JP2006047829A

JP2006047829A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2006047829A
Application number: JP2004230873A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Ichikawa; 信彦市川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】ワイヤグリッド偏光子を用いた液晶表示装置において照明光の利用効率をより上げ、厚さをより薄くし、効果的に電磁波ノイズを防止する。
【解決手段】透明基板１、２間に液晶層３を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段１、４が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段１を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、照明光入射側の透明基板１として、一方の偏光手段を構成し、透明基板５上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層６が配置されてなるワイヤグリッド偏光子１が用いられている液晶表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、ワイヤグリッド偏光子を用いてバックライト利用効率向上を図った直視型の液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、既存のＣＲＴ方式の表示装置に比較し、薄型軽量であり、現在広く普及しつつある。しかしながら、そのバックライトから放射される光の利用効率は、現在大変低い値に止まっており、改善が求められている。利用効率低下の要因として、バックライトのランダムな偏光を直線偏光にそろえるために偏光板が必要であるが、これにより光は凡そ半分以下に低下していることがあげられる。

例えば、特許文献１においては、その対策が示されている。この特許文献１の図４に示されるような２つの異なったポリマー材からなる交互の層を多層積層し、一方の層は延伸することで屈折率の異方性を持ち、もう一方の層は延伸によらず一定の屈折率を有している。このような構成の層にランダム偏光のバックライトを入射させることで、一方向の偏光は通過し、それに直交する偏光光は反射させることができる。このような構成のものは、ＤＢＥＦという商品名で実際に使用されている。

このＤＢＥＦにおいて、一方向の光の反射率は凡そ９０％程度であり、直交する偏光方向の光は凡そ８５％程度の透過率を有している。

しかしながら、反射率、透過率共に完全ではないため、液晶表示パネルとＤＢＥＦとの間には完全な直線偏光にするための偏光板が必ず必要であった。そのため、ＤＢＥＦで略偏光方向をそろえられた入射光も、その偏光板を通過することで２０〜２５％程度は吸収される考えられ、照明光の利用効率低下を引き起こしていた。

これに対して、一方の偏光方向の光は高い透過率を持ち、もう一方の偏光方向の光は高い反射率を持つワイヤグリッド偏光子が非特許文献１、非特許文献２等において知られている。

ワイヤグリッド偏光子では、金属線に平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光を反射し、金属線に直交に振動する電界ベクトルを持つ偏光を透過することにより、直線偏光を得るものである。

このようなワイヤグリッド偏光子を光源と液晶表示パネルとの間に挿入することで、液晶表示パネルの入射側に偏光板を用いずに、照明光の高い利用効率で高品位の表示が可能となる。

このようなワイヤーグリッド偏光子を用いて液晶表示装置のバックライトの利用効率向上を目指すものとして、特許文献２には、ワイヤーグリッド偏光子とλ／４板若しくは拡散板を組み合わせて用いた液晶表示装置用バックライト光源が開示されている。特許文献２には、ワイヤーグリッド偏光板により反射された偏光成分を光源の前後に配置されたλ／４板と反射板によりワイヤーグリッド偏光板の透過偏光に変換することや、ワイヤーグリッド偏光板により反射された偏光成分を拡散板によりランダム偏光にした後再度ワイヤーグリッド偏光板を透過させることで、光の利用効率を上げることが開示されている。

また、特許文献３、特許文献４には、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターとλ／４板を組み合わせて用いた液晶プロジェクター用光源が開示されている。特許文献３、特許文献４には、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターにより反射されたｐ偏光成分を光源の前後に配置されたλ／４板と反射板によりｓ偏光に変換して、光の利用効率を上げることが開示されている。

ところで、バックライトとして用いられる冷陰極管乃至その駆動回路からは電磁波ノイズが発生しており、液晶表示装置の動作への悪影響が指摘されている。そのため、液晶表示装置によってはこれを防止するために、ＩＴＯ等の透明導電膜を形成したシートを液晶表示装置とバックライトとの間に配置し、場合によっては液晶表示装置の外ケースの金属部と電気的に接続することで、ノイズを遮断する場合がある。

