム層１０２-2（１０２-1)において光束ｈの光軸ｈｓを元に戻して出射させるものとなる。したがって、この位相差板１００ｄは、入射する光束ｈの光軸に対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束ｈの光軸方向ｈｓ方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【００７７】
＜液晶表示素子＞
図８は、上述した構成の位相差板１００ｄが組み込まれた液晶表示素子２５’の光学構成を説明する図であり、図９は液晶表示素子２５’の全体構成図である。これらの図に示す液晶表示素子２５’は、最後に説明する図１２の液晶プロジェクタ装置に設けられるものであり、クロスニコルに配置された入射側偏光板２４と出射側偏光板２６との間に配置される。
【００７８】
この液晶表示素子２５’は、ＴＦＴ基板２５-1と対向基板２５-2との間に液晶層ＬＣ(図８のみに図示）を封止した液晶パネル２５ｐを備えており、対向基板２５-2の外側に防塵ガラスをかねた位相差板１００ｄが貼合せられている。また、ＴＦＴ基板２５-1の外側面にも、防塵ガラス２５-3（図９のみに図示）が貼り合わせられていることとする。尚、ＴＦＴ基板２５-1、対向基板２５-2、防塵ガラス２４-3は、石英ガラスを主材としている。
【００７９】
このうち、ＴＦＴ基板２５-1には、液晶層ＬＣに向かう面に、画素電極が設けられ、さらにこれを覆う状態で垂直配向膜が設けられている(図示省略）。この画素電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜からなり、マトリックス状に配置された画素ｄごとに独立して設けられている。そして、このＴＦＴ基板２５-1には、画素電極に対して外部から映像電気信号を送るためのフレキシブルコネクタ２５-4が取り付けられている(図９のみに図示）。
【００８０】
また、対向電極２５-2には、液晶層ＬＣに向かう面に、対向電極が設けられ、さらにこれを覆う状態で垂直配向膜が設けられている（図示省略）。この対向電極は、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜からなり、各画素ｄの共通電極として設けられている。そして、この垂直配向膜は、図面上の矢印に示すように、ＴＦＴ基板２５-1側の垂直配向膜に対して反平行に配向していることとする。また、ここでの図示は省略したが、この対向基板２５-2には、入射された光束を絞り光利用効率を向上させる目的でマイクロレンズが、各画素ｄに対応して搭載されていても良い。
【００８１】
液晶層ＬＣは、上述した垂直配向膜により、基板の法線、つまり図中一点鎖線で示す光軸ｈｓに対して液晶分子ｍを角度αだけ傾いた垂直配向（ホメオトロピック配向）している。以下、この角度αをプレチルト角という。この際、液晶分子ｍは、ＴＦＴ基板２５-1および対向基板２５-2に設けた垂直配向膜の配向方向に、プレチルト角αだけ傾いて配向する。ここでは、この液晶表示素子２５を透過型３板式の液晶プロジェクタ装置に用いる場合の一般的な設定値でとして、このプレチルト角α＝１２°としている。ちなみに、本実施の形態においては、液晶分子ｍのプレチルト角α＝１２°として、強力な配向規制力を与えることにより、いかなる横電界においても配向が乱れない液晶分子ｍを想定している。尚、このプレチルト角αは、１ライン反転駆動時の横電界に対向する配向規制力を得るためであれば、２０°あれば十分であるため、1°〜２０°の範囲内とする
【００８２】
そして、図７を用いて説明した構成の位相差板１００ｄは、対向基板２５-2の表面側に光学異方性媒質層１０３および第１プリズム層１０２-1を向け、光ｈの入射方向に第２プリズム層１０２-2を向けた状態で配置される。また、この位相差板１００ｄは、液晶分子ｍがプレチルト角αだけ倒れる方位角方向(プレチルト方向）に対して、微小プリズム１０２ａの延設方向が垂直となるように配置される。これにより、位相差板１００ｄにおける光学異方性媒質層の光学軸１０３ｓを、プレチルト方向に対して垂直にするか、または一致させる。尚、位相差板１００ｄの配置状態は、微小プリズム１０２ａの延設方向を、プレチルト方向と一致させても良い。
【００８３】
対向基板２５-2に対する位相差板１００ｄの接着は、第１プリズム層１０２-1の全面を接着剤を用いて対向基板２５-2に接着しても良い。また表示に影響のない周縁部のみにおいて、対向基板２５-2に対して位相差板１００ｄを接着しても良い。
【００８４】
