JP2020173338A - 偏光板、偏光板の作製方法及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光漏れを防止する偏光板、偏光板の作製方法及び表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】偏光板は、第1面及び第1面と反対側の第2面を含む基板と、第1面に設けられる偏光層と、第2面に設けられる遮蔽層と、を有し、偏光層は、第1偏光子及び第2偏光子を含み、第1偏光子及び第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含み、第1偏光子と第2偏光子とは間隙をもって隣接して配置され、遮蔽層は、屈折率異方性材料を含み、少なくとも、間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される。【選択図】図1
Description
本発明は、偏光板、偏光板の作製方法、及び表示装置に関する。
近年、液晶表示装置の高精細化、色再現性の向上、ダイナミックレンジの拡大化のための技術開発が進められている。高精細化は、開口率の低下を伴うため、表示輝度を維持するためには光源の輝度を高くする必要がある。また、色再現性の向上は、波長変換又は波長選択により改善することが可能であるが、波長変換又は波長選択の際にエネルギーの損失があるため、表示輝度を維持するためには光源の輝度を高くする必要がある。さらに、ダイナミックレンジの拡大化は、表示輝度を高くすることにより改善することが可能であるが、表示輝度を高くするためには光源の輝度を高くする必要がある。いずれの場合においても光源の高輝度化が有効な手段であるが、光源は液晶表示装置において最も消費電力が大きい部品であるため、光源の高輝度化は液晶表示装置の消費電力の増大につながる。
一方、光源の高輝度化を抑制できる技術として、光の利用効率を向上させる技術開発が着目されている。その技術開発の一つに、液晶表示装置の光源側に配置される偏光板の改良がある。一般的な偏光板は、特定方向に振動する光のみを透過し、特定方向以外の光を吸収するが、特定方向以外の光を利用することのできる偏光板として、反射偏光板が提案されている。反射偏光板として、例えば、複数の金属細線(ワイヤーと呼ばれることもある)を格子状又は網状に配置したワイヤーグリッド偏光板(ワイヤーグリッド偏光子又はワイヤーグリッドフィルムなどと呼ばれることもある)がある。ワイヤーグリッド偏光板は、特定方向に振動する光を透過するとともに、特定方向以外の光を反射する。液晶表示装置の光源側にワイヤーグリッド偏光板が配置されると、特定方向に振動する光を透過し、特定方向以外の光は光源側に反射する。この反射光は、光源に設けられる反射板等で反射されて再度ワイヤーグリッド偏光板に入射する。この反射が繰り返されることによって光の損失を低減できるため、ワイヤーグリッド偏光板は、光の利用効率を向上させる技術の一つとして有望である。
ワイヤーグリッド偏光板に関し、例えば、特許文献1にはワイヤーグリッド偏光板の量産性、作製精度を向上させる方法、さらに、大面積によるシート状版の作製方法が開示されている。また、ワイヤーグリッド偏光板を液晶表示装置に設ける方法として、ステップアンドリピート方式による作製方法が特許文献2に開示されている。
ワイヤーグリッド偏光板を作製するためには、電子線リソグラフィーや液浸プロセスなどの半導体プロセスが必要であり、ワイヤーグリッド偏光板の大型化に課題がある。ナノインプリント法を適用する場合も、大型基板を用いて直接ワイヤーグリッド偏光板を作製することは困難である。そのため、大型基板に、例えば、20mm×20mm程度の偏光子を作製し、続いて、その偏光子を複数個並べる、又はつなぎ合わせることによって基板を大型化する作製方法が試みられている。しかし、偏光子間の間隙、又はつなぎ合わせの間隙からの光漏れが問題となっている。
このような課題に鑑み、本発明の一実施形態は、光漏れを防止する偏光板、偏光板の作製方法及び表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係る偏光板は、第1面及び第1面と反対側の第2面を含む基板と、第1面に設けられる偏光層と、第2面に設けられる遮蔽層と、を有し、偏光層は、第1偏光子及び第2偏光子を含み、第1偏光子及び第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含み、第1偏光子と第2偏光子とは間隙をもって隣接して配置され、遮蔽層は、屈折率異方性材料を含み、少なくとも、間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、複数の画素電極が配列され、複数の画素電極にそれぞれ接続される薄膜トランジスタが設けられるTFT基板と、TFT基板と対向する対向基板と、TFT基板と対向基板との間の液晶層と、偏光板と、を有し、偏光板は、第1面及び第1面と反対側の第2面を含む基板と、第1面に設けられる偏光層と、第2面に設けられる遮蔽層と、を含み、偏光層は、第1偏光子及び第2偏光子を含み、第1偏光子及び第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、第1方向と交差する第2方向に配列される複数の金属細線を含み、第1偏光子と第2偏光子とは間隙をもって隣接して配置され、遮蔽層は、少なくとも、間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される。
本発明の一実施形態に係る偏光板の作製方法は、基板の第1面の上に、少なくとも第1偏光子及び第1偏光子と間隙をもって隣接するように第2偏光子を配置して偏光層を形成する工程と、偏光層の上に有機膜を形成する工程と、第1面に反対側の第2面の上に遮蔽層を形成する工程と、有機膜を剥離する工程と、を有する偏光板の作製方法であって、第1偏光子及び第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含み、遮蔽層は、少なくとも、間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される。
以下に、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲において、多くの異なる態様で実施することが可能である。すなわち、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかしながら、模式的な図面はあくまでも一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。なお、各要素に付記される「第1」、「第2」の文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
本明細書において、「上」とは、ある物体又は領域の上に直に接するように配置される場合だけでなく、他の物体又は領域を間に挟んで配置される場合をも含む。「下」という用語についても同様である。また、「上」、「下」といった用語は、物体又は領域間の相対的な上下関係を示すものであり、絶対的な上下関係を意味するものではない。具体的には、基板の主面(素子等が形成される面)を基準にして、基板の主面側を「上」と定義し、基板の主面の反対側を「下」と定義する。
ある一つの膜を加工して複数のパターンを形成した場合、これらの複数のパターンは、各々が異なる機能及び又は役割を有する場合がある。しかしながら、これらの複数のパターンは同一の工程において同一の層として形成された膜に由来する。すなわち、これらの複数のパターンは同一の層構造を有し、同一の材料を含む。したがって、本明細書においては、これらの複数のパターンは、同一の層に存在しているものと定義する。
本発明に係る偏光板は、複数の偏光子が配置される反射偏光板である。偏光子はワイヤーグリッド偏光子に限定されないが、以下では、複数のワイヤーグリッド偏光子を用いる偏光板について説明する。
なお、本明細書での「可視光」とは、380から780nmの波長を持つ光線をいう。
(第1実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板について、図1乃至図4を用いて説明する。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板について、図1乃至図4を用いて説明する。
