JP2004054032A

JP2004054032A - Liquid crystal display, its manufacturing method, and electronic instrument

Info

Publication number: JP2004054032A
Application number: JP2002212761A
Authority: JP
Inventors: Hayato Kurasawa; 倉澤　隼人
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP4154940B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display having a simply patterned polarizing layer in its inner part. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display 200, a liquid crystal layer 104 is interposed between an upper substrate 101 and a lower substrate 102 disposed opposite to each other, a polarizing layer 121 is provided on the upper side of an electrode layer 120 provided on the inner surface side of the lower substrate 102 for applying voltage to the liquid crystal layer 104 and an inorganic alignment layer 125 is provided on the polarizing layer 121. The polarizing layer 121 and the inorganic alignment layer 125 are formed inside a sealing material 105 in the nearly same position in the plane view. The polarizing layer 121 contains a water soluble polarization component and the inorganic alignment layer 125 is constituted of an oblique vapor deposition film of SiO and has both functions as a protective film for the polarizing layer 121 and as a film for imparting a liquid crystal alignment property. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に係り、特に信頼性に優れた液晶表示装置、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明電極を表面に具備する一対の基板間に液晶層を挟持させた構成の液晶表示装置が知られており、例えば透明電極間における電圧印加状態に基づいて液晶の配向状態を変化させ、光を変調し、階調表示を可能にしている。このような液晶表示装置においては、一定方向の偏光面を有する光のみを通す偏光層が設けられ、液晶の配向変化を可視化する役割を担っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような偏光層としては、例えば二色性染料等の偏光素子を含む高分子フィルムを主体としてなるものが知られているが、例えば１枚の基板母材から複数個の液晶セル用の基板を切り出す場合には、偏光層は、所定パターンの形状のものを基材上に複数形成し、これを各々分割して切り離して使用に供している。ここで偏光層を構成する二色性染料は水溶性の高いものが多いため、所定パターン形状の偏光層を、例えばフォトリソグラフィ法により基材上にパターン形成する際に、例えばウェットエッチングを行う場合には、当該偏光層が溶解したり、レジストとの密着性の低さ等から層が破壊したりする場合がある。特にレジストの現像工程では、酸性溶液若しくはアルカリ性溶液が一般に用いられ、これらの溶液は二色性染料からなる偏光層に激しく損傷を与える場合がある。また、このようなフォトリソグラフィ工程は工程数が多く、ある程度の時間がかかり、パターン化するための工程を簡易化することが望まれている。
【０００４】
本発明の課題は、簡便にパターン化した偏光層を得ることが可能なを有する液晶表示装置と、その製造方法、さらには該液晶表示装置を備えた電子機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、互いに対向して配置された上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に設けられた一対の偏光層を有した液晶表示装置であって、前記下基板の内面側に設けられた電極層の上側に前記偏光層が形成され、前記下基板側の前記偏光層が水溶性且つ偏光性を示す水溶性成分を含んでなり、前記液晶層を前記上下基板の間に封止しているシール材の外周端よりも内側に形成されており、前記偏光層上には無機配向膜が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
