JP2009042319A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルター基板への偏光板の貼り付け工程を削除することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、カラーフィルター層７ｒを有するカラーフィルター基板２と、このカラーフィルター基板２と液晶層を介して対向する対向基板とを備え、カラーフィルター基板２の内部にブラックマトリクス８と同層でワイヤーグリッド偏光子９を形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、カラーフィルター基板を有する液晶表示装置とその製造方法に関する。

液晶表示装置や投射型の表示装置などにはカラーフィルターが用いられている。カラーフィルターとは、透過光のスペクトルが希望の特性となるように設計されたフィルターである。一般に、液晶表示装置向けのカラーフィルターとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の顔料分散レジストを細かく塗り分けたものが知られている。

また、従来公知の液晶表示装置や投射型の表示装置では、上記カラーフィルターに加えて、偏光素子を別に設ける必要がある。一般的に、この偏光素子は多層で構成され、入射光を偏光させる高分子偏光物質を中心に、支持体ＴＡＣ（tri-acetyl-cellulose）を偏光物質の両側に使用している。また、偏光素子をガラス表面に接着させるために、接着層を有する板状の形状で偏光素子（以下、「偏光板」と記す）を構成している。そして、液晶パネルの前面板となるカラーフィルター基板や、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と記す）などをアレイ状に配列した背面板に対し、それぞれ上記接着層を用いて偏光板を貼り付けている。

偏光板の貼り付け工程では、例えば貼り付け界面への異物の混入などが原因で歩留まりが低下する。通常は、異物の混入などが見つかった場合は、偏光素子自体の部品コストを無駄にしないように、基板から偏光板を剥離、再生して、再貼り付けを行なっているものの、その再生に要するコストも安価ではなく、昨今の液晶パネルの低価格競争化を鑑みると、その影響は大きくなっている。

一方、バックライトから放射される光の利用効率は、現在大変低い値になっており、改善が求められている。利用効率低下の要因としては、バックライトのランダムな偏光を直線偏光に揃えるために偏光板が必要で、この偏光板に光を通すときに、そこを通過する光がおおよそ元の半分以下に低下していることが挙げられる。

そこで、例えば下記特許文献１においては、その対策が示されており、そこに開示された偏光子はDBEFという商品名で実際に使用されている。このDBEFでは、一方向の光の反射率はおおよそ９０％程度、直交する偏光方向の光はおおよそ８５％程度の透過率を有している。

特表平９−５０６９８４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された偏光子を用いた場合でも、反射率、透過率共に完全ではないため、液晶パネルとDBEFとの間には完全な直線偏光にするための偏光板が必要であった。その場合、偏光板の貼り付け工程で不良発生による歩留まりの低下が問題となっていた。また、不良品を再生するための工程も必要とされていた。

本発明に係る液晶表示装置は、カラーフィルター層を有するカラーフィルター基板と、このカラーフィルター基板と液晶層を介して対向する対向基板とを備え、カラーフィルター基板の内部にワイヤーグリッド偏光子が形成された構成となっている。

本発明に係る液晶表示装置においては、カラーフィルター基板の内部にワイヤーグリッド偏光子を形成することにより、カラーフィルター基板に偏光板を貼り付ける必要がなくなる。

本発明の液晶表示装置によれば、カラーフィルター基板に対する偏光板の貼り付け工程や、この貼り付け工程で発生する不良を削減することができる。このため、低コストの液晶パネルを実現することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す分解斜視図である。図示した液晶表示装置１は、カラーフィルター基板２と、液晶層３と、対向基板４と、偏光板５と、バックライト６とを備えた構成となっている。液晶パネルは、カラーフィルター基板２、液晶層３、対向基板４及び偏光板５を用いて構成されるものである。その場合、カラーフィルター基板２は液晶パネルの前面板を構成し、対向基板４は液晶パネルの背面板を構成するものとなる。