図1は、第1実施形態における偏光板100の構成を示す模式的な斜視図である。
図1に示すように、偏光板100は、基板10と、偏光層60と、遮蔽層20とを含む。偏光層60は複数の偏光子126を含む。なお、本明細書では、便宜上、隣接する2つの偏光子126を第1偏光子126A及び第2偏光子126Bとして記載する。また、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bは接していてもよく、一定の間隔(間隙)を有していてもよい。
図2は、図1に示した偏光板100のA1とA2の間の模式的な断面図である。
図2(A)に示すように、基板10の表面(第1面)に偏光層60が設けられ、基板10の裏面(第2面)に遮蔽層20が設けられる。すなわち、基板の第1面に偏光層60が設けられ、第1面の反対側の第2面に遮蔽層20が設けられる。偏光層60は、偏光子126(第1偏光子126A及び第2偏光子126B)が設けられる。図2(A)では、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとは一定の間隙を設けて隣接する構成であるが、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとが接する構成としてもよく、また、第1偏光子126Aの一部と第2偏光子126Bの一部とが接する構成としてもよい。偏光子126は、第1樹脂層61、金属細線部62、及び第2樹脂層63を含む。金属細線部62は複数の金属細線を含む。金属細線部62は、第1樹脂層61及び第2樹脂層63と接する。金属細線部62の金属細線間、すなわち、金属細線が設けられていない部分では、第1樹脂層61が第2樹脂層63と接する。図2(A)では、偏光子126の端部の側面は第1樹脂層61及び第2樹脂層63で構成されているが、第1樹脂層61、金属細線部62の金属細線、及び第2樹脂層63で構成されていてもよい。なお、本明細書において、第1樹脂層61は、第1樹脂層61を形成する材料を示すことがあり、第2樹脂層63は、第2樹脂層63を形成する材料を示すことがある。
基板10として、ガラス基板又は石英基板などの透明基板を用いることができる。また、可撓性を必要とする場合には、ポリイミド系又はアクリル系の樹脂基板を用いることができる。
第1樹脂層61は、可視光の透過率が高いこと、耐熱性が高いこと、並びに基板10、金属細線部62、及び第2樹脂層63との密着性が高いことが好ましいが、これらに限定されない。第1樹脂層61の材料として、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、又はポリイミド系などの紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いることができる。また、第1樹脂層61は、2層構造としてもよい。例えば、基板10の第1面と接して第1材料を用いて第1層を設け、第1層の上に第1材料とは異なる第2材料を用いて第2層を設ける。第1材料には第2材料よりも密着性の高い材料を用い、第2材料には第1材料よりも透過率の高い材料を用いることで、透過率が高く、密着性が高い第1樹脂層61を形成することができる。
金属細線部62の金属配線は、導電性金属材料を用いることができる。導電性金属材料は、可視光の反射率が高いこと並びに第1樹脂層61及び第2樹脂層63との密着性が高いことが好ましい。例えば、導電性金属材料は、アルミニウム、銀、白金、クロム等、又はそれらの合金等であるが、これらに限定されない。
金属細線部62は、直線状、すなわち、一方向(第1の方向)に伸延し、第1の方向と交差する第2方向に離間して複数の金属細線が配列される。それぞれの金属細線は、入射する可視光の最も短い波長以下の幅を有する。また、図2では、金属細線間の間隔が周期的である構成を例示したが、非周期的であってもよい。例えば、金属細線部が2種類の間隔を有して金属配線が配列される場合、光を偏光する機能と、光を遮光する機能を同時に持たせることができる。
金属細線部62の偏光特性は、金属細線間の間隔、入射光の波長、入射光の角度(入射角)、及び金属細線部62の導電性金属材料の屈折率で決定される。例えば、それぞれの金属細線の幅を180nm、金属細線間の間隔を360nmとすることで、波長が360nmよりも大きい波長の偏光した光を透過することができる。なお、本明細書において、金属細線間の間隔とは、一つの金属配線の幅の中心から、隣接する金属細線の幅の中心までの距離をいう。また、それぞれの金属細線の幅は、金属細線間の間隔の1/2以下とすることが好ましい。
また、金属細線部62の透過率は、それぞれの金属細線の膜厚(高さともいう)で決定される。例えば、各金属細線の膜厚は、金属細線部62の光の透過率が1%以下となるような膜厚にすればよい。例えば、各金属細線の膜厚は30nm以上が好ましい。各金属細線の膜厚が薄すぎると、特定の波長以外の透過光を無視することができなくなる。一方、各金属細線の膜厚が厚すぎると、光の利用効率が低下する可能性がある。そのため、各金属細線の幅と同様に、各金属細線の膜厚も金属細線間の間隔の1/2以下が好ましい。具体的には、金属細線間の間隔が360nmの場合、各金属細線の膜厚も360nmとすればよい。
各金属細線の断面形状は、三角形、正方形、長方形、台形、半円形、又は半楕円形であるが、これらに限定されない。
第2樹脂層63は、第1樹脂層61と同様の材料を用いることができる。金属細線部62の上に第2樹脂層63を設けることで、金属細線部62を保護することができる。
遮蔽層20は、少なくともその一部に、光の反射又は吸収などにより、光の透過を妨げる領域を含む層であり、完全な遮光だけでなく、部分的な遮光も含む。遮蔽層20の材料として、屈折率異方性を有する材料、例えば、リオトロピック液晶又はサーモトロピック液晶などを用いることができる。リオトロピック液晶は、水と溶媒、或いは溶液と溶媒との化合物であり、例えば、界面活性剤と、水又は溶液との混合によって液晶状態となり、溶媒の濃度や、混合液を塗った方向を調整することで液晶を配向させることができる。サーモトロピック液晶は、例えば、ある温度範囲で中間相として安定した振る舞いを示し、温度の変化により液晶状態となる。そのため、リオトロピック液晶又はサーモトロピック液晶を塗布した後で、偏光子126と重畳する部分のみを熱処理や加工処理して液晶の配向を変化させることで、遮蔽層20の中で異なる透過率を有する部分を形成することができる。すなわち、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙と重畳する部分の透過率を偏光子126と重畳する部分の透過率よりも低くすることができる。言い換えると、遮蔽層20の一部に透過率を低くした遮光機能を持たせることができる。
本発明においては、遮蔽層20の材料として、特にリオトロピック液晶が望ましい。リオトロピック液晶を形成する典型的な物質は界面活性剤である。界面活性剤は、親水基と長鎖アルキル基などの疎水性基を一分子中に有する両親媒性分子であるが、界面活性剤からなる有機層は高温下では安定性が低いため、有機層としての屈折率異方性が崩れてしまう。このような高温化での有機層の安定化のため、本発明でのリオトロピック液晶を形成する材料としては、分子中に2以上の芳香炭化水素、複素環、脂環式炭化水素を含む多環式有機化合物であることが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセン、ペリレン、コロネン、フルオレン、フェナントレン、トリフェニレン、アセナウチレン、ピレン等の縮合環炭化水素含む化合物、フラン、オキシラン、4H−ピラン、2H−クロメン、ベンゾフラン、2H−ピラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、パラチアジン、ピロール、ピロリジン、ピラゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、ピリミジン、ピリジン、ピペラジン、ピペリジン、ピラジン、インドール、プリン、ベンズイミダゾール、キノリン、フェノチアジン、モルホリン、チアゾール、チアジアゾールおよびオキサゾール等の縮合複素環を含む化合物、縮合環炭化水素と縮合複素環のいずれも含む化合物が挙げられる。
