JP2017067977A - カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置に適用して全体の厚みを薄くすることができるようにする。【解決手段】対応する液晶セル用基板５とにより液晶層６を挟持して液晶セル（２）を構成するカラーフィルタ４において、少なくとも、透明基板１３に、遮光部ＢＭと色フィルタＲ、Ｇ、Ｂとによるフィルタ層１４、液晶層６の配向に係る配向層１８とが積層され、透明基板１３とフィルタ層１４との間、又はフィルタ層１４と配向層１８との間に、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層２０が設けられ、偏光子層２０が、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部２１が繰り返し配置されて形成された。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤーグリッド型偏光子に関するものである。

従来、液晶表示装置では、透明電極を配置したガラス板により液晶材料を挟持して液晶セルが形成され、この液晶セルの両面に直線偏光板が配置されて液晶表示パネルが構成される。また近年、この液晶表示パネルの入射面（バックライト側面）に、反射型の直線偏光板を配置してバックライトによる照明光の利用効率を向上する工夫が図られている。

このような偏光子には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸して作製する構成（いわゆるシート・ポラライザーである）、ワイヤーグリッド型偏光子等が利用されている。特許文献１，２には、ワイヤーグリッド型偏光子に関する工夫が提案されている。

また特許文献３，４には、液晶表示装置に適用されるカラーフィルタに関する工夫が提案されている。

ところで近年、液晶表示装置は薄型化が進んでおり、特に携帯型の液晶表示装置では、一段と薄膜化することが求められている。これにより液晶表示装置の構成部品においても、薄型化することが求められている。

しかしながらこのような液晶表示装置に適用されるシート・ポラライザーによる偏光子は、耐熱性が劣り、さらに厚みを薄くすることが困難な欠点がある。これによりシート・ポラライザーに代えてワイヤーグリッド型偏光子の利用が考えられる。しかしながら従来のワイヤ―グリッド型偏光子を使用する場合にあっても、充分に厚みを薄くすることが困難な問題があった。

特開２００６−３３０５２１号公報 特開２０１２−２７２２１号公報 特開２００７−１２８１１１号公報 特開２０１３−１９０５０２号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置に適用して全体の厚みを薄くすることを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、カラーフィルタの液晶層側にワイヤ―グリッド型偏光子に係る偏光子層を作製する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

（１） 対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルを構成するカラーフィルタにおいて、
少なくとも、透明基板に、遮光部と色フィルタとによるフィルタ層、前記液晶層の配向に係る配向層とが積層され、
前記透明基板と前記フィルタ層との間、又は前記フィルタ層と前記配向層との間に、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層が設けられ、
前記偏光子層が、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し配置されて形成されたカラーフィルタ。

（１）によれば、カラーフィルタに、直接、偏光子層を作製することにより、このカラーフィルタを使用した液晶表示装置においては、全体の厚みを薄くすることができる。

（２） 対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルを構成するカラーフィルタにおいて、
少なくとも、透明基板に、遮光部と色フィルタとによるフィルタ層、前記液晶層に係る対向電極、前記液晶層の配向に係る配向層とが積層され、
前記透明基板と前記フィルタ層との間、前記フィルタ層と前記対向電極の間、前記対向電極と前記配向層との間の何れかに、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層が設けられ、
前記偏光子層が、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し配置されて形成されたカラーフィルタ。

（２）によれば、カラーフィルタに、直接、偏光子層を作製することにより、このカラーフィルタを使用したＴＮ方式等による液晶表示装置において、全体の厚みを薄くすることができる。

（３） （１）又は（２）において、
前記金属線状部は、
厚み方向の両端部に、黒化層が設けられたカラーフィルタ。

（３）によれば、表示画面の色味を黒色とし、コントラスト、視認性の低下を有効に回避することができる。

（４） （１）、（２）、（３）の何れかの構成において、
賦型処理層に前記金属線状部に対応する凹状溝が形成され、前記凹状溝に配置された金属材料により前記金属線状部が形成された
請求項１、請求項２、請求項３の何れかに記載の液晶セル用基板。

（４）によれば、賦型処理を有効に利用して高い精度により効率良く生産することができる。

（５） （１）、（２）、（３）の何れかの構成において、
前記金属線状部を配置する面の全面に堆積された金属材料のエッチングにより前記金属線状部が形成されたカラーフィルタ。