このような本発明の液晶表示装置では、例えばプラズマ等によるアッシングにより、基板上に形成した偏光層のうち、上記無機配向膜が形成されていない領域の偏光層を除去することで、無機配向膜のパターン形状に応じて偏光層をパターン形成することが可能となるのである。このようにパターン形成に際しアッシングを適用可能な構成とし、ウェットエッチングを用いた場合に比して工程数が削減され、製造が簡便となるとともに、水溶性の偏光層をパターン形成するに際してエッチング液等による偏光層の損傷が生じなくなり、パターン化後の偏光層の信頼性も高くなる。また、アッシングを適用可能とするために無機配向膜を適用したが、該無機配向膜は、偏光層との密着性も高く、該偏光層の保護層として機能するとともに、例えば配向性発現のためにラビング工程を必要としないため、ラビング工程のような水洗浄を必要とせず、したがって、水溶性の偏光層が水洗浄により溶出する等の不具合を回避できる。さらに本発明では無機配向膜が電気光学物質を配向させる機能を有するため、元来の液晶表示装置における配向膜の機能を無機配向膜が兼備した構成となっている。なお、アッシングとしては、プラズマを用いたアッシング、あるいはＵＶ／Ｏ_３を用いたアッシング等を例示することができる。
【０００７】
このように本発明では、パターン化した無機配向膜を形成するのみで、従来から行っていたウェットエッチングを用いたフォトリソグラフィ法とは異なり、水溶性材料のパターン形成にも有効に且つ簡便に利用できるアッシングを可能とし、しかも、無機配向膜であるため、偏光層との密着性も良く、電気光学物質との配向性付与機能をも兼備させることができ、すなわち製法上及び構成上のメリットを備えた極めて効率的な構成となったのである。なお、本発明の偏光層は、アッシングによりパターン化を行って使用に供されることが前提とされるため、本発明においては液晶表示装置の基板として無機材料を用いることが基板の耐久性を考慮した上で好ましい。
【０００８】
さらに、特に本発明の構成では、以下に述べるように偏光層と無機配向膜とを非常に簡便な方法で形成することが可能である。すなわち、本発明の液晶表示装置の製造方法は、基材上に、水溶性且つ偏光性を示す水溶性偏光成分を含む層を形成する工程と、形成した水溶性偏光成分を含む層上に、無機配向膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。このような製造方法によると、水溶性偏光成分を含む層を基材上に形成した後に、該形成層に対して無機配向膜を所定のパターン形状で形成し、上述のようなアッシングにて無機配向膜のパターンに倣って、パターン化した偏光層を得ることができ、液晶表示装置の基板の内側に偏光層と配向膜を同時に平面視略同一形状で形成することが可能となる。
【０００９】
なお、無機配向膜を形成する工程においては、所定のパターン形状のマスクを用いたマスク蒸着を行うものとすることができる。このようなマスク蒸着により、所定のパターン形状を備えた無機配向膜を簡便に得ることができ、この場合の具体的な蒸着方法としては例えばＳｉＯを用いた斜方蒸着法を例示することができる。このような斜方蒸着膜は、ラビング処理を行わずとも液晶分子等に対して配向性を付与することが可能で、上述したように水溶性偏光成分を含んでなる本発明の液晶表示装置の構成について好ましいものとなる。
【００１０】
また、上記水溶性偏光成分としては解離基を備えてなるものを例示することができ、例えば解離基を有する二色性染料（二色性色素）を、さらに具体的には酸性染料を用いることができる。その詳細な構成としては、下記に示す化学式（１）〜（１０）で示される化合物を含むものとすることができる。
【００１１】
【化１】

【００１２】
【化２】

【００１３】
【化３】

【００１４】
次に、本発明の液晶表示装置は基板の内側に偏光層を有し、さらに該偏光層上に無機配向膜を有することを特徴とするため、上述した偏光層を上記方法でパターン化処理することで損傷の少ない信頼性の高いパターン化偏光層を得ることができ、このパターン化偏光層を液晶表示装置の偏光層として適用することで、本発明の信頼性の高い液晶表示装置を非常に簡便に提供可能となる。
【００１５】
さらに、本発明の電子機器は、上記液晶表示装置を備えたことを特徴とし、このような電子機器は、耐湿性の高い表示部を備えた構成となり、その信頼性が極めて高いものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、各図において各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１７】
（偏光層及び偏光層の製造方法）
図１は、本実施形態の液晶表示装置に構成される偏光層の製造工程及び使用処理工程を示す平面模式図であって、特に図１（ｂ）は偏光層の一実施形態を示す平面模式図である。具体的に、図１（ａ）に示した偏光層を備えるプレ基材に無機配向膜を形成することで、本実施形態に係る図１（ｂ）に示す偏光層付き基板が得られ、これに対し更に所定の使用処理を行うことで、図１（ｃ）に示す使用に供するパターン化した偏光層を備える基板が得られるのである。これをパターンごとに切り離して用いることで本発明の液晶表示装置に用いることができる。以下、更に詳細に偏光層の構成、及び製造工程について説明する。
【００１８】
図１（ｂ）に示した偏光層付き基板１は、ガラス基板等の基材５と、その基材５上に面内ベタ状に形成された偏光層２１と、その偏光層２１上に面内においてパターン形状を備える無機配向膜１０とを含んで構成されている。なお、無機配向膜１０は矩形状のものがマトリクス状にパターン形成された構成を具備している。
【００１９】