ここで、先に位相差板１００ｄの構成として説明したように、この位相差板１００ｄにおけるプリズム頂角β’は、上述したような位置関係で配置された位相差板１００ｄに対して入射する光束ｈが、光学異方性媒質層(１０３)を透過する際に所望の位相差が得られ、液晶表示素子２５’の視野角特性を最大限に補償するように、シミュレーションによって設定されている。
【００８５】
例えば、光学異方性媒質層１０３が、垂直入射する光束ｈに対して位相差（Δｎｄ）値−４２７ｎｍを与えるものであり、また垂直配向する液晶層ＬＣのプレチルト角α=１２°の構成において、液晶層ＬＣを狭持した液晶パネル２５ｐに対しての最適な光学異方性媒質層１０３の傾斜角度がθ＝１４°であることが、下記の図１０（ａ），（ｂ）に示すようにシミュレーションや予備実験から求められている場合、この結果に基づいて、次のように位相差板１００ｓにおける微小プリズム１０２ａのプリズム頂角β’が設定される。すなわち、傾斜角度θとプリズム頂角β’との関係式、ｔａｎβ’＝ｎ・ｓｉｎθ／（ｎ・ｃｏｓθ−１）より、β’＝４０．３°と求められる。ただしｎは、微小プリズム１０２ａの材質の屈折率であり、ここでは光束ｈの波長λ＝５５０ｎｍにいおいてｎ＝１．４６とした。
【００８６】
図１０（ａ）には、垂直入射する光束ｈに対して位相差（Δｎｄ）値−４２７ｎｍを与える１枚構成の光学異方性媒質層を、プレチルト角α＝１２°で垂直配向する液晶層ＬＣに対して、傾斜角度１４°で傾けて配置した液晶表示素子を用いた場合のコントラストを示す。光学異方性媒質層の傾斜方向および光学軸方向は、図２を用いて説明した本実施形態の構成と同様である。一方、図１０（ｂ）には、光学異方性媒質層を設けていない液晶表示素子を用いた場合のコントラストを示す。尚、このシミュレーションに用いた各液晶表示素子は、クロスニコルに配置された入射側偏光板と出射偏光板の間に、入射側偏光板側に対向基板、出射側偏光板側にＴＦＴ基板を向けて配置される。そして、ＴＦＴ基板と対向基板の垂直配向膜の配向方向が、図中矢印に示した入射側偏光板と出射偏光板とにおける光透過軸に対して４５°の角度となるように配置される。
【００８７】
これらの図１０（ａ），（ｂ）を比較してわかるように、光学異方性媒質層を傾斜角度１４°で傾けて配置することにより、図１０（ａ）に示すように２０００：１以上のコントラストを極角方向１０°以上で実現することができ、更に視野角特性も理想的な状態となる。これに対して、光学異方性媒質層を配置しない場合には、図１０（ｂ）に示すように、極角２０°までにおいて、コントラスト２０００：１の部分が中心より大きく外れてしまう。即ち、液晶分子がプレチルト角αだけ傾いているため、これを光学異方性媒質層により除去しない場合には、正面のコントラストは著しく悪化し、視野角特性も同時に悪化することが分かる。
【００８８】
なお、この図１０（ｂ）の傾向を計算により求める際の液晶分子の位相差Δｎｄは、４２７ｎｍとした。光学異方性媒質層の位相差Δｎｄと、液晶分子の位相差Δｎｄとは、絶対値が等しく符号が相異なるものであることが望ましいが、±５０ｎｍ程度の誤差があっても補正は可能である。この位相差Δｎｄは、透過型でかつ垂直配向型の液晶表示素子を用いる場合には、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で設計されるが、赤色光、緑色光、青色光により位相差Δｎｄを最適化することも可能となる。
【００８９】
そして、以上のようなシミュレーション結果から、光学異方性媒質層に対して入射する光束ｈの光軸ｈｓが傾斜角度１４°傾けることにより、コントラストが向上することがわかり、この傾斜角度１４°にあわせて微小プリズム１０２ａのプリズム頂角β’＝４０．３°に設定されていることとする。
【００９０】
また、図８に示したように、以上のように位相差板１００ｄが設けられた液晶表示素子２５’は、クロスニコルに配置された入射側偏光板２４と出射偏光板２６との間に、別置または貼合わせにより狭持された状態で配置される。この際、入射側偏光板２４側に位相差板１００ｄおよび対向基板２５-2が、出射側偏光板２６側にＴＦＴ基板２５-1が向けられる。そして、ＴＦＴ基板２５-1と対向基板２５-2の垂直配向膜の配向方向が、図中矢印に示した入射側偏光板２４と出射偏光板２６とにおける光透過軸に対して４５°の角度となるように配置される。
【００９１】
以上説明した構成の液晶表示素子２５’は、入射側偏光板２４を介して、基板面の法線方向から入射した光束ｈは、液晶層ＬＣを透過するときに画素電極への電圧無印加時と電圧印加時とで液晶層ＬＣ内の液晶分子ｍの配列を光学的に識別し、出射側偏光板２６を経て出射し、画像を表示する構成になっている。
