特許 6548212 インセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置、及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6548212

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】インセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置、及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20190711BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1335 510

   G02F1/1335 520

【請求項の数】24

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-4314(P2015-4314)

(22)【出願日】2015年1月13日

(65)【公開番号】特開2015-132825(P2015-132825A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2017年12月11日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0004061

(32)【優先日】2014年1月13日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】鄭 在 勝

(72)【発明者】

【氏名】金 東 郁

(72)【発明者】

【氏名】朴 俊 勇

(72)【発明者】

【氏名】申 俸 受

(72)【発明者】

【氏名】李 大 榮

(72)【発明者】

【氏名】李 性 勳

(72)【発明者】

【氏名】趙 國 來

(72)【発明者】

【氏名】咸 碩 圭

【審査官】 横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１３８４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７５０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１００７８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０９０８０７４８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−３０９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１０７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０２４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１１３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２９９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２１６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１４８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０５０２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３５，１／１３３６３

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源部と、
前記光源部上部に具備された第１基板と、
前記第１基板の上部に具備された電極層と、
前記電極層から離隔された第２基板と、
前記第２基板の一面に具備された偏光板と、
前記電極層と前記第２基板との間の液晶層と、
前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に具備された反射部と、
前記第１基板の前記電極層と対向する第２面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含む液晶表示装置。

【請求項2】

光源部と、
前記光源部上部に具備された第１基板と、
前記第１基板の上部に具備された電極層と、
前記電極層に含まれるブラックマトリックスと、
前記電極層から離隔された第２基板と、
前記第２基板の一面に具備された偏光板と、
前記電極層と前記第２基板との間の液晶層と、
前記第１基板の一面に具備された反射部と、
前記第１基板の他面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含み、
前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置。

【請求項3】

前記電極層は、ブラックマトリックスを含み、前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記ワイヤグリッド偏光子は、前記ブラックマトリックスが具備されていない開口領域に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記ワイヤグリッド偏光子は、前記第１基板のいずれか一面の全体領域、あるいは一部領域に具備されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記反射部が、少なくとも１つの傾斜側面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記反射部が、複数個の単位体を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

【請求項8】

前記複数個の単位体が、少なくとも１つの傾斜側面を有し、前記複数個の単位体が、一次元アレイ構造または二次元アレイ構造に配列されたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

【請求項9】

前記複数個の単位体が、台形断面、半円形断面または三角形断面のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の液晶表示装置。

【請求項10】

前記反射部が、本体と、前記本体上に具備された凹凸部と、を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

【請求項11】

前記本体が、四角形断面または台形断面を有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。

【請求項12】

光源部を有する装置において使用されるインセル偏光子であって、
前記装置に使用されたときに、前記光源部上部に隣接するように具備される第１基板と、
前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に具備された反射部と、
前記第１基板の前記第１面と対向する第２面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含むインセル偏光子。

【請求項13】

前記反射部が具備された領域と、前記ワイヤグリッド偏光子が具備された領域とが、重畳されていない、あるいは一部重畳されていることを特徴とする請求項１２に記載のインセル偏光子。

【請求項14】

前記反射部は、前記基板の一部領域に具備されたことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のインセル偏光子。

【請求項15】

前記反射部が、少なくとも１つの傾斜側面を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のインセル偏光子。

【請求項16】

前記反射部が、複数個の単位体を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のインセル偏光子。

【請求項17】

前記複数個の単位体が、少なくとも１つの傾斜側面を有し、前記複数個の単位体が、一次元アレイ構造または二次元アレイ構造に配列されたことを特徴とする請求項１６に記載のインセル偏光子。

【請求項18】

前記複数個の単位体が、台形断面、半円形断面または三角形断面のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のインセル偏光子。

【請求項19】

前記反射部が本体と、前記本体上に具備された凹凸部と、を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のインセル偏光子。