これらの多環式有機化合物の具体的な例としては、例えば、下記の化合物群で示される化合物があげられる。なお、化合物群の中のMは、2H,Cu,Zn,Co,Fe,Ptから選ばれる一つである。
[化合物群]
また、上記化合物群に記載の化合物は、有機溶剤、水、もしくは有機溶剤と水の混合溶媒への溶解性を高めるために1以上の置換基を有してもよい。置換基としては、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシル基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン、スルホ基、スルフィノ基、シアノ基、ニトロ基が挙げられる。これらのうち水系での安定性を向上させる観点からスルホ基が望ましい。
置換基を有する化合物の具体的な例としては、例えば、下記式(1)、(2)に示す化合物などが挙げられる。
水の他に、有機溶媒としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、脂肪族カルボン酸、炭化水素系溶剤、環式炭化水素、クロロ炭化水素、アルコールなどが挙げられる。これらの任意の組み合わせの溶剤を使用することができる。具体的な有機溶剤として、アセトン、キシレン、トルエン、エタノール、メチルシクロヘキサン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、オクタン、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエテン、テトラクロロエテン、四塩化炭素、1 , 4 − ジオキサン、テトラヒドロフラン、ピリジン、トリエチルアミン、ニトロメタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドおよびこれらの任意の組み合わせを含む溶剤を挙げることができる。
本発明の他の実施形態においては、界面活性剤および可塑剤、その他の添加剤をさらに含むことができる。
本発明においては、1または2以上の多環式有機化合物を水と有機溶剤の混合溶剤に溶解せた溶液をリオトロピック液晶溶液とすることができる。
リオトロピック液晶化合物の溶液としては、上記式(1)と(2)を水、1.4.−ジオキサンの混合溶媒に、界面活性剤を加え、溶液を調製することができる。
このような溶液を偏光子が形成された基板の反対側に塗布し、不溶化処理することで、遮蔽層を形成することができる。基板への塗布方法は、スリット、塗布、スピン塗布等を挙げることができるが、特に限定はされない。
塗布層の有機溶剤などに対する不溶化処理は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属水溶液を塗布層に接触させることで、塗布層中の多環式有機化合物のスルホ基等の酸性を示す基が、アルカリ金属の塩を形成することで、有機溶剤への不溶化処理をすることができる。
図2(A)に示すように、遮蔽層20が偏光子126の全面と重畳する場合は、遮蔽層20が第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙だけでなく、偏光子126を透過する可視光も遮光することになる。上述したように、遮蔽層20として屈折率異方性材料を用いれば、遮蔽層20の中に選択的に遮光機能する領域を形成することができる。一方、屈折率異方性材料でない場合においては、遮蔽層20は、可視光に対して一定の透過率を有してもよい。その場合、遮蔽層20の可視光の透過率は、好ましくは20%以上80%以下であり、さらに好ましくは40%以上60%以下である。
図2(A)に示す偏光板100は、複数の偏光子126を配置することができるとともに、偏光子126間に間隙がある場合でも、間隙を透過する光を遮蔽層20が遮光するため、偏光子126間の間隙からの光漏れを抑制することができる。
次に、図2(A)に示す偏光板100の遮蔽層20の形状が相違する構成について、図2(B)乃至(D)を用いて説明する。なお、以下では、図2(A)に示す偏光板100の構成のうち、同様の構成については説明を省略する。
図2(B)に示す偏光板100は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙と重畳する部分にのみ遮蔽層20が設けられる構成である。すなわち、遮蔽層20は、偏光子126と重畳する部分が開口されている。そのため、遮蔽層20が、偏光子126を透過する光を遮光しないため、遮蔽層20として、透過率の低い材料を用いることができる。例えば、遮蔽層20の可視光の透過率は、好ましくは0%以上20%以下であり、さらに好ましくは0%以上10%以下である。
図2(B)に示す偏光板100は、複数の偏光子126を配置することができるとともに、偏光子126間に間隙がある場合でも、間隙を透過する光を遮蔽層20が遮光するため、偏光子126間の間隙からの光漏れを抑制することができる。さらに、図2(B)に示す偏光板100は、遮蔽層20が偏光子126を透過する光を遮光しないため、偏光子126の透過率を低下させることなく、光漏れを抑制することができる。
図2(C)に示す偏光板100は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙及び偏光子126の端部と重畳する部分に遮蔽層20が設けられた構成である。すなわち、遮蔽層20は、偏光子126の中央部と重畳する部分が開口されている。
図2(C)に示す偏光板100は、複数の偏光子126を配置することができるとともに、偏光子126間に間隙がある場合でも、間隙を透過する光を遮蔽層20が遮光するため、偏光子126間の間隙からの光漏れを抑制することができる。また、図2(C)に示す偏光板100は、遮蔽層20が偏光子126を透過する光を遮光しないため、偏光子126の透過率は低下しない。さらに、遮蔽層20を加工する際のマージンが広がるため、偏光板100の生産の歩留りを向上することができる。
図2(D)に示す偏光板100は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙と重畳する部分の膜厚と、偏光子126と重畳する部分の膜厚とが異なる遮蔽層20が設けられた構成である。図2(D)に示す偏光板100の遮蔽層20は、偏光子126と重畳する部分の膜厚が間隙と重畳する部分の膜厚よりも薄くなっている。
図2(D)に示す偏光板100は、複数の偏光子126を配置することができるとともに、偏光子126間に間隙がある場合でも、間隙を透過する光を遮蔽層20が遮光するため、偏光子126間の間隙からの光漏れを抑制することができる。さらに、図2(D)に示す偏光板100は、遮蔽層20の膜厚によって透過する光の遮光を調整することができる。
図2(A)乃至図2(D)のいずれの場合においても、遮蔽層20は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙から可視光が透過することを防止することできる。そのため、偏光子126のサイズに限定されることなく、偏光子126の配置の自由度が増した偏光板100を提供することができる。また、光漏れが抑制された大型の偏光板100を提供することができる。
図3は、図1に示した偏光板100のA1とA2の間の模式的な断面図である。ここでは、図2(A)に示す偏光板100の偏光層60の形状が相違する構成について、図3(A)乃至(D)を用いて説明する。なお、以下では、図2(A)に示す偏光板100の構成のうち、同様の構成については説明を省略する。
図3(A)に示す偏光板100は、偏光層60において、偏光子126の金属細線部62の上に第2樹脂層63が設けられていない構成である。第2樹脂層63が設けられていないため、偏光子126は第2樹脂層63の屈折による光の損失がない。すなわち、偏光板100の透過率が高いため、光の利用効率を向上させることができる。
図3(B)に示す偏光板100は、偏光層60において、偏光子126の上に第3樹脂層64が設けられている構成である。第3樹脂層64として、第1樹脂層61及び第2樹脂層63と同様の材料を用いることができる。偏光子126の上面を第3樹脂層64で覆うことで偏光子126を保護し、偏光板100の強度を向上させることができる。