しかしながら、大画面化する液晶表示装置において、ＩＴＯフィルムは高価であり、また、ＩＴＯフィルムによる光吸収や反射があり、バックライト利用効率の点で不利である。
特表平９−５０６９８４号公報特開昭６３−１６８６２６号公報特開平５−６６３６８号公報特開平１１−６９８９号公報『現代人の物理１−光と磁気』（東京農業大学佐藤勝昭１９８８年Ｐ．１０３（朝倉書店） J.P. Auton,"Infrared Transmission Polarizer by Photolithography",Applied.Optics.Vol.6.p.1023(1967)

上記したように、液晶表示装置において、ワイヤグリッド偏光子を光源と液晶表示パネルとの間に挿入することで、照明光の利用効率を上げることが知られている。

しかしながら、ワイヤグリッド偏光子はガラス等の透明基板上に平行に多数の金属線を配置してなるものであり、そのようなワイヤグリッド偏光子を光源と液晶表示パネルとの間に挿入すると、液晶表示装置の厚さが厚いものになってしまうだけでなく、界面が増加する分光の利用効率が低下する。

さらに、ワイヤグリッド偏光子を用いる場合でも、バックライトからの電磁波ノイズを防止するためにＩＴＯフィルムを別に配置すると、コストが嵩むだけでなく、バックライトの利用効率が低下する。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤグリッド偏光子を用いた液晶表示装置において照明光の利用効率をより上げ、また、液晶表示装置の厚さをより薄く、また、効果的に電磁波ノイズを防止するようにすることである。

上記目的を達成する本発明の第１の液晶表示装置は、透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
照明光入射側の透明基板として、一方の偏光手段を構成し、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が用いられていることを特徴とするものである。

この場合に、ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が相互に電気的に接続され同電位に保たれているようにしてもよい。

本発明の第２の液晶表示装置は、透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
一方の偏光手段として、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が用いられており、
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が相互に電気的に接続され同電位に保たれていることを特徴とするものである。

本発明の第３の液晶表示装置は、透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
照明光用光源として線状光源が用いられ、前記線状光源から前記観察側と反対側の透明基板までの間に導光板を介して拡散を経ずに照明光を拡大させて導くように構成され、
前記線状光源の前方に、一方の偏光手段として、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が配置されていることを特徴とするものである。

以上のワイヤグリッド偏光子の導電線の配置周期が０．３μｍ以下、導電線のデューティ比が０．１〜０．３、導電線間の溝深さが０．０５から０．４μｍに設定されていることが望ましい。

また、ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が２光束干渉露光によりパターニングされたものであることが望ましい。

また、ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が透明基材と共にその長手方向に延伸して作製されたものであってもよい。

本発明によると、液晶表示装置のバックライト利用効率を向上させことができ、また、部品点数を減らし、また、液晶表示装置をより薄くできる効果がある。さらに、電磁波ノイズが悪影響を与えるのを防止することができる。さらに、用いるワイヤグリッド偏光子を液晶表示装置の表示面の面積に比べて小さくでき、コスト低減が可能となる。

以下に、本発明による液晶表示装置を実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明による第１の実施例の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、液晶パネル１０の観察側と反対側に、光源としての蛍光管１１、蛍光管１１からの照明光を拡散させる白色散乱板１２、白色散乱板１２からの拡散光の拡散角を絞るビーズ散乱板１３、ビーズ散乱板１３からの拡散光を制限された散乱角内に変換して照明光の輝度を向上させるプリズムシート（ＢＥＦ）１４、液晶パネル１０の順に配置されている。

液晶パネル１０は、バックライト側の基板を兼ねるワイヤグリッド偏光子１と観察側の透明基板２の間にＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等の液晶層３が挟まれており、観察側の透明基板２の観察側には直線偏光板４が配置されており、ワイヤグリッド偏光子１と直線偏光板４は、通常直交ニコルの状態に配置される。