【請求項20】

光源部を形成する段階と、
前記光源部上部に第１基板を形成する段階と、
前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に反射部を形成する段階と、
前記第１基板の電極層と対向する第２面に、前記反射部を形成する工程と独立して、ワイヤグリッド偏光子を形成する段階と、
前記第１基板の上部に前記電極層を形成する段階と、
前記電極層から離隔されるように第２基板を形成する段階と、
前記第２基板の一面に偏光板を形成する段階と、
前記電極層と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、を含む液晶表示装置の製造方法。

【請求項21】

光源部を形成する段階と、
前記光源部上部に第１基板を形成する段階と、
前記第１基板の一面に反射部を形成する段階と、
前記第１基板の他面に、前記反射部を形成する工程と独立して、ワイヤグリッド偏光子を形成する段階と、
前記第１基板の上部に電極層を形成する段階と、
前記電極層に含まれるブラックマトリックスを形成する段階と、
前記電極層から離隔されるように第２基板を形成する段階と、
前記第２基板の一面に偏光板を形成する段階と、
前記電極層と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、を含み、
前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

【請求項22】

前記第１基板が、前記光源部と対向する第１面と、前記電極層と対向する第２面とを含み、前記反射部が、前記第１基板の第１面に具備され、前記ワイヤグリッド偏光子が、前記第１基板の第２面に具備されたことを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置の製造方法。

【請求項23】

前記ワイヤグリッド偏光子は、ナノインプリント法、ブロックコポリマー法、Ｅビームリソグラフィ法、グランシングアングル蒸着法のうちいずれか一つによって形成されることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。

【請求項24】

前記反射部は、フォトリソグラフィ法によって形成されることを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製造工程を単純化させることができるインセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの応用分野で、光源から出た光を制御するために、光の偏光特性が利用される。例えば、液晶パネルを利用した液晶表示装置の場合、液晶パネルは、液晶分子が直線偏光の偏光方向を変化させることにより、光を通過させたり、あるいは遮断したりするシャッタ機能を遂行する。液晶表示装置は、偏光方向が直交する第１偏光板及び第２偏光板と、その間に具備された液晶層と、を含み、画素ごとに、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を具備する。ＴＦＴのスイッチング動作によって、画素ごとに、電圧のオンオフが制御される。例えば、画素に対して電圧が印加されると、液晶分子は、直線状に整列され、入射光は、その偏光方向を変えずに液晶層を通過し、第２偏光板によって遮られる。画素に対して電圧が印加されないと、液晶分子は、ねじれて配列され、入射光は、その偏光方向を液晶分子配列に沿って変えながら液晶層を通過し、第２偏光板を通過する。すなわち、液晶分子がねじれていれば、ホワイトが表示され、液晶分子が直線状に整列していれば、ブラックが表示される。

【0003】

しかし、上記のような偏光板による光の利用効率は低いため、液晶表示装置の光効率は低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

偏光板の機能を液晶表示装置の液晶セル内部に作り込んだインセル偏光子が用いられる場合もあるが、一般的に、製造工程が複雑化してしまう。

【0005】

本発明は、製造工程を単純化することができるインセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の例示的な実施形態による液晶表示装置は、光源部と、前記光源部上部に具備された第１基板と、前記第１基板の上部に具備された電極層と、前記電極層から離隔された第２基板と、前記第２基板の一面に具備された偏光板と、前記電極層と前記第２基板との間の液晶層と、前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に具備された反射部と、前記第１基板の前記電極層と対向する第２面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含む。
また、光源部と、前記光源部上部に具備された第１基板と、前記第１基板の上部に具備された電極層と、前記電極層に含まれるブラックマトリックスと、前記電極層から離隔された第２基板と、前記第２基板の一面に具備された偏光板と、前記電極層と前記第２基板との間の液晶層と、前記第１基板の一面に具備された反射部と、前記第１基板の他面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含み、前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されることを特徴とする。

【0007】

前記第１基板が、前記光源部と対向する第１面と、前記電極層と対向する第２面とを含み、前記反射部が、第１基板の第１面に具備され、前記ワイヤグリッド偏光子が、前記第１基板の第２面に具備されてもよい。

【0008】

前記電極層は、ブラックマトリックスを含み、前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されてもよい。