【００９２】
このような液晶表示素子２５’は、位相差板１００ｄにおける透明支持基板１０１とこの上部の光学異方性媒質層１０３とを挟んだ両側に、プリズム斜面Ｓが平行を成すように微小プリズム１０２ａを設けたことにより、この位相差板１００ｄは、透明支持基板１０１の法線方向を光束ｈの入射方向とすることで、入射側に配置したプリズム層１０２-1（１０２-2)において、光束ｈの光軸ｈｓを所定角度θに傾斜させて光学異方性媒質層１０３に入射させ、出射側に配置されたプリズム層１０２-2（１０２-1)において光束ｈの光軸ｈｓを元に戻して出射させる構成となっている。これにより、光束ｈが光学異方性媒質層を透過する際に、上述した所望の位相差が得られる構成となっている。このため、高コントラスト比を維持しつつ、透過率の向上が図られ、高精細な表示を行うことが可能である。
【００９３】
そして特には、上述した構成の位相差板１００ｄを用いたことにより、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて設ける位相差板を設けた場合と比較して、基板の積層方向(光束の光軸方向）の厚みを薄くすることが可能になり、位相差板を合わせた液晶表示素子２５’の小型化を図ることが可能である。
【００９４】
尚、上述した実施形態においては、対向基板２５-2の表面側に光学異方性媒質層１０３および第２プリズム層１０２-2を向けて位相差板１００ｄを配置した構成を説明した。しかしながら、位相差板１００ｄは、対向基板２５-2の表面上に第１プリズム層１０２-1を向けて配置しても良い。また、位相差板１００ｄは、ＴＦＴ基板２５-1側の防塵ガラス２５-3をかねて設けても良い。この場合であっても、位相差板１００ｄの光学異方性媒質層１０３および第２プリズム層１０２-2を光束ｈの出射側およびＴＦＴ基板２５-1側のどちらに向けても良い。ただし、いずれの場合であっても、液晶層ＣＬを構成する液晶分子ｍのプレチルト方向に対して、微小プリズム１０２ａの延設方向を平行または垂直に保つこととする。
【００９５】
また、本発明を適用した液晶表示素子２５’を透過型３板式の液晶プロジェクタ装置における光変調用の素子（ライトバルブ）として用いる場合には、液晶分子ｍのプレチルト角αを１２°とする場合が一般的である。しかしながら、プレチルト角＝１２°以外であっても、微小プリズム１０２のプリズム頂角βを上述したように最適化した値に設定することにより、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５’の小型化を図ることができる。
【００９６】
さらに、本発明を適用した液晶表示素子２５’は、液晶層ＬＣが垂直配向であるもの限定されるものではなく、水平配向（ホモジニアス配向）のＥＣＤモードに適用してもよいことは勿論である。このような場合であっても、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５’の小型化を図ることができる。
【００９７】
≪第５実施形態≫
＜位相差板＞
図１１（１）は、第５実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、図１１（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。これらの図に示す位相差板１００ｅが、第４実施形態の位相差板と異なるところは、プリズム層１０２-1，１０２-2の構成、およびこれらのプリズム層１０２-1，１０２-2の透明支持基板１０１側にランダム位相シフター層２０１と平坦化層２０２とを設けたところにあり、他の構成は同様である。
【００９８】
すなわち、プリズム層１０２-1,１０２-2は、断面同一形状の微小プリズム１０２ａを同一ピッチで複数列配置してなる。各微小プリズム１０２ａが、例えば石英からなり、同一のプリズム頂角β’で形成され、同一角度に傾斜するプリズム斜面Ｓを備えていること、さらには各微小プリズム１０２ａのピッチが、上述した単位ピッチの整数倍であることは、図７を用いて説明した位相差板（１００ｄ）と同様である。
【００９９】
ランダム位相シフタ層２０１は、微小プリズム１０２ａのピッチに対応したピッチで、微小プリズム１０２ａと同一方向に複数の凸条パターンからなる位相シフタ２０１ａを延設してなる。そして、等ピッチで隣接する微小プリズム１０２ａを透過した光束が回折するのを防止するため、隣接する各位相シフタ２０１ａの厚さｔがランダムに異なっている。このようなランダム位相シフタ層２０１は、例えば透明支持基板１０１と同じ屈折率を有する酸化シリコン（波長λ＝５５０ｎｍの屈折率ｎ＝１．４６）で形成して良い。