図3(C)に示す偏光板100は、偏光層60において、偏光子126の金属細線部62の上に第2樹脂層63が設けられていないとともに、偏光子126の上に第3樹脂層64が設けられている構成である。第3樹脂層64として、第1樹脂層61及び第2樹脂層63と同様の材料を用いることができる。第2樹脂層63と第3樹脂層64との界面がなくなるため、界面での屈折による光の損失がない。そのため、偏光子126の透過率を向上させることができる。また、偏光子126の上面を第3樹脂層64で覆うことで偏光子126を保護し、偏光板100の強度を向上させることができる。
図3(D)に示す偏光板100は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙に第3樹脂層64が設けられている構成である。図3(D)では、第3樹脂層64は第1樹脂層61にのみ接する構成を例示したが、第3樹脂層64は、第1樹脂層61及び第2樹脂層63と接して設けられていてもよい。第3樹脂層64として、第1樹脂層61及び第2樹脂層63と同様の材料だけでなく、遮蔽層20と同様の材料も用いることができる。すなわち、第3樹脂層64は可視光を遮光する機能を有していてもよい。遮蔽層20の透過率が高い場合、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙からの光漏れを十分に遮光することができないが、その場合においても、第3樹脂層が可視光を遮光することで、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙からの光漏れを低減することができる。
図3(A)乃至図3(D)のいずれの場合においても、遮蔽層20は、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙から可視光が透過することを防止することできる。そのため、偏光子126のサイズに限定されることなく、偏光子126の配置の自由度が増した偏光板100を提供することができる。また、光漏れが抑制された大型の偏光板100を提供することができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板の作製工程について、図4乃至図9を用いて説明する。なお、第1実施形態と同様の構成に関しては説明を省略する。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板の作製工程について、図4乃至図9を用いて説明する。なお、第1実施形態と同様の構成に関しては説明を省略する。
図4は、本発明の一実施形態に係る偏光板100の作製方法を示すフローチャートである。
図4に示す偏光板100の作製方法は、作製を開始するステップ20(S20)と、偏光層60の一部を構成する偏光子126を作製するステップ21(S21)と、基板10の第1面の上に偏光子126を配置して偏光層60を形成するステップ22(S22)と、偏光層60を覆うように基板10の第1面の上に有機膜130を塗布するステップ23(S23)と、基板10の第2面に遮蔽層20を形成するステップ24(S24)と、基板10の第1面から有機膜130を剥離するステップ25(S25)と、作製を終了するステップ(S26)と、を含む。
図5は、図4に示したステップ21(S21)の偏光子126の作製方法である。
まず、支持基板121の上に第1樹脂層61を形成する(図5(A))。支持基板121は、偏光子126の作製工程において用いることができる基板であればよく、例えば、ガラス基板を用いることができる。第1樹脂層61は、例えば、スクリーン印刷法、スピンコーティング法やディッピング法などを用いて形成することができる。なお、第1樹脂層61は、支持基板121の表面の凹凸を平坦化する機能を有する。
次に、第1樹脂層61の上に金属性導電膜66を成膜し、フォトレジスト67を塗布する(図5(B))。金属性導電膜66は、例えば、CVD装置などを用いて化学的に形成する方法、又は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いて物理的に形成する方法を用いて形成することができる。また、フォトレジスト67は、例えば、スピンコーティング法やディッピング法などを用いて形成することができる。
次に、フォトマスク68を用いてフォトレジスト67を露光する(図5(C))。なお、フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用いる場合は、現像により、光が照射された部分を残すことができる。一方、フォトレジストとしてポジ型フォトレジストを用いる場合は、現像により、光が照射されない部分を残すことができる。
次に、露光されたフォトレジスト67を現像し、フォトレジスト67をマスクにして金属性導電膜66をエッチングする。続いて、フォトレジスト67を除去して金属細線部62を形成する(図5(D))。エッチングは、ウェットエッチングでもよく、ドライエッチングでもよい。また、両者を組み合わせて金属性導電膜66をエッチングして金属細線部62を形成してもよい。
なお、図5(B)乃至(D)では、フォトリソグラフィー技術を用いて金属細線部62を形成する方法を示したが、フォトリソグラフィー技術の代わりに本発明の技術分野で通常使用される他の方法を採用することもできる。例えば、電子線描画装置を用いて、金属細線部62を形成してもよい。
次に、金属細線部62の上に第2樹脂層63を形成する(図5(E))。第2樹脂層63は、第1樹脂層61の形成と同様の方法を用いて形成することができる。続いて、支持基板121と第1樹脂層61とを分離する(図5(F))。支持基板121と第1樹脂層61との分離は、機械的に分離してもよく、第2樹脂層63の上面にさらにフィルムを張り付け、支持基板121にレーザーを照射して分離してもよい。支持基板121と第1樹脂層61との分離は、本発明の技術分野で通常使用される方法を採用することもできる。
以上のような工程により、第1樹脂層61、金属細線部62、及び第2樹脂層63を含む偏光子126を作製することができる。なお、図5(E)の第2樹脂層63を形成する工程を省略することで、図3(A)及び(C)で示される第2樹脂層63を含まない偏光子126を作製することができる。
図6は、図4に示したステップ21(S21)の偏光子126の別の作製方法である。なお、図6(A)及び(B)並びに(D)乃至(F)は、それぞれ図5(A)及び(B)並びに(D)乃至(F)と同様の工程であるため、ここでは図6(C)の工程について説明する。
図6(C)は、ナノインプリント法を用いて金属細線部62を形成する工程である。金属性導電膜66の上に塗布されたフォトレジスト67に対して、金型を押し当てながら紫外光(UV光)を照射する。支持基板121が金型よりも大きい場合は、金型をずらして同様の工程を行う。金型は紫外光を透過すればよく、例えば、石英を用いることができる。また、フォトレジスト67の代わりに、熱硬化型レジストを用いることもできる。熱硬化型レジストを用いる場合、熱硬化型レジストの塗布膜に対して、金型を押し当てながら加熱する。金型としては熱伝導性材料であればよく、例えば、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、シリコン(Si)などを用いることができる。
ステップ21(S21)の工程を繰り返すことで、複数の偏光子126を作製することができる。
図7は、図4に示したステップ22(S22)の偏光層60の形成、ステップ23(S23)の有機膜の塗布、ステップ24(S24)の遮蔽層20の形成、及びステップ25(S25)の有機膜の剥離までの偏光板100の作製方法を示す。
まず、基板10の第1面の上に、ステップS21(S21)で作製した複数の偏光子126を配置する(図7(A))。なお、図7(A)では、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間に一定の間隙を設けて配置する構成を示すが、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間に間隙を設けることなく配置してもよい。また、第1樹脂層61又は基板10の第1面に接着剤を塗布してから、偏光子126を配置してもよい。
なお、偏光子126を配置した後に第3樹脂層64を形成することで、図3(B)乃至(D)で示したような第3樹脂層64を含む偏光板100を作製することができる。