カラーフィルター基板２は、その内部に、ＲＧＢの各色に対応するカラーフィルター層と、当該カラーフィルター層を区画するブラックマトリクスと、上記偏光板５と対をなすワイヤーグリッド偏光子とを有するものである。ワイヤーグリッド偏光子は、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偏光子である。ワイヤーグリッド偏光子は、金属線（金属ワイヤー）に平行な方向に振動する電界ベクトルを持つような偏光を反射し、金属線に直交する方向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。

ワイヤーグリッド偏光子は、偏光効率に優れ、透過率が高く、視野角が広い偏光子である。ワイヤーグリッド偏光子の金属線の高さは例えば１４０ｎｍ程度であり、各金属線の幅は格子周期（格子周期は入射光の波長の半分以下でなければならない）の半分であると仮定すると、格子周期が短くなるほど偏光効率が向上する。例えば、可視光となる青（４５０ｎｍ）、緑（５５０ｎｍnm）、赤（６５０ｎｍ）の波長で偏光消滅率が１００００以上になるためには、格子周期が１２０ｎｍ以下でなければならない。ここで、金属線の幅は例えば６０ｎｍ程度である。

カラーフィルター層は、赤色の光を選択的に透過させるカラーフィルター層（以下、「赤色カラーフィルター層」と記す）と、緑色の光を選択的に透過させるカラーフィルター層（以下、「緑色カラーフィルター層」と記す）と、青色の光を選択的に透過させるカラーフィルター層（以下、「青色カラーフィルター層」と記す）とを含むものである。

液晶層３は、カラーフィルター基板２と対向基板４の間に挟み込まれた状態で配置されるものである。液晶層３は、カラーフィルター基板２と対向基板４の間に介装されるスペーサによって確保される隙間部分に封入される。液晶層３は、バックライト６から入射する光の透過量をＲＧＢの画素単位で変調するためのものである。

対向基板４は、例えば透明なカラス基板をベースに構成されるものである。対向基板４は、ＲＧＢの画素ごとに設けられるＴＦＴ等のスイッチング素子と、当該スイッチング素子を含む画素回路を駆動する駆動回路とを有する。

偏光板５は、対向基板４の外側の面（バックライト６からの光が入射する面）に貼り付けられるものである。偏光板５は、バックライト６から入射する光成分のうち、例えば水平方向に振動する直線偏光成分を透過させる。バックライト６は、液晶表示装置１で液晶パネルに画像を表示するための光源として設けられるものである。

上記構成からなる液晶表示装置１においては、バックライト６で発光した光が偏光板５を通して対向基板４に入射する。このとき、バックライト６から対向基板４に向けて照射される光のうち、偏光板５を透過する光は水平方向に振動する直線偏光となる。このため、対向基板４に入射する光は、偏光板５によって偏光方向が水平方向に揃えられた光となる。

こうして対向基板４に入射した光は、例えばすべての画素のスイッチング素子をオン状態にして白表示を行なったときに、液晶層３で偏光方向を９０度曲げられる。このため、液晶層３を通り抜けた光の偏光方向は垂直方向となる。

液晶層３を通り抜けた光はカラーフィルター基板２に入射する。カラーフィルター基板２では、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター層によって光の色選別が行われるとともに、ワイヤーグリッド偏光子によって光の偏光方向が垂直方向に揃えられる。偏光板５の偏光軸とワイヤーグリッド偏光子の偏光軸は、光の進行方向に垂直な面内で互いに９０度異なる方向に設定されている。したがって、例えば偏光板５の偏光軸を９０度回転させた場合は、これに合わせてワイヤーグリッド偏光子の偏光軸を９０度回転させる必要がある。

ちなみに、液晶パネルに入射した外光は、カラーフィルター基板２、液晶層３、対向基板４及び偏光板５を順に透過してバックライト６に到達し、かつバックライト６に設けられた不図示の反射板で反射して、上記同様の経路をたどることになる。