【0009】

前記ワイヤグリッド偏光子は、前記ブラックマトリックスが具備されていない開口領域に対応する位置に配置されてもよい。

【0010】

前記ワイヤグリッド偏光子は、前記第１基板のいずれか一面の全体領域、あるいは一部領域に具備されてもよい。

【0011】

前記反射部は、少なくとも１つの傾斜側面を有することができる。

【0012】

前記反射部は、複数個の単位体を含んでもよい。

【0013】

前記複数個の単位体が少なくとも１つの傾斜側面を有し、複数個の単位体は、一次元アレイ構造または二次元アレイ構造で配列されてもよい。

【0014】

前記複数個の単位体が、台形断面、半円形断面または三角形断面のうち少なくとも一つを有することができる。

【0015】

前記反射部が本体と、前記本体上の凹凸部と、を含んでもよい。

【0016】

前記本体は、四角形断面または台形断面を有することができる。

【0017】

本発明の例示的なインセル偏光子は、光源部を有する装置において使用されるインセル偏光子であって、前記装置に使用されたときに、前記光源部上部に隣接するように具備される第１基板と、前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に具備された反射部と、前記第１基板の前記第１面と対向する第２面に具備されたワイヤグリッド偏光子と、を含む。

【0018】

前記反射部が具備された領域と、前記ワイヤグリッド偏光子が具備された領域とが重畳されていなくてもよいし、一部重畳されてもよい。

【0019】

本発明の例示的な液晶表示装置製造方法は、光源部を形成する段階と、前記光源部上部に第１基板を形成する段階と、前記第１基板の前記光源部と対向する第１面に反射部を形成する段階と、前記第１基板の電極層と対向する第２面に、前記反射部を形成する工程と独立して、ワイヤグリッド偏光子を形成する段階と、前記第１基板の上部に前記電極層を形成する段階と、前記電極層から離隔されるように第２基板を形成する段階と、前記第２基板の一面に偏光板を形成する段階と、前記電極層と第２基板との間に液晶層を形成する段階と、を含む。
また、光源部を形成する段階と、前記光源部上部に第１基板を形成する段階と、前記第１基板の一面に反射部を形成する段階と、前記第１基板の他面に、前記反射部を形成する工程と独立して、ワイヤグリッド偏光子を形成する段階と、前記第１基板の上部に電極層を形成する段階と、前記電極層に含まれるブラックマトリックスを形成する段階と、前記電極層から離隔されるように第２基板を形成する段階と、前記第２基板の一面に偏光板を形成する段階と、前記電極層と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、を含み、前記反射部が、前記ブラックマトリックスに対応する位置に配置されることを特徴とする。

【0020】

前記ワイヤグリッド偏光子は、ナノインプリント法、ブロックコポリマー法、Ｅビームリソグラフィ法、グランシングアングル蒸着法のうちいずれか一つによって形成されてもよい。

【0021】

前記反射部は、フォトリソグラフィ法によって形成されてもよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、反射部とワイヤグリッド偏光子とが別途の独立した工程で、第１基板の互いに異なる面に形成されるので、反射部の形成後、ワイヤグリッド偏光子を製作するとき、反射部を保護するための追加工程を遂行する必要がない。従って、インセル偏光子の製造工程を単純化することができ、製造コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。

【図2】図１に示された液晶表示装置の第１変形例を示す図である。

【図3】図１に示された液晶表示装置の第２変形例を示す図である。

【図4】インセル偏光子の第１例を示す図である。

【図5】インセル偏光子の第２例を示す図である。

【図6】インセル偏光子の第３例を示す図である。

【図7】図６に示されたインセル偏光子の反射部の側面の傾度による平均照度（ａｖｅｒａｇｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の変化を示すグラフである。

【図8】インセル偏光子の第４例を示す図である。

【図9】図８に示されたインセル偏光子の上面図である。

【図10】インセル偏光子の第５例を示す図である。

【図11】インセル偏光子の第６例の上面図である。

【図12】インセル偏光子の第７例の上面図である。

【図13】インセル偏光子の第８例を示す図である。

【図14】インセル偏光子の第９例を示す図である。

【図15】本発明の一実施形態に係る反射部の製造方法（第１工程）について説明するための図である。

【図16】本発明の一実施形態に係る反射部の製造方法（第２工程）について説明するための図である。

【図17】本発明の一実施形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の一実施形態に係るインセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置、及びその製造方法について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0025】

