(57)【要約】【課題】信頼性に優れた偏光変換装置、位相差フィルム及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】入射した光を第一偏光状態の第一偏光と第二偏光状態の第二偏光とに分離して射出する偏光分離部と、前記偏光分離部から射出された前記第一偏光を前記第二偏光に変換する位相差層とを備え、前記位相差層は、少なくとも前記第一偏光を透過する母材と、前記母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子とを有する。【選択図】図２
2013029725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を第一偏光状態の第一偏光と第二偏光状態の第二偏光とに分離して射出する偏光分離部と、
前記偏光分離部から射出された前記第一偏光を前記第二偏光に変換する位相差層と
を備え、
前記位相差層は、
少なくとも前記第一偏光を透過する母材と、
前記母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子と
を有する
偏光変換装置。
【請求項２】
複数の前記位相差層と少なくとも一つの光学的等方層と、を備え、
前記複数の前記位相差層と前記少なくとも一つの光学的等方層とは一体的に形成され、
前記位相差層と前記光学的等方層とは、一方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光変換装置。
【請求項３】
前記光学的等方層は、無機材料を用いて形成されている
請求項２に記載の偏光変換装置。
【請求項４】
前記針状粒子は、誘電体を用いて形成されている
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の偏光変換装置。
【請求項５】
第一偏光状態の第一偏光を第二偏光状態の第二偏光に変換する位相差層と、
光学的等方層と
を備え、
前記位相差層は、
少なくとも前記第一偏光を透過する母材と、
前記母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子と
を有する
位相差フィルム。
【請求項６】
複数の前記位相差層と少なくとも一つの前記光学的等方層とを備え、
前記複数の前記位相差層と前記少なくとも一つの光学的等方層とは一体的に形成され、
前記位相差層と前記光学的等方層とは、一方向に交互に配置されている
請求項５に記載の位相差フィルム。
【請求項７】
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の偏光変換装置を備える
プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光変換装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源と、光変調素子と、投射レンズとを有するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターは、光源から射出される光を光変調素子によって変調し、この変調した光を投射レンズによってスクリーンなどに投射することで、静止画や動画などの画像を表示する。
【０００３】
プロジェクターの光変調素子の一例として、透過型の液晶装置が用いられる。液晶装置の入射面には、通常、偏光板が設けられている。液晶装置に入射する光のうち、偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光成分はこの偏光板を透過し、偏光板の偏光方向とは異なる方向に偏光する光成分はこの偏光板によって遮光されるようになっている。
【０００４】
近年、明るく高コントラストの画像を表示するプロジェクターが要請されている。この要請に対して、光源から射出される光の偏光方向を偏光板の偏光方向と同一になるように揃えることによって多くの光成分が偏光板を透過可能となるようにし、光源から射出される光をできるだけ多く表示に利用する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のプロジェクターは、光の偏光方向を一方向に揃えることが可能な偏光変換プリズムアレイを光源と光変調素子（偏光板付き液晶装置）との間に有した構成になっている。偏光変換プリズムアレイは、基板内に偏光分離膜と反射膜とが設けられ、基板の表面に位相差板が貼り付けられた構成になっている。このような位相差板などの位相補償素子を製造する場合、例えば特許文献１に記載されているように、複数の位相差板を所定の位置に貼付ける技術が知られている。また、特許文献２に記載されているように、基板上に無機材料などを斜方蒸着する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３１０６号公報