カラーフィルター基板２上の画素配列には種々の方法があるが、図２を例に説明する。図２はカラーフィルター基板２の１画素部分を拡大した図である。図示のように、カラーフィルター基板２の１つの画素は、Ｘ方向の画素寸法とＹ方向の画素寸法がほぼ同じ寸法となるように区画されている。Ｘ方向は、表示パネルの表示画面上で水平方向に該当し、Ｙ方向は、表示パネルの表示画面上で垂直方向に該当する。また、１つの画素は、ＲＧＢの各色に対応する３つのサブ画素に区画されている。そして、図中左端のサブ画素領域に赤色カラーフィルター層７ｒが形成され、中央のサブ画素領域に緑色カラーフィルター層７ｇが形成され、右端のサブ画素領域に青色カラーフィルター層７ｂが形成されている。これらのカラーフィルター層７ｒ，７ｇ，７ｂは、Ｘ方向に隣り合うように並べて配置されている。また、各々のカラーフィルター層７ｒ，７ｇ，７ｂは、ブラックマトリクス８によって縦長の長方形に区画されている。

ブラックマトリクス８は、上記サブ画素を１つの単位として、赤色カラーフィルター層７ｒを区画する縦長長方形の開口部と、緑色カラーフィルター層７ｇを区画する縦長長方形の開口部と、青色カラーフィルター層７ｂを区画する縦長長方形の開口部を有している。ブラックマトリクス８は、主として外光の反射を防止するためにカラーフィルター基板２に形成されるものである。

ワイヤーグリッド偏光子９は、少なくとも上記ブラックマトリクス８の開口部に設けられるもので、図例の場合は横縞状に形成されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、カラーフィルター基板２を正面方向から見たときに、各々のカラーフィルター層７ｒ，７ｇ，７ｂと重なり合う位置に形成されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、ブラックマトリクス８と同じ層に形成されるか、ブラックマトリクス８と異なる層に形成される。

ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と同じ層に形成する場合は、有効表示エリアにおいてはブラックマトリクス８の開口部だけにワイヤーグリッド偏光子９を形成することになるが、ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と異なる層に形成する場合は、ブラックマトリクス８の開口部を含めて、カラーフィルター基板２全体にワイヤーグリッド偏光子９を形成してもよい。

＜第１実施形態＞
図３は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。この図３は、上記図２のＡ−Ａ断面を示すものであるが、カラーフィルター層の色の違いを除けば、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面も同様の構造となる。

図３においては、カラーフィルター基板２のベース部材となる透明なガラス基板１１上にブラックマトリクス８が形成され、このブラックマトリクス８と同じ層にワイヤーグリッド偏光子９が形成されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、ブラックマトリクス８と同じ材料で形成されている。例えば、ブラックマトリクス８が酸化クロム層とクロム層を積層した二層の金属膜で形成されている場合は、これと同じ二層の金属膜でワイヤーグリッド偏光子９も形成されている。

ワイヤーグリッド偏光子９は、赤色カラーフィルター層７ｒに埋め込まれた状態でガラス基板１１上に形成されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、複数（多数）の金属ワイヤーを用いて構成されている。各々の金属ワイヤーは、上記図２のＸ方向に沿って互いに平行に配列されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、例えばワイヤー幅が６０ｎｍ程度の微細な金属ワイヤーを、少なくとも偏光の対象となる光の波長の半分以下の間隔（格子周期）で上記図２のＹ方向に規則的に配列した構造になっている。

金属ワイヤーの配列方向において、互いに隣り合う金属ワイヤーの間には、当該ワイヤー配列方向に振動する光を透過させるための隙間が確保されている。また、偏光の対象として液晶層３からカラーフィルター基板２に入射する光は可視光となるため、ワイヤーグリッド偏光子９を構成する金属ワイヤーの間隔は、可視光波長の半分以下、好ましくは１２０ｎｍ以下に設定される。

赤色カラーフィルター層７ｒは保護膜１２によって覆われている。保護膜１２は、電気的には絶縁性を有し、光学的には光透過性を有するものである。保護膜１２は、例えば熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂等によって形成されるものである。保護膜１２の上には透明電極１３が形成されている。透明電極１３は、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)によって形成されるものである。