（５）によれば、エッチング処理を有効に利用して高い精度により効率良く生産することができる。

（６） （５）において、隣接する前記金属線状部の間に、透明部材が配置されたカラーフィルタ。

（６）によれば、機械的強度を向上することができる。

（７） 、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の何れかに記載のカラーフィルタ
と対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルが形成された液晶表示装置。

（７）によれば、全体厚みを薄くしてなる液晶表示装置を提供することができる。

本発明によれば、液晶表示装置に適用して全体の厚みを薄くすることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 図１の液晶表示装置に係るカラーフィルタの説明に供する図である。 図１の液晶表示装置に係る液晶セル用基板の説明に供する図である。 図２のカラーフィルタに係る製造工程を示すフローチャートである。 図３の液晶セル用基板の製造工程を示すフローチャートである。 図４及び図５の製造工程を詳細に示すフローチャートである。 図６の工程の説明に供する図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に適用される偏光子の説明に供する図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に適用されるカラーフィルタ側の偏光子の説明に供する図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。

〔第１実施形態〕
〔液晶表示装置〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。この液晶表示装置１は、液晶表示パネル２の背面にバックライト３が配置される。ここでバックライト３は、エッジライト型、直射型等、種々の構成の面光源装置を広く適用することができる。

液晶表示パネル２は、カラーフィルタを一体化してなるいわゆるインセル型の液晶表示パネルであり、液晶セル用基板４、５により液晶層６を挟持して構成される。液晶表示パネル２は、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示パネルであり、これによりバックライト３側の液晶セル用基板５は、ガラス基板等の耐熱性を備えた透明基板７の液晶層６側に、液晶層６の駆動に供する透明電極８、液晶層６の駆動に供する駆動素子であるＴＦＴ（thin film transistor）９、液晶層６を構成する液晶材料の配向に係る配向層１０が設けられる。またバックライト３側とは逆側に配置される液晶セル用基板４は、いわゆるカラーフィルタであり、ガラス基板等の耐熱性を備えた透明基板１３の液晶層６側に、黒色の遮光部（いわゆるブラックマトリックスである）ＢＭを間に挟んで、カラーフィルタを構成する赤色フィルタＲ、青色フィルタＢ、緑色フィルタＧを配置してなるフィルタ層１４が作製される。さらに続いて位相差層１６、保護層１７、配向層１８が順次設けられる。なおこれにより以下においては、適宜、液晶セル用基板４をカラーフィルタと呼ぶ。なおＩＰＳ方式による液晶層６の駆動に代えて、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等により駆動してもよく、これらの場合には、カラーフィルタ４側に、フィルタ層１４に続いて透明電極による対向電極が設けられる。

この実施形態において、液晶セル用基板５は、透明基板７の液晶層６とは逆側面に、直接、偏光子１１が設けられる。カラーフィルタ４は、透明基板１３とフィルタ層１４との間に、偏光子１１に対して直交ニコル配置により偏光子１５が設けられる。これにより液晶表示パネル２は、液晶セル用基板５に設けられた透明電極８の駆動により、所望のカラー画像を表示できるように構成される。

ここで偏光子１１は、ワイヤ―グリッド型の偏光子であり、転写法に依らずに、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層の作成に供する基材に、液晶セル用基板５の透明基板７が適用されて、透明基板７の上に、直接作製される。また偏光子１５は、同様に、ワイヤ―グリッド型の偏光子であり、偏光子層の作成に供する基材にカラーフィルタ４の透明基板１３が適用されて、転写法に依らずに、この透明基板１３上に、直接作製される。これによりこの実施形態では、偏光子１１、１５の作成に供する基材を省略して全体の厚みを薄くできるように構成される。なおここで転写法とは、例えば基材の上に所望の層を形成する場合に、この層を直接当該基材上に形成するのでは無く、一旦、離型性の支持体上に剥離可能に該層を積層形成して転写体（転写フィルム）を作製した後、工程、需要等に応じて、該支持体上に形成した層を、最終的に該層を積層すべき基材（被転写基材）上に接着、積層し、その後、該支持体を剥離除去することにより、該基材上に所望の層を形成する方法である。