【特許文献２】特開２００９−７５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、複数の位相差板を所定の位置に貼付けることは非常に煩雑であり、位相差板の位置が所定の位置からずれる虞がある。また、特許文献２に記載のように斜方蒸着法で位相補償素子を作製した場合、基板上に多数の誘電体のカラム（結晶構造体）が形成される。多数のカラムが露出したままであると、カラムの酸化、吸湿等の原因により偏光特性が劣化する虞があるため、信頼性に問題がある。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明は、上記の課題の少なくとも一部が解決された偏光変換装置、位相差フィルム及びプロジェクター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】
【０００９】
本発明に係る偏光変換装置は、入射した光を第一偏光状態の第一偏光と第二偏光状態の第二偏光とに分離して射出する偏光分離部と、前記偏光分離部から射出された前記第一偏光を前記第二偏光に変換する位相差層とを備え、前記位相差層は、少なくとも前記第一偏光を透過する母材と、前記母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、位相差層が少なくとも第一偏光を透過する母材と、母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子とを有することとしたので、偏光に寄与する針状粒子が母材に埋め込まれた状態となる。このため、斜方蒸着によって形成した場合のカラムが露出した状態の位相差層に比べて、偏光特性の劣化が低減されることになる。これにより、信頼性に優れた偏光変換装置を得ることができる。
【００１１】
上記の偏光変換装置は、複数の前記位相差層と少なくとも一つの光学的等方層と、を備え、前記複数の前記位相差層と前記少なくとも一つの光学的等方層とは一体的に形成され、前記位相差層と前記光学的等方層とは、一方向に交互に配置されていることを特徴とする。  
本発明によれば、複数の位相差層と少なくとも一つの光学的等方層と、を備え、複数の位相差層と少なくとも一つの光学的等方層とが一体的に形成され、位相差層と光学的等方層とが一方向に交互に配置されているので、位相差層及び光学的等方層の位置合わせは、一方向において行えば済むことになる。これにより、偏光変換装置の製造コスト及び製造の手間を省くことができる。
【００１２】
上記の偏光変換装置において、前記光学的等方層は、無機材料を用いて形成されていることが好ましい。  
本発明によれば、光学的等方層が無機材料を用いて形成されているため、光や熱に対する耐性に優れた偏光変換装置を得ることができる。
【００１３】
上記の偏光変換装置において、前記針状粒子は、誘電体を用いて形成されていることが好ましい。  
本発明によれば、針状粒子が誘電体を用いて形成されているので、位相差層における光の吸収が抑制されることになる。これにより、光の利用効率が低減するのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明に係る位相差フィルムは、第一偏光状態の第一偏光を第二偏光状態の第二偏光に変換する位相差層と、光学的等方層とを備え、前記位相差層は、少なくとも前記第一偏光を透過する母材と、前記母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、第一偏光状態の第一偏光を第二偏光状態の第二偏光に変換する位相差層と、光学的等方層とを備え、位相差層が少なくとも第一偏光を透過する母材と、母材中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の針状粒子と、を有することとしたので、斜方蒸着によって位相差層を形成する場合に比べて、偏光特性が均一に形成される。これにより、光の入射位置によらず均一な偏光特性を有する位相差フィルムを提供することができる。
【００１６】
上記の位相差フィルムにおいて、複数の前記位相差層と少なくとも一つの前記光学的等方層とを備え、前記複数の前記位相差層と前記少なくとも一つの光学的等方層とは一体的に形成され、前記位相差層と前記光学的等方層とは、一方向に交互に配置されていることが好ましい。  
本発明によれば、複数の位相差層と少なくとも一つの光学的等方層とを備え、複数の位相差層と少なくとも一つの光学的等方層とが一体的に形成され、位相差層と光学的等方層とが、一方向に交互に配置されていることとしたので、位相差層及び光学的等方層の位置合わせは、一方向において行えば済むことになる。これにより、位相差フィルムを外部に装着する際のコスト及び手間を省くことができる。