【０１００】
このようなランダム位相シフタ層２０１の形成は、先の第２実施形態と同様に行われる。
【０１０１】
平坦化層２０２は、位相シフタ２０１ａとは異なる屈折率を有する材料で構成することとし、例えば、波長λ=５５０ｎｍの屈折率ｎ＝１．６７の樹脂を用いて構成される。
【０１０２】
このような構成の位相差板１００ｅであっても、透明支持基板１０１とこの上部の光学異方性媒質層１０３とを挟んだ両側に、プリズム斜面Ｓが平行を成すように微小プリズム１０２ａが設けられている。したがって、先の第４実施形態の位相差板（１００ｄ）と同様に、この位相差板１００ｄは、透明支持基板１０１の法線方向から入射する光束ｈの光軸ｈｓに対して、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と同様の機能を備えたものとなると共に、このような一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて配置する位相差板と比較して、入射する光束ｈの光軸ｈｓ方向に対してより平坦な構成とすることができる。
【０１０３】
＜液晶表示素子＞
以上のような位相差板１００ｅは、第４実施形態において図８を用いて説明したと同様に液晶表示素子２５’に組み込まれることとする。これにより、先の位相差板１００ｄを組み込んだ第４実施形態の液晶表示素子と同様に、位相差板により表示画像のコントラストを向上させることが可能な液晶表示素子２５’の小型化を図ることができる。
【０１０４】
≪液晶プロジェクタ装置≫
図１２は、図２，８を用いて説明した液晶表示素子２５，２５’を設けた液晶プロジェクタ装置（透過型３板式プロジェクタ装置）１の構成図である。
【０１０５】
この図に示す液晶プロジェクタ装置１は、外部のスクリーンに対して画像を投射するものであって、光を出射する光源１１と、光源１１から出射された光の光路順に、可視領域外の光をカットするカットフィルタ１２と、光を反射する第１の折り返しミラー１３と、液晶表示素子２５の有効開口領域のアスペクト比にほぼ等しい相似形をした外形を有している複数のレンズセルが例えば正方配列されている第１のマルチレンズアレイ１４及び第２のマルチレンズアレイ１５と、第２のマルチレンズアレイ１５からの光を所定の偏光方向に偏光させるためのＰＳ合成樹脂１６と、ＰＳ合成樹脂１６を通過した光を集光するコンデンサレンズ１７と、光を波長帯域に応じて分離する第１のダイクロイックミラー２０とを備えている。
【０１０６】
光源１１は、フルカラー画像を投射するために必要とされる、光の３原色である赤色、緑色及び青色の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このような光源１１は、白色光を発する発光体１１ａと、発光体１１ａから発せられた光を反射するリフレクタ１１ｂとを有している。光源１１の発光体１１ａとしては、水銀成分を含むガスが封入された放電ランプ、例えば、超高圧水銀ランプ等が用いられる。光源１１のリフレクタ１１ｂは、凹面鏡となっており、その鏡面が周効率のよい形状とされている。また、リフレクタ１１ｂは、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【０１０７】
カットフィルタ１２は、光源１１から出射された白色光に含まれる紫外領域の光を反射することで除去する平面ミラーである。カットフィルタ１２は、例えば、ガラス基材上に紫外領域の光を反射するコートを施したものであり、紫外領域以外の光を透過する。
【０１０８】
第１のマルチレンズアレイ１４は、第２のマルチレンズアレイ１５と共に後述する液晶表示素子２５の有効面積内を均一に照明するために、光を液晶表示素子２５の有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようされている。第１のフライアイレンズ１４は、複数の小さなレンズ素子をアレイ状に設けた構造とされており、第１の折り返しミラー１３により反射された光を各レンズ素子により光を集光し小さな点光源を作り出し、他方の第２のマルチレンズアレイ１５によりそれぞれの点光源からの照明光を合成する。
【０１０９】
コンデンサレンズ１７は、凸レンズであり、ＰＳ合成樹脂１６により所定の偏光方向に制御された光を液晶表示素子２５の有効開口領域に効率よく照射されるようにスポット径を調整する。
【０１１０】