図４及び図５は本発明の第１実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図である。

まず、図４（Ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、例えばスパッタ法によって酸化クロム層とクロム層を順に積層して、低反射材料からなる２層の金属膜１４を形成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、上記金属膜１４を覆う状態でガラス基板１１上にポリマー層１５を形成する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、微細な凹凸パターン構造を有するモールド体１６をポリマー層１５と対向するように配置する。モールド体１６には、所望する金属ワイヤーの幅や間隔に合わせた凹凸がつけられている。モールド体１６は、例えばシリコン、シリコン酸化膜、石英ガラス、ニッケル、プラチナ、クロム、ポリマー物質などで構成されるものである。本形態例では、ワイヤーグリッド偏光子９と同時にブラックマトリクス８を形成するため、ブラックマトリクス８の構造を考慮した凹凸パターンでモールド体１６を作製しておく。

次に、図４（Ｄ）に示すように、モールド体１６をポリマー層１５に押し付ける（型押しする）ことにより、モールド体１６の凹凸パターンをポリマー層１５に転写する。このときのパターン転写方法としては、熱ナノインプリント法又はＵＶ(ultra violet)ナノインプリント法を用いることができる。

熱ナノインプリント法を用いる場合は、モールド体１６を押し付ける前に、ポリマー層１５を予備加熱することが好ましい。さらに詳述すると、熱ナノインプリント法を用いる場合は、ガラス基板１１の温度をポリマー層１５のガラス転移温度以上に上昇させて、ポリマー層１５を軟化させ、この状態でモールド体１６をポリマー層１５に押し付けた後、温度低下によってポリマー層１５を硬化させる。

ＵＶナノインプリント法を用いる場合は、上述のようにコーティングされたポリマー層１５を加熱せずに、紫外線に対して透明なモールド体１６を用いることが好ましい。さらに詳述すると、ＵＶナノインプリント法を用いる場合は、モールド体１６の凹凸部分をポリマー層１５の表面に押し付けるように加圧力を与えながら、モールド体１６を通してポリマー層１５に紫外線を照射することにより、ポリマー層１５を硬化させる。

ポリマー層１５の構成材料に関しては、熱ナノインプリント法を用いる場合は、例えば、高分子化合物POLYMETYL−METHACRYLATE（ポリメタクレート）などがあり、ＵＶナノインプリント法を用いる場合は、例えば、光硬化性樹脂であって、基本的にプレポリマー、光重合開始剤、溶剤の化合物で、
ラジカル重合タイプとしてはアクリル、ビニルモノマーなどがあり、イオン重合タイプ
としてはエポキシ、ビニルエーテルモノマーなどがある。

その後、モールド体１６をポリマー層１５から分離すると、図４（Ｅ）に示すように、ポリマー層１５の上層部に凹凸パターンが形成される。この場合は、モールド体１６の凹凸パターンを反転したかたちの凹凸パターンがポリマー層１５に形成（転写）された状態となる。このとき、モールド体１６の凸部はポリマー層１５の凹部となって転写され、モールド体１６の凹部はポリマー層１５の凸部となって転写される。

熱ナノインプリント法を用いる場合は、ガラス基板１１を冷却した後で、モールド体１６をポリマー層１５から分離することが好ましい。また、ＵＶナノインプリント法を用いる場合は、ポリマー層１５の紫外線硬化を終えた後で、モールド体１６をポリマー層１５から分離することが好ましい。

次に、図５（Ａ）に示すように、ポリマー層１５にドライエッチングなどを行うことにより、ポリマー層１５の凹凸パターンの凹部底面に金属膜１４の表面を露出させる。

次に、金属膜１４上に残ったポリマー層１５をエッチングマスクとして、ガラス基板１１の一部（表面）が露出するように金属膜１４をエッチングすることにより、金属膜１４をパターニングした後、エッチングマスクとして用いたポリマー層１５をドライエッチング等で除去することにより、図５（Ｂ）に示すように、ガラス基板１１上にブラックマトリクス８とワイヤーグリッド偏光子９を同時に形成する。