【００１７】
本発明に係るプロジェクターは、上記の偏光変換装置を備えることを特徴とする。  
本発明によれば、光の入射位置によらず均一な偏光特性を有する偏光変換装置を備えることとしたので、光をできるだけ多く表示に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。
【図２】（ａ）（ｂ）本実施形態に係る偏光変換素子の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る偏光変換素子の一部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係る偏光変換素子の一部の構成を示す図。
【図５】本実施形態の位相差層の屈折率楕円体を示す図である。
【図６】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図７】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図８】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図９】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図１０】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図１１】本実施形態の偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）本発明の第二実施形態に係る偏光変換素子の構成を示す図。
【図１３】本発明の第三実施形態に係る偏光変換素子の構成を示す図である。
【図１４】本発明の変形例に係る偏光変換素子の製造工程を示す図である。
【図１５】本発明の変形例に係る偏光変換素子の一部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第一実施形態］  
以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の第一実施形態に係る偏光変換装置及びプロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２０】
図１は、プロジェクターＰＪを示す模式図である。  
図１に示すようにプロジェクターＰＪは、光源装置１００、色分離光学系２００、液晶ライトバルブ（光変調素子）４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂ、色合成素子５００、投写光学系６００を含んでいる。
【００２１】
プロジェクターＰＪは、概略すると以下のように動作する。光源装置１００から射出された光は、色分離光学系２００により複数の色光に分離される。色分離光学系２００により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂに入射して変調される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂにより変調された複数の色光は、色合成素子５００に入射して合成される。色合成素子５００により合成された光は、投写光学系６００により壁やスクリーン等のスクリーンＳＣＲに拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
【００２２】
以下、プロジェクターＰＪの各構成要素について説明する。  
光源装置１００は、光源部１１０、レンズアレイ１２０，レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０、重畳レンズ１５０がこの順に配置された構成になっている。
【００２３】
光源部１１０は、白色光を放射する光源ランプ１１３、及び回転放物面状の反射面を有するリフレクター１１４を備える。光源ランプ１１３から放射された白色光は、リフレクター１１４によって一方向に向って反射し、略平行な光線束となる。光源ランプ１１３は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。リフレクター１１４は、レンズアレイ１２０へ入射する。リフレクター１１４は、反射面が回転楕円面状であってもよく、この場合には、リフレクターから射出された白色光を平行化する平行化レンズが用いられることがある。
【００２４】
レンズアレイ１２０及びレンズアレイ１３０は、光源部１１０から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズアレイ１２０は、複数の第一小レンズ１２２を含んでおり、レンズアレイ１３０は複数の第二小レンズ１３２を含んでいる。第一小レンズ１２２は、第二小レンズ１３２と１対１で対応している。
