JP2009282437A - 液晶装置、カラーフィルタ基板及びアレイ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】基板面内で均一な偏光特性を有する偏光子を液晶セル内に具備した液晶装置、これに用いられるカラーフィルタ基板及びアレイ基板を提供すること。
【解決手段】複数のドット領域１２ａを有する液晶装置であって、間隙をおいて配置された一対の透明基板と、一対の透明基板間に挟持された液晶層と、一対の透明基板の互いに対向する面の少なくとも一方の面に、ドット領域１２ａ又は複数のドット領域１２ａ毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層１３ａからなる１の偏光層群１３ａが配置されてなる偏光子７０とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、偏光板機能を液晶セル内部に備えた液晶装置、それに用いられるカラーフィルタ基板及びアレイ基板に関する。

一般に、液晶装置は、一対の電極基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、該液晶セルを挟み込むように一対の偏光板が配置されて構成される。偏光板としては従来フィルム内にヨウ素や染料系の高分子有機物を含有させた二色性の偏光板が多く用いられている。

これに対し、近年、薄型、軽量化を目的として、偏光板機能を液晶セルの外側ではなく、液晶セル内部に配置することが検討されている。（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）このような液晶セル内部に偏光板機能を有する偏光子を形成する場合、特許文献１には色素を含有した偏光子用材料をスピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ロールコート法、ブレードコート法などで塗布することが記載されている。また、非特許文献１には、偏光子用材料をスロットダイコーティングで塗布することが記載されている。
国際公開番号ＷＯ２００６／１０４０５２（［００２２］［００６０］） "TN Mode TFT-LCD with In Cell Polariszer", Tsuyoshi Ohyama et al., SID Digest, Vol.4, p.1106-1109

しかしながら、液晶テレビなどの大型の液晶装置においては、基板面に上述のような塗布方法で偏光子材料を均一な膜厚で塗布することは困難であり、面内で均一な偏光特性を有する偏光子を得ることが困難であった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板面内で均一な偏光特性を有する偏光子を液晶セル内に具備した液晶装置、これに用いられるカラーフィルタ基板及びアレイ基板を提供することにある。

以上の課題を解決するにあたり、本発明の液晶装置は、複数のドット領域を有する液晶装置であって、間隙をおいて配置された一対の透明基板と、前記一対の透明基板間に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板の互いに対向する面の少なくとも一方の面に、前記ドット領域又は複数の前記ドット領域毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子とを具備する。

本発明においては、１つのドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群が独立して配置されているので、大型液晶テレビのような大画面の液晶装置においても、その画面を分割して分割領域ごとに偏光層を形成することができ、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。すなわち、画面全面に偏光素子を塗布して形成する場合、基板が大型化になると膜厚を面内均一に成膜することが非常に困難であり、面内均一な偏光特性を有する偏光子が得られない。これに対し、本発明ではドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群を独立させることによって、基板全面を複数の領域に分割し、その分割領域毎に偏光偏を配置させて偏光子を製造することが可能となる。従って、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。

また、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に前記ドット領域に対応して配置された複数の着色層を更に具備し、前記無機微粒子層に用いられる無機微粒子は前記着色層の色によって異なる。

このように、色毎にその色に最適な無機微粒子材料を選択することによって偏光特性を最適化し、より良好な偏光特性を有する偏光子を得ることができる。

また、前記着色層は、赤色、緑色、青色からなり、前記赤色及び緑色の着色層に対応する前記無機微粒子はＧｅの成分を有し、前記青色の着色層に対応する前記無機微粒子はＳｉの成分を有する。

このように、赤色及び緑色の着色層に対応する無機微粒子がＧｅの成分を有し、青色の着色層に対応する無機微粒子がＳｉの成分を有することが望ましく、偏光特性が優れた偏光子を有する液晶装置を得ることができる。

また、前記偏光層は、反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された前記無機微粒子層とを有する。

このように、反射層を設けることにより、無機微粒子層側から入射した光のうち無機微粒子層及び誘電体層を透過したＴＥ波が反射する。誘電体層を、無機微粒子層を透過し反射層で反射したＴＥ波の位相が半波長ずれるように設けることにより、反射層で反射したＴＥ波は無機微粒子層を通過し透過する際に一部は吸収され、一部は反射し、反射層に戻る。また、無機微粒子層を通過した光は干渉して減衰される。これによりＴＥ波の選択的減衰を行うができ、コントラストが向上する。

また、前記偏光子は、前記一対の透明基板双方の互いに対向する面にそれぞれ配置されている。

このように偏光板機能を有する偏光子を一対の透明基板間に配置することにより、従来のように偏光板を外付けする必要がない。また、液晶装置の薄型化が可能となる。

また、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に前記ドット領域に対応して配置された赤色、緑色、青色からなる着色層を更に具備し、前記無機微粒子層に用いられる無機微粒子はＧｅの成分を有する前記無機微粒子層に用いられる無機微粒子はＧｅの成分を有する。

このように、すべての色において共通の無機微粒子を用いる場合、可視光全域にわたってコントラストがとれ反射率も低いＧｅの成分を有する無機微粒子を用いることが望ましい。

本発明のカラーフィルタ基板は、複数のドット領域を有するカラーフィルタ基板であって、透明基板と、前記透明基板の一方の面に、各色が複数の前記ドット領域に対応して配置された複数の異なる色の着色層と、前記一方の面に前記ドット領域毎又は複数の前記ドット領域毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子とを具備する。

本発明においては、１つのドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群が独立して配置されているので、大型液晶テレビのような大画面の液晶装置に用いられるカラーフィルタ基板においても、その画面を分割して分割領域ごとに偏光層を形成することができ、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。すなわち、画面全面に偏光素子を塗布して形成する場合、基板が大型化になると膜厚を面内均一に成膜することが非常に困難であり、面内均一な偏光特性を有する偏光子が得られない。これに対し、本発明ではドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群を独立させることによって、基板全面を複数の領域に分割し、その分割領域毎に偏光偏を配置させて偏光子を製造することが可能となる。従って、偏光特性が表示面内で均一なカラーフィルタ基板を安定して得ることができる。

本発明のアレイ基板は、透明基板と、前記透明基板の一方の面に配置されたスイッチング素子と、前記一方の面に配置された前記スイッチング素子と電気的に接続する画素電極と、前記一方の面に配置された前記画素電極毎又は複数の前記画素電極毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子とを具備する。

本発明においては、１つのドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群が独立して配置されているので、大型液晶テレビのような大画面の液晶装置に用いられるアレイ基板においても、その画面を分割して分割領域ごとに偏光層を形成することができ、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。すなわち、画面全面に偏光素子を塗布して形成する場合、基板が大型化になると膜厚を面内均一に成膜することが非常に困難であり、面内均一な偏光特性を有する偏光子が得られない。これに対し、本発明ではドット領域毎または複数のドット領域毎に１つの偏光層群を独立させることによって、基板全面を複数の領域に分割し、その分割領域毎に偏光偏を配置させて偏光子を製造することが可能となる。従って、偏光特性が表示面内で均一なアレイ基板を安定して得ることができる。

以上のように、本発明によれば、基板全面ではなく、ドット領域毎あるいは複数のドット領域毎に対応して偏光層群が配置されてなる偏光子を用いているので、このような偏光子を製造するにあたって一括して基板全面に偏光子を形成する必要がない。従って、例えば基板面を複数の領域に分割して、分割領域毎に偏光層群を形成することが可能となり、大型基板に対して面内均一な偏光特性を有する偏光子を得ることができ、表示特性に優れた液晶装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）