次に、基板10の第1面の上に、有機膜130を塗布し、乾燥する(図7(B))。有機膜130の材料は、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、又はポリイミド系などの有機樹脂を用いることができる。これら有機樹脂は、熱硬化型であってもよく、紫外光硬化型であってもよい。また、有機膜130は、ピロリドン誘導体、アミド誘導体、又はスルホキシド誘導体を溶剤(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトンなど)に溶かしたものを塗布し、乾燥して形成してもよい。硬化(乾燥)後の有機膜130は剥離されるため、有機膜130の接着強度は必ずしも大きくなくてよい。例えば、第1樹脂層61と基板10との間に接着剤を用いる場合には、有機膜130の接着強度は、その接着剤の接着強度よりも小さいことが好ましい。なお、有機膜130の塗布は、液晶滴下装置、インクジェット印刷機、スクリーン印刷機、スリットコーター、ノズルディスペンサーなどを用いて行うことができる。有機膜130を設けることで偏光子126の凹凸を平坦化できるとともに、偏光子126を保護することができるため、基板10の第2面(第1面に反対側の面)への加工が可能となる。
次に、基板10の第2面の上に、遮蔽層20を形成する(図7(C))。遮蔽層20の材料は、例えば、液晶滴下装置、インクジェット印刷機、スクリーン印刷機、スリットコーター、ノズルディスペンサーなどを用いて塗布することができる。また、遮蔽層20の材料がリオトロピック液晶である場合は、選択的に光又は熱を加え、塗布膜の一部の配向を変化させる。このようにすることで、遮蔽層20の一部にのみ遮光機能を持たせることができる。
次に、基板10から有機膜130を剥離する(図7(D))。基板10と有機膜130との剥離は、機械的に剥離してもよく、有機膜130の上面からレーザーを照射して剥離してもよい。また、有機膜130の端部にレーザーを照射して有機膜130の端部の一部を剥離した後で、機械的に全面を剥離してもよい。
図8(A)は、図7(C)で示した遮蔽層20にパターンを形成する場合の作製方法を示す。図2(B)乃至(D)に示す遮蔽層20のように、遮蔽層20がパターンを有する場合には、印刷法、インクジェット法を用いて、所定の位置に遮蔽層20を形成することができる。また、遮蔽層20を塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いることで、偏光子126と重畳する部分の遮蔽層20を開口することができる。具体的には、遮蔽層20の上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いてフォトレジストを露光し、フォトレジストを現像する。その後、エッチングを行うことで、偏光子126と重畳する部分が開口された遮蔽層20を形成することができる。
また、フォトリソグラフィー法のハーフエッチング技術を用いることで、偏光子126と重畳する部分の膜厚が、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙と重畳する部分の膜厚よりも薄い遮蔽層20を形成することができる。ハーフエッチング技術を用いる場合は、少なくとも2段の膜厚を持つように予めフォトレジストを加工しておく。すなわち、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間隙と重畳するレジストの部分よりも、偏光子126と重畳するフォトレジストの部分の膜厚を薄くする。このように膜厚の異なる部分を有するレジストを形成することで、フォトレジストの膜厚が薄い部分はレジストの膜厚が厚い部分よりも早くエッチングされるため、フォトレジストの膜厚が薄い部分と重畳する遮蔽層20、すなわち、偏光子126と重畳する遮蔽層20の膜厚を薄く形成することができる。
図8(B)乃至(D)は、図7(C)で示した遮蔽層20に、フォトリソグラフィーの代わりにリフトオフ法を用いてパターンを形成する作製方法である。まず、基板10の第2面の上にフォトレジスト95を塗布する。次に、偏光子126と重畳する部分のフォトレジスト95が残るように、フォトマスクを用いてフォトレジスト95を露光し、フォトレジスト95を現像する(図8(B))。その後、遮蔽層20を塗布し(図8(C))、フォトレジスト95を剥離する(図8(D))。フォトレジスト95の剥離とともに、フォトレジスト95の上の部分の遮蔽層20も剥離されるため、126偏光子126と重畳する部分の遮蔽層20を開口することができる。
以上のような作製方法により、第1偏光子126Aと第2偏光子126Bとの間の光漏れを抑制した偏光板を提供することができる。また、本実施形態の作製方法によれば、有機膜130が基板10の第1面の側を平坦化しているため、第1面に反対側の第2面の側への遮蔽層20の形成及び加工が容易となる。
(第3実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板を含む液晶表示装置について、図9乃至図12を用いて説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板を含む液晶表示装置について、図9乃至図12を用いて説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図9は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置300の構成を示す模式的な平面図である。
液晶表示装置300は、第1基板123、表示領域104、ゲート側駆動回路108及び109、ソース側駆動回路112、コネクタ114、並びに集積回路116を含む。
第1基板123の上に、表示領域104、ゲート側駆動回路108及び109、並びにソース側駆動回路112が形成される。コネクタ114は第1基板123に接続される。集積回路116はコネクタ114の上に設けられる。表示領域104の大きさに合わせて、コネクタ114の数を変えてもよい。
表示領域104は、複数の画素106を含む。複数の画素106は、一方向及び一方向に交差する方向に沿って、配列される。複数の画素106の配列数は任意である。例えば、一方向に沿った方向をX方向、一方向に交差する方向に沿った方向をY方向とし、X方向にm個、Y方向にn個の画素106を配列することができる。mとnはそれぞれ独立に、1よりも大きい自然数である。画素106の各々は、表示素子を含み、表示素子は液晶を含む。
フルカラー表示の場合、各画素には、例えば、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)に対応する表示素子のいずれかが割り当てられる。また、RGBの画素の配列は、ストライプ配列を採用することができるが、これに限定されない。RGBの画素の配列として、デルタ配列や、ペンタイルのような配列などを採用してもよい。なお、本実施形態に係る液晶表示装置300は、複数の画素106の配列がストライプ配列である例を説明する。
コネクタ114は、信号(例えば、映像信号又は回路の動作を制御するタイミング信号)及び電源などを、ゲート側駆動回路108及び109、ソース側駆動回路112、並びに集積回路116に供給する機能を有する。なお、コネクタ114は、フレキシブルプリント回路(FPC)を用いてもよい。
ゲート側駆動回路108及び109、ソース側駆動回路112、並びに集積回路116は、コネクタ114を介して供給された信号及び電源などを用いて、各画素106を駆動し、表示領域104に映像を表示する機能を有する。なお、ゲート側駆動回路108及び109並びにソース側駆動回路112は、駆動回路の機能の一部を別の部品に設けることもできる。例えば、駆動回路の機能の一部を集積回路(IC)に設け、この集積回路を第1基板123又はコネクタ114の上に配置することができる。さらに、ゲート側駆動回路108及び109並びにソース側駆動回路112の機能の一部を集積回路116に設けてもよい。
図10は、液晶表示装置300に含まれる画素を示す模式的な平面図である。