次に、図５（Ｃ）に示すように、ワイヤーグリッド偏光子９を覆う状態でガラス基板１１上に赤色カラーフィルター層７ｒを形成する。赤色カラーフィルター層７ｒは、公知のカラーフィルターの製造方法を適用して、カラーレジストのレジストコート・露光・現像・焼成を行なうことにより形成する。また、図示しない青色カラーフィルター層と緑色カラーフィルター層についても、赤色カラーフィルター層７ｒと同様の方法で順次形成する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、各色のカラーフィルター層（７ｒ）を覆う状態で保護膜１２を形成した後、図５（Ｅ）に示すように、保護層１２の上にＩＴＯ等で透明電極１３を形成する。以上の製造方法により、上記図３に示す構造のカラーフィルター基板２が得られる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置においては、カラーフィルター基板２の内部にワイヤーグリッド偏光子９を形成しているため、カラーフィルター基板２に偏光板を貼り付ける必要がなくなる。このため、カラーフィルター基板に対する偏光板の貼り付け工程や、この貼り付け工程で発生する不良を削減することができる。また、貼り付け工程での不良発生に伴う再貼り付けの手間やコストも削減することができる。また、液晶表示装置に必要とされる偏光板の枚数を減らすことができるため、部品コストを削減することができる。その結果、液晶パネルの低コスト化を図ることが可能となる。さらに、従来の吸収型偏光板を用いる場合に比較すると、ワイヤーグリッド偏光子９の優れた偏光性を利用することができるため、バックライト６からの光の利用効率が向上するといった効果も期待できる。

また、ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と同じ材料で形成しているため、カラーフィルター基板２の製造工程の中で、同じ材料を用いてブラックマトリクス８とワイヤーグリッド偏光子９を形成することができる。さらに、ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と同じ層に形成しているため、カラーフィルター基板２の製造工程の中で、ワイヤーグリッド偏光子９とブラックマトリクス８を同時に形成することができる。

＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。この第２実施形態においては、上記第１実施形態と同様の構成部分に同じ符号を付して説明する。

図６においては、カラーフィルター基板２のベース部材となるガラス基板１１上にブラックマトリクス８が形成され、このブラックマトリクス８と異なる層にワイヤーグリッド偏光子９が形成されている。ブラックマトリクス８は、ガラス基板１１上でポリマー層１５に覆われている。ワイヤーグリッド偏光子９は、ポリマー層１５の上層部に埋め込まれた状態で形成されている。ポリマー層１５の上層部とは、ポリマー層１５の膜厚範囲内で上側の層をいう。ポリマー層１５の色特性は、カラーフィルター層の色特性に合わせて最適化する必要がある。

また、ワイヤーグリッド偏光子９は、ブラックマトリクス８と同じ材料で形成されている。例えば、ブラックマトリクス８が酸化クロム層とクロム層を積層した二層の金属膜で形成されている場合は、これと同じ二層の金属膜でワイヤーグリッド偏光子９が形成されている。

赤色カラーフィルター層７ｒは、ポリマー層１５（ワイヤーグリッド偏光子９）の上に積層された状態で形成されている。ポリマー層１５の最上面は平坦化されており、この平坦化された面上に、図示しない緑色カラーフィルター層や青色カラーフィルター層とともに、赤色カラーフィルター層７ｒが形成されている。ポリマー層１５の最上面とは、ガラス基板１１と反対側に位置するポリマー層１５の最表面をいう。また、赤色カラーフィルター層７ｒは、図示しない緑色カラーフィルター層や青色カラーフィルター層とともに、保護層１２によって覆われており、この保護層１２の上に透明電極１３が形成されている。

図７及び図８は本発明の第２実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図である。

まず、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、例えばスパッタ法によって酸化クロム層とクロム層を順に積層して、低反射材料からなる２層の金属膜を形成した後、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、ガラス基板１１上にブラックマトリクス８を形成する。次に、図７（Ｂ）に示すように、ガラス基板１１上にブラックマトリクス８を覆う状態でポリマー層１５を形成する。