本発明の一実施形態である透過型カラーＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶装置を例にあげ、図１〜図５を用いて説明する。尚、図面を見やすくするため、実際の液晶装置における構造と比較して、各構成要素の数を異ならせたり、縮小の度合を各構成要素で変えて図示している。

図１は、液晶装置の概略分解斜視図であり、アレイ基板においては等価回路図を図示している。図２は、図１の液晶セル５０における線Ａ―Ａ´での断面図である。図３は、図１に示す液晶装置のカラーフィルタ基板１０における該基板上に形成される各構成要素の位置関係を示す部分概略平面図である。図４は、図１に示す液晶装置のアレイ基板２０における該基板上に形成される各構成要素の位置関係を示す部分概略平面図であり、当該図では図面を見やすくするためにＴＦＴを構成する半導体層の図示を省略している。図５は、カラーフィルタ基板及びアレイ基板それぞれに配置される偏光層の概略断面図である。図６は、図５に示す偏光層の概略平面図である。

図１及び図２に示すように、カラーＴＦＴ液晶装置１は、液晶セル５０と、液晶セル５０に対して光を照射するバックライト６０を有している。液晶セル５０は、所定の間隙をおいて配置された一対のカラーフィルタ基板１０及びアレイ基板２０と、それら基板間に挟持されたツイステッドネマティック液晶層４０とを有する。バックライト６０は液晶セル５０のアレイ基板２０側に配置される。

本実施形態における液晶装置１においては、従来、液晶セルの外側に配置していた偏光板を使わず、この偏光板の機能を有する偏光子をアレイ基板及びカラーフィルタ基板の互いに対向する面側に配置、すなわち液晶セル５０内に配置している。本実施形態においては、アレイ基板、カラーフィルタ基板それぞれに配置される偏光子は互いの偏光軸が直交するようにクロスニコル配置され、ノーマリーホワイトモードを採用した。すなわち、液晶層がオン状態においては、バックライト６０から入射される光は各基板に配置される２つの偏光子によって遮断され、液晶層がオフ状態においては、バックライト６０から入射される光は各基板に配置される２つ偏光子によってその光の一部の偏光成分が透過する。

図１〜図３に示すように、カラーフィルタ基板１０は、可視光に対して透明な矩形状の基板１１と、該透明基板１１の一方の面である液晶層４０側の面上に複数のドット領域１２ａを区画形成する遮光層１２と、遮光層１２により区画された領域を埋めるように偏光層が配置されてなる第１偏光子７０と、各ドット領域１２ａに対応して遮光層１２間を埋めるようにストライプ状に形成された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと、これら着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ上に配置されたオーバーコート層１５と、オーバーコート層１５上に配置されたベタ膜からなる対向電極１６と、対向電極１７上に配置された配向膜１７とを有する。

透明基板１１は、可視光に対して透明な材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶などで構成されている。本実施形態では、ガラス、特に、石英（屈折率１．４６）やソーダ石灰ガラス（屈折率１．５１）が用いられている。ガラス材料の成分組成は特に制限されず、例えば光学ガラスとして広く流通しているケイ酸塩ガラスなどの安価なガラス材料を用いることができる。また、フィルムなどの可撓性基板を用いても良い。

遮光層１２は、ドット領域周辺の表示制御が困難な領域の光の透過を制御するものであり、クロムや酸化クロム、これらの積層などからなる金属層や黒色樹脂などを用いることができ、本実施形態においてはクロムと酸化クロムの積層を用いた。遮光層１２は、透明基板１１の外周に沿って配置された額縁部分と、該額縁によって囲まれた領域に格子状に形成された格子部分とを有する。遮光層１２によって区画形成されたドット領域１２ａが、実際に液晶装置１を駆動した際に表示に寄与する有効表示領域となる。本実施形態における遮光層１２の膜厚は０．２μｍとした。また、ドット領域１２ａは、図面ｘ軸方向における幅が１２０μｍ、図面ｙ軸方向における幅が１５０μｍとなるように形成した。また、遮光層１２の格子部分の幅は、図面ｘ軸、ｙ軸方向における幅いずれも２０μｍとした。

着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂはそれぞれアクリル樹脂などの有機樹脂中に赤色、緑色、青色の顔料が分散して構成される。本実施形態においては、ドット領域１２ａに対応して、言い換えると遮光層１２間の間隙を埋めるように、図面ｙ軸方向に沿ってその長手方向が位置するようにストライプ状に着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが配置される。着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの幅は、その両端が遮光層１２に重なり合うように設計される。液晶装置１においては、図面ｘ軸方向に沿って隣り合う３つのドット領域１２ａに対応して配置されるＲ、Ｇ、Ｂ３色の３つのドットで１つの画素が構成される。尚、ドットとは、液晶装置１の表示領域を構成する最小の単位である。本実施形態ではカラー表示を例に挙げているため３ドットで１画素を構成するが、モノクロ表示の場合においては１ドットが１画素となる。本実施形態における着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの膜厚は４μｍとした。

オーバーコート層１５は、着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表面を覆うことによって、その表面の凹凸を解消し、液晶装置１としたときのカラーフィルタ基板表面の凹凸による液晶層４０の配向不良を防止するためのものである。オーバーコート層１５としては、例えばアクリル樹脂などの有機樹脂を用いることができ、本実施形態においてはその膜厚を２μｍとした。

対向電極１６には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極を用い、その膜厚は例えば０．１μｍとした。

配向膜１７は、液晶層４０の液晶分子を所望の向きに配向させるためのものであり、ポリイミド膜をラビング処理して形成され、本実施形態においてはその膜厚を２０μｍとした。

第１偏光子７０は、透明基板１１の液晶層４０側の面上にドット領域１２ａ毎に形成された第１偏光層群１３が、ドット数と同等の数が配置されて構成される。隣り合う第１偏光層群１３は互いに離間して配置され、透明基板１１上に島状に複数の第１偏光層群１３が配置される。１つの第１偏光層群１３は、１つのドット領域１２ａ内に形成された複数（図３においては１２）の第１偏光層１３ａからなる。第１偏光層１３ａは複数の図面ｘ軸方向に延びる帯状を有しており、互いに平行に配置されている。本実施形態においては、カラーフィルタ基板１０側に配置される第１偏光層群１３は、平面的にみてドット領域１２ａのみに形成されているが、ｘｙ平面形状が矩形状のドット領域１２ａよりも大きく、外形がドット領域１２ａを囲むように第１偏光層群１３を形成するのが好ましい。このような構成とすることにより、第１偏光層１３ａ形成時において位置ずれが生じても確実にドット領域１２ａ内に第１偏光層１３ａを配置することができ、ドット領域１２ａに第１偏光層１３ａが存在しないことによる偏光不良の発生を防止することができる。従って、ドット領域１２ａを透過する光を確実に偏光することができ、安定した表示特性の液晶装置を得ることができる。

第１偏光層１３ａは、図５及び図６に示すように、透明基板１１の一方の面上に一方向（本実施形態においてはｘ軸方向）に延びた帯状の反射層４１と、反射層４１上に形成された誘電体層４２と、誘電体層４２上に形成された無機微粒子層４３とを備えてい
る。このような構成の偏光子は、透過、反射、緩衝、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の４つの作用を利用することで、第１偏光層１３ａの長手方向に並行な電界成分を持つ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、第１偏光層１３ａの長手方向に垂直な電界成分を持つ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。