図面において、同一の参照番号は、同一の構成要素を指し、各構成要素の大きさや厚みは、説明の便宜のために誇張されていることもある。一方、以下で説明する実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、かような実施形態から、多様な変形が可能である。また、１層が基板や他層の「上」、「上部」または「上側」に具備されると説明するとき、その層は、基板や他層に直接接しながら上に存在することもあり、非接触で上に存在することもある。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１を概略的に示す図である。液晶表示装置１は、光源部２０と、光源部２０からの光の一部を反射させ、一部を透過させるインセル偏光子ＩＰと、を含む。

【0027】

インセル偏光子ＩＰの上部には、電極層４０と第２基板５０とが離隔されるように配置されている。電極層４０と第２基板５０との間には、液晶層４８が具備される。第２基板５０の一面には、偏光板５５が具備される。

【0028】

光源部２０の下部には、反射板１０がさらに具備される。

【0029】

光源部２０は、光源の配置形態により、直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）と、エッジライト型（ｅｄｇｅ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）とに分類される。直下型は、光源が、インセル偏光子ＩＰの下に設けられ、光を液晶表示装置に直接照射する方式を採用し、エッジタイプ型は、導光板（図示せず）を介して、光をインセル偏光子ＩＰに照射する方式を採用する。本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、直下型及びエッジタイプ型いずれも適用可能である。光源部２０の光源としては、例えば、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＦＬ（ｃｏｏｌ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）などが使用される。しかし、それらに限定されるものではない。

【0030】

インセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の一面に具備された反射部２５と、第１基板３０の他面に具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含んでもよい。第１基板３０は、光が透過されるように、透明基板である。第１基板３０は、例えば、ガラス基板または透明なプラスチック基板である。反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５は、第１基板３０の互いに異なる面にそれぞれ具備される。第１基板３０は、光源部２０と対向する第１面３０ａと、光源部２０から遠い第２面３０ｂと、を含んでもよい。反射部２５は、例えば、第１面３０ａに具備され、ワイヤグリッド偏光子３５は、第２面３０ｂに具備される。しかし、その反対に配置されることも可能である。

【0031】

反射部２５は、光を反射させる材質から形成される。反射部２５は、例えば、金属から形成される。反射部２５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）のうち少なくとも一つを含んでもよい。反射部２５は、第１基板３０の一部領域に具備される。例えば、反射部２５は、電極層４０に具備されたブラックマトリックス４５に対応する領域に具備される。

【0032】

液晶表示装置１は、複数個のピクセルを含み、１つのピクセルが、１つのカラーを表示すること、あるいは複数個のカラーを表示することができる。１つのピクセルが複数個のカラー、例えば、Ｒ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）を表示する３つのサブピクセルを含んでもよい。図１に示された液晶表示装置１は、１つのピクセル、あるいは１つのサブピクセルにより構成されるものとしてもよい。液晶表示装置１は、例えば、光が通過する開口領域ＯＡと、光が通過することができない非開口領域ＮＯＡと、を含んでもよい。

【0033】

ブラックマトリックス４５は、電極層４０の一部に具備され、電極層４０の電極パターンによって配置される。ブラックマトリックス４５は、電極パターンが映像に影響を及ぼすことを防止するために具備される。例えば、ブラックマトリックス４５が配置された領域は、光が通過することができない非開口領域に対応し、残りの領域は光、が通過される開口領域に対応する。反射部２５は、非開口領域ＮＯＡに具備され、ワイヤグリッド偏光子３５は、開口領域ＯＡに具備される。反射部２５が非開口領域ＮＯＡに配置されるとき、光効率が高くなる。しかし、それに限定されるものではなく、反射部２５は、非開口領域ＮＯＡを含む領域より大きい領域に配置され、ワイヤグリッド偏光子は、開口領域ＯＡを含む領域より大きい領域に配置されてもよい。このとき、反射部２５が具備された領域と、ワイヤグリッド偏光子３５が具備された領域とが重畳されなくてもよいし、一部重畳されてもよい。