偏光層２１は、水溶性を示す二色性染料（水溶性偏光成分）を含んで構成され、０．１μｍ〜０．３μｍ程度の層厚を有している。この場合、二色性染料は例えば酸性染料を主体として構成され、具体的にはアニオン性の解離基を含みリオトロピック液晶性を示すものにて構成されており、例えば下記化学式（１）〜（１０）の中から選択される１種若しくは２種以上のものを採用することができる。
【００２０】
【化４】

【００２１】
【化５】

【００２２】
【化６】

【００２３】
一方、無機配向膜１０は、ＳｉＯの斜方蒸着膜にて構成され、偏光層２１の保護膜としての機能、及び当該偏光層付き基板１を電気光学装置用基板として用いたときの電気光学物質に対する配向性付与用膜としての機能を兼備している。また、無機配向膜１０は矩形状のものが偏光層２１上にマトリクス状にパターン形成された構成を具備しており、その膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされている。
【００２４】
このような偏光層付き基板１１を使用するに際しては、無機配向膜１０をマスクとして当該偏光層付き基板１１に対してプラズマアッシングを行い、無機配向膜１０が形成されていない領域の偏光層２１を選択的に除去し、基材５上に偏光層２１及び無機配向膜１０が矩形状のパターン形状で積層した構成とする。このようなアッシングにより、偏光層付き基板１を図１（ｃ）に示すようなパターン化した偏光層２１及び無機配向膜１０を有するパターン化偏光層付き基板１１とすることができる。得られたパターン化偏光層付き基板１１を所定パターン毎に分割して切り離して液晶表示装置の基板として用いる。このような構成の液晶表示装置は製造方法が簡便で且つ信頼性の高い液晶表示装置となる。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示す偏光層付き基板１の製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、基材５上に二色性染料から構成される偏光層２１を基材面内にベタ状に塗布形成する。この場合、具体的には、上記化学式（１）〜（１０）に示した化合物を含む原料を、水等の溶媒に溶解若しくは分散させ、この溶液若しくは分散液をドクターブレード法等にて塗布形成することができる。
【００２６】
続いて、形成した偏光層２１に対してマスクを用いた斜方蒸着により、図１（ｂ）に示す所定パターンの無機配向膜１０を形成する。具体的には、図２に示すような斜方蒸着装置３００を用いて行うものとしており、この場合、偏光層２１を備える基材５を装置中央付近に配設し、この偏光層２１上にマスク２７を施して、そのマスク形状に対応した蒸着を行っている。その概略を説明すると、まず、真空ポンプ３１０を作動させると、蒸着室３０８が真空化し、さらに加熱装置（図示略）により蒸着源３０２を加熱すると蒸着源３０２から酸化珪素の蒸気が発生する。そして、蒸着源３０２から発生した酸化珪素の蒸気流は、開口部３０３ａを通過し、所定の角度で偏光層２１の表面に蒸着され、本実施の形態では、特にマスク２７の開口部に対応したパターン形状の蒸着膜が偏光層２１上に形成され、図１（ｂ）に示すような偏光層付き基板１を得ることができる。
【００２７】
このように得られた偏光層付き基板１に対し、プラズマアッシング処理を行い偏光層をパターン化するわけであるが、この場合のプラズマアッシング処理はプラズマアッシング装置を用いて行われ、該装置ではプラズマを利用してフッ素などのガスラジカルを発生させ、そのラジカルの作用により薄膜をエッチングするものとしている。具体的に本実施形態の場合、無機配向膜１０が形成されていない外部に露出した領域に対して選択的にガスラジカルが作用し、その露出部分を剥離するものとしている。したがって、酸・アルカリ等のエッチング液を用いた処理に比して、偏光層２１において損傷が生じ難く、得られるパターン化偏光層付き基板１１は信頼性の高いものとなる。
【００２８】
（液晶表示装置）
次に、上記偏光層付き基板１から得られるパターン化偏光層付き基板１１を用いた液晶表示装置について、その一実施形態を図３を参照しつつ説明する。図３に示した本実施形態の液晶表示装置２００は、反射表示モードと透過表示モードとを兼備する半透過反射型の液晶表示装置であって、図示上側から反射表示用の照明光又は太陽光等の外光が入射し、図示下側から透過表示用の光源光が入射するものとされている。なお、本実施形態においては、各図において各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２９】
液晶表示装置２００は、対向して配置された上基板１０１と下基板１０２との間に液晶層１０４を挟持してなり、該液晶層１０４をシール材１０５で封止した液晶パネル１００と、この液晶パネル１００の背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）１３０とを備えて構成されている。液晶パネル１００の上基板１０１の内面側（液晶層１０４側）には、カラーフィルタ層１１１と、平坦化膜１１２と、共通電極１１３と、配向膜１１５とが形成されており、上基板１０１の外面側（図示上面側）には、前方散乱板１１７と、位相差板１１８と、偏光層１１９とがこの順で積層されている。
【００３０】
一方、液晶パネル１００の下基板１０２の内面側（液晶層１０４側）には、Ａｌを主体として構成され、基板面内においてマトリクス状に配列された反射電極１２０と、その反射電極１２０の上層に形成された内面偏光層１２１と、さらに上層に形成された無機配向膜１２５とが設けられ、また、下基板１０２の外面側には、偏光層１２９が設けられている。そして、反射電極１２０には、部分的に透孔１１０が設けられており、この透孔１１０を介してバックライト１３０の光を液晶層１０４に入射させるようになっている。
【００３１】