すなわち、ＴＥ波は、形状異方性を有する無機微粒子からなる無機微粒子層の光学異方性による偏光波の選択的光吸収作用によって減衰される。反射層はワイヤグリッドとして機能し、無機微粒子層及び誘電体層を透過したＴＥ波を反射する。誘電体層の厚さ、屈折率を適宜調整することによって、反射層で反射したＴＥ波は無機微粒子層を通過し透過する際に一部は吸収され、一部は反射し、反射層に戻る。また、無機微粒子層を通過した光は干渉して減衰される。以上のようにしてＴＥ波の選択的減衰を行うことにより、所望の偏光特性を得ることができる。

反射層４１の構成材料には、通常のワイヤグリッド型偏光素子の材料を用いることができ、本実施形態ではアルミニウムを用いた。これ以外にも、銀、金、銅、モリブデン、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄、シリコン、ゲルマニウム、テルルなどの金属あるいは半導体材料を用いることができる。尚、金属材料以外にも、例えば着色などにより表面の反射率が高く形成された金属以外の無機膜や樹脂膜で構成されていてもよい。

反射層４１は、可視光域の波長よりも小さいピッチで透明基板１１の表面に配列され、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて形成される。反射層４１はワイヤグリッド偏光子としての機能を有し、透明基板１１の表面に入射した光のうち、第１偏光層１３ａが延在する方向（長手方向、図３、図６上におけるｘ軸方向）と平行な方向に電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、第１偏光層１３ａが延在する方向と垂直な方向（図３、図６上においてはｙ軸方向）に電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。

なお、１つの第１偏光層群１３を構成する複数の帯状の第１偏光層１３ａの反射層４１のピッチ、ライン幅／ピッチ、格子深さ、格子長さは、それぞれ以下の範囲とするのが好ましい。
０．０５μｍ＜ピッチ＜０．８μｍ
０．１＜（ライン幅／ピッチ）＜０．９
０．０１μｍ＜格子深さ＜１μｍ
０．０５μｍ＜格子長さ

本実施形態においては、ピッチを約１５０ｎｍ、ライン幅を５５ｎｍ、格子深さを１６０ｎｍ、格子長さを１５０μｍとした。尚、本実施形態においては、図面を見やすくするために、１つの第１偏光層群１３を構成する第１偏光層１３ａの数を実際のものと比較して異ならせている。

また、反射層４１の非形成領域における基板表面の反射を低減するために、透明基板１１の表面にあらかじめ無反射コートを施し、その後、第１偏光層１３ａの形成を行うようにしてもよい。無反射コートとしては、一般的な高屈折率膜と低屈折率膜の積層膜で構成できる。透明基板１１の裏面に対しても同様な無反射コートをすることで、透明基板面の反射を低減することができる。

誘電体層４２は、透明基板１１の表面にスパッタ法あるいはゾルゲル法（例えばスピンコート法によりゾルをコートし熱硬化によりゲル化させる方法）により成膜されたＳｉＯ_２などの可視光に対して透明な光学材料で形成されている。誘電体層４２は、無機微粒子層４３の下地層を形成するとともに、後述するように、無機微粒子層４３を反射した偏光に対して、無機微粒子層４３を透過し反射層４１で反射した当該偏光の位相を調整し、干渉効果を高める目的で形成され、半波長ずれる膜厚が望ましいが、無機微粒子層が吸収効果を有するので反射した光を吸収することができ、膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上は実現でき、実用上は、所望の偏光特性と実際の製造工程の兼ね合いで決定してかまわない。実用上の膜厚範囲は１〜５００ｎｍ、より好ましくは３００ｎｍ以下である。

誘電体層４２を構成する材料は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などの一般的な材料を用いることができる。これらは、スパッタ、気相成長法、蒸着法などの一般的な真空成膜やゾル状の物質を基板上にコートし熱硬化させることで薄膜化が可能である。また、誘電体層４２の屈折率は１より大、２．５以下とすることが好ましい。また、無機微粒子層４３の光学特性は、周囲の屈折率によっても影響を受けるため、誘電体層材料により偏光層特性を制御することも可能である。本実施形態では、誘電体層４２を、膜厚３０ｎｍのＳｉＯ_２で形成した。

無機微粒子層４３は、図６に示すように、反射層４１の長手方向（図面ｙ軸方向）に並行に長軸方向を有するとともに、反射層４１の長手方向と直交するｘ軸方向に短軸方向を有する長楕円形状の島状の無機微粒子４３ａが、透明基板１１のｘｙ平面内のｙ軸方向に線状に配列されて構成されている。また、無機微粒子層４３は反射層４１の上方であって誘電体層４２上にそれぞれ設けられている。従って、無機微粒子層４３は透明基板１１上に反射層と同様のパターンのワイヤグリッド構造となる。しかしながら無機微粒子層は反射層のようなxy面内で連続した通常の一般的薄膜でなく、島状の粒界をもった微粒子で構成される。そして微粒子の個々の大きさは、対象とする光の波長以下である事が望ましい。

無機微粒子層４３を構成する無機微粒子４３ａを、図３及び図６上、ｘ軸方向とｙ軸方向との間で形状的な異方性を持たせると、長軸方向と短軸方向とで光学定数を異ならせることができる。その結果、長軸と平行な偏光成分を吸収し、短軸と平行な偏光成分を透過させるという所定の偏光特性が得られる。なお、無機微粒子４３ａが形状異方性を有さない場合（例えば円形など）、ＴＥ波の吸収帯でＴＭ波の吸収も発生してしまうため好ましくない。

無機微粒子層４３の形状異方性の制御のためには、反射層４１の配列ピッチを小さくして無機微粒子４３ａが誘電体層４２の頂部もしくは側壁にのみ堆積されるようにすることが有効である。これにより、無機微粒子４３ａの孤立化が図れる。また、無機微粒子４３ａの成膜方法としては、斜めスパッタ成膜、例えば透明基板１１の表面に対して斜め方向から成膜するイオンビームスパッタ法等が有効である。なお、無機微粒子４３ａは完全な島状に形成されていることが望ましいが、粒界により形成されていてもよい。

無機微粒子４３ａの光学異方性による吸収波長は、材料の特性、微粒子の形状異方性、周囲の誘電率などに依存する。本実施形態では、可視光域に対して偏光特性が得られるように無機微粒子層４３が形成されている。ここで、無機微粒子４３ａを構成する材料としては、第１偏光層１３ａとして使用帯域に応じて適切な材料が選択される必要がある。すなわち、金属材料や半導体材料がこれを満たす材料であり、具体的には金属材料として、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｎ単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。また、半導体材料としては、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｅなどが挙げられる。さらにＦｅＳｉ_２（特にβ−ＦｅＳｉ_２）、ＭｇＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２などのシリサイド系材料が適している。本実施形態においては、無機微粒子４３ａの材料としＧｅ（ゲルマニウム）を用いた。これにより、可視光で高コントラスト（高消光比）を得ることができる。本実施形態においては、無機微粒子層４３としてゲルマニウム微粒子層を１０ｎｍ積層して形成した。