〔カラーフィルタ４〕
図２は、カラーフィルタ４の偏光子１５に係る構成を詳細に示す図である。偏光子１５は、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層２０を備える。偏光子１５は、この偏光子層２０に、金属線状部２１が、線幅の方向に離間して複数配置される。ここで金属線状部２１は、透過を制限する電磁波の波長帯域の最短波長λｍｉｎ未満の線幅Ｗｍによる金属材料により形成される。また金属線状部２１は、この最短波長λｍｉｎ未満のピッチＰにより、規則的に又は不規則に繰り返し配置される。なおこれにより隣接する金属線状部２１間の間隔Ｗｔ（後述する透明固体誘電体部２２の幅である）は、デューティー比Ｄ（＝Ｗｍ／Ｐ＝Ｗｍ／（Ｗｍ＋Ｗｔ））が０．２以上０．８以下、好ましくは０．３以上０．７以下になるように作製される。なお線幅Ｗｍは、金属線状部２１の延長方向と、金属線状部２１の繰り返し方向とに直交する方向から見た幅により定義される。なお最短波長λｍｉｎは、この実施形態のように画像表示装置に適用して可視光域の全波長帯域に対してその透過を制限する場合、可視光域の最短波長３８０ｎｍ以下とすればよい。

また金属線状部２１は、この最短波長λｍｉｎに対して、厚みＨが最短波長λｍｉｎ以下になるように形成され、この実施形態では断面略矩形形状により形成される。これらにより偏光子１１は、ワイヤーグリッド型偏光子として機能するように構成される。なお偏光子１５では、例えば可視光域の波長帯域において、最短波長３８０ｎｍ、中心波長５５０ｎｍ、最長波長７８０ｎｍ等の複数波長を設計基準波長に設定し、これらの設計基準波長で所望する光学特性（例えば消光比）を確保することができるように、金属材料及び透明誘電体材料の屈折率ｎ及び消衰係数ｋを元に、シミュレーションによってピッチP、線幅Ｗｍ、厚みＨに対応するＰ波透過率、Ｓ波透過率、消光比を算出することで、必要なピッチＰ、線幅Ｗｍ、厚みＨの好適値が導かれる。これにより例えば波長５５０ｎｍにおいて十分な消光比を確保する場合には、金属線状部２１にアルミニウム、金属線状部２１間に一般的な紫外線硬化樹脂（ｎ＝１．５、ｋ＝０ ａｔ５５０ｎｍ）を用いる場合、ピッチＰは７５ｎｍ以上１７５ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が望ましい。厚みは９０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下、更に好ましくは１２０ｎｍ以上１５０ｎｍが望ましい。

さらに金属線状部２１は、厚み方向の両端部に、中央の部位（以下、本体層と呼ぶ）２１Ｃの材料に比して反射率が低い低反射層であって、本体層２１Ａに比して色味が黒色である黒化層２１Ｂ、２１Ｃが設けられる。

偏光子１５は、この金属線状部２１の厚み方向の本体層２１Ａに、屈折率ｎが０．１以上１．８以下の材料であり、かつ消衰係数ｋが２．５以上の材料が適用される。具体的に本体層２１Ａは、アルミニウム、ニッケル、銀等の金属材料を適用することができるものの、この実施形態ではこれらのうち、汎用性の高いアルミニウムが適用される。なおこれによりこの本体層２１Ａには、例えば各種の導体に係る金属、合金、金属化合物等を広く適用することができ、アルミニウム、銀の何れかによる合金、これら金属の化合物を適用することできる。また透過に関する光学特性がそれ程求められない場合には、クロム、銅等の金属、合金、化合物を適用することができる。

このように金属線状部２１の厚み方向に係る本体層２１Ａに、このような金属材料を適用することにより、偏光子１５は、Ｐ波透過率Ｔｐ、Ｓ波透過率Ｔｓ、偏光度（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ）等の透過に関する光学特性を充分に確保できるように構成される。なおより具体的には、Ｐ波透過率Ｔｐは８０％以上であり、偏光度（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ）は、９８％以上である。これらの値は形状や材料により調整することができる。

これにより液晶層６とは逆側に、反射率の低い黒化層２１Ｂを設けることにより、偏光子１５は、液晶表示装置１におけるパネル面側（視聴者側面）について、Ｓ波反射率を低減することができる。特に、黒化層２１Ｂの色味が黒色であることにより、Ｓ波反射率を一段と低減することができ、さらには液晶表示パネル２のパネル面を黒色により見て取られるようにすることができ、これらにより表示画面の色味を向上して品位を向上することができる。また金属線状部２１の液晶層６側にも黒化層２１Ｃを設けることにより、液晶層６の内部反射光を低減し、表示画面のコントラスト、鮮明度を向上することができる。またこのように黒化層２１Ｂ、２１Ｃを設けることにより、本体層２１Ａについては材料選択の幅を拡大することができる。