本実施形態の液晶表示装置２００においては、内面偏光層１２１として図１（ｃ）に示したパターン化偏光層付き基板１１から切り離して得られたものを使用している。具体的には、下基板１０２として基材５が用いられ、その基材５は所定パターンの反射電極１２０を含んでなり、この反射電極１２０を含む基材５上に図１（ｃ）に示したようにパターン化した偏光層２１及び無機配向膜１０を形成して、これをパターン毎に切り離したもの本実施形態に係る下基板１０２として適用している。
【００３２】
図４は、上記構成を備えた液晶表示装置２００の表示原理を説明するための説明図であり、図３に示した液晶表示装置２００の要部のみが図示されている。また、図示左側は反射表示モードにおける動作を示し、図示右側は透過表示モードにおける動作を示している。本実施形態の液晶表示装置２００では、図４に示すように、液晶層１０４に電圧を印加した状態（オン状態）とすると、反射モード、透過モードのいずれにおいても、そのドットは暗表示され、電圧を印加しない状態（オフ状態）では、そのドットは明表示されるようになっている。
【００３３】
まず、反射表示モードでは、図４左側に示すように、液晶パネル１００に入射した外光は、紙面に平行な透過軸を有する偏光層１１９により紙面に平行な直線偏光に変換されて液晶層１０４に入射する。ここで、液晶層１０４がオン状態の場合には、この入射光は、紙面に平行な直線偏光のまま内面偏光層１２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する内面偏光層１２１により吸収されるので、ドットが暗表示される。一方、液晶層１０４がオフ状態の場合には、液晶層１０４の作用により紙面に垂直な直線偏光に変換されて内面偏光層１２１へ入射し、この内面偏光層１２１を透過した後、反射電極１２０により反射され、再び内面偏光層１２１を透過して液晶層１０４に入射する。そして、液晶層１０４の作用により紙面に平行な直線偏光に変換され、偏光層１１９を透過して上基板１０１の外側へ出射される。このようにして、ドットが明表示される。
【００３４】
次に、透過表示モードでは、図４右側に示すように、バックライト１３０から出射された光は、偏光層１２９により紙面に垂直な直線偏光に変換された後、反射電極１２０に設けられた透孔１１０を通過して内面偏光層１２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する内面偏光層１２１を透過して液晶層１０４に入射する。ここで、液晶層１０４がオン状態の場合には、この入射光は液晶層１０４による作用を受けずに、紙面に垂直な直線偏光のまま上基板１０１の偏光層１１９に入射し、紙面に平行な透過軸を有するこの偏光層１１９に吸収され、ドットが暗表示される。一方、液晶層１０４がオフ状態の場合には、入射光は液晶層１０４の作用により紙面に平行な直線偏光に変換されて偏光層１１９に入射する。そして、偏光層１１９を透過して外側へ出射され、ドットが明表示される。
【００３５】
このように、図３に示す内面偏光層１２１を基板１０２の内側に備えた液晶表示装置２００においては、透過表示モードの明表示時に液晶層１０４から偏光層１１９に入射する光が直線偏光とされていることで、偏光層１１９による光の吸収がほとんど無く、透過表示モードにおいても明るい表示を得ることができる。また、下基板１０２と液晶層１０４との間に設ける内面偏光層１２１として図１（ｃ）に示したパターン化偏光層付き基板１１から得られるものを採用したため、製造時における損傷が少なく、信頼性の高い液晶表示装置２００を提供可能になる。この場合、図１（ｃ）に示したパターン化偏光層付き基板１１を、そのパターンに沿って切り離したものを使用し、実質的には偏光層２１及び無機配向膜１０を含む領域が内面偏光層１２１の偏光性付与の主体をなすこととなる。
【００３６】
また、パターン化偏光層付き基板１１をパターン毎に切り離す場合、該パターン部分周縁の溝部に切り目を入れて切り離しを行うわけであるが、その切り離しの際に偏光層２１及び無機配向膜１０が形成されていない部分（代部分）を、該偏光層２１及び無機配向膜１０の外縁に意図的に残し、この代部分にシール材１０５を形成することとしている。したがって、図３に示すように内面偏光層１２１の外縁は、シール材１５１の内側に配設されることとなり、内面偏光層１２１において、偏光層２１に水が染み込む等の不具合が生じ難くなる。
【００３７】
（電子機器）
次に、上記実施の形態の液晶表示装置２００を備えた電子機器の例について説明する。図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ａ）において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記の液晶表示装置２００を用いた液晶表示部を示している。
【００３８】
図５（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理装置本体、符号６０２は上記の液晶表示装置２００を用いた液晶表示部を示している。
【００３９】
図５（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｃ）において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記の液晶表示装置２００を用いた液晶表示部を示している。
【００４０】