このように構成される本実施形態の第１偏光子７０は、液晶装置１に組み込まれる場合、無機微粒子層４３側がバックライト６０からの光が入射される光入射側となり、反射層４１側が光出射側となる。第１偏光子７０は、光の透過、反射、干渉、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の４つの作用を利用することで、帯状の偏光層１３ａの長手方向（図３及び図６におけるｙ軸方向）に並行な電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させるとともに、帯状の反射層４１の長手方向に垂直（図３及び図６におけるｘ軸方向）な電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。無機微粒子層４３側から第１偏光子７０に対して入射されるＴＥ波は、形状異方性を有する無機微粒子層４３の光学異方性のよる偏光波の選択的光吸収作用によって減衰される。反射層４１はワイヤグリッドとして機能し、無機微粒子層４３側から第１偏光子７０に対して入射され無機微粒子層４３及び誘電体層４２を透過したＴＥ波を反射する。このとき、無機微粒子層４３を透過し反射層４１で反射したＴＥ波の位相が半波長ずれるように誘電体層４２を構成することによって、反射層４１で反射したＴＥ波は無機微粒子層４３で反射したＴＥ波と干渉により打ち消し合って減衰される。以上のようにしてＴＥ波の選択的減衰を行うことができる。前記のように半波長ずれる膜厚が望ましいが、無機微粒子層４３が吸収効果を有するので、誘電体層４２の膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上は実現でき、実用上は、所望の偏光特性と実際の製造工程の兼ね合いで決定しかまわない。

また、第１偏光子７０の最表面、すなわち無機微粒子層４３上にＳｉＯ_２などの透明な保護膜を偏光特性に影響を与えない範囲の膜厚でコートしてもよく、周囲との絶縁性の向上に有効である。ただし、無機微粒子の光学的特性は周囲の屈折率によっても影響を受けるため、保護膜の形成により偏光特性の変化が生じる場合がある。また、入射光に対する反射率は保護膜の光学厚さ（屈折率×保護膜の膜厚）によって変化するので、保護膜材料とその膜厚は、これらを考慮して選択されるべきである。材料としては屈折率が２以下、消衰係数が零に近い物質が望ましい。このような物質としてＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_２などがある。これらは一般的な真空成膜法（気相成長法、スパッタ法、蒸着法など）や、これらが液体中に分散されたゾルを、スピンコート法、ディップ法などで成膜可能である。

図１、図２及び図４に示すように、アレイ基板２０は、可視光に対して透明な矩形状の基板２１と、該透明基板２１の一方の面である液晶層４０側の面上に配置された互いに交差してなる走査線２３及び信号線２５と、これら走査線２３及び信号線２５の交差部毎に設けられた複数のスイッチング素子としてのＴＦＴ２２と、ＴＦＴ２２を覆うように、ほぼ基板全面に配置された層間絶縁層２９と、ドット領域１２ａ毎に対応して配置され各ＴＦＴ２２と層間絶縁層２９に形成されたコンタクトホール３０を介して電気的に接続する画素電極３１と、画素電極３１上に各画素電極３１毎に形成された第２偏光層群３２からなる第２偏光子７１と、画素電極３１及び第２偏光層群３２上にこれらを覆うように配置された配向膜３３とを有する。ＴＦＴ２２は、走査線２３と同層で該走査線２３と電気的に接続して形成されたゲート電極２３ａと、ゲート電極２３ａを覆うように透明基板２１全面に配置されたゲート絶縁膜２４と、ゲート絶縁膜２４を介してゲート電極２３ａと平面的に部分的に重なり合うように配置された半導体層２８と、半導体層２８と電気的に接続し信号線２５と同層で電気的に接続して形成されるソース電極２６と、半導体層８と電気的に接続し、ソース電極２６と同層で形成されるドレイン電極２７とを有している。ドレイン電極２７はコンタクトホール３０を介して画素電極３１と電気的に接続している。

透明基板２１には、上述した透明基板１１に用いられる材料として挙げられたものと同様のものを用いることができる。

走査線２３及びゲート電極２２は、例えばＭｏ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉといった高融点金属を用いて形成することができ、ここでは膜厚９０ｎｍのＭｏＴａを用いた。信号線２５、ソース電極２６及びドレイン電極２７は、例えばＭｏやＡｌ、またはこれらの積層により形成することができ、ここでは膜厚１００ｎｍのＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層の積層膜を用いた。層間絶縁層２９は膜厚が１〜２μｍの例えばアクリル樹脂などの有機樹脂からなり、層間絶縁層２９を設けることにより、ＴＦＴ２２による凹凸を解消して表面を平坦化することができる。これにより、図４においては、画素電極３１と、走査線２３及び信号線２５とが平面的に重なり合うように画素電極３１を配置することができ、表示有効領域の開口率を向上させることができる。ゲート絶縁膜２４は、ここでは、膜厚２００ｎｍのＳｉＮ膜、膜厚１５０ｎｍのＳｉＯ_２膜の２層の積層膜とした。半導体層２８としてはアモルファスシリコンやポリシリコンなどを用いることができ、ここでは膜厚４５ｎｍのアモルファスシリコンを用いた。画素電極３１には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極を用い、その膜厚は例えば０．１μｍとした。また、走査線２３、信号線２５、ＴＦＴ２２は、液晶装置１を平面的にみた場合、遮光層１２と重なりあっている。

矩形状の画素電極３１の図面ｘ軸方向における幅は１２４μｍ、図面ｙ軸方向における幅は１５４μｍであり、隣り合う画素電極３１間距離は１６μｍとした。また、走査線２３の幅、信号線２５の幅をいずれも１０μｍとした。１つの画素電極３１は１つのドットに対応する。液晶装置１とした場合、平面的に見て、画素電極３１はドット領域１２ａよりもやや大きく、画素電極３１の外形がドット領域１２ａを囲むように位置して両者は重なり合う。

配向膜３３は、液晶層４０の液晶分子を所望の向きに配向させるためのものであり、ポリイミド膜をラビング処理して形成され、本実施形態においてはその膜厚を２０μｍとした。

第２偏光子７１は、透明基板２１の液晶層４０側の面上に各画素電極３１毎、言い換えると各ドット領域１２ａ毎に形成された第２偏光層群３２が、ドット数と同等の数が配置されて構成される。隣り合う第２偏光層群３２は互いに離間して配置され、透明基板２１上に島状に複数の第２偏光層群３２が配置される。１つの第２偏光層群３２は、１つの画素電極３１上に形成された複数（図４においては１２）の図面ｙ軸方向に延びる帯状の第２偏光層３２ａが並行に配列されて構成される。第２偏光層群３２の外形は、画素電極３１よりもやや大きく、画素電極３１を囲むように位置している。このような構成とすることにより、第２偏光層群３２形成時において位置ずれが生じても確実に画素電極３１上に第２偏光層群３２を配置することができる。従って、ドット領域１２ａに第２偏光層３２ａが存在しないことによる偏光不良の発生を防止することができ、ドット領域１２ａを透過する光を確実に偏光することができ、安定した表示特性の液晶装置を得ることができる。

第２偏光層３２ａは、図５に示すように、反射層４１と、反射層４１上に形成された誘電体層４２と、誘電体層４２上に形成された無機微粒子層４３とを備えている。液晶装置１とした際、バックライト６０からの光が入射する側に無機微粒子層４３が位置し、光の出射側に反射層４１が位置するように第２偏光子７１は形成される。