図10に示す画素106は、薄膜トランジスタ190、容量素子196、ソース信号線191、ゲート信号線192、容量電位線193、及び第1透光性導電層70を含む。薄膜トランジスタ190は、半導体層32、ゲート電極34、ソース電極36、ドレイン電極38、並びに第1開口部39a及び39bを含む。ソース電極36及びドレイン電極38の各々は、第1開口部39a及び39bを介して、半導体層32と電気的に接続される。第1透光性導電層70は、第2開口部194を介して、ドレイン電極38と電気的に接続される。ドレイン電極38と、後述するゲート絶縁層33と、容量電位線193とにより、容量素子196が形成される。ソース電極36とソース信号線191とは電気的に接続される。ゲート電極34とゲート信号線192とは電気的に接続される。なお、図10は、カラーフィルタ層170と、第2透光性導電層110と、第1配向膜80と、液晶層150と、第2配向膜90と、第2透光性導電層110と、第1基板123と、偏光板100とは図示していない。これらについては、後述で詳細に説明する。
液晶表示装置300は、第1透光性導電層70及び後述する第2透光性導電層110の各々に電圧を印加することで、第1基板123と垂直な方向(図面に垂直な方向)に電界が生じ、液晶層150に含まれる液晶が制御され、映像を表示することができる。すなわち、図10に示す画素106は、VA(Vertical Alignment)方式やTN(Twisted Nematic)方式の駆動方法に適用することができる。
図11は、図10に示す画素106の構成を適用した、偏光板100を含む液晶表示装置300の模式的な断面図である。図11は、図10に示す画素106のB1とB2の断面を含み、液晶表示装置300に含まれる3画素分を拡大した模式的な断面図である。
図11に示すように、液晶表示装置300は、第1基板123、TFTアレイ30、第1配向膜80、液晶層150、第2配向膜90、カラーフィルタ層170、第2透光性導電層110、第2基板120、及び偏光板100を有する。
TFTアレイ30は、下地層31、薄膜トランジスタ190、容量素子196、層間膜37及び第1透光性導電層70を含む。下地層31は第1基板123からの不純物の拡散を防止するものであり、下地層31は必要に応じて設けることができる。下地層31として、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような絶縁性材料を用いることができる。また、酸化シリコン及び窒化シリコンを積層した構造を下地層31として設けることもできる。薄膜トランジスタ190は、半導体層32、ゲート絶縁層33、ゲート電極34、層間膜35、ソース電極36、及びドレイン電極38を含む。半導体層32の材料は、例えば、シリコン又はIGZOのような酸化物半導体を用いることができる。ゲート電極34、ソース電極36、及びドレイン電極38の材料として、例えば、銅、アルミニウム、チタン、又はモリブデンのような導電性金属材料を用いることができる。また、ゲート絶縁層33及び層間膜35の材料として、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような絶縁性材料を用いることができる。容量素子196は、容量電位線193及びドレイン電極38を電極とし、層間膜35を誘電体として用いることができるが、これに限定されない。層間膜37の材料として、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような無機材料もしくはアクリル樹脂やポリイミド樹脂のような有機材料を用いることができる。第1透光性導電層70の材料として、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)のような透明導電性酸化物を用いることができる。
第1配向膜80及び第2配向膜90の各々の材料として、ポリイミド樹脂のような有機材料を用いることができる。また、液晶層150の材料として、ネマティック液晶又はスメクティック液晶を用いることができる。また、カラーフィルタ層170は、赤色カラーフィルタ層50、緑色カラーフィルタ層51、青色カラーフィルタ層52、及びブラックマトリクス層40を含む。ブラックマトリクス層40は、画素間の混色を防止するために設けられるものであり、クロム又は黒色樹脂などを材料として用いることができる。また、第2透光性導電層110は、第1透光性導電膜と同様の材料を用いることができる。
なお、図11では、図2(A)の偏光板100を例示したが、図2(B)乃至(D)又は図3(A)乃至(D)の偏光板100を用いることもできる。さらに、第2基板120と遮蔽層20との間に接着層が設けられていてもよい。
液晶表示装置300は、大別すると、第1基板123、TFTアレイ30、及び第1配向膜を含むTFT基板810と、液晶層150と、第2配向膜90、カラーフィルタ層170、第2透光性導電層110、及び第2基板120を含む対向基板820と、偏光板100と、で構成される。TFT基板810及び対向基板820は、本発明の技術分野で通常使用される方法で作製することができる。そのため、ここでは、TFT基板810、液晶層150、対向基板820及び偏光板100で構成される液晶表示装置300の作製方法について、図12を用いて説明する。なお、図12では、TFT基板810、液晶層150、対向基板820及び偏光板100を模式的に示す。
まず、TFT基板810の第1配向膜80及び対向基板の第2配向膜90に配向膜処理を行う。配向膜処理は、ラビング法や光配向法を用いて行うことができる。ラビング法の場合、第1配向膜80及び第2配向膜90の表面を、布が巻き付けられたローラーを回転させて一定方向にこする。一方、光配向法の場合、第1配向膜80及び第2配向膜90の表面に、偏光した紫外光を照射する。第1配向膜及び第2配向膜に配向膜処理が行われることにより、第1配向膜80及び第2配向膜90の上に配置される液晶92が配向できるようになる。
次に、TFT基板810の第1配向膜80の上にシール剤91を塗布する(図12(A−1))。シール剤91は、対向基板820と接着する機能を有するとともに、液晶92が注入される領域の境界となる。なお、シール剤91で囲まれる領域には、TFT基板810と対向基板820との距離を一定に保持するために球状又は円柱状のスペーサーを散布してもよい。続いて、シール剤91で囲まれる領域に液晶92を注入する(図12(A−2))。
次に、対向基板820を、対向基板820の第2配向膜90がTFT基板810の第1配向膜80と向かい合うように、対向基板820とTFT基板810を貼り合わせる(図12B)。続いて、偏光板100を対向基板820に貼り合わせる。偏光板100と対向基板820の貼り合わせにおいては、接着剤を用いることができる。
なお、図12では、TFT基板810と対向基板820を貼り合わせた後で偏光板100を貼り合わせたが、対向基板820と偏光板100を貼り合わせた後で、TFT基板810と対向基板820を貼り合わせてもよい。
以上のような構成とすることで、液晶表示装置300は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、コントラストの高い鮮明な映像を表示することができる。また、偏光板100は大型化が可能であるため、大面積の液晶表示装置300を提供することができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板を含む液晶表示装置について、図13及び図14を用いて説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る偏光板を含む液晶表示装置について、図13及び図14を用いて説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図13は、図10に示す画素106の別の構成を示す模式的な平面図である。ここでは、図10の画素と同様の構成については説明を省略し、図10の画素と相違する構成について説明する。
図13に示す画素106は、コモン電位線197を含む。コモン電位線197は表示領域104に含まれるすべての画素106にコモン電位を供給する機能を有する。コモン電位線197は表示領域104に含まれる全ての画素106で共有されていてもよく、X方向の画素ごとに供給されてもよく、Y方向の画素ごとに共有されてもよい。
液晶表示装置300は、第1透光性導電層70及びコモン電位線197の各々に電圧を印加することで、第1基板123と水平な方向に電界が生じ、液晶層150に含まれる液晶が制御され、映像を表示することができる。すなわち、図11に示す画素106は、IPS(In Plane Switching)方式の駆動方法に適用することができる。