このように図５に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置２００を用いた液晶表示部を備えているので、耐湿性ないし耐久性に優れた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置によると、アッシングにより、基材上に形成された偏光層のうち無機配向膜が形成されていない領域の偏光層を除去することができ、無機配向膜のパターン形状に応じたパターンの偏光層（パターン化偏光層）付き基板を有する液晶表示装置を得ることが可能となる。このようにパターン形成においてアッシングを適用可能であるため、製造が簡便で、水溶性の偏光層をパターン形成するに際してもエッチング液等による偏光層の損傷が生じなくなり、液晶表示装置の信頼性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態の液晶表示装置における偏光層付き基板の製造工程及び使用処理工程を示す平面模式図である。
【図２】図２は、蒸着装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、基板の内面側に偏光層を備えた液晶表示装置の一例を示す部分断面図である。
【図４】図４は、図３に示す液晶表示装置の動作原理を説明するための説明図である。
【図５】図５は、本発明に係る電子機器の構成例を示す斜視構成図である。
【符号の説明】
１　偏光層付き基板
５　基材
１０　無機配向膜
１１　パターン化偏光層付き基板
２１，１２１　偏光層
２００　液晶表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic apparatus, and more particularly to a liquid crystal display device having excellent reliability and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a liquid crystal display device having a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having a transparent electrode on the surface is known, for example, by changing the alignment state of liquid crystal based on a voltage application state between the transparent electrodes, The light is modulated to enable gradation display. In such a liquid crystal display device, a polarizing layer that allows only light having a polarization plane in a certain direction to pass therethrough is provided, and plays a role in visualizing a change in the orientation of the liquid crystal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As such a polarizing layer, for example, a layer mainly composed of a polymer film including a polarizing element such as a dichroic dye is known. For example, a substrate for a plurality of liquid crystal cells is prepared from one substrate base material. In the case of cutting out, a plurality of polarizing layers each having a predetermined pattern are formed on a base material, which are separated and used for use. Here, since the dichroic dyes constituting the polarizing layer are often highly water-soluble, when a polarizing layer having a predetermined pattern shape is formed on a substrate by, for example, a photolithography method, for example, when wet etching is performed. In some cases, the polarizing layer may be dissolved or the layer may be broken due to low adhesion to the resist. In particular, in the resist development step, an acidic solution or an alkaline solution is generally used, and these solutions may severely damage the polarizing layer composed of the dichroic dye. In addition, such a photolithography process requires a large number of processes and takes a certain amount of time, and it is desired to simplify the process for patterning.