なおこれにより本体層２１Ａの厚みが金属線状部２１の厚みＨに比して余りに薄くなると、電気伝導率の大きな金属材料を本体層２１Ａに適用しても十分に光学特性を確保することが困難になることにより、本体層２１Ａは、金属線状部２１について上述した厚み方向に係る条件を満足することが望ましい。

黒化層２１Ｂ、２１Ｃは、本体層２１Ａに比して相対的に反射率が小さく、かつ本体層２１Ａに比して相対的に黒色であれば、金属線状部２１を単一の材料により作製する場合に比して、光学性能を確保しつつＳ波反射率を低減することができる。しかしながら好ましくは、正反射率２０％以下、より好ましくは１０％以下の材料を適用することが望ましい。また色度はLa*b*表色系で表現してa*,b*が±１０以下、より好ましくは±５以下の材料を適用することが望ましい。また黒化層２１Ｂは、入射光を拡散反射する材料を適用することが望ましい。

このように金属線状部の端部に黒化層２１Ｂ、２１Ｃを設ける場合にあって、この黒化層２１Ｂ、２１Ｃの厚みが薄いと、充分にＳ波反射率を低減できないものの、厚みが厚すぎると作製が困難になったりする。これにより黒化層２１Ｂは、３ｎｍ以上の厚みにより、より好ましくは５ｎｍ以上の厚みにより作製される。

またこのように画像表示パネル側面に黒化層２１Ｂを設ける場合にあって、黒化層２１Ｂの厚みが薄いと、金属線状部の繰り返し方向に係る斜め方向より見た場合に、金属線状部２１の本体層２１Ａが直接見て取られることになる。その結果、この方向についてのＳ波反射率が増大し、色調が低下することになる。そこで黒化層２１Ｂは、金属線状部２１の繰り返し間隔に対して、５８％以上１７３％以下の厚みにより、作製され、これにより斜め方向から見た場合の表示画面の色味の低下、視野角特性の劣化を防止する。なおこれは金属線状部２１を側面から見たときの黒化層の厚みであり、断面においては本体層２１Ａと黒化層２１Ｂ、２１Ｃが直線状に分離している必要は無く、境界が相溶していたり、黒化層が本体層に被さる（包み込む）ような形状になっていても良い。

なお黒化層２１Ｂ、２１Ｃは、酸化アルミニウム、透明樹脂等の固体誘電体層を介して、本体層２１Ａに積層して配置してもよい。

偏光子層２０は、金属線状部２１の間に、透過の制限を図る波長帯域の電磁波に対して透明な固体誘電体による透明固体誘電体部２２が設けられる。このように隣接する金属線状部２１の間に透明固体誘電体部２２を設けることにより、偏光子１５は、各種部材の接触等による金属線状部２１の損傷を低減することができ、従来に比して耐摩耗性を向上することができる。またこのように隣接する金属線状部２１の間に透明固体誘電体部２２を設けた構成は、金属線状部２１に対応する凹状溝による凹凸形状を作製した後、この凹状溝に金属線状部２１に係る材料を充填して作製することができ、これにより大面積の偏光子を効率良く生産することができ、従来に比して量産性を向上することができる。またこのようにして作製可能であることにより、金属線状部２１の作製精度も向上することができ、その結果、偏光子１５としての作製精度も向上することができる。なお充填により金属線状部２１を作製する際に、必要に応じて凹状溝上に密着性や表面保護のための機能層を設けても良い。機能層については特に制限されないが、主としてＳｉまたはその化合物である、ＳｉＯ_２、ＳｉＣなどが好ましい。

この実施形態において、偏光子１５は、フィルタ層１４、配向層１８等の作製に供する透明基板１３に直接設けられることにより、透明固体誘電体部２２は、これらの作製工程における熱処理に充分な耐熱性を有し、かつ賦型処理可能な透明耐熱材により作製される。より具体的には、ＳＯＧ（スピンオングラス）に適用可能な材料をＳｉＯ２系の材料、水ガラス等を適用することができる。