【００２５】
光源部１１０から射出された光は、複数の第一小レンズ１２２に空間的に分かれて入射する。第一小レンズ１２２は、入射した光を対応する第二小レンズ１３２に結像させる。これにより、複数の第二小レンズ１３２の各々に、二次光源像が形成される。なお、第一小レンズ１２２，第二小レンズ１３２の外形形状は、液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
【００２６】
偏光変換素子１４０は、レンズアレイ１３０と重畳レンズ１５０との間の光路に配置されている。偏光変換素子１４０は、レンズアレイ１３０から射出された光Ｌの偏光状態を揃えると共に、偏光状態の揃った光Ｌを重畳レンズ１５０へと射出する。本実施形態において、偏光変換素子１４０は、例えば光Ｌの偏光状態をＳ偏光に揃えることができる。
【００２７】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された光を被照明領域にて重畳させるものである。光源装置１００から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化されて光線軸１００ａｘ周りの軸対称性が高められる。
【００２８】
色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、ミラー２３０、ミラー２４０、ミラー２５０、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ，フィールドレンズ３００Ｂ、リレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を含んでいる。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー２１０が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー２２０が緑色光を反射させる。
【００２９】
光源装置１００から射出された光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０に入射する。光Ｌのうちの赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２１０を通ってミラー２３０に入射し、ミラー２３０で反射してフィールドレンズ３００Ｒに入射する。赤色光Ｒは、フィールドレンズ３００Ｒにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｒに入射する。
【００３０】
光Ｌのうちの緑色光Ｇと青色光Ｂとは、ダイクロイックミラー２１０で反射して、ダイクロイックミラー２２０に入射する。緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２２０で反射してフィールドレンズ３００Ｇに入射する。緑色光Ｇは、フィールドレンズ３００Ｇにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｇに入射する。
【００３１】
ダイクロイックミラー２２０を通った青色光Ｂは、リレーレンズ２６０を通りミラー２４０で反射した後、リレーレンズ２７０を通りミラー２５０で反射してフィールドレンズ３００Ｂに入射する。青色光Ｂは、フィールドレンズ３００Ｂにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｂに入射する。
【００３２】
液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂにより変調された光（形成された画像）は、色合成素子５００に入射する。
【００３３】
色合成素子５００は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系６００によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。
【００３４】
次に、本実施形態に係る偏光変換素子１４０の構成を説明する。  
図２（ａ）は、偏光変換素子１４０を光射出側から見たときの平面図である。図２（ｂ）は、偏光変換素子１４０のＡＡ’断面図である。  
図２（ｂ）に示すように、偏光変換素子１４０は、複数の偏光変換セル１４１と位相差フィルム１４８を含んでいる。
【００３５】