【0034】

ワイヤグリッド偏光子３５は、第１基板３０上に、複数のワイヤ３５ａが、所定の間隔で互いに離隔されるように配列されて形成される。ワイヤ３５ａの配列周期（間隔）は、入射光の波長よりも小さい。ワイヤ３５ａとワイヤ３５ａの間には、グルーブ３５ｂが具備される。例えば、ワイヤ３５ａとワイヤ３５ａとの間のピッチは、入射光波長の１／４以下とし、好ましくは、０ｎｍより大きく、２００ｎｍ以下の範囲とする。ワイヤグリッド偏光子３５のフィルファクタ（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）は、０．３以上であって１より小さな範囲とすることができる。なお、フィルファクタは、ワイヤ３５ａとグルーブ３５ｂとの断面積比を示す。ワイヤ３５ａの高さは、１００ｎｍ以上であってもよく、例えば、ワイヤ３５ａの縦横比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）は、１以上の値を有することができる。

【0035】

ワイヤ３５ａは、金属から形成され、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）のグループから選択された少なくとも一つから形成される。

【0036】

ワイヤグリッド偏光子３５は、例えば、入射光の中で第１偏光の光のみを透過させ、第２偏光の光を反射するようにしてもよい。第１偏光はＰ偏光であってもよく、第２偏光はＳ偏光であってもよい。

【0037】

反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５は、第１基板３０の互いに異なる面にそれぞれ具備されるので、反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５は、互いに独立した工程によって製作される。このように、反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５との工程を分離することにより、インセル偏光子ＩＰの製造工程を単純化することができる。反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５とを基板の同面に製作する場合、ワイヤグリッド偏光子３５を製作した後、反射部２５の製作時、ワイヤグリッド偏光子３５を保護するための工程が追加されなければならないので、製造工程が非常に複雑になる。また、反射部２５は、ブラックマトリックス４５のパターンによって、その位置や製造工程が異なることもあり、かような製造工程の変化により、ワイヤグリッド偏光子３５の製造工程も複雑化される。これに対し、反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５とを基板の互いに異なる面に分離して配置することにより、反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５とをそれぞれ独立して製造することができるので、製造工程を単純化することができる。

【0038】

インセル偏光子ＩＰ上には、電極層４０が具備される。電極層４０は、液晶層４８を駆動するためのピクセル電極と、ピクセル電極をスイッチングするためのＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、を含んでもよい。

【0039】

第２基板５０は、光が透過されるように透明基板であり、電極層として使用される。第２基板５０は、透明な酸化物半導体から形成される。第２基板５０は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３のような透明な導電性物質から形成される。

【0040】

第２基板５０の一面には、偏光板５５が具備される。例えば、偏光板５５は、第２基板５０の上部面または下部面に具備される。偏光板５５は、吸収型、反射型のいずれでも可能である。偏光板５５が反射型である場合、例えば、ワイヤグリッド偏光板が用いられてもよい。

【0041】

次に、液晶表示装置１の動作について説明する。

【0042】

光源部２０から光が出射され、光がインセル偏光子ＩＰに入射される。入射光のうち、反射部２５側に入射された光は、光源部２０側に反射し、反射部２５以外の領域に入射された光は、第１基板３０を通過し、ワイヤグリッド偏光子３５で、偏光方向によって反射されるか、あるいは透過される。例えば、Ｐ偏光の光は、透過され、Ｓ偏光の光は、反射される。

【0043】

反射部２５で反射された光と、ワイヤグリッド偏光子３５で反射された光は、光源部２０で反射するか、あるいは反射板１０で反射され、さらにインセル偏光子ＩＰ側に入射される。このように再入射された光は、前述の過程を反復してリサイクルされながら、光効率を高めることができる。なお、反射部２５が、第１基板３０の第１面３０ａに配置されるとき、反射部２５が、第２面３０ｂに配置されるときと比べ、光リサイクル率が高い。反射部２５が、光源部２０側にさらに近くに配置されるとき、光リサイクル率はさらに高くなる。