図14は、図13に示す画素106の構成を適用した、偏光板100を含む液晶表示装置300の模式的な断面図である。図14は、図13に示す画素106のC1とC2の断面を含み、液晶表示装置300に含まれる3画素分を拡大した模式的な断面図である。ここでは、図11に示す液晶表示装置と同様の構成については説明を省略し、図11に示す画素と相違する構成について説明する。
図14に示す液晶表示装置300は、第1透光性導電層70とコモン電位線197との間の電位によって液晶層150に含まれる液晶を制御するため、図11に示す液晶表示装置300のような第2透光性導電層110を必要としない。また、容量素子196は、ドレイン電極38及びコモン電位線197を電極とし、層間膜37を誘電体として用いることができるが、これに限定されない。
なお、本実施形態に係る液晶表示装置300は、図12に示した作製方法と同様に作製することができる。
以上のような構成とすることで、液晶表示装置300は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、コントラストの高い鮮明な映像を表示することができる。また、偏光板100は大型化が可能であるため、大面積の液晶表示装置300を提供することができる。
(第5実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について、図15及び図16を用いて説明する。本実施形態では、図10に示す画素106とは、対向基板820と偏光板100とが異なる構成を例示する。なお、図15及び図16では、図10に示す画素106のB1とB2の断面のみを示す。また、第1実施形態乃至第4実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について、図15及び図16を用いて説明する。本実施形態では、図10に示す画素106とは、対向基板820と偏光板100とが異なる構成を例示する。なお、図15及び図16では、図10に示す画素106のB1とB2の断面のみを示す。また、第1実施形態乃至第4実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図15(A)に示す液晶表示装置310は、TFT基板810、液晶層150、対向基板820、及び偏光板100を含む。液晶層150は、TFT基板810と対向基板820との間に設けられ、対向基板820の第2基板120に接して偏光板100が設けられる。なお、対向基板820と偏光板100とは、接着層を介して接してもよい。偏光板100の偏光層60は、偏光子126の凹凸を平坦化する第3樹脂層64を含む。対向基板820とは偏光板100の第3樹脂層64が接する。すなわち、液晶表示装置310は、図10に示す液晶表示装置300とは偏光板100の貼り合わせる向きが異なる。
液晶表示装置310は、図12に示す作製方法と同様の工程を用いて作製することができる。すなわち、液晶表示装置300は、液晶層150を介してTFT基板810と対向基板820を貼り合わせた後に、偏光板100を対向基板820に貼り合わせて作製することができる。また、偏光板100を対向基板820に貼り合わせた後に、液晶層150を介してTFT基板810と対向基板820を貼り合わせることでも液晶表示装置300を作製することができる。
なお、液晶表示装置310の場合、図4で示した偏光板100の作製方法で遮蔽層20を形成することができるが、遮蔽層20を形成しない偏光板100を対向基板820と貼り合わせた後に、遮蔽層20を形成することもできる。偏光板100を対向基板820と貼り合わせた後で遮蔽層20を形成する場合、第1基板123の側から光を照射しながら、光漏れのある領域のみ選択的に遮蔽層20を形成することもできる。なお、遮蔽層20がパターンを形成する場合には、遮蔽層20の上に保護層を設けることが好ましい。
液晶表示装置310は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、鮮明な映像を表示することができる。
図15(B)に示す液晶表示装置320は、TFT基板810、液晶層150、第2配向膜90、第2透光性導電層110、偏光板100、カラーフィルタ層170、及び第2基板120を含む。液晶表示装置320は、大別すると、TFT基板810と、液晶層150と、第2配向膜90、第2透光性導電層110、偏光板100、カラーフィルタ層170及び第2基板120を含む対向基板830と、で構成される。すなわち、液晶表示装置320は、偏光板100が対向基板830に含まれる構成である。液晶層150は、TFT基板810と対向基板830との間に設けられる。また、偏光板100の偏光層60は、偏光子126を平坦化する第3樹脂層64を含む。
ここでは、対向基板830の作製方法について説明する。まず、第2基板120の上にカラーフィルタ層170を形成する。次に、カラーフィルタ層170に第3樹脂層64が接するように偏光板100を貼り合わせる。次に、偏光板100の遮蔽層20の上に第2透光性導電層110及び第2配向膜90を形成する。
TFT基板810と対向基板830との貼り合わせは、図12に示す作製方法と同様の工程を用いることができる。
液晶表示装置320は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、鮮明な映像を表示することができる。
図16(A)に示す液晶表示装置330は、TFT基板810、液晶層150、第2配向膜90、カラーフィルタ層170、第2透光性導電層110及び偏光板100を含む。液晶表示装置330は、大別すると、TFT基板810と、液晶層150と、第2配向膜90、カラーフィルタ層170、第2透光性導電層110及び偏光板100を含む対向基板840と、で構成される。
液晶表示装置330は、液晶層150を介してTFT基板810と対向基板840とを貼り合わせることで作製することができる。ここでは、対向基板840の作製方法について説明する。
対向基板840は、基板10を支持基板として作製することができる。まず、図7(C)に示すように、基板10の第2面に遮蔽層20を形成し、有機膜130を剥離しない偏光板100を作製する。次に、遮蔽層20の上に、第2透光性導電層110、第2透光性導電層110、カラーフィルタ層170、第2配向膜90を順に形成する。続いて、TFT基板810と対向基板840とを貼り合わせる。最後に、基板10から有機膜130を剥離する。
液晶表示装置330は、第2基板120を必要としないため、液晶表示装置の作製工程を簡易化することができるとともに、コストを削減することができる。また、液晶表示装置310は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、鮮明な映像を表示することができる。
図16(B)に示す液晶表示装置340は、TFT基板810、液晶層150、第2配向膜90、第2透光性導電層110、カラーフィルタ層170及び偏光板100を含む。液晶表示装置340は、大別すると、TFT基板810と、液晶層150と、第2配向膜90、第2透光性導電層110、カラーフィルタ層170及び偏光板100を含む対向基板850と、で構成される。
液晶表示装置340は、液晶層150を介してTFT基板810と対向基板850を貼り合わせることで作製することができる。ここでは、対向基板850の作製方法について説明する。
対向基板850は、基板10を支持基板として作製することができる。まず、基板10の第2面に、各画素の開口部に対応して開口した遮蔽層20を形成し、有機膜130を剥離しない偏光板100を作製する。次に、遮蔽層20の上に、各画素に対応して、赤色カラーフィルタ層50、緑色カラーフィルタ層51、青色カラーフィルタ層52を形成する。なお、各カラーフィルタ層の形成の順番は適宜選択すればよい。例えば、赤色カラーフィルタ層50を形成し、緑色カラーフィルタ層51を形成し、青色カラーフィルタ層52を形成してもよい。また、各カラーフィルタ層は、各カラーフィルタ層を形成する材料を塗布した後に、フォトマスクを用いて、フォトリソグラフィー法を用いて形成してもよい。なお、形成方法はこの方法に限定されない。このような構成にすることにより、遮蔽層20が、カラーフィルタ層170のブラックマトリクス層40として機能することができるようになる。すなわち、遮蔽層20はカラーフィルタ層170の一部とみることができる。次に、カラーフィルタ層170の上に、第2透光性導電層110及び第2配向膜90を順に形成する。続いてTFT基板810と対向基板850とを貼り合わせる。最後に基板10から有機膜130を剥離する。