反射層４１、誘電体層４２、無機微粒子層４３に用いられる材料及び膜厚等は、上述したカラーフィルタ基板１０側に配置される第１偏光子７０と同様である。

好ましい反射層４１のピッチ、ライン幅／ピッチ、格子深さ、格子長さは、カラーフィルタ基板１０側に配置される第１偏光子７０と同様である。本実施形態においては、第２偏光層３２群を構成する第２偏光層３２ａの反射層４１のピッチを約１６０ｎｍ、ライン幅を５５ｎｍ、格子深さを１６０ｎｍ、格子長さを１２０μｍとした。尚、本実施形態においては、図面を見やすくするために、１つの第２偏光層群３２を構成する第２偏光層３２ａの数を実際のものと比較して異ならせている。第２偏光層３２ａの反射層４１も第１偏光層１３ａと同様にワイヤグリッド偏光子としての機能を有し、透明基板１１の表面に入射した光のうち、第２偏光層３２ａが延在する方向（図４上においてはｙ軸方向）と平行な方向に電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、第２偏光層３２ａが延在する方向と垂直な方向（図４上においてはｘ軸方向）に電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。

本実施形態において、第１偏光層１３の透過軸と第２偏光層３２の透過軸とは互いに直交している。

次に、液晶装置１の製造方法について、図８及び図９を用いて説明する。

図８はカラーフィルタ基板の製造工程図である。図９はアレイ基板の製造工程図である。

まずカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、透明基板１１上にアルミニウム膜及びＳｉＯ_２膜を順次スパッタにより成膜し、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてこれら積層膜をパターニングし、アルミニウムからなる反射層４１及びＳｉＯ_２からなる誘電体層４２を形成する。尚、ここで、透明基板１１が大型の場合、基板面内を複数の領域に分割して、フォトリソグラフィによるマスク形成時における露光工程を分割領域毎に行うことができる。これにより、一括露光が困難な大きさの透明基板に対しても、反射層４１及び誘電体層４２を、面内均一な膜厚、パターン寸法で形成することができる。尚、このような分割露光が可能なのは、偏光子を構成する偏光層群がドット領域毎に独立しているためであり、露光時の位置ずれによる隣り合う分割領域の境界部分における形成する層の重なりなどを考慮する必要がないためである。

次に図８（ｂ）に示すように、Ｇｅ微粒子を透明基板１１の表面に対して斜め方向から成膜するイオンビームスパッタによりスパッタし、無機微粒子層４３を形成する。これにより反射層４１、誘電体層４２及び無機微粒子層４３からなる第１偏光子７０が形成される。無機微粒子層４３を形成するための斜めスパッタ成膜の様子を図１０に示す。なお、ここではイオンビームスパッタの例を示しているが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法であればいずれの方式のものでもよい。

図１０において、符号９０は透明基板１１を支持するステージ、符号２はターゲット、符号３はビームソース（イオン源）、４は制御板である。ステージ９０は、ターゲット２の法線方向に対して所定角度θ傾斜しており、透明基板１１は反射層４１及び誘電体層４２の長手方向がターゲット２からの無機微粒子の入射方向に対して直交する向きに配置されている。角度θは、例えば０°から２０°である。ビームソース３から引き出されたイオンは、ターゲット２へ照射される。イオンビームの照射によりターゲット２から叩き出された無機微粒子は、透明基板１１の表面に対して斜め方向から入射して、誘電体層４２上に付着する。また、無機微粒子層４３は、無機微粒子４３ａの配列方向と、無機微粒子４３ａの配列方向と直交する方向とで光学異方性を有する。

次に、図８（ｃ）に示すように、クロム、酸化クロムの積層構造からなる遮光層１２を形成する。遮光層１２は、例えばスパッタによりクロム膜、酸化クロム膜を成膜し、この積層膜をフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。尚、上述の第１偏光子７０の形成時に、遮光層１２により区画形成されるドット領域１２ａの外形よりも大きい外形を有する、言い換えると外周部が遮光層１２と重なりあうように、第１偏光層群１３ａを形成することにより、例え偏光子及び遮光層の形成工程時における位置ずれが生じても遮光層１２によって区画形成されるドット領域１２ａ内に確実に第１偏光層１３を形成することができる。

次に、図８（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、顔料が分散された着色樹脂膜を成膜し、これをフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングして、赤色着色層１４Ｒ、緑色着色層１４Ｇ、青色着色層１４Ｂを順次形成する。尚、インクジェット方式による着色層形成も可能である。

次に、図８（ｇ）に示すように、着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ上にオーバーコート層１５を形成する。

次に、図８（ｈ）に示すように、ＩＴＯからなるベタの対向電極１６をスパッタなどにより成膜し、更に対向電極１６上にポリイミド膜を成膜、これをラビング処理して配向膜１７を形成する。

以上によりカラーフィルタ基板が製造される。

次に、アレイ基板の製造方法について説明する。

図９（ａ）に示すように、透明基板２１の液晶層４０側の面となる一方の面上にスパッタによりＭｏＴａ膜を成膜し、これをフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングして走査線２３及びゲート電極２３ａを形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、走査線２３及びゲート電極２３ａを含む透明基板２１上にプラズマＣＶＤによりＳｉＮ膜、ＳｉＯ_２膜、アモルファスシリコン膜を連続して成膜した後、アモルファスシリコン膜をフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて所望の形状にパターニングする。これにより、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ_２膜の２層の積層膜からなるゲート絶縁膜２４及びアモルファスシリコンからなる半導体層２８を形成する。

次に、図９（ｃ）に示すように、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層からなる積層膜をスパッタにより形成し、この積層膜をフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングして信号線２５、ソース電極２６及びドレイン電極２７を形成する。

次に、図９（ｄ）に示すように、有機樹脂からなる層間絶縁膜２９を形成し、該層間絶縁膜２９にドレイン電極２７と後工程で形成する画素電極とを電気的に接続するためのコンタクトホール３０をフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて形成する。

次に、図９（ｅ）に示すように、層間絶縁膜２９上にＩＴＯ膜をスパッタし、該膜をフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングして画素電極３１を形成する。このＩＴＯ成膜の際、コンタクトホール内にもＩＴＯが成膜され、画素電極３１及びドレイン電極２７とはコンタクトホール３０内に成膜されたＩＴＯによって電気的に接続する。

次に、図９（ｆ）に示すように、画素電極３１上に、１つの画素電極３１に対応して複数の第２偏光層３２ａからなる第２偏光層群３２を形成して、第２偏光子７１を形成する。第２偏光層３２ａの形成方法は、画素電極３１を含む基板全面に、上述の第１偏光子７０の無機微粒子層４３を形成する場合と同様に、斜めイオンビームスパッタにより無機微粒子膜を形成し、その後、無機微粒子膜上にアルミニウム膜及びＳｉＯ_２膜を順次スパッタにより成膜する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてこれら積層膜をパターニングし、無機微粒子層４３、誘電体層４２及び反射層４１からなる第２偏光子７１を形成する。尚、ここで、透明基板２１が大型の場合、基板面内を複数の領域に分割して、フォトリソグラフィによるマスク形成時における露光工程を分割領域毎に行うことができる。これにより、一括露光が困難な大きさの透明基板に対しても、無機微粒子層４３、誘電体層４２及び反射層４１を、面内均一な膜厚、パターン寸法で形成することができる。尚、このような分割露光が可能なのは、偏光子を構成する偏光層群がドット領域毎に独立しているためであり、露光時の位置ずれによる隣り合う分割領域の境界部分における形成する層の重なりなどを考慮する必要がないためである。

次に、図９（ｇ）に示すように、第２偏光子７１を含む基板全面にポリイミド膜を成膜、これをラビング処理して配向膜３３を形成する。

以上によりアレイ基板が製造される。

上述の製造方法によって製造されたカラーフィルタ基板及びアレイ基板を、所定の間隙を設けてこれら基板の外周に沿って形成した液晶注入口を有するシール材により貼り合わせる。その後、液晶注入口から２枚の基板間に液晶を注入し、注入口を封止材によって封止して液晶セル５０が完成する。