【0044】

インセル偏光子ＩＰを通過した光は、液晶層４８に入射される。電極層４０と第２基板５０との間に電圧が印加され、電圧の大きさによって、光の透過率が調節される。光の透過率を調節して階調を表現することができる。偏光板５５は、ワイヤグリッド偏光子３０の偏光方向と直角である偏光方向を有することができる。偏光板５５は、例えば、Ｓ偏光の光を透過させることができる。

【0045】

以上のように、各ピクセル別に光の透過率を制御し、映像を表示することができる。また、カラーフィルタを具備して、カラー映像を表示することも可能である。

【0046】

次に、図２は、図１に示された液晶表示装置１の第１変形例を示す図である。

【0047】

図２に示された液晶表示装置１Ａは、インセル偏光子ＩＰＡを含む。インセル偏光子ＩＰＡは、第１基板３０と、第１基板３０の一面に具備された反射部と、第１基板３０の他面に具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含む。反射部は、第１基板３０の第１面３０ａの一部領域に具備された第１反射部２５ａと、第１面３０ａの他の領域に具備された第２反射部２５ｂと、を含んでもよい。そして、ワイヤグリッド偏光子３５は、第１反射部２５ａと、第２反射部２５ｂとの間の開口領域ＯＡに具備される。第１反射部２５ａと第２反射部２５ｂは、電極層４０に具備された第１ブラックマトリックス４５ａと、第２ブラックマトリックス４５ｂとが具備された領域に対応する非開口領域ＮＯＡに具備される。

【0048】

図２において、図１と同一の部材番号を使用する部材は、実質的に同一の構成及び作用をもたらすので、ここでは、その詳細な説明を省略する。なお、図２は、第１ブラックマトリックス４５ａ及び第２ブラックマトリックス４５ｂが具備された非開口領域ＮＯＡに対応するように、第１反射部２５ａ及び第２反射部２５ｂが具備された例を示したものである。

【0049】

図３は、図１に示した液晶表示装置１の第２変形例を示す図である。図３に示された液晶表示装置１Ｃは、インセル偏光子ＩＰを含む。インセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の一面に具備された反射部２５と、第１基板３０の他面に具備されたワイヤグリッド偏光子３５Ｃと、を含んでもよい。反射部２５は、ブラックマトリックス４５が具備された領域に対応する非開口領域ＮＯＡに具備される。一方、ワイヤグリッド偏光子３５Ｃは、例えば、第１基板３０の第２面３０ｂ全体に具備される。ワイヤグリッド偏光子３５Ｃを第２面３０ｂ全体に具備することにより、ワイヤグリッド偏光子３５Ｃを一部領域に具備する場合と比べ、製造工程を単純化することができる。ワイヤグリッド偏光子３５Ｃを一部領域に具備する場合には、ワイヤグリッド偏光子３５Ｃが具備されていない領域をエッチングする工程がさらに追加されるが、図３に示された構造では、このような工程が不要である。

【0050】

次に、インセル偏光子ＩＰのさまざまな例について説明する。

【0051】

図４は、インセル偏光子ＩＰの第１例を示す図である。図４に示された第１例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備された反射部２５と、を含む。図４には、反射部２５が、第１基板３０の上部面に具備され、ワイヤグリッド偏光子３５が、第１基板３０の下部面に具備された例が示されている。

【0052】

図５は、インセル偏光子ＩＰの第２例を示す図である。図５に示された第２例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備された反射部２５と、を含む。図５には、ワイヤグリッド偏光子３５が、第１基板３０の第１面３０ａ全体に具備された例が示されている。

【0053】

図６は、インセル偏光子ＩＰの第３例を示す図である。図６に示された第３例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備された反射部２５−１と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含む。反射部２５−１は、少なくとも１つの傾斜した側面２６を含んでもよい。例えば、反射部２５−１は、台形断面を有することができる。