〔液晶セル用基板５〕
図３は、図２との対比により液晶セル用基板５の偏光子１１に係る部位の詳細構成を示す斜視図である。液晶セル用基板５は、カラーフィルタ４と同様に、透明基板７に偏光子１１が作製される。ここで偏光子１１は、金属線状部２１の液晶層６側にのみ黒化層２１Ｂが設けられる点を除いて、偏光子１１と同一に構成される。

これによりこの実施形態では、バックライト３側端面には本体層２１Ａが露出することにより、バックライト３から出射して偏光子１１で遮光する偏光成分については、バックライト３に効率良く反射して再利用できるように構成され、これによりバックライト３からの光の利用効率を向上できるように構成される。

また液晶層６側に黒化層２１Ｂを設けたことにより、液晶層６における内部反射光を低減し、コントラスト、視認性の低下を有効に回避できるように構成される。

なお液晶セル用基板５は、透明電極８、ＴＦＴ９、配向層１０等を作製した後、偏光子１１を設けることも可能であり、この場合には、透明電極、ＴＦＴ等の作製に供する熱処理に対する耐熱性を考慮する必要が無いことにより、透明固体誘電体部２２は、賦型処理に適用される各種透明樹脂材料を適用することも可能であり、例えば紫外線硬化性樹脂を適用することもできる。

〔偏光子１１、１５の詳細構成〕
偏光子１１、１５は、透明基板７、１３に、賦型処理層２４が設けられ、この賦型処理層２４の賦型処理により凹状溝が作製されて透明固体誘電体部２２が作製される。またこの凹状溝に金属線状部２１が作製される。

偏光子１１、１５に係る凹状溝の底面側の黒化層２１Ｂは、この凹状溝に配置した金属材料を黒色に変質させることにより（いわゆる黒化処理である）形成してもよく、一般的な黒化処理材料を適用することができ、例えばナノ微粒子によるカーボン、黒化Ｎｉ、黒化Ｃｕ、黒化Ａｌ、黒化Ｚｎ、黒化Ｃｒの何れかの材料、またはこれらの何れかを主成分とする材料を適用することができる。なお黒化処理は、例えば特開２０１２−２０８１４５号公報等に開示の手法を適用することができる。また黒化層２１Ｂは、無電解メッキ、電解メッキ、ドライ製膜、ナノ粒子を持ったインキのコーティング、黒化層の形状により作製されたストライプパターンの転写等を適用することができ、アルミ表面を化学反応により処理して黒化させる処理も適用可能である。

より具体的に凹状溝の底面側である黒化層２１Ｂは、黒化層２１Ｂの厚みにより金属層を作製して黒化処理することにより作製することができる。またこれに代えてカーボンナノ粒子を凹状溝に配置することにより作製することができる。なおこの黒化処理に供する金属層は、微細凹凸形状が作製されてなる面に、蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ等により作製した後、全体をエッチングして凹状溝間の金属層を選択的に除去することにより作製することができる。なおこの凹状溝間の金属層の除去にあっては、本体層２１Ａに係る金属材料と同時に除去するようにしてもよい。

金属線状部２１の本体層２１Ａは、蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ等により作製することができ、化学気相成長、原子層堆積法、酸化還元反応法、ナノ粒子の堆積法等の適用も可能である。ここで酸化還元反応法とは、酸化した金属材料を還元剤により還元して金属層を作製する金属層作製手法を意味し、例えば銀鏡反応で代表される金属層作製手法である。ここで還元剤は凹凸形状を形成する透明固体誘電体部に含まれていても良い。またナノ粒子の堆積法とは、アルミニウム等の金属によるナノ粒子を凹凸形状面に堆積させて金属層を作製する手法、又は凹状溝に選択的に堆積させて金属線状部を作製する手法であり、必要に応じて、ナノ粒子を堆積させた後、焼成等の工程を設けて堆積したナノ粒子を凹状溝に固定する。なおこの場合、凹状溝を含む全面に金属層を作製した後、凹状溝間の金属層をエッチング等により選択的に除去して凹状溝のみに金属材料を配置して金属線状部の本体部を作製することができる。またエッチングに代えて、切削、研磨等の処理により凹状溝間の金属層を除去するようにしてもよい。なおこの場合に、例えば金属材料にアルミニウムを適用して金属層を作製し、その表面を酸化により透明化することにより、凹状溝間の金属層を透明化してもよい。