その後、液晶セル５０に駆動回路基板（図示せず）などを電気的に接続し、液晶セル５０のアレイ基板２０側にバックライトを配置して液晶装置１が完成する。

以上のように、本実施形態においては、ドット領域毎に偏光層が独立しているので、大型液晶テレビのような大画面の液晶装置においても、その画面を分割して分割領域ごとに偏光層を形成することができ、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。すなわち、画面全面に偏光素子を塗布して形成する場合、基板が大型化になると膜厚を面内均一に成膜することが難しく、面内均一な偏光特性を有する偏光子が得られない。これに対し、本実施形態のようにドット領域毎に偏光層を独立させることによって、基板全面を複数の領域に分割し、その分割領域毎に偏光偏を形成することが可能となり、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。

また、本実施形態においては、着色層やＴＦＴ等といった構成要素が配置される基板面と同じ面側に、これら構成要素の製造工程の流れの中で偏光子を液晶セル内に作りこむことができる。従って、従来のように液晶セルの外側に一対の偏光板を貼り合わせるという工程を削除することができ、製造効率が向上する。

本実施形態において、偏光子を、反射層、誘電体層、無機微粒子層の積層構造としたが、無機微粒子層を構成する無機微粒子の長軸方向と短軸方向とで形状的な異方性を持たせ、長軸方向と短軸方向とで光学定数を異ならせることによって、無機微粒子層のみで偏光機能を持たせることもできる。しかしながら、本実施形態のように、無機微粒子層の他に誘電体層、反射層を設けることにより、無機微粒子層のみを用いた場合と比較してコントラストを向上させることができる。また、図７に示すように、透明基板１１上に無機微粒子層７２、誘電体層７３、反射層１４１、誘電体層１４２、無機微粒子層１４３を積層して偏光層１１３を形成してもよい。反射層１４１、誘電体層１４２、無機微粒子層１４３はそれぞれ上述した第１偏光層１３ａ及び第２偏光層３２ａの反射層４１、誘電体層４２、無機微粒子層４３に相当する。これにより、透明基板１１側からの入射光の反射を無機微粒子層７２で防止することができる。また、誘電体層７３を設けることにより反射層１４１と誘電体層７３との間で干渉効果を得ることにより反射率低減を図ることができる。また、偏光層１３ａ、３２ａ、１１３の無機微粒子層４３、１４３の上に誘電体層、無機微粒子層の積層構造を更に積み重ねてもよく、またこの積層構造の上に更に積層構造を積み重ねてもよい。これにより各層間の干渉効果を高めて所望の波長での透過軸方向コントラストを増大させると同時に、透過型液晶表示装置において好ましくない無機微粒子からの反射成分を広範囲に渡り低下させることができ、偏光特性が向上する。

（第２実施形態）

第１実施形態おいては、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの異なる色のドットに対応する偏光層に用いられる無機微粒子材料がＧｅの成分を有していたが、色によって用いる無機微粒子を変え、色毎に最適な偏光特性を有する偏光子を設けることができる。以下、図１〜図４、図１１及び図１２を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。本実施形態においては、カラーフィルタ基板側のＲ、Ｇの色のドットに対応する偏光層に用いる無機微粒子層がＧｅ成分を有し、Ｂの色のドットに対応する偏光層に用いる無機微粒子層がＳｉ（シリコン）成分を有する点でのみ第１実施形態と異なる。

図１は、液晶装置の概略分解斜視図であり、アレイ基板においては等価回路図を図示している。図２は、図１の液晶セル２５０における線Ａ―Ａ´での断面図である。図３は、図１に示す液晶装置のカラーフィルタ基板２１０における該基板上に形成される各構成要素の位置関係を示す部分概略平面図である。図１１及び図１２は、基板上に反射層、誘電体層、無機微粒子層からなる偏光層を形成した偏光素子に対して、無機微粒子層側から光を照射した場合の光学特性を示すものであり、無機微粒子材料として図１１ではＧｅを、図１２ではＳｉを用いている。

図１及び図２に示すように、カラーＴＦＴ液晶装置２０１は、液晶セル２５０と、液晶セル２５０に対して光を照射するバックライト６０を有している。液晶セル２５０は、所定の間隙をおいて配置された一対のカラーフィルタ基板２１０及びアレイ基板２０間にツイステッドネマティック液晶層４０が挟持されてなる。

図１〜図３に示すように、カラーフィルタ基板２１０には、透明基板１１の液晶層４０側の面に、第１偏光子２７０が配置されている。第１偏光子２７０は、ドット領域１２ａ毎に形成された、Ｒのドットに対応した複数の第１Ｒ偏光層２１３Ｒａからなる第１Ｒ偏光層群２１３Ｒと、Ｇのドットに対応した複数の第１Ｇ偏光層２１３Ｇａからなる第１Ｇ偏光層群２１３Ｇと、Ｂのドットに対応した複数の第１Ｂ偏光層２１３Ｂａからなる第１Ｂ偏光層群２１３Ｂとからなる。各偏光層２１３Ｒａ、２１３Ｇａ、２１３Ｂａは、第１実施形態と同様に反射層、誘電体層、無機微粒子層からなり、無機微粒子材料として第１Ｒ偏光層２１３Ｒａ、第１Ｇ偏光層２１３ＧａではＧｅを、第１Ｂ偏光層２１３ＢａではＳｉを用いている。

このように、バックライト６０からの光が出射する側の基板であるカラーフィルタ基板２２０の第１偏光子２７０を上述のような構成とすることにより、より偏光特性を最適化することができ、表示特性の優れた液晶装置を得ることができる。すなわち、図１１に示すように、無機微粒子材料としてＧｅを用いる場合、可視光全域にわたってコントラストがとれ反射率も低いため、Ｒ、Ｇ、Ｂで共通の無機微粒子材料を使用する場合、Ｇｅを用いることは有効である。しかしながら、Ｇｅを用いる場合、青色領域において透過率がやや落ちる傾向にある。これに対し、図１２に示すようにＳｉを用いる場合、青色波長領域（４５０ｎｍ前後）では透過率がＧｅの場合よりも高く取ることができる。そこで、本実施形態においては、Ｒ、Ｇのドットに対応する無機微粒子材料としてＧｅを用い、Ｂのドットに対応する無機微粒子材料としてＳｉを用いた。これにより、青色着色層における液晶装置１を透過する光量をＧｅを用いる場合と比較して増加させることができ、偏光特性が更に優れた偏光子を有する液晶装置を得ることができ、表示特性を向上することができる。

上述のような色毎に無機微粒子材料が異なる偏光子の無機微粒子層は次のように製造することができる。以下、図１３を用いて説明する。

図１３は、無機微粒子層を形成する様子を説明する概略図である。

図１３に示すように、透明基板１１上に反射層４１、誘電体層４２を形成した後、Ｂのドットに対応する反射層４１及び誘電体層４２のみが露出するようにマスク９１を設け、イオンスパッタ法によりＳｉをスパッタする。その後、Ｒ、Ｇのドットに対応する反射層４１及び誘電体層４２のみが露出するようにマスクを設け、イオンスパッタ法によりＧｅをスパッタすればよい。

このように、本実施形態においては、ドット領域毎に偏光層群が独立しているので、良好な偏光特性を得るために色毎にその色に最適な無機微粒子材料を選択し異ならせることが可能となる。