【0054】

図７は、図６に示されたインセル偏光子ＩＰの反射部２５−１の側面２６の傾斜角度θによる平均照度（ａｖｅｒａｇｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の変化を示すグラフである。図７は、反射部２５−１の高さｈが、１６μｍ、８μｍであるときのシミュレーション結果をそれぞれ示したグラフである。このシミュレーション結果からわかるように、反射部２５−１の側面２６の傾斜角度θが、例えば、６０〜８０°範囲のときに、平均照度が相対的に高い。

【0055】

また、反射部２５−１が、第１面３０ａに対して直角である側面を有する場合と比べ、傾斜側面２６を有する場合の方が、相対的に平均照度が高い。

【0056】

図８は、インセル偏光子ＩＰの第４例を示す図である。また、図９は、図８に示されたインセル偏光子ＩＰの上面図である。図８に示すように、第４例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備された反射部２５−２と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含む。反射部２５−２は、アレイ構造を有することができる。例えば、反射部２５−２は、図９に示すように、複数個の単位体２５−２ａが一次元アレイ構造を有して配列される。単位体２５−２ａは、多様な形状を有することができる。例えば、単位体２５−２ａは、多角形断面を有することができる。単位体２５−２ａは、例えば、四角形断面、台形断面または三角形断面を有することができる。

【0057】

図１０は、インセル偏光子ＩＰの第５例を示す図である。図１０に示すように、第５例の反射部２５−３は、半円形断面を有する単位体２５−３ａを含んでもよい。反射部２５−３は、例えば、半円柱状を有することができる。単位体２５−３ａは、一次元アレイ構造で配列される。

【0058】

図１１は、インセル偏光子ＩＰの第６例の上面図である。図１１に示すように、インセル偏光子ＩＰは、反射部２５−４が二次元アレイ構造を有することができる。反射部２５−４は、複数個の単位体２５−４ａを有し、複数個の単位体２５−４ａは、二次元アレイ構造に配列される。単位体２５−４ａは、互いに離隔されるように配列されてもよいし、あるいは接触するように配列されてもよい。単位体２５−４ａは、多様な形状を有することができる。例えば、単位体２５−２ａは、多角形断面を有することができる。単位体２５−２ａは、例えば、四角形断面または台形断面を有することができる。

【0059】

図１２は、インセル偏光子ＩＰの第７例の上面図である。図１２に示すように、反射部２５−５は、半球形をした単位体２５−５ａを含んでもよい。単位体２５−５ａは、二次元アレイ構造に配列される。 図１３は、インセル偏光子ＩＰの第８例を示す図である。図１３に示された第８例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備された反射部２５−６と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含む。反射部２５−６は、本体２５−６ａと、本体２５−６ａ上の凹凸部２５−６ｂと、を含んでもよい。本体２５−６ａは、多様な形状の断面を有することができる。例えば、本体２５−６ａは、多角形形状を有することができる。本体２５−６ａは、台形断面を有することができる。凹凸部２５−６ｂによって、反射効率が高くなる。

【0060】

図１４は、インセル偏光子ＩＰの第９例を示す図である。図１４に示された第９例のインセル偏光子ＩＰは、第１基板３０と、第１基板３０の第１面３０ａに具備された反射部２５−７と、第１基板３０の第２面３０ｂに具備されたワイヤグリッド偏光子３５と、を含む。反射部２５−７は、本体２５−７ａと、本体２５−７ａ上の凹凸部２５−７ａと、を含んでもよい。本体２５−７ａは、例えば、四角形断面を有することができる。

【0061】

インセル偏光子ＩＰの第３例〜第９例（図６、図８〜図１４）では、反射部が、第１基板３０の第１面３０ａに具備された例を示したが、反射部が、第１基板３０の第２面３０ｂに具備されてもよい。

【0062】

次に、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１の製造方法について説明する。液晶表示装置１の製造方法は、図１を参照すれば、光源部２０を形成し、光源部２０の上部に、インセル偏光子ＩＰを形成する。インセル偏光子ＩＰを製造するとき、第１基板３０の上部工程と下部工程とを別途に遂行する。例えば、第１基板３０の一面、例えば、第１面３０ａに反射部２５を形成し、第１基板３０の他面、例えば、第２面３０ｂにワイヤグリッド偏光子３５を形成することができる。