偏光変換セル１４１は、第二小レンズ１３２と１対１で対応している。第二小レンズ１３２に形成された二次光源像からの光Ｌは、この第二小レンズ１３２に対応する偏光変換セル１４１の入射領域１４２に入射する。位相差フィルム１４８は、複数の位相差層１４５及び複数の光学的等方層１４６が基板１４７上に交互に設けられた構成となっている。
【００３６】
偏光変換セル１４１の各々には、入射領域１４２に対応させて、偏光ビームスプリッター膜１４３（偏光分離部：以下、「ＰＢＳ膜１４３」と表記する）及び位相差層１４５が設けられている。
【００３７】
位相差層１４５は、ＰＢＳ膜１４３で分離された光の偏光方向を変換する。本実施形態では、位相差層１４５は、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するように形成されている。光学的等方層１４６は、例えば無機材料などによって形成されている。光学的等方層１４６は、ＰＢＳ膜１４３で分離された光の偏光方向を維持しつつ、当該光を透過させる。
帯状の位相差層１４５及び帯状の光学的等方層１４６は、図２（ａ）に示したように、複数の偏光変換セル１４１が配列される方向（例、図２の左右方向）に交互に配置されている。位相差層１４５は反射部材１４４と平面視で重なり、光学的等方層１４６は偏光ビームスプリッター膜１４３と平面視で重なっている。位相差層１４５及び光学的等方層１４６は、一体的に形成されている。基板１４７は、例えば水晶など光透過可能な材料によって形成されている。
【００３８】
入射領域１４２に入射した光Ｌは、ＰＢＳ膜１４３により第一偏光Ｌ１と第二偏光Ｌ２とに分離される。第一偏光Ｌ１の偏光状態は、当該ＰＢＳ膜１４３に対するＰ偏光であり、第二偏光Ｌ２の偏光状態は、当該ＰＢＳ膜１４３に対するＳ偏光である。第二偏光Ｌ２と第一偏光Ｌ１のうち一方の偏光（ここでは第一偏光Ｌ１）は、反射部材１４４で反射された後、位相差層１４５に入射する。位相差層１４５に入射した第一偏光Ｌ１は、位相差層１４５により偏光状態が他方の偏光（ここでは第二偏光Ｌ２）の偏光状態に変換されて第二偏光Ｌ３になって射出される。また、ＰＢＳ膜１４３で分離された第二偏光Ｌ２は、光学的等方層１４６に入射する。光学的等方層１４６に入射した第二偏光Ｌ２は、偏光方向を維持しつつ光学的等方層１４６を透過して射出される。
【００３９】
図３及び図４は、本実施形態に係る位相差層１４５の構成を示す模式図である。  
図３及び図４に示すように、位相差層１４５は、母材２と、当該母材２中に分散した複数の誘電体ナノロッド３（針状粒子）と、を有する板状の光学部材である。
【００４０】
誘電体ナノロッド３は針状粒子に相当する。母材２は、無機物を主原料とする透光性の材料で構成されており、例えばシリコン酸化物などで構成されている。母材２は少なくとも第一偏光Ｌ１を透過する。誘電体ナノロッド３は、短軸方向が例えば数ｎｍから数十ｎｍ程度、長軸方向が例えば数十ｎｍから数百ｎｍ程度の寸法を有する誘電体材料からなる針状の粒子である。本実施形態では、誘電体ナノロッド３は、例えば炭酸ストロンチウムなどの誘電体材料を用いて構成されている。
【００４１】
図３及び図４において、母材２の主面２ａをｘｙ面とし、主面２ａの法線方向をｚ軸方向とする。また、位相差層１４５の平面形状である長方形の長辺に平行な方向をＸ軸方向とする。
【００４２】
複数の誘電体ナノロッド３は、図３に示すように、母材２の主面の法線方向から見たとき、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φが略所定の方向に揃うように配向している。ここでは、ｘ軸方向を基準として、長軸方向のＺ軸の回りの回転角を方位角φとして定義すると、方位角φは４５°に設定されている。
【００４３】
また、複数の誘電体ナノロッド３は、図４に示すように、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して所定の角度だけ傾いて配向している。すなわち、複数の誘電体ナノロッド３は、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して平行な方向には配向していない。
【００４４】
炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３は、長軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率が短軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率とは異なることが知られている。互いに直交する３つの軸ａ軸、ｂ軸、ｃ軸（ただし、ｃ軸を誘電体ナノロッドの長軸方向とする）を取り、ａ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎａ、ｂ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｂ、ｃ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｃとする。このとき、炭酸ストロンチウムは、ｎａ＝１．５２０、ｎｂ＝１．６６６、ｎｃ＝１．６６９、であり、誘電体材料の中でも複屈折性が比較的大きい。