金属線状部２１の先端側の黒化層２１Ｃは、底面側の黒化層２１Ｂと同一に作製することができる。具体的に、本体層２１Ａを作製した後、黒化層２１Ｃの厚みにより金属層を作製して黒化処理することにより作製することができる。なおこれらの場合に、黒化処理に供する金属材料に本体層２１Ａの材料を適用するようにしてもよい。またこの場合、本体層２１Ａについて金属層の表面の酸化により凹状溝間の金属層を透明化しても良く、この場合には、表面に作製された透明層の上に、ストライプパターンを配置して黒化層２１Ｂを作製してもよい。なおこの場合、黒化層２１Ｃは、酸化アルミニウム等による透明固体誘電体層を介して、金属線状部２１の端部に設けられることになる。

〔カラーフィルタ４の製造工程〕
図４は、カラーフィルタ４の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、偏光子作製工程ＳＰ１において、ガラス基板による透明基板１３の片面に偏光子１５を作製した後、続くフィルタ層作製工程ＳＰ３において、遮光層ＢＭ、色フィルタＲ、Ｇ、Ｂを順次作製してフィルタ層１４を作製する。なおこの遮光層ＢＭ、色フィルタＲ、Ｇ、Ｂは、カラーフィルタに適用される各種の材料、製造工程を適用することができるものの、遮光層ＢＭに導電性の金属材料を適用する場合には、偏光子層２０の表面に酸化アルミ等による透明の絶縁層を設けた後、遮光層ＢＭを作製する。

続いてこの製造工程は、位相差層作製工程ＳＰ４において、位相差層１６を作製した後、保護層作製工程ＳＰ５において、保護層１７を作製する。また続く配向層作製工程ＳＰ６において、配向層の材料層を作製した後、ラビング処理等により配向層の材料層に配向能を付与し、これにより配向層１８を作製する。なおこれら位相差層１６、保護層１７、配向層１８にあっても、カラーフィルタに適用される各種の材料、製造工程を適用することができる。この製造工程は、続くスリミング工程ＳＰ７において、透明基板１３の他面側を研磨し、透明基板１３を所望の厚みに設定する。なお実用上充分に効率良く、かつ高い信頼性により製造できる場合には、当初より厚みの薄い透明基板を使用して偏光子１５を作製して、スリミングの処理を省略してもよい。

〔液晶セル用基板５の製造工程〕
図５は、液晶セル用基板５の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、偏光子作製工程ＳＰ１２において、ガラス基板による透明基板７の片面に偏光子１１を作製した後、スリミング工程ＳＰ１３において、透明基板７の他面側を研磨し、透明基板７を所望の厚みに設定する。このように偏光子を作製した後、スリミングにより透明基板７の厚みを薄くすることにより、偏光子作製工程における透明基板７のハンドリングを簡略化することができる。

この製造工程は、続いて液晶層側構成の作製工程ＳＰ１４において、透明基板７の他面側に液晶層６側に係る構成を作製する。より具体的に、液晶セル用基板５においては、透明電極８、ＴＦＴ９、配向層１０を作製する。ここでこの液晶層側構成の作製工程においては、従来の液晶セルに適用される液晶セル用基板に係る構成、工程を広く適用することができる。

なお実用上充分に効率良く、かつ高い信頼性により製造できる場合には、当初より厚みの薄い透明基板を使用して偏光子を作製して、スリミングの処理を省略してもよい。またこのように偏光子１１を作製した後、液晶層側の構成を作製する代わりに、これとは逆に液晶層側の構成を作製した後、偏光子１１を作製するようにしてもよく、この場合には、透明固体誘電体部２２（賦型処理層２４）に耐熱性の低い材料を適用することも可能となる。また液晶層側の一部構成を作製した後、偏光子を作製し、その後、液晶層側の残りの構成を作製してもよく、これは逆に、偏光子の一部の構成を作製した後、液晶層側の構成を作製し、その後、偏光子の残りの構成を作製してもよく、これらの工程を組み合わせても良い。

図６は、偏光子作製工程ＳＰ２、ＳＰ１２を詳細に示すフローチャートである。偏光子作製工程は、凹凸形状作製工程ＳＰ２２において、透明基板７、１３の表面に凹凸形状を作製する。ここで凹凸形状作製工程ＳＰ２２は、透明固体誘電体部２２に係る塗工液を透明基板７、１３の表面に塗工して半硬化状態に乾燥させることにより、図７（Ａ）に示すように、凹凸形状の賦型処理に供する賦型処理層２４を透明基板７、１３の表面に作製する。