ここで、ワイヤグリッド偏光子１は、図２に模式的に示したように、ガラス等の透明基板５の表面（入射側表面に限定されないが、図１の構成では、バックライト入射側表面が望ましい。）に、アルミニウム、銀、Ｃｒ等の金属からなり一定周期で平行に配置された直線格子状の導電線層６からなるもので、その格子の配置周期は０．３μｍ以下、導電線の格子のデューティ比が０．１〜０．３、導電線の格子の溝深さが０．０５から０．４μｍに設定されるものである。このようなワイヤグリッド偏光子１は、先にも説明したように、ランダム偏光（自然偏光）の光７を入射させると、導電線層６の導電線に平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光（本明細書では、偏光方向を電界ベクトルの振動方向として取り扱う。）を持つ成分８を反射し、導電線に直交に振動する偏光方向の成分９を透過するもので、このようなワイヤグリッド偏光子１を透過させることで、その導電線に直交する偏光方向を持った直線偏光が得られるものである。

図１の構成に戻って、この実施例の液晶パネル１０の観察側の透明基板２の内面には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルター、対向電極、液晶層３を配向させる配向膜等が設けられるが、図示は省く。また、ワイヤグリッド偏光子１を構成する透明基板５の内面には、カラーフィルターの画素と整列して画素電極、ＴＦＴ（ＴＦＤ）、配向膜等が設けられるが、図示は省く。なお、透明基板２の内面に設ける上記各層と、ワイヤグリッド偏光子１の透明基板５の内面に設ける上記各層とは反対であってもよい。

以上のような構成であるので、蛍光管１１から出た自然偏光の照明光は、白色散乱板１２とビーズ散乱板１３を経て適度の拡散角の拡散光としてプリズムシート（ＢＥＦ）１４に入射し、このプリズムシート（ＢＥＦ）１４である程度液晶パネル１０に垂直な方向に揃えられた自然偏光の照明光は、液晶パネル１０のバックライト側のワイヤグリッド偏光子１に入射し、その導電線に直交する偏光方向の成分のみが透過され、その導電線に平行な偏光方向の成分はワイヤグリッド偏光子１で反射され、プリズムシート（ＢＥＦ）１４を経てビーズ散乱板１３と白色散乱板１２に戻され、これらの散乱板１３、１２で再び反射方向へ拡散されて自然偏光となり、再度ワイヤグリッド偏光子１に入射し、その導電線に直交する偏光方向の成分が透過される。また、プリズムシート（ＢＥＦ）１４、ビーズ散乱板１３、白色散乱板１２を経て蛍光管１１位置へ戻った光も図示していない反射板等で反射され散乱板１２、１３、プリズムシート（ＢＥＦ）１４を経て自然偏光となり、再度ワイヤグリッド偏光子１に入射し、その導電線に直交する偏光方向の成分が透過される。このような光路を経て蛍光管１１から出た照明光はほとんどがワイヤグリッド偏光子１を透過する偏光成分になるため、バックライトの利用効率は相当高くなり、少ない電力で明るい表示が可能になる。ワイヤグリッド偏光子１を透過した直線偏光は、画素の表示状態がＯＦＦ（電圧無印加）の場合は偏光方向が回転され、直線偏光板４を通ってその画素の色を表示し、画素の表示状態がＯＮ（電圧無印加）の場合は偏光方向がそのままで直線偏光板４に当たり遮断されて黒を表示する。

また、本実施例においては、液晶表示装置の液晶パネル１０を構成する観察側と反対側の透明基板をワイヤグリッド偏光子１で構成したので、部品点数が減るだけでなく、液晶表示装置をより薄くできる効果がある。