【００４５】
炭酸ストロンチウムの上記の複屈折性を屈折率楕円体で示したものが、図５である。符号Ｋで示した平面を母材２の主面２ａとすると、屈折率楕円体Ｄの長軸方向Ｃ’は、一定の方位角を有するとともに、母材２の主面２ａに対して所定の角度をなして傾いた状態となる。これにより、所定の方向に遅相軸もしくは進相軸を有する位相差層を実現できる。
【００４６】
以下、位相差層１４５及び位相差フィルム１４８の製造方法について、図６〜図１１を用いて説明する。図６〜図１１においては、図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面に相当する構成を示して説明する。
まず、図６に示すように、水晶などの基板１０上に隔壁２２を形成する。隔壁２２は、上記の位相差層１４５を形成する領域を区切るように形成する。当該隔壁２２は、例えばフォトリソグラフィ法やエッチング法などにより、レジストをパターニングして形成することができる。勿論、他の方法により隔壁２２を形成しても構わない。
【００４７】
基板１０上に隔壁２２を形成した後、図７に示すように、基板１０のうち隔壁２２で囲まれた領域に、誘電体ナノロッド３を含有する素子材料７を塗布する（塗布工程）。なお、母材となるシリコン酸化物の原料であるポリシラザンを任意の有機溶媒に溶解したものを準備し、その溶液中に複数の誘電体ナノロッド３を分散させた素子材料７を予め作製しておく。
【００４８】
この段階では、複数の誘電体ナノロッド３はランダムな方向を向いている。また、素子材料７は、基板１０の上に薄膜状に形成されている。素子材料７の主面をｘｙ面とし、素子材料７の主面の法線方向をｚ軸方向とする。素子材料７は、例えば公知の印刷技術やインクジェット法などを用いて形成することができる。
【００４９】
次に、図８に示すように、薄膜状の素子材料７を挟むように一対の電極（第一電極４及び第二電極５）をそれぞれ複数組配置し、第一電極４と第二電極５とを用いて素子材料７に電界を印加する（電界印加工程）。
【００５０】
また、素子材料７は、不図示の基板駆動部により、基板１０に支持された状態で第一電極４と第二電極５との間を基板１０とともに、ｚ軸と直交する所定の方向（矢印Ｄで示す）に移動する構成となっている。上記の所定の方向とは、本実施例においてはｘ軸と４５°をなす方向であるが、これに限定されない。
【００５１】
ｚ軸方向から見たとき、第一電極４および第二電極５は帯状の形状を有し、第一電極４と第二電極５は互いに平行に設けられている。具体的には、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φが４５°であるため、第一電極４および第二電極５は、ｘ軸に対して１３５°の角をなして延在するように配置されている。
【００５２】
さらに、第一電極４は第二電極５に対して方位角４５°の方向にずれた位置に配置されている。この電極配置により、電界Ｅは、素子材料７の主面７ａに対して斜めに、かつ方位角４５°の方向に印加される。素子材料７に含まれる複数の誘電体ナノロッド３は針状の形状をしており、各誘電体ナノロッド３には分極が生じている。
【００５３】
そのため、電界を受けた誘電体ナノロッド３から順に、長軸方向が電界Ｅの方向に沿うように配向する。素子材料７の全体に電界Ｅが印加されると、複数の誘電体ナノロッド３は、その長軸方向の方位角が略所定の方向に揃い、かつ、長軸方向が素子材料７の主面７ａ、すなわち母材２の主面２ａに対して傾くように配向する。
【００５４】
次に、図９に示すように、例えばオーブン６等を用いて素子材料７を焼成する（焼成工程）。これにより、素子材料７中の有機溶媒が除去されるとともに、ポリシラザンが大気中の水分や酸素と反応して固化し、シリコン酸化物（母材２）に変化する。このとき、複数の誘電体ナノロッド３が略同一方向に配向した状態で固定され、位相差層１４５が形成される。
【００５５】
次に、図１０に示すように、例えばエッチングなどを行うことにより、隔壁２２を除去する（レジスト除去工程）。隔壁２２を除去した後、例えば洗浄液などによって基板１０上を洗浄する。隔壁２２が除去されることにより、基板１０上において、各位相差層１４５の間にスペースが形成される。
【００５６】
次に、図１１に示すように、基板１０上において位相差層１４５の間のスペースを埋めるように、無機材料を用いて光学的等方層１４６を形成する（光学的等方層形成工程）。光学的等方層１４６は、例えば蒸着法やスパッタリング法等によって形成することができる。光学的等方層１４６が形成されることにより、本実施形態の位相差フィルム１４８が完成する。