続いて賦型用金型を賦型処理層２４に押圧して賦型処理層２４に残存する溶剤成分を揮発させることにより、賦型処理層２４を硬化させ、その後、賦型用金型を剥離し、これにより図７（Ｂ）に示すように、賦型用金型に作製された微細凹凸形状を転写して、透明基板７、１３の表面に、金属線状部２１に対応する凹状溝３１を作製する。続いてこの製造工程は、金属線状部作製工程ＳＰ２３において、凹状溝３１に、黒化層、本体層、黒化層を順次作製して金属線状部２１を形成する（図７（Ｃ））。

この実施形態によれば、カラーフィルタに一体に偏光子を作製することにより、従来に比して一段と液晶表示装置を薄型化することができる。

またこの液晶セル用基板に耐熱性を有する材料を使用して賦型処理層を作製した後、この賦型処理層による凹状溝に金属材料を配置して偏光子を作製することにより、賦型処理を利用して効率良く液晶セル用基板を生産することができる。

またこの偏光子に係る金属線状部に黒化層を設けることにより、表示画面のコントラスト、視認性の劣化を有効に回避することができる。

〔第２実施形態〕
図８及び図９は、図２及び図３との対比により、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に適用される液晶セル用基板の構成を示す斜視図である。この実施形態においては、この液晶セル用基板の構成が異なる点を除いて、第１実施形態と同一に構成される。

ここでこの実施形態では、バックライト３側の液晶セル用基板４５においては（図８）、金属材料の堆積等により、透明基板７の全面に、黒化層２１Ｂ、本体層２１Ａの材料層を順次作製した後、フォトエッチングによりパターニングして各金属線状部２１が作製される。またカラーフィルタ４４（図８）においては、同様に、透明基板１３の全面に、黒化層２１Ｂ、本体層２１Ａ、黒化層２１Ｃの材料層を順次作製した後、フォトエッチングによりパターニングして各金属線状部２１が作製される。なおこのように黒化層、本体層の材料層を纏めてエッチングする代わりに、黒化層、本体層の材料層をそれぞれエッチングして金属線状部２１を作製してもよい。

またこの実施形態では、続いて透明樹脂材料を全面に塗工して硬化させることにより、金属線状部２１の全面を覆うように保護層４６を作製し、これにより金属線状部２１の間に透明固体誘電体部２２を配置し、さらには金属線状部２１及び透明固体誘電体部２２を保護して機械的強度を確保する。

この実施形態のように、カラーフィルタの透明基板１３の全面に、金属材料の堆積等により黒化層、本体層の材料層を作製した後、エッチングにより金属線状部を作製することにより、透明基板１３に直接、ワイヤ―グリッド型の偏光子を作製するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔第３実施形態〕
図１０は、図１との対比により、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。この実施形態に係る液晶表示装置５１においては、カラーフィルタ４に代えてカラーフィルタ５４が適用される点を除いて、第１実施形態に係る液晶表示装置１と同一に構成される。

ここでカラーフィルタ５４は、透明基板１３とフィルタ層１４との間に代えて、フィルタ層１４と位相差層１６との間に偏光子１５が配置される。これにより偏光子１５は、フィルタ層１４を作製した後、第１実施形態又は第２実施形態について上述したと同様にして作成される。なおこれにより偏光子１５は、必要に応じてフィルタ層１４に透明絶縁層を配置した後、この透明絶縁層の上に配置される。この実施形態のカラーフィルタ５４は、この偏光子１５に関する構成が異なる点を除いて第１実施形態又は第２実施形態について上述した液晶表示装置と同一に構成される。

この実施形態のように、フィルタ層の上に偏光子を配置するようにしても、第１又は第２実施形態と同一の効果を得ることができる。

〔第４実施形態〕
図１１は、図１との対比により、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。この実施形態に係る液晶表示装置６１においては、カラーフィルタ４に代えてカラーフィルタ６４が適用される点を除いて、第１実施形態に係る液晶表示装置１と同一に構成される。

ここでカラーフィルタ６４は、透明基板１３とフィルタ層１４との間に代えて、位相差層１６と保護層１７との間に偏光子１５が配置される。これにより偏光子１５は、位相差層１６を作製した後、第１実施形態又は第２実施形態について上述したと同様にして作成される。この実施形態のカラーフィルタ６４は、この偏光子１５に関する構成が異なる点を除いて第１実施形態又は第２実施形態について上述した液晶表示装置と同一に構成される。