第１のダイクロイックミラー２０は、ガラス基板等の主面上に、誘電体膜を多層形成した、いわゆるダイクロイックコートが施された波長選択性のミラーである。第１のダイクロイックミラー２０は、反射させる赤色光と、透過させるその他の色光、すなわち緑色光及び青色光とに分離する。
【０１１１】
即ち、この第１のダイクロイックミラー２０は、コンデンサレンズ１７から入射する光のうち青色光及び緑色光を透過させ、赤色光を略垂直方向に反射して９０°向きを変化させるように、コンデンサレンズ１７から入射する光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。
【０１１２】
また、この液晶プロジェクタ装置１は、第１のダイクロイックミラー２０によって分離された赤色光の光路順に、光を全反射する第２の折り返しミラー２２と、光を集光する第１のフィールドレンズ２３Ｒと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第１の入射側偏光板２４Ｒと、光を空間的に変調する第１の液晶表示素子２５Ｒと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第１の出射側偏光板２６Ｒとを備えている。
【０１１３】
第２の折り返しミラー２２は、第１のダイクロイックミラー２０を反射した光を垂直方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、かかる反射された赤色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、第２の折り返しミラー２２は、この赤色光を、第１のフィールドレンズ２３Ｒに向けて反射する。
【０１１４】
第１のフィールドレンズ２３Ｒは、コンデンサレンズ１７と共に照明光学系を形成する集光レンズであり、第２の折り返しミラー２２により反射された赤色光を第１の入射側偏光板２４Ｒ側に出力すると共に第１の液晶表示素子２５Ｒに集光する。
【０１１５】
第１の入射側偏光板２４Ｒは、第１のフィールドレンズ２３Ｒから出力された赤色光を所定の偏光方向の成分のみ透過するようにされた偏光板である。第１の入射側偏光板２４Ｒは、第１の液晶表示素子２５Ｒの入射側の基板表面における液晶分子の配向方向と透過軸が４５°の角度をなすように配設されている。
【０１１６】
第１の液晶表示素子２５Ｒは、垂直配向型の液晶分子を用いた透過型のパネルであり、図示しない２つの透明基板の間に垂直配向型の液晶分子が封入されている。このような第１の液晶表示素子２５Ｒは、赤色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第１の入射側偏光板２４Ｒを介して入射した赤色光を空間的に変調して透過する。第１の液晶表示素子２５Ｒは、投射する映像が垂直方向よりも水平方向が長尺とされた略長方形状とされているため、これに対応して入射面が略長方形状とされている。
【０１１７】
第１の出射側偏光板２６Ｒは、第１の液晶表示素子２５Ｒにより変調された赤色光を、第１の入射側偏光板２４Ｒと直交する偏光方向の成分のみ透過させる。第１の出射側偏光板２６Ｒは、第１の液晶表示素子２５Ｒの出射側の基板表面における液晶分子の配向方向と透過軸が４５°の角度をなすように配設されており、さらに、第１の出射側偏光板２６Ｒは、第１の入射側偏光板２４Ｒに対して光の透過軸が互いに直交した、いわゆる直交ニコルの関係となるように配設されている。
【０１１８】
さらに、この液晶プロジェクタ装置１は、第１のダイクロイックミラー２０によって分離された他の色光、すなわち青色光及び緑色光の光路に沿って、入射光を波長帯域に応じて分離する第２のダイクロイックミラー３１を備えている。
【０１１９】
第２のダイクロイックミラー３１は、入射した光を青色光と、その他の色光、すなわち緑色光とに分離する。
【０１２０】
第２のダイクロイックミラー３１は、第１のダイクロイックミラー２０から入射する光のうち青色光を透過させ、緑色光を映像投射部２の略水平方向に反射して９０°向きを変化させるように、第１のダイクロイックミラー２０から入射する光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。
【０１２１】
液晶プロジェクタ装置１は、第２のダイクロイックミラー３１によって分離された緑色光の光路順に、光を集光する第２のフィールドレンズ２３Ｇと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第２の入射側偏光板２４Ｇと、光を空間的に変調する第２の液晶表示素子２５Ｇと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第２の出射側偏光板２６Ｇとを備えている。