次に、上記熱ナノインプリント法又はＵＶナノインプリント法にしたがってポリマー層１５の上層部に凹凸パターンを形成する。具体的には、図７（Ｃ）に示すように、微細な凹凸パターン構造を有するモールド体１６をポリマー層１５と対向するように配置して、図７（Ｄ）に示すように、モールド体１６をポリマー層１５に押し付けた後、図７（Ｅ）に示すように、モールド体１６をポリマー層１５から分離することにより、モールド体１６の凹凸パターンをポリマー層１５に転写する。

次に、図８（Ａ）に示すように、ブラックマトリクス８と同じ材料を用いて、指向性の強いスパッタ法などによりポリマー層１５の凹凸パターン面上に金属膜１７を形成する。このとき、金属膜１７は、ポリマー層１５の凹部底面及び凸部最表面に成膜されていく。このため、成膜後においては、金属膜１７の一部がポリマー層１５の凸部上に積層し、ポリマー層１５の凹部内に入り込んだ状態となる。

次に、図８（Ｂ）に示すように、ポリマー層１５の最上面に積層されている、ワイヤーグリッド偏光子としては不要な金属膜１７を除去するように、ポリマー層１５の最上面を例えばＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing；化学的機械研磨)法で平坦化することにより、ポリマー層１５の上層部にワイヤーグリッド偏光子９を形成する。これにより、ポリマー層１５に埋め込まれた状態のワイヤーグリッド偏光子９が得られる。

次に、図８（Ｃ）に示すように、ワイヤーグリッド偏光子９を覆う状態でガラス基板１１上に公知のカラーフィルターの製造方法を適用して赤色カラーフィルター層７ｒ、緑色カラーフィルター層（不図示）及び青色カラーフィルター層（不図示）を順に形成する。

次に、図８（Ｄ）に示すように、ガラス基板１１上に各色のカラーフィルター層（７ｒ）を覆うように保護膜１２を形成した後、図８（Ｅ）に示すように、保護層１２の上にＩＴＯ等で透明電極１３を形成する。以上の製造方法により、上記図６に示す構造のカラーフィルター基板２が得られる。

本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置においては、カラーフィルター基板２の内部にワイヤーグリッド偏光子９を形成しているため、カラーフィルター基板２に偏光板を貼り付ける必要がなくなる。このため、カラーフィルター基板に対する偏光板の貼り付け工程や、この貼り付け工程で発生する不良を削減することができる。また、貼り付け工程での不良発生に伴う再貼り付けの手間やコストも削減することができる。また、液晶表示装置に必要とされる偏光板の枚数を減らすことができるため、部品コストを削減することができる。その結果、液晶パネルの低コスト化を図ることが可能となる。さらに、従来の吸収型偏光板を用いる場合に比較すると、ワイヤーグリッド偏光子９の優れた偏光性を利用することができるため、バックライト６からの光の利用効率が向上するといった効果も期待できる。

また、ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と同じ材料で形成しているため、カラーフィルター基板２の製造工程の中で、同じ材料を用いてブラックマトリクス８とワイヤーグリッド偏光子９を形成することができる。カラーフィルター基板２上にポリマー層１５を設け、このポリマー層１５にワイヤーグリッド偏光子９を埋め込んだ状態で形成しているため、ワイヤーグリッド偏光子９の存在（凹凸）に影響されることなく、カラーフィルター層を平坦な面上に形成することができる。

＜第３実施形態＞
図９は本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。この第３実施形態においては、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成部分に同じ符号を付して説明する。

図９においては、カラーフィルター基板２のベース部材となるガラス基板１１上にブラックマトリクス８が形成され、このブラックマトリクス８と異なる層にワイヤーグリッド偏光子９が形成されている。ブラックマトリクス８は、その開口部に形成された赤色カラーフィルター層７ｒや図示しない緑色カラーフィルター層、青色カラーフィルター層とともに、ポリマー層１５によって覆われている。