次に、本発明の液晶表示装置に用いるワイヤグリッド偏光子１の作製方法の１実施例について説明する。図３に示すように、厚さ０．５５ｍｍのガラス基板５を用意し、そのガラス基板５を純水と洗剤を用いてその表面を洗浄し、次いで、真空蒸着機中に投入して、１０^-6Torrまで真空度を高めた後、Ａｇ（銀）を０．２μｍの厚さに加熱蒸着した。

続いて、フォトレジストとして東京応化（株）製ＯＦＰＲ８００を用い、ガラス基板５の蒸着された銀層６’上にスピンナー法により１５００回転／分で３０秒間かけてポジ型フォトレジスト層２１をコーティングした。

次いで、クリプトンレーザー（コヒレント社ＩＮＮＯＶＡＳａｂｅｒ）を使用して、２光束干渉露光光学系を組み、ガラス基板５のポジ型フォトレジスト層２１上において干渉縞パターンが形成できるように設定した。そのレーザー発振波長を４１３ｎｍとし、２光束は何れも平行光とし、その２光束２２、２３が交差する角度は空気中で７５°に設置し、さらにその２光束２２、２３はガラス基板５に対して垂直方向から面対称の方向から入射するように設定した。レーザー光２光束２２、２３の総露光量として５０ｍＪ／ｃｍ² を照射した。

次いで、現像液として東京応化（株）製ＮＭＤー３を用いて露光済みのポジ型フォトレジスト層２１を現像した。この工程により、ポジ型フォトレジスト層２１のパターン露光部は除去され、銀層６’が露出する状態になっている。

続いて、銀エッチング液により露出部を除去した。

最後に、残余のレジストも除去することで、ガラス基板５上に銀線６をストライプ上に形成することができた。パターンのピッチは約２１０ｎｍ、銀形成部の最大厚み０．２μｍ、ディーティー比は０．２を得ることができた。

このワイヤグリッド偏光子１の直交偏光それぞれに対する透過、反射特性を分光光度計（島津製作所製ＵＶ３１００）を用いて測定したところ、可視波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍ範囲での平均反射率は、ＴＥ反射率＝約８０％、ＴＭ反射率＝約５％、ＴＥ透過率＝約１５％、ＴＭ透過率＝約９０％を得られ、このワイヤグリッド偏光子１を液晶表示装置の液晶パネル１０のバックライト側基板として用いたところ、輝度が約３０％向上することが確認された。

上記の実施例において、使用したガラス基板５の代わりに樹脂基材を使用した。材料としてポリカーボネートを使用した。基材をガラスからポリカーボネートに代えた以外は、上記実施例と同条件としてワイヤグリッド偏光子１を作製することで、略同様の透過反射率を得ることができ、同様の輝度向上効果が確認された。

図４に、本発明による第２の実施例の液晶表示装置の構成を示す断面図を示す。この実施例においては、液晶パネル１０の観察側と反対側に、光源としての蛍光管１１、蛍光管１１からの照明光を拡散させる白色散乱板１２、白色散乱板１２からの拡散光の拡散角を絞るビーズ散乱板１３、ビーズ散乱板１３からの拡散光を制限された散乱角内に変換して照明光の輝度を向上させるプリズムシート（ＢＥＦ）１４、本発明によるワイヤグリッド偏光子１’、液晶パネル１０の順に配置されている。

この例の場合は、液晶パネル１０は、バックライト側の透明基板３１と観察側の透明基板２の間にＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等の液晶層３が挟まれており、観察側の透明基板２の観察側には直線偏光板４が配置されており、ワイヤグリッド偏光子１’と直線偏光板４は、通常直交ニコルの状態に配置される。

そして、液晶パネル１０の観察側の透明基板２の内面には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルター、対向電極、液晶層３を配向させる配向膜等が設けられるが、図示は省く。また、バックライト側の透明基板３１の内面には、カラーフィルターの画素と整列して画素電極、ＴＦＴ（ＴＦＤ）、配向膜等が設けられるが、図示は省く。なお、透明基板２の内面に設ける上記各層と、透明基板３１の内面に設ける上記各層とは反対であってもよい。