【００５７】
次に、完成された位相差フィルム１４８と、偏光変換セル１４１との間で位置合わせを行い、位相差フィルム１４８を当該偏光変換セル１４１に貼り付ける。位置合わせを行う際には、偏光変換セル１４１のうち第一偏光が射出される部分に位相差層１４５が配置され、第二偏光が射出される部分に光学的等方層１４６が配置されるようにする。このようにして、本実施形態の偏光変換素子１４０が完成する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、位相差層１４５が少なくとも例えば第一偏光を透過する母材２と、母材２中に長軸方向が略一方向に配向するように分散された複数の誘電体ナノロッド３とを有することとしたので、偏光変換に寄与する誘電体ナノロッド３が母材２に埋め込まれた状態となる。
【００５９】
本実施形態の位相差層１４５は、複数の誘電体ナノロッド３が位相差を発生させ、母材２は位相差を発生させないため、複数の誘電体ナノロッド３の材料、形状、配向などの諸元を制御することによって、位相差層１４５の位相差を比較的容易に制御できる。さらに、母材２が無機物の一つであるシリコン酸化物で構成されているため、耐熱性に優れた位相差板を実現できる。したがって、高輝度の光が照射されるプロジェクターの液晶ライトバルブに用いて好適なものとなる。
【００６０】
また、本実施形態の位相差層１４５の製造方法によれば、第一電極４に対する第二電極５の相対位置を変えて電界の方向を調整することで、母材２の主面２ａに対する誘電体ナノロッド３の長軸方向Ｃの傾きを調整することができる。このようにして、位相差が制御された位相差層１４５を比較的容易に作製することができる。
【００６１】
例えば斜方蒸着法等で位相差板を作製した場合、基板上に多数の誘電体のカラム（結晶構造体）が形成される。多数のカラムが露出したままであると、カラムの酸化、吸湿等の原因により特性が劣化する虞がある。これに対して、本実施形態の位相差層１４５では、多数の誘電体ナノロッド３が母材２中に埋め込まれた状態となるため、誘電体ナノロッド３の変質が生じることがない。これにより、位相差層１４５における偏光特性の劣化が低減されるため、信頼性に優れた偏光変換素子１４０を得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、ひとつの位相差フィルム１４８に、複数の位相差層１４５と複数の光学的等方層１４６とを一体的に備えることとしたので、複数の位相差層１４５と複数の光学的等方層１４６とを一の動作で偏光変換セル１４１の所定の位置に高い位置精度で装着することができる。これにより、偏光変換素子１４０の製造コスト及び製造の手間を大きく削減することができる。
【００６３】
本実施形態によれば、位相差層１４５と光学的等方層１４６とが一方向に交互に配置されていることとしたので、位相差層１４５及び光学的等方層１４６と偏光変換セル１４１との間の位置合わせは、一方向において行えば済むことになる。これにより、位相差フィルム１４８を偏光変換セル１４１に装着する際のコスト及び手間を大きく削減することができる。
【００６４】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を用いて第二実施形態に係る偏光変換素子３４０について説明するが、第１実施形態と共通する構成については、説明を省略する。図１２（ａ）は本実施形態による偏光変換素子３４０を光射出側から見たときの平面図である。図１２（ｂ）は、偏光変換素子３４０のＡ−Ａ’断面図である。
【００６５】
偏光変換素子３４０は２個の偏光変換セル１４１を有している。図１２（ｂ）に示したように、２個の偏光変換セル１４１各々が備えるＰＢＳ膜１４３が互いに隣り合うように、２個の偏光変換セル１４１が組み立てられている。偏光変換素子３４０が備える位相差フィルム３４８は、二つの位相差層１４５及び一つの光学的等方層１４６を備えている。二つの位相差層１４５及び一つの光学的等方層１４６は一体的に形成されており、光学的等方層１４６は二つの位相差層１４５の間に設けられている。この場合であっても、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
［第三実施形態］  
次に、本発明の第三実施形態を説明する。  
上記第一実施形態及び第二実施形態では、偏光変換素子として、位相差層１４１とＰＢＳ膜１４３とからなる偏光変換セル１４１を複数一方向に配列させた所謂ＰＢＳアレイ方式と呼ばれる構成を例に挙げて説明したが、本実施形態では、所謂プリズム方式と呼ばれる構成の偏光変換素子２４０が用いられた構成を例に挙げて説明する。