ワイヤーグリッド偏光子９は、赤色カラーフィルター層７ｒや図示しない緑色カラーフィルター層、青色カラーフィルター層よりも透明電極１３側に配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光子９は、ポリマー層１５の上層部に埋め込まれた状態で形成されている。ワイヤーグリッド偏光子９は、ブラックマトリクス８と同じ材料で形成されている。例えば、ブラックマトリクス８が酸化クロム層とクロム層を積層した二層の金属膜で形成されている場合は、これと同じ二層の金属膜でワイヤーグリッド偏光子９が形成されている。

図１０及び図１１は本発明の第３実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図である。

まず、図１０（Ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、例えばスパッタ法によって酸化クロム層とクロム層を順に積層して、低反射材料からなる２層の金属膜を形成した後、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、ガラス基板１１上にブラックマトリクス８を形成する。さらに、ガラス基板１１上に公知のカラーフィルターの製造方法を適用して赤色カラーフィルター層７ｒ、緑色カラーフィルター層（不図示）及び青色カラーフィルター層（不図示）を順に形成する。このとき、各色のカラーフィルター層（７ｒ）は、ブラックマトリクス８の開口部を塞ぐように形成される。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、ガラス基板１１上にブラックマトリクス８と各色のカラーフィルター層（７ｒ）を覆う状態でポリマー層１５を形成する。次に、上記熱ナノインプリント法又はＵＶナノインプリント法にしたがってポリマー層１５の上層部に凹凸パターンを形成する。具体的には、図１０（Ｃ）に示すように、微細な凹凸パターン構造を有するモールド体１６をポリマー層１５と対向するように配置して、図１０（Ｄ）に示すように、モールド体１６をポリマー層１５に押し付けた後、図１０（Ｅ）に示すように、モールド体１６をポリマー層１５から分離することにより、モールド体１６の凹凸パターンをポリマー層１５に転写する。

次に、図１１（Ａ）に示すように、ブラックマトリクス８と同じ材料を用いて、指向性の強いスパッタ法などによりポリマー層１５の上に金属膜１７を形成する。このとき、金属膜１７は、ポリマー層１５の凹部底面及び凸部最表面に成膜されていく。このため、成膜後においては、金属膜１７の一部がポリマー層１５の凸部上に積層したりポリマー層１５の凹部内に入り込んだりした状態となる。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、ポリマー層１５の最上面に積層されている、ワイヤーグリッド偏光子としては不要な金属膜１７を除去するように、ポリマー層１５の最上面をＣＭＰ法等で平坦化することにより、ポリマー層１５の上層部にワイヤーグリッド偏光子９を形成する。これにより、ポリマー層１５に埋め込まれた状態のワイヤーグリッド偏光子９が得られる。

次に、図１１（Ｃ）に示すように、ポリマー層１５及びその上層部に形成されたワイヤーグリッド偏光子９を覆う状態でガラス基板１１上に保護膜１２を形成した後、図１１（Ｄ）に示すように、保護層１２の上にＩＴＯ等で透明電極１３を形成する。以上の製造方法により、上記図９に示す構造のカラーフィルター基板２が得られる。

本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置においては、カラーフィルター基板２の内部にワイヤーグリッド偏光子９を形成しているため、カラーフィルター基板２に偏光板を貼り付ける必要がなくなる。このため、カラーフィルター基板に対する偏光板の貼り付け工程や、この貼り付け工程で発生する不良を削減することができる。また、貼り付け工程での不良発生に伴う再貼り付けの手間やコストも削減することができる。また、液晶表示装置に必要とされる偏光板の枚数を減らすことができるため、部品コストを削減することができる。その結果、液晶パネルの低コスト化を図ることが可能となる。さらに、従来の吸収型偏光板を用いる場合に比較すると、ワイヤーグリッド偏光子９の優れた偏光性を利用することができるため、バックライト６からの光の利用効率が向上するといった効果も期待できる。