【0063】

図１５及び図１６を参照し、反射部２５（図１）の製造工程について説明する。反射部２５は、フォトリソグラフィ法によって形成される。例えば、第１基板３０の第１面３０ａに、金属層２３を蒸着し、マスクを利用したフォト工程を利用して、反射部２５のためのパターンを形成することができる（第１工程）。当該パターンによって、金属層２３をエッチングし、第１基板３０の第１面３０ａの一部を露出させ、残りの領域に、反射部２５を形成することができる（第２工程）。当該パターンは、電極層４０上に具備されたブラックマトリックス４５のパターンによって異なる。ブラックマトリックス４５がない開口領域ＯＡに対応する領域の金属層２３をエッチングし、ブラックマトリックス４５がある非開口領域ＮＯＡに対応する領域の金属層２３を残すことにより、反射部２５を形成することができる。例えば、金属層２３は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）のうち少なくとも一つを含んでもよい。エッチングとしては、湿式エッチングまたは乾式エッチングを利用することができる。ここで、エッチング時間やエッチング液のような、エッチング条件を調節し、反射部２５の形状、大きさなどを調節することができる。

【0064】

次に、図１７を参照し、ワイヤグリッド偏光子３５（図１）の製造工程について説明する。ワイヤグリッド偏光子３５は、第１基板３０の第２面３０ｂに形成される。ワイヤグリッド偏光子３５は、ナノインプリント法（ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）、ブロックコポリマー法（ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）、Ｅビームリソグラフィ法（ｉ――ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｍｅｔｈｏｄ）、グランシングアングル蒸着法（ｇｌａｎｃｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）のうちいずれか一つによって形成される。

【0065】

反射部２５とワイヤグリッド偏光子３５とが別途の独立した工程で、第１基板３０の互いに異なる面に形成されるので、反射部２５の形成後、ワイヤグリッド偏光子３５を製作するとき、反射部２５を保護するための追加工程を遂行する必要がない。従って、インセル偏光子ＩＰの製造工程を単純化することができ、製造コストを低減させることができる。

【0066】

次に、第１基板３０の上部に、電極層４０を形成し、電極層４０から離隔されるように、第２基板５０を形成する。また、電極層４０の上に、ブラックマトリックス４５を形成することができる。そして、第２基板５０の一面に、偏光板５５を形成する。電極層４０と第２基板５０との間に、液晶層４８を形成することができる。

【0067】

前述の実施形態は、例示的なものに過ぎず、当該技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決められるものである。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明のインセル偏光子、それを含んだ液晶表示装置及びその製造方法は、例えば、液晶表示関連の技術分野に効果的に適用可能である。

【符号の説明】

【0069】

１，１Ａ，１Ｃ 液晶表示装置、
１０ 反射板、
２０ 光源部、
２３ 金属層、
２５，２５−１，２５−２，２５−３，２５−４，２５−５，２５−６ 反射部、
２５−２ａ，２５−３ａ，２５−４ａ，２５−５ａ 単位体、
２５−６ａ，２５−７ａ 本体、
２５−６ｂ，２５−７ｂ 凸凹部、
２５ａ 第１反射部、
２５ｂ 第２反射部、
２６ 反射部の側面（傾斜側面）、
３０ 第１基板、
３０ａ 第１基板の第１面、
３０ｂ 第１基板の第２面、
３５，３５Ｃ ワイヤグリッド偏光子、
３５ａ ワイヤ、
３５ｂ グルーブ、
４０ 電極層、
４５ ブラックマトリックス、
４５ａ 第１ブラックマトリックス、
４５ｂ 第２ブラックマトリックス、
４８ 液晶層、
５０ 第２基板、
５５ 偏光板、
ＩＰ，ＩＰＡ インセル偏光子、
ＯＡ 開口領域、
ＮＯＡ 非開口領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】