【０１２２】
これら、第２のフィールドレンズ２３Ｇ〜第２の出射側偏光板２６Ｇは、先に説明した第１のフィールドレンズ２３Ｒ〜第１の出射側偏光板２６Ｒと同様に構成配置されている。ただし、第２の液晶表示素子２５Ｇは、緑色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第２の入射側偏光板２４Ｇを介して入射した緑色光を空間的に変調して透過する。
【０１２３】
さらにこの液晶プロジェクタ装置１は、第２のダイクロイックミラー３１によって分離された青色光の光路順に、光路長を調整する第１のリレーレンズ３３と、入射光を全反射する第３の折り返しミラー３４と、光路長を補正する第２のリレーレンズ３５と、入射光を全反射する第４の折り返しミラー３６と、光を集光する第３のフィールドレンズ２３Ｂと、入射光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第３の入射側偏光板２４Ｂと、入射光を空間的に変調する第３の液晶表示素子２５Ｂと、入射光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第３の出射側偏光板２６Ｂとを備えている。
【０１２４】
第１のリレーレンズ３３は、第２のリレーレンズ３５と共に光路長を調整するためのレンズであり、第２のダイクロイックミラー３１によって分離された青色光を、第３の折り返しミラー３４へ導く。
【０１２５】
第３の折り返しミラー３４は、第１のリレーレンズ３３からの光を水平方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、第１のリレーレンズ３３からの青色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、第３の折り返しミラー３４は、第１のリレーレンズ３３からの青色光を、第２のリレーレンズ３５に向けて反射する。
【０１２６】
第２のリレーレンズ３５は、第１のリレーレンズ３３と共に光路長を調整するためのレンズであり、第３の折り返しミラー３４によって反射された青色光を、第４の折り返しミラー３６へ導く。
【０１２７】
なお、第１のリレーレンズ３３及び第２のリレーレンズ３５は、青色光の第３の液晶表示素子２５Ｂまでの光路が、赤色光の第１の液晶表示素子２５Ｒまでの光路や緑色光の第２の液晶表示素子２５Ｇまで光路と比して長いため、これを補正して、第３の液晶表示素子２５Ｂに焦点が合うように適切に青色光を導くようになっている。
【０１２８】
第４の折り返しミラー３６Ｂは、第２のリレーレンズ３５からの光を垂直方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、第２のリレーレンズ３５からの青色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、第４の折り返しミラー３６は、第２のリレーレンズ３５からの青色光を、第３のフィールドレンズ２３Ｂに向けて反射する。
【０１２９】
そして、第３のフィールドレンズ２３Ｂ〜第３の出射側偏光板２６Ｂは、先に説明した第１のフィールドレンズ２３Ｒ〜第１の出射側偏光板２６Ｒと同様に構成配置されている。ただし、第３の液晶表示素子２５Ｂは、青色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第３の入射側偏光板２４Ｂを介して入射した青色光を空間的に変調して透過する。
【０１３０】
また、液晶プロジェクタ装置１は、第１の液晶表示素子２５Ｒ、第２の液晶表示素子２５Ｇ及び第３の液晶表示素子２５Ｂによりそれぞれ空間的に変調されて出射側偏光板２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを透過した赤色光、緑色光及び青色光の光路が交わる位置に、これら赤色光、緑色光及び青色光を合成する合成プリズム１０２８と、合成プリズム１０２８により合成された合成光を、スクリーンに向けて投射するための投射レンズ４０とを備えている。
【０１３１】
合成プリズム１０２８は、第１の液晶表示素子２５Ｒから出射され第１の出射側偏光板２６Ｒを透過した赤色光が入射され、第２の液晶表示素子２５Ｇから出射され第２の出射側偏光板２６Ｇを透過した緑色光が入射され、さらに第３の液晶表示素子２５Ｂから出射され第３の出射側偏光板２６Ｂを透過した青色光が入射するようになっている。合成プリズム１０２８は、入射された赤色光、緑色光、青色光を合成して出射面３８Ｔから出射する。