液晶表示装置340は、第2基板120だけでなく、ブラックマトリクス層40を必要としないため、液晶表示装置の作製工程を簡易化することができるとともに、コストをさらに削減することができる。また、液晶表示装置330は、偏光板100からの光漏れが抑制されるため、鮮明な映像を表示することができる。
上述した本発明の各実施形態は、相互に矛盾しない範囲において、適宜組み合わせることができる。また、各実施形態を基に、当業者が構成要素の追加、削除、或いは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略、或いは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した本発明の各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、本発明によりもたらされるものと解釈される。
10:基板、20:遮蔽層、 20、21、22、23:ステップ、 30:アレイ、 31:下地層、 32:半導体層、 33:ゲート絶縁層、 34:ゲート電極、 35:層間膜、 36:ソース電極、 37:層間膜、 38:ドレイン電極、 39a:第1開口部、 40:ブラックマトリクス層、 50:赤色カラーフィルタ層、 51:緑色カラーフィルタ層、 52:青色カラーフィルタ層、 60:偏光層、 61:第1樹脂層、 62:金属細線部、 63:第2樹脂層、 64:第3樹脂層、 66:金属性導電膜、 67:フォトレジスト、 68:フォトマスク、 70:第1透光性導電層、 80:第1配向膜、 90:第2配向膜、 91:シール剤、 92:液晶、 95:フォトレジスト、 100:偏光板、 104:表示領域、 106:画素、 108:ゲート側駆動回路、 110:第2透光性導電層、 112:ソース側駆動回路、 114:コネクタ、 116:集積回路、 120:第2基板、 121:支持基板、 123:第1基板、 126:偏光子、 126A:第1偏光子、 126B:第2偏光子、 130:有機膜、 150:液晶層、 170:カラーフィルタ層、 190:薄膜トランジスタ、 191:ソース信号線、 192:ゲート信号線、 193:容量電位線、 194:第2開口部、 196:容量素子、 197:コモン電位線、 300、310、320、330、340:液晶表示装置、 810:TFT基板、 820、830、840、850:対向基板
Claims (25)
- 第1面及び前記第1面と反対側の第2面を含む基板と、
前記第1面に設けられる偏光層と、
前記第2面に設けられる遮蔽層と、を有し、
前記偏光層は、
第1偏光子及び第2偏光子を含み、
前記第1偏光子及び前記第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し前記第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含み、
前記第1偏光子と前記第2偏光子とは間隙をもって隣接して配置され、
前記遮蔽層は、
屈折率異方性材料を含み、
少なくとも、前記間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される偏光板。 - 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域の膜厚は、前記第1の領域の膜厚よりも小さい請求項1に記載の偏光板。 - 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域は、少なくとも開口されている部分を含む請求項1に記載の偏光板。 - 前記屈折率異方性材料がリオトロピック液晶材料である請求項1に記載の偏光板。
- 前記リオトロピック液晶材料が2以上の多環式化合物である請求項4に記載の偏光板。
- 前記基板は、可撓性を有する請求項1に記載の偏光板。
- 前記第1偏光子と前記第2偏光子との間の前記間隙は、樹脂層を含む請求項1に記載の偏光板。
- 複数の画素電極が配列され、前記複数の画素電極にそれぞれ接続される薄膜トランジスタが設けられるTFT基板と、
前記TFT基板と対向する対向基板と、
前記TFT基板と前記対向基板との間の液晶層と、
偏光板と、を有し、
前記偏光板は、第1面及び前記第1面と反対側の第2面を含む基板と、前記第1面に設けられる偏光層と、前記第2面に設けられる遮蔽層と、を含み、
前記偏光層は、第1偏光子及び第2偏光子を含み、
前記第1偏光子及び前記第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、前記第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含み、
前記第1偏光子と前記第2偏光子とは間隙をもって隣接して配置され、
前記遮蔽層は、少なくとも、前記間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される液晶表示装置。 - 前記対向基板は、前記複数の画素電極と重畳するカラーフィルタ層と、前記複数の画素の境界領域と重畳するブラックマトリクス層と、を含み、
前記第1の領域は、前記ブラックマトリクス層と重畳する、請求項8に記載の液晶表示装置。 - 前記遮蔽層は、前記対向基板と接する請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域の膜厚は、前記第1の領域の膜厚よりも小さい請求項9に記載の液晶表示装置。 - 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域は、少なくとも開口されている部分を含む請求項8に記載の液晶表示装置。 - 前記遮蔽層は、屈折率異方性材料を含む請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記屈折率異方性材料がリオトロピック液晶材料である請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記リオトロピック液晶材料が2以上の多環式化合物である請求項14に記載の液晶表示装置。
- 前記基板は、可撓性を有する請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記第1偏光子と前記第2偏光子との間の前記間隙は、樹脂層を含む請求項8に記載の液晶表示装置。
- 基板の第1面の上に、少なくとも第1偏光子及び前記第1偏光子と間隙をもって隣接するように第2偏光子を配置して偏光層を形成する工程と、
前記偏光層の上に有機膜を形成する工程と、
前記第1面に反対側の第2面の上に遮蔽層を形成する工程と、
前記有機膜を剥離する工程と、を含む偏光板の作製方法であって、
前記第1偏光子及び前記第2偏光子のそれぞれは、第1方向に伸延し、前記第1方向と交差する第2方向に離間して配列される複数の金属細線を含む金属細線部を含み、
前記遮蔽層は、少なくとも、前記間隙と重畳する第1の領域を含んで配置される偏光板の作製方法。 - 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域の膜厚は、前記第1の領域の膜厚よりも小さい請求項18に記載の偏光板の作製方法。 - 前記遮蔽層は、前記第1偏光子と重畳する第2の領域を含み、
前記第2の領域は、少なくとも開口されている部分を含む請求項18に記載の偏光板の作製方法。 - 前記遮蔽層は、屈折率異方性材料を含む請求項18に記載の偏光板の作製方法。
- 前記屈折率異方性材料がリオトロピック液晶材料である請求項21に記載の偏光板の作製方法。
- 前記リオトロピック液晶材料が2以上の多環式化合物である請求項22に記載の偏光板の作製方法。
- 前記基板は、可撓性を有する請求項18に記載の偏光板の作製方法。
- 偏光層は、前記第1偏光子と前記第2偏光子との間の前記間隙に樹脂層が形成される請求項18に記載の偏光板の作製方法。
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