この実施形態のように、位相差層の上に偏光子を配置するようにしても、上述の実施形態と同一の効果を得ることができる。

〔第５実施形態〕
図１２は、図１との対比により、本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。この実施形態に係る液晶表示装置７１においては、カラーフィルタ４に代えてカラーフィルタ７４が適用される点を除いて、第１実施形態に係る液晶表示装置１と同一に構成される。

ここでカラーフィルタ７４は、透明基板１３とフィルタ層１４との間に代えて、保護層１７と配向層１８の間に偏光子１５が配置される。これにより偏光子１５は、保護層１７を作製した後、第１実施形態又は第２実施形態について上述したと同様にして作成される。この実施形態のカラーフィルタ７４は、この偏光子１５に関する構成が異なる点を除いて第１実施形態又は第２実施形態について上述した液晶表示装置と同一に構成される。

この実施形態のように、保護層の上に偏光子を配置するようにしても、上述の実施形態と同一の効果を得ることができる。

〔第６実施形態〕
この実施形態では、ＴＮ方式等による液晶表示装置に適用されて、カラーフィルタに対向電極が設けられる。この実施形態では、この対向電極の配向層側面、又はこれとは逆側に面に、偏光子が配置される。

この実施形態のようにＴＮ方式等による液晶表示装置に適用してカラーフィルタに偏光子を配置する場合でも、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、賦型処理より作製した凹状溝に金属材料を配置して配向層を作製する場合、透明基板の全面に黒化層、本体層の材料層を作製した後、エッチングして配向層を作製する場合等について述べたが、本発明はこれに限らず、これら以外の手法により作製するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、金属線状部の端部に黒化層を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な特性を確保できる場合には、黒化層を省略してもよい。

また上述の実施形態では、液晶セルの両面に配置する偏光子について、液晶セル用基板に一体に作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、バックライト側の偏光子については、従来構成による偏光子の配置を適用するようにしてもよい。

１、５１、６１、７１ 液晶表示装置
２ 液晶表示パネル
３ バックライト
４、４４、５４、６４、７４ カラーフィルタ（液晶セル用基板）
５、４５ 液晶セル用基板
６ 液晶層
７、１３ 透明基板
８ 透明電極
１０、１８ 配向層
１１、１５ 偏光子
１４ フィルタ層
１６ 位相差層
１７ 保護層
２０ 偏光子層
２１ 金属線状部
２１Ａ 本体層
２１Ｂ、２１Ｃ 黒化層
２２ 透明固体誘電体部
２４ 賦型処理層
３１ 凹状溝
４６ 保護層

Claims (7)

1. 対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルを構成するカラーフィルタにおいて、
   少なくとも、透明基板に、遮光部と色フィルタとによるフィルタ層、前記液晶層の配向に係る配向層とが積層され、
   前記透明基板と前記フィルタ層との間、又は前記フィルタ層と前記配向層との間に、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層が設けられ、
   前記偏光子層が、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し配置されて形成された
   カラーフィルタ。
2. 対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルを構成するカラーフィルタにおいて、
   少なくとも、透明基板に、遮光部と色フィルタとによるフィルタ層、前記液晶層に係る対向電極、前記液晶層の配向に係る配向層とが積層され、
   前記透明基板と前記フィルタ層との間、前記フィルタ層と前記対向電極の間、前記対向電極と前記配向層との間の何れかに、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層が設けられ、
   前記偏光子層が、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し配置されて形成された
   カラーフィルタ。
3. 前記金属線状部は、
   厚み方向の両端部に、黒化層が設けられた
   請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ。
4. 賦型処理層に前記金属線状部に対応する凹状溝が形成され、前記凹状溝に配置された金属材料により前記金属線状部が形成された
   請求項１、請求項２、請求項３の何れかに記載の液晶セル用基板。
5. 前記金属線状部を配置する面の全面に堆積された金属材料のエッチングにより前記金属線状部が形成された
   請求項１、請求項２、請求項３の何れかに記載のカラーフィルタ。
6. 隣接する前記金属線状部の間に、透明部材が配置された
   請求項５に記載のカラーフィルタ。
7. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６の何れかに記載のカラーフィルタと対応する液晶セル用基板とにより液晶層を挟持して液晶セルが形成された
   液晶表示装置。

Images