ここで、この実施例に用いるワイヤグリッド偏光子１’は、図５に模式的に示すように、ガラス等の透明基板５の表面に設けられた図２の場合と同様な直線格子状の導電線層６と、その導電線の端部間を電気的に接続して全ての導電線を同じ電位に保つ接続線３３とからなるもので、光学的には図２のワイヤグリッド偏光子１と同様に導電線層６の導電線に平行な偏光方向の入射光偏光成分を反射し、導電線に直交する偏光方向の入射光偏光成分を透過して直線偏光を与える。それに加えて、導電線層６は接続線３３で全ての導電線が接続されて同電位に保たれているので、導電線の配置周期に比べて十分に長い波長を持つ電波に対しては、ＩＴＯ等の透明導電膜と同様に、蛍光管１１及び図示しないその駆動回路からの電磁波ノイズを遮断する作用がある。

以上のような構成であるので、図１の実施例と同様の原理で、バックライトの利用効率が高くなり、少ない電力で明るい表示が可能になる。

加えて、液晶パネル１０のバックライト入射側に配置されているワイヤグリッド偏光子１’は電磁波ノイズ遮断体としての機能があるので、光源の蛍光管１１側から出る電磁波ノイズが液晶パネル１０のＴＦＴ（ＴＦＤ）、電極等に入って悪影響を与えるのを防止することができる。なお、この場合、ワイヤグリッド偏光子１’の導電線層６を液晶表示装置の外ケースの金属部と電気的に接続することがより望ましい。

さらに、このような導電線層６の全ての導電線を接続線３３で接続して同電位に保っているワイヤグリッド偏光子１’を図１の実施例のワイヤグリッド偏光子１として用いることで、部品点数を減らし、より薄い液晶表示装置とすることができる。

なお、図５のような構成の導電線層６を図３を用いて説明した２光束干渉露光により作製する場合には、ポジ型フォトレジストを金属層（銀層）６’のエチングマスクとして使用するとすると、接続線３３に対応する部分の露光を遮光する遮光マスクを配置した後に干渉露光用の２光束２２、２３を照射するようにすればよい。

図６は、本発明による別の実施例の液晶表示装置として、光源から液晶パネル１０までの間に導光板を介して拡散を経ずに照明光を拡大させて導く場合に、小型のワイヤグリッド偏光子１（図の場合は、ワイヤグリッド偏光子１を用いているが図４、図５で用いたワイヤグリッド偏光子１’でもよい。）を用いて構成した実施例の断面図である。図６（ａ）、（ｂ）において、液晶パネル１０としては、図４の実施例同様、バックライト側の透明基板３１と観察側の透明基板２の間にＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等の液晶層３が挟まれており、観察側の透明基板２の観察側には直線偏光板４が配置されており、後で説明するワイヤグリッド偏光子１と直線偏光板４は、通常直交ニコルの状態に配置される。

図６（ａ）、（ｂ）何れの例でも、光源として蛍光管等の線状光源４１又はＬＥＤ等の点状光源が直線状に配置された線状光源４１が用いられ、その背後には照明光を前方へ反射する凹面円筒鏡４２が配置されている。そして、線状光源４１の前方には線状光源４１の長さに略等しい細長いワイヤグリッド偏光子１が配置され、ワイヤグリッド偏光子１を経た照明光は、図６（ａ）の場合は、楔型の導光板４３に入射し、その内部で反射を繰り返してその液晶パネル１０側の表面からその表面に対して鋭角をなす光束として射出し、商品面「ダイヤアート」（三菱レイヨン（株））として知られているようなプリズムシート４４のマイクロプリズム４５が設けられた面に入射する。プリズムシート４４の断面三角形の直線状のマイクロプリズム４５の１つの斜面４６からその射出光が入射し、反対側の斜面４７で反射して、液晶パネル１０に略垂直に入射する光束４８としてプリズムシート４４から出て液晶パネル１０を背後から照明する。