尚、本実施形態においては、カラーフィルタ基板２２０側の第１偏光子２７０において無機微粒子材料を色によって異ならせたが、アレイ基板側の偏光子も同様の構成としてもよい。また、アレイ基板側の偏光子のみ色によって無機微粒子材料を異ならせても良い。

（変形例）

以下、変形例について説明するが、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

上述の実施形態においては、アレイ基板においては信号線と平行（ｙ軸方向）に偏光層の長手方向が位置するように配置された偏光子を配置し、カラーフィルタ基板においてはアレイ基板に配置される偏光子の偏光層の長手方向とその長手方向が直交する偏光層を有する偏光子を配置した。これに対し、アレイ基板においては走査線と平行（ｘ軸方向）に偏光層の長手方向が位置するように配置された偏光子を配置し、カラーフィルタ基板においてはアレイ基板に配置される偏光子の偏光層の長手方向とその長手方向が直交する偏光層を有する偏光子を配置してもよい。

また、上述の実施形態においては、一対の偏光子を直交して配置させたが平行に配置したノーマリーブラックモードにも本発明の偏光子を適用することができるのは言うまでもない。

上述の実施形態においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応する偏光層のピッチや長さなどのサイズを同じにしたが、色毎にその色に好ましい偏光特性が得られるようなピッチや長さに設計し、色によって偏光層のピッチや長さなどを異ならせても良い。

上述の実施形態においては、１ドット毎に偏光層群を設けたが、例えば図１４や図１５に示すように、複数のドット毎に偏光層群を設けても良い。

図１４及び図１５は、それぞれ液晶装置の概略平面図であり、着色層、ドット領域及び一方の偏光子（ここではアレイ基板側の偏光子とする）との位置関係を示す概略平面図である。

図１４に示すように、液晶装置４５０においては、偏光子４７１は隣り合う複数（ここでは３つ）の同色のドットに対応して１つの偏光層群４１３が配置される構成となっている。偏光層群４１３は複数のｙ軸方向に長手方向を有する偏光層４１３ａを有する。尚、偏光層４１３ａの構造は上述の実施形態の偏光層と同様である。この場合、偏光子４１３と対向する偏光子（図示せず）は、ｘ軸方向に長手方向を有する偏光層を有する。例えば第２実施形態の如く色によって無機微粒子材料を異ならせるのであれば、偏光子４１３と対向配置される偏光子は、第２実施形態のカラーフィルタ基板上に配置された偏光子のようにドット毎に偏光層群が独立して配置されるようにすればよい。あるいは、複数の無機微粒子材料が共通のＲ、Ｇに対応するドットで１つの偏光層群が配置されるようにしてもよい。

図１５に示すように、液晶装置５５０においては、偏光子５７１は１色の帯状の着色層１４Ｒ（１４Ｇ、１４Ｂ）に対応するドット全てに対応して１つの偏光層群５１３が配置される構成となっている。偏光層群４１３は複数のｙ軸方向に長手方向を有する偏光層４１３ａを有する。従って、基板上にストライプ状に偏光層群が配置される構成となる。尚、偏光層４１３ａの構造は上述の実施形態の偏光層と同様である。この場合、偏光子５１３と対向する偏光子（図示せず）は、ｘ軸方向に長手方向を有する偏光層を有し、例えば第２実施形態の如く色によって無機微粒子材料を異ならせるのであれば、第２実施形態のカラーフィルタ基板上に配置された偏光子のようにドット毎に偏光層群が独立して配置されるようにすればよい。

また、上述したように、透明基板が大型の場合、基板面内を複数の領域に分割して、フォトリソグラフィによるマスク形成時における露光工程を分割領域毎に行うことができる。この分割領域に対応して１つの偏光層群を配置されるように、複数のドット領域毎に１つの偏光層群を設けても良い。すなわち隣り合う偏光層群間は離間した形状となる。

このように、複数のドット領域毎に偏光層が独立しているので、上述の実施形態と同様に、大型液晶テレビのような大画面の液晶装置においても、その画面を分割して分割領域ごとに偏光層を形成することができ、偏光特性が表示面内で均一な液晶装置を安定して得ることができる。また、偏光板を液晶セルに外付けせず、偏光機能を有する偏光層を液晶セル内に設けているので、薄型、軽量化を可能である。

また、上述の実施形態において、カラーフィルタ基板１０上の第１偏光子７０は透明基板１１と着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとの間に配置したが、図１６に示す液晶セル１５０のカラーフィルタ基板１１０のように、着色層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとオーバーコート層１５との間に設けても良い。また、オーバーコート層１５と画素電極１６との間や画素電極１７と配向膜１７との間に設けてもよい。偏光子を形成する際、その下地となる層が平坦であることが望ましい。また、上述の実施形態において、アレイ基板２０上の第２偏光子７１は画素電極３１と配向膜３３との間に第２偏光子７１を配置しているが、ゲート電極及び走査線の形成前に透明基板２１のすぐ上や、ゲート絶縁膜２４と層間絶縁膜２９との間や、層間絶縁膜２９と画素電極３１との間に第２偏光子７１を配置してもよい。

このように、一対の偏光子が液晶層４０を挟むように配置されれば偏光子として機能するので、偏光子の配置は任意に選択することができる。尚、配向膜は液晶層の液晶分子の傾きを制御するものであるため液晶層と接触していることが望ましいため、配向膜と液晶層との間に偏光子を配置することは望ましくない。

また、上述の実施形態において、一対の偏光子のいずれも液晶セル内に配置されているが、図１７に示す液晶セル３５０のようにアレイ基板３２０側の偏光子は液晶セル内に設けず、一般的に用いられるフィルム内にヨウ素や染料系の高分子有機物を含有させた二色性の偏光板８０を液晶セルに外付けしてもよい。また図１８に示す液晶セル６５０のようにカラーフィルタ基板６１０側の偏光子を液晶セル内に設けず、偏光板８０を液晶セルに外付けしてもよい。このような構成によっても、液晶セルの両面に偏光板を設ける一般的な構成よりも薄型化及び軽量化が可能である。

また、上述の実施形態においては、偏光子を構成する偏光層の長手方向は、それぞれｘ軸方向、ｙ軸方向であったが、図１９に示すようにｘ軸方向に対して４５度傾くように偏光層の長手方向を設定してもよい。図１９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ１つの液晶装置を構成するカラーフィルタ基板７１０、アレイ基板７２０の概略平面図である。図１９は、配置される偏光子の配置を示すものであり、図面を見やすくするために、着色層は信号線などは図示せず、ドット領域１２ａとの位置関係のみを示した。

図１９（ａ）に示すようにカラーフィルタ基板７１０側に複数のドット領域１２ａ毎に第１偏光層群７１３が配置されてなる第１偏光子７７０を設け、図１９（ｂ）に示すようにアレイ基板７２０に複数のドット領域１２ａ毎に第２偏光層群７３２が配置されてなる偏光子７７１を設けている。第１偏光層群７１３（第２偏光層群７３２）は、複数の帯状の第１偏光層７１３ａ（第２偏光層７３２ａ）が平行に並んで配列されており、偏光層の長手方向が吸収軸、これに直交する方向が透過軸となる。第１偏光子７７０と第２偏光子７７１とはその透過軸が互いに直交した関係となっている。液晶装置としたときに、平面的にみて第１偏光層群７１３及び第２偏光層群７３２はいずれもドット領域１２ａと重なりあい、第１偏光層群７１３及び第２偏光層群７３２の外形はドット領域１２ａの外形を超えて位置している。