【００６７】
図１３は、本実施形態に係る偏光変換素子２４０の構成を示す図である。  
図１３に示すように、当該偏光変換素子２４０は、プリズム２４１、透明基板２４２、ＰＢＳ膜２４３、光反射膜２４４及び位相差フィルム２４８を有している。
【００６８】
プリズム２４１は、光入射面２４１ａと、光分離面２４１ｂと、光射出面２４１ｃとを有している。光分離面２４１ｂにはＰＢＳ膜２４３が形成されている。ＰＢＳ膜２４３は、光分離面２４１ｂと透明基板２４２の第一面２４２ａとによって挟まれている。透明基板２４２の第二面２４２ｂには、光反射膜２４４が形成されている。位相差フィルム２４８は、位相差層２４５及び光学的等方層２４６がレンズアレイ基板２４７に形成された構成を有している。
【００６９】
この構成において、レンズアレイ１３０からの光Ｌは、光入射面２４１ａからプリズム２４１に入射し、ＰＢＳ膜２４３において第一偏光Ｌ１と第二偏光Ｌ２とに分離される。分離された第一偏光Ｌ１は、ＰＢＳ膜２４３を透過し、光反射膜２４４によって光射出面２４１ｃ側へ反射される。この第一偏光Ｌ１は、光射出面２４１ｃから射出され、位相差層２４５に入射される。位相差層２４５に入射した第一偏光Ｌ１は、第二偏光Ｌ３に変換されてレンズアレイ基板２４７から射出される。
【００７０】
一方、分離された第二偏光Ｌ２は、ＰＢＳ膜２４３によって光射出面２４１ｃ側へ反射される。反射された第二偏光Ｌ２は、光射出面２４１ｃから射出され、光学的等方層２４６を通過してレンズアレイ基板２４７から射出される。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態においては、位相差層１４５に電界を印加する際、基板１０を移動させつつ電界を印加する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【００７２】
図１４は、電界印加工程の他の例を示す図である。  
図１４に示すように、素子材料７を挟むように複数対（ここでは３対）の第一電極４ａ，第一電極４ｂ，第一電極４ｃ，第二電極５ａ，第二電極５ｂ，第二電極５ｃが配置されている。第一電極４ａと第二電極５ａとが１つの対をなし、第一電極４ｂと第二電極５ｂとが１つの対をなし、第一電極４ｃと第二電極５ｃとが１つの対をなす。電界印加工程では、これら３対の電極を用いて素子材料７に電界を印加する。
【００７３】
例えば、最初に第一電極４ａと第二電極５ａとを用いて、素子材料７の主面７ａに対して斜め方向に電界Ｅを印加する。次に、第一電極４ｂと第二電極５ｂとを用いて、素子材料７の主面７ａに対して斜め方向に電界Ｅを印加する。さらに、第一電極４ｃと第二電極５ｃとを用いて、素子材料７の主面７ａに対して斜め方向に電界Ｅを印加する。この方法によれば、素子材料７を移動させなくても、上記の製造方法と同様、素子材料７の一端側の誘電体ナノロッド３から他端側の誘電体ナノロッド３に向けて順に配向が進行する。
【００７４】
また、上記実施形態では、光学的等方層１４６として、無機材料を用いた層を形成する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図１５に示すように、位相差層１４５の間に何も形成せず、光学的等方層１４６が空気の層となるような構成であっても構わない。この構成によれば、例えば上記実施形態における光学的等方層形成工程を省略することができるため、位相差フィルム１４８及び偏光変換素子１４０の製造工程を短縮することができ、低コスト化が可能となる。
【００７５】
また、上記各実施形態では、偏光分離部から射出された第一偏光を第二偏光に変換し、偏光変換セルから第二偏光を射出するように位相差層と光学的等方層を配置したが、これに限られない。例えば、偏光分離部から射出された第二偏光を第一偏光に変換し、偏光変換セルから第一偏光を射出するように位相差層と光学的等方層を配置してもよい。また、第一偏光Ｌ１の偏光状態を、当該ＰＢＳ膜１４３に対するＳ偏光とし、第二偏光Ｌ２の偏光状態を、当該ＰＢＳ膜１４３に対するＰ偏光としてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
ＰＪ…プロジェクター  ２…母材  ２ａ…主面  ３…誘電体ナノロッド  １４０、２４０…偏光変換素子  １４１…偏光変換セル  １４２…入射領域  １４３…偏光ビームスプリッター膜（ＰＢＳ膜）  １４４…反射部材  １４５、２４５…位相差層  １４６、２４６…光学的等方層  １４７…基板  ２４１…プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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