この構成で、線状光源４１からワイヤグリッド偏光子１に入射する光束径は、導光板４３とプリズムシート４４の作用で紙面内で拡大されるが、拡散作用を受けずに照明光として拡大されるので、ワイヤグリッド偏光子１を経た偏光方向は維持されるので（特に、偏光方向が紙面内の方向、あるいは、紙面に垂直な方向の場合）、ワイヤグリッド偏光子１は線状光源４１を覆う面積であっても、液晶パネル１０のバックライト側の配置されるべき直線偏光板としての機能を満たすことができる。

加えて、線状光源４１の前方に配置されたワイヤグリッド偏光子１で反射された偏光成分は線状光源４１とその背後の表面が散乱反射面の凹面円筒鏡４２に戻って拡散反射されて自然偏光となり、再度ワイヤグリッド偏光子１に入射し、透過直線偏光成分が透過され、残りは再び線状光源４１とその背後の凹面円筒鏡４２に戻り、最後には線状光源４１から出た照明光はほとんどがワイヤグリッド偏光子１を透過する。

また、図６（ｂ）の場合は、ワイヤグリッド偏光子１を経た照明光は、裏面にマイクロ反射プリズム５４が設けられた導光板５３に入射し、マイクロ反射プリズム５４の斜面５５で反射されて、液晶パネル１０に略垂直に入射する光束４８として導光板５３から出て液晶パネル１０を背後から照明する。

この構成の場合も、線状光源４１からワイヤグリッド偏光子１に入射する光束径は、導光板４３とプリズムシート４４の作用で紙面内で拡大されるが、拡散作用を受けずに照明光として拡大されるので、ワイヤグリッド偏光子１を経た偏光方向は維持されるので（特に、偏光方向が紙面内の方向、あるいは、、紙面に垂直な方向の場合）、ワイヤグリッド偏光子１は線状光源４１を覆う面積であっても、液晶パネル１０のバックライト側の配置されるべき直線偏光板としての機能を満たすことができる。

したがって、図６（ａ）、（ｂ）何れの構成でも、図１、図４の場合と同様に、バックライトの利用効率が高くなり、少ない電力で明るい表示が可能になる。

そして、これらの構成では、液晶パネル１０の表示面の面積に比べて小さい面積のワイヤグリッド偏光子１又は１’を用いて液晶パネル１０のバックライト側の直線偏光板を構成できるので、コスト低減が可能である。

ところで、本発明に用いるワイヤグリッド偏光子としては、性能と製造コストの点から図３を用いて説明した２光束干渉露光により作製したものを用いるのが望ましい。

このようなワイヤグリッド偏光子を作製するには、図３の実施例に限定されず、ガラス乃至各種樹脂の基板上にアルミニウム、クロム、銀や他の適切な金属材料を蒸着、スパッタリング、メッキ等の手法により薄膜形成し、その上に光感光性樹脂（レジスト）を塗布して成膜し、さらに、２光束干渉露光により所定のピッチの金属のストライプパターンを形成する。

そのような２光束干渉露光用の光源としては、コヒーレンシーの高いものを用いることが望ましく、レーザー光が一般的には適切である。

そのようなレーザーとしては、Ａｒ、ＹＡＧ、Ｋｒ、ＣＯ₂ 、Ｈｅ−Ｎｅ、ＫｒＦ等の気体レーザーや、半導体レーザー、ルビーレーザー等の固体レーザー等の何れかを用いる。ただし、波長以下の微細干渉パターンを形成させるためには、一般的にはなるべく短波長のレーザーを使用するのがよい。

可干渉な光源を２光束に分離し、干渉露光の後、湿式乃至乾式の現像処理を施すことで、レジストをパターニングすることができる。

その後、レジストが剥離されて金属表面が露出した部分を除去するために、イオンビームや各種湿式のエッチングを施すことで金属を除去し、最後に残留のレジストを除去することで、金属膜のパターニングが完成する。