また、上述の実施形態では、１つのドット領域１２ａにおいて複数の偏光層が基板の面内一方向にのみ周期的に形成されているが、図２０に示すように直交する二方向に周期的に形成されていてもよい。

図２０（ａ）、（ｂ）は、１つの液晶装置を構成するカラーフィルタ基板８１０、アレイ基板８２０の概略平面図である。図２０は、配置される偏光子の配置を示すものであり、図面を見やすくするために、着色層及び信号線などの配線は図示せず、ドット領域１２ａとの位置関係のみを示した。

図２０（ａ）に示すようにカラーフィルタ基板８１０側に複数のドット領域１２ａ毎に第１偏光層群８１３が配置されてなる第１偏光子８７０を設け、図２０（ｂ）に示すようにアレイ基板８２０に複数のドット領域１２ａ毎に第２偏光層群８３２が配置されてなる偏光子８７１を設けている。図２０に示す液晶装置においては、第１実施形態に示した帯状の偏光層を、その長手方向において複数分割して島状にした形状となっている。第１偏光層群８１３は、帯状の第１偏光層７１３ａが図面上８×４の数で島状に配置されている。第２偏光層群８３２は、帯状の第２偏光層８３２ａが図面上４×８の数で島状に配置されている。このように、１つのドット領域１２ａに対してｘ軸方向にもｙ軸方向にも偏光層が複数配置されるように、偏光子を構成してもよい。

また上述の実施形態においては、カラー表示を得るために着色層を用いたが、着色層の代わりに蛍光体層を用いてカラー表示する場合にも、本発明を適用することができる。一般的に多く用いられている顔料分散された有機樹脂からなる着色層では着色層透過時に光の損失が大きいが、蛍光体層を用いる場合では光損失が大幅に低減されるため、高いコントラスト表示が可能となる。この場合、液晶装置を構成する２枚の透明基板のうちバックライト側に配置される透明基板と対向する透明基板側に蛍光体層を設ける構造では、蛍光体層が設けられる側の基板において、バックライトからの光が偏光子を通過してから蛍光体層に入射するように偏光子を配置することが必要である。バックライトからの光が蛍光体層を通過してから偏光子を通過する場合、蛍光体層の通過により光の偏光が乱れてしまうため、偏光子通過の際に光の損失が生じる。これに対し、偏光子、蛍光体層の順で通過する場合には、蛍光体層で光の偏光が乱れても、その後偏光子を通過することがないので光の損失がない。

また、上述の実施形態においては、偏光層群を構成する偏光層のピッチなどの寸法は色が異なっても同じとしたが、色によって最適な偏光特性が得られるように寸法を変えてもよい。

実施形態に係る液晶装置の概略分解斜視図である。 図１の液晶セルにおける線Ａ―Ａ´での断面図である。 図１に示す液晶装置のカラーフィルタ基板の該基板上に形成される各構成要素の位置関係を示す部分概略平面図である。 図１に示す液晶装置のアレイ基板の該基板上に形成される各構成要素の位置関係を示す部分概略平面図である。 カラーフィルタ基板及びアレイ基板それぞれに配置される偏光層の概略断面図である。 図５に示す偏光層の概略平面図である。 他の例の偏光層の断面図である。 カラーフィルタ基板の製造工程図である。 アレイ基板の製造工程図である。 無機微粒子層を形成するための斜めスパッタ成膜の様子を示す図である。 無機微粒子層にＧｅを用いた場合の光学特性を示す図である。 無機微粒子層にＳｉを用いた場合の光学特性を示す図である。 第２実施形態における無機微粒子層の形成工程を示す図である。 変形例としての液晶装置の概略平面図である。 他の変形例としての液晶装置の概略平面図である。 更に他の変形例としての液晶装置の概略断面図である。 更に他の変形例としての液晶装置の概略断面図である。 更に他の変形例としての液晶装置の概略断面図である。 更に他の変形例としてのカラーフィルタ基板、アレイ基板の概略平面図である。 更に他の変形例としてのカラーフィルタ基板、アレイ基板の概略平面図である。

符号の説明

１、２０１…液晶装置、
１１、２１…透明基板、
１２ａ…ドット領域、
１３、７１３、８１３…第１偏光層群、
１３ａ、７１３ａ、８１３ａ…第１偏光層、
１４Ｒ…赤色着色層、
１４Ｇ…緑色着色層、
１４Ｂ…青色着色層、
３２、７３２、８３２…第２偏光層群、
３２ａ、７３２ａ、８３２ａ…第２偏光層、
４０…液晶層
４１、１４１…反射層、
４２、７３、１４２…誘電体層、
４３、７２、１４３…無機微粒子層、
７０、１７０、２７０、７７０、８７０…第１偏光子、
７１、７７１、８７１…第２偏光子、
２１３Ｒ…第１Ｒ偏光層群、
２１３Ｇ…第１Ｇ偏光層群、
２１３Ｂ…第１Ｂ偏光層群、
２１３Ｒａ…第１Ｒ偏光層、
２１３Ｇａ…第１Ｇ偏光層、
２１３Ｂａ…第１Ｂ偏光層、
１１３…偏光層、
４７１、５７１…偏光子、

Claims (8)

1. 複数のドット領域を有する液晶装置であって、
   間隙をおいて配置された一対の透明基板と、
   前記一対の透明基板間に挟持された液晶層と、
   前記一対の透明基板の互いに対向する面の少なくとも一方の面に、前記ドット領域又は複数の前記ドット領域毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子と
   を具備する液晶装置。
2. 請求項１記載の液晶装置であって、
   前記一対の透明基板の一方の透明基板上に前記ドット領域に対応して配置された複数の着色層
   を更に具備し、
   前記無機微粒子層に用いられる無機微粒子は前記着色層の色によって異なる
   液晶装置。
3. 請求項２記載の液晶装置であって、
   前記着色層は、赤色、緑色、青色からなり、
   前記赤色及び緑色の着色層に対応する前記無機微粒子はＧｅの成分を有し、
   前記青色の着色層に対応する前記無機微粒子はＳｉの成分を有する
   液晶装置。
4. 請求項３記載の液晶装置であって、
   前記偏光層は、
   反射層と、
   前記反射層上に形成された誘電体層と、
   前記誘電体層上に形成された前記無機微粒子層と
   を有する液晶装置。
5. 請求項４記載の液晶装置であって、
   前記偏光子は、前記一対の透明基板互いに対向する面それぞれに配置されている
   液晶装置。
6. 請求項１記載の液晶装置であって、
   前記一対の透明基板の一方の透明基板上に前記ドット領域に対応して配置された赤色、緑色、青色からなる着色層
   を更に具備し、
   前記無機微粒子層に用いられる無機微粒子はＧｅの成分を有する
   液晶装置。
7. 複数のドット領域を有するカラーフィルタ基板であって、
   透明基板と、
   前記透明基板の一方の面に、各色が複数の前記ドット領域に対応して配置された複数の異なる色の着色層と、
   前記一方の面に前記ドット領域毎又は複数の前記ドット領域毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子と
   を具備するカラーフィルタ基板。
8. 透明基板と、
   前記透明基板の一方の面に配置されたスイッチング素子と、
   前記一方の面に配置された前記スイッチング素子と電気的に接続する画素電極と、
   前記一方の面に配置された前記画素電極毎又は複数の前記画素電極毎に対応して、複数の形状異方性をもつ無機微粒子層を有する偏光層からなる１つの偏光層群が配置されてなる偏光子と
   を具備するアレイ基板。

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