【０１３２】
投射レンズ４１は、合成プリズム３８の出射面３８Ｔから出射された合成光をスクリーンに拡大して投射する。
【０１３３】
本発明による液晶プロジェクタ装置においては、上述した第１実施形態から第５実施形態のように位相差板を配置した液晶表素子２５(２５’)が、入射側偏光板２４と出射偏光板２６との間に配置される。このとき、入射側偏光板２４、液晶表示素子２５（２５’）、および出射偏光板２６は、各フィールドレンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂから出射された光束の光軸が、基板面の法線となるように配置される。これにより、投射画像の良好なコントラスト特性が得られるようになる。そして、このように液晶表示素子２５（２５’）を配置することにより、一枚の光学異方性媒質層を傾斜させて設ける位相差板を液晶パネルと組み合わせて設けた場合と比較して、光軸方向の厚みを薄くすることが可能になり、液晶プロジェクタ装置の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】（１）は、第１実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。
【図２】第１実施形態の位相差板が組み込まれた液晶表示素子の光学構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の位相差板が組み込まれた液晶表示素子の全体構成図である。
【図４】液晶表示素子のコントラスト特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】（１）は、第２実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。
【図６】（１）は、第３実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。
【図７】（１）は、第４実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。
【図８】第４実施形態の位相差板が組み込まれた液晶表示素子の光学構成を示す図である。
【図９】第４実施形態の位相差板が組み込まれた液晶表示素子の全体構成図である。
【図１０】液晶表示素子のコントラスト特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】（１）は、第５実施形態の位相差板を説明する斜視図であり、（２）は斜視図におけるＡ部の拡大断面図である。
【図１２】本発明の液晶プロジェクタ装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…液晶プロジェクタ装置、１１…光源、２４…入射側偏光板、２５，２５’…液晶表示素子、２５ｐ…液晶パネル、２５-1…ＴＦＴ基板（透明基板）、２５-2…対向基板（透明基板）、２６…出射側偏光板、４１…投射レンズ、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ…位相差板、１０１…透明支持基板、１０２ａ…微小プリズム、１０２…プリズム層、１０２-1…第１プリズム層、１０２-2…第２プリズム層、１０３…光学異方性媒質層、１０３ｓ…光学軸、１０４…平坦化層、１０５…カバーガラス、１０６…遮光パターン、２０１ａ…位相シフタ、２０２…平坦化層、α…のプレチルト角、β，β’…頂角（傾斜角度）、ｈ…光束、ｈｓ…光軸、ＬＣ…液晶層、ｍ…液晶分子、Ｐ…ピッチ、Ｓ…プリズム斜面
【図１】
2007147931.tif 000003
【図２】
2007147931.tif 000004
【図３】
2007147931.tif 000005
【図４】
2007147931.tif 000006
【図５】
2007147931.tif 000007
【図６】
2007147931.tif 000008
【図７】
2007147931.tif 000009
【図８】
2007147931.tif 000010
【図９】
2007147931.tif 000011
【図１０】
2007147931.tif 000012
【図１１】
2007147931.tif 000013
【図１２】
2007147931.tif 000014