なお、以上のようにして作製した金属のストライプパターンを原版として、その原版をマスクとして同様の乾板上に密着露光して複製することにより、ワイヤグリッド偏光子を作製するようにすることもできる。

なお、一般的なフォトリソグラフィー工程においては、精密に作製したマスクを密着露光させるかあるいは縮小結像させることが必要であるが、現在大画面化している液晶表示装置用途に波長以下のピッチを描画するためのマスクを作製することは現実的に不可能である。本発明で用いた方法においては、そのマスク類を準備する必要がなく、主にレーザーの波長と２光束間の角度を調整することだけで、波長以下のピッチを任意に設定、製造することが可能である。

さらに、金属層をストライプパターンにパターニングした後に、所望の微細なピッチや、高アスペクト比や、所定のデューティー比に合わせるまで基材と導電線をその長手方向へ延伸させるようにしてもよい。延伸に際しては、各種加熱方法によって基材のガラス化転移点温度Ｔg を超える温度まで昇温させる。そのためには、例えばＰＥＴ、ＡＢＳ樹脂、ＣＯＰフィルム等の高耐熱性で高透明性のフィルムを用い、その上にハンダのような低融点金属からなるストライプパターンをパターニングし、その溶解温度に近い温度に昇温し、基材のフィルムと共に延伸させる。なお、使用可能な樹脂フィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリルロピレン（ＰＰ）等、及び、これらの樹脂の少なくとも一種を含む共重合樹脂やこれらに限定しない樹脂があげられる。

以上、本発明の液晶表示装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明による第１の実施例の液晶表示装置の構成を示す断面図である。ワイヤグリッド偏光子の構成と作用を模式的に示す図である。本発明の液晶表示装置に用いるワイヤグリッド偏光子の作製方法の１実施例を説明するための図である。本発明による第２の実施例の液晶表示装置の構成を示す断面図である。図４の実施例に用いるワイヤグリッド偏光子の構成と作用を模式的に示す図である。本発明による別の実施例の液晶表示装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、１’…ワイヤグリッド偏光子
２…観察側の透明基板
３…液晶層
４…直線偏光板
５…透明基板
６…導電線層
６’…銀層
７…ランダム偏光の光
８…反射成分
９…透過成分
１０…液晶パネル
１１…蛍光管
１２…白色散乱板
１３…ビーズ散乱板
１４…プリズムシート（ＢＥＦ）
２１…ポジ型フォトレジスト層
２２、２３…干渉用平行光束
３１…バックライト側の透明基板
３３…接続線
４１…線状光源
４２…凹面円筒鏡
４３…楔型の導光板
４４…プリズムシート
４５…マイクロプリズム
４６、４７…斜面
４８…照明光束
５３…導光板
５４…マイクロ反射プリズム
５５…斜面

Claims

透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
照明光入射側の透明基板として、一方の偏光手段を構成し、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が用いられていることを特徴とする液晶表示装置。
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が相互に電気的に接続され同電位に保たれていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
一方の偏光手段として、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が用いられており、
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が相互に電気的に接続され同電位に保たれていることを特徴とする液晶表示装置。
透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極と対向電極が設けられ、その観察側と観察側と反対側とに偏光手段が配置され、観察側と反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成された液晶表示装置において、
照明光用光源として線状光源が用いられ、前記線状光源から前記観察側と反対側の透明基板までの間に導光板を介して拡散を経ずに照明光を拡大させて導くように構成され、
前記線状光源の前方に、一方の偏光手段として、透明基材上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が相互に電気的に接続され同電位に保たれていることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線の配置周期が０．３μｍ以下、導電線のデューティ比が０．１〜０．３、導電線間の溝深さが０．０５から０．４μｍに設定されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の液晶表示装置。
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が２光束干渉露光によりパターニングされたものであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の液晶表示装置。
前記ワイヤグリッド偏光子の導電線層の導電線が透明基材と共にその長手方向に延伸して作製されたものであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の液晶表示装置。