また、ワイヤーグリッド偏光子９をブラックマトリクス８と同じ材料で形成しているため、カラーフィルター基板２の製造工程の中で、同じ材料を用いてブラックマトリクス８とワイヤーグリッド偏光子９を形成することができる。さらに、カラーフィルター基板２上にポリマー層１５を設け、このポリマー層１５にワイヤーグリッド偏光子９を埋め込んだ状態で形成しているため、ワイヤーグリッド偏光子９の存在（凹凸）に影響されることなく、カラーフィルター層を平坦な面上に形成することができる。

また、第３実施形態においては、カラーフィルター層７ｒ形成後にワイヤーグリッド偏光子９をＣＭＰ法等により平坦化して作製するため、保護膜１２及び透明電極１３形成後のカラーフィルター基板２の最表面の平坦性が向上できる。これにより、液晶層３のギャップの均一性の向上が期待でき、ギャップムラの低減に効果がある。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す分解斜視図である。 カラーフィルター基板１画素部分を拡大した図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。 本発明の第１実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その１）である。 本発明の第１実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。 本発明の第２実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その１）である。 本発明の第２実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その２）である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板の断面図である。 本発明の第３実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その１）である。 本発明の第３実施形態に液晶表示装置の製造方法に適用されるカラーフィルター基板２の製造工程を説明する図（その２）である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…カラーフィルター基板、３…液晶層、４…対向基板、５…偏光板、６…バックライト、７（７ｒ，７ｇ，７ｂ）…カラーフィルター層、８…ブラックマトリクス、９…ワイヤーグリッド偏光子

Claims (8)

1. カラーフィルター層を有するカラーフィルター基板と、
   前記カラーフィルター基板と液晶層を介して対向する対向基板とを備え、
   前記カラーフィルター基板の内部にワイヤーグリッド偏光子が形成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ワイヤーグリッド偏光子は、前記カラーフィルター層を区画するブラックマトリクスと同じ材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記ワイヤーグリッド偏光子は、前記ブラックマトリクスと同じ層に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記ワイヤーグリッド偏光子は、前記カラーフィルター層に埋め込まれた状態で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記ワイヤーグリッド偏光子は、前記カラーフィルター基板上に設けられたポリマー層に埋め込まれた状態で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 基板上に低反射材料からなる金属膜を形成する工程と、
   前記基板上に前記金属膜を覆う状態でポリマー層を形成する工程と、
   前記ポリマー層の上層部に凹凸パターンを形成する工程と、
   前記ポリマー層の凹凸パターンを利用して前記金属膜をパターニングすることにより、前記基板上にブラックマトリクスとワイヤーグリッド偏光子を形成する工程と、
   前記基板上に前記ワイヤーグリッド偏光子を覆う状態でカラーフィルター層を形成する工程と
   を含むカラーフィルター基板の製造工程を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 基板上にブラックマトリクスを形成する工程と、
   前記基板上に前記ブラックマトリクスを覆う状態でポリマー層を形成する工程と、
   前記ポリマー層の上層部に凹凸パターンを形成する工程と、
   前記ポリマー層の凹凸パターン面上に金属膜を形成する工程と、
   前記ポリマー層の最上面から前記金属膜を除去するように前記ポリマー層の最上面を平坦化することにより、前記ポリマー層の上層部にワイヤーグリッド偏光子を形成する工程と、
   前記基板上に前記ワイヤーグリッド偏光子を覆う状態でカラーフィルター層を形成する工程と
   を含むカラーフィルター基板の製造工程を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 基板上にブラックマトリクスとカラーフィルター層を形成する工程と、
   前記基板上に前記ブラックマトリクスと前記カラーフィルター層を覆う状態でポリマー層を形成する工程と、
   前記ポリマー層の上層部に凹凸パターンを形成する工程と、
   前記ポリマー層の凹凸パターン面上に金属膜を形成する工程と、
   前記ポリマー層の最上面から前記金属膜を除去するように前記ポリマー層の最上面を平坦化することにより、前記ポリマー層の上層部にワイヤーグリッド偏光子を形成する工程と
   を含むカラーフィルター基板の製造工程を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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