[0004]
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of easily obtaining a patterned polarizing layer, a method for manufacturing the same, and an electronic device provided with the liquid crystal display device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of polarization layers provided above and below the liquid crystal layer, in which a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate which are arranged to face each other. A liquid crystal display device having a layer, wherein the polarizing layer is formed above an electrode layer provided on an inner surface side of the lower substrate, wherein the polarizing layer on the lower substrate side is water-soluble and polarizable. A liquid crystal layer formed between the upper and lower substrates, and formed on an inner side of an outer peripheral end of a sealing material sealing the liquid crystal layer between the upper and lower substrates, and an inorganic alignment film is formed on the polarizing layer. It is characterized by the following.
[0006]
In such a liquid crystal display device of the present invention, for example, by ashing with plasma or the like, of the polarizing layer formed on the substrate, the polarizing layer in the region where the inorganic alignment film is not formed is removed, and the inorganic alignment film is removed. It becomes possible to pattern-form the polarizing layer in accordance with the pattern shape. In this way, ashing can be applied when forming a pattern, and the number of steps is reduced as compared with a case where wet etching is used, manufacturing is simplified, and an etching solution or the like is used when forming a water-soluble polarizing layer in a pattern. This prevents the polarizing layer from being damaged, and increases the reliability of the patterned polarizing layer. In addition, an inorganic alignment film was applied to enable ashing, but the inorganic alignment film has high adhesion to the polarizing layer and functions as a protective layer of the polarizing layer. Since a rubbing step is not required, water washing as in the rubbing step is not required, and therefore, problems such as elution of the water-soluble polarizing layer by water washing can be avoided. Further, in the present invention, since the inorganic alignment film has a function of aligning the electro-optical material, the inorganic alignment film has the function of the alignment film in the original liquid crystal display device. As ashing, ashing using plasma, ashing using UV / O ₃ , or the like can be given.
[0007]
As described above, in the present invention, only the patterned inorganic alignment film is formed, and unlike the photolithography method using wet etching which has been conventionally performed, it is effectively and simply used for forming a pattern of a water-soluble material. Ashing that is possible, and because it is an inorganic alignment film, it has good adhesion to the polarizing layer and can also have the function of imparting orientation to the electro-optical material. It was an extremely efficient configuration. Since the polarizing layer of the present invention is premised on being used after being patterned by ashing, in the present invention, using an inorganic material as the substrate of the liquid crystal display device increases the durability of the substrate. It is preferable after consideration.
[0008]
Furthermore, in particular, in the configuration of the present invention, the polarizing layer and the inorganic alignment film can be formed by a very simple method as described below. That is, the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention comprises, on a substrate, a step of forming a layer containing a water-soluble polarizing component showing water-soluble and polarizing properties, Forming an inorganic alignment film. According to such a manufacturing method, after a layer containing a water-soluble polarizing component is formed on a substrate, an inorganic alignment film is formed in a predetermined pattern on the formed layer, and the inorganic alignment film is formed by ashing as described above. A patterned polarizing layer can be obtained according to the pattern of the alignment film, and the polarizing layer and the alignment film can be simultaneously formed in the same shape in plan view inside the substrate of the liquid crystal display device.
[0009]
Note that in the step of forming the inorganic alignment film, mask evaporation using a mask having a predetermined pattern shape can be performed. By such mask evaporation, an inorganic alignment film having a predetermined pattern shape can be easily obtained, and a specific evaporation method in this case can be, for example, an oblique evaporation method using SiO. . Such an obliquely deposited film can impart orientation to liquid crystal molecules and the like without performing a rubbing treatment, and as described above, the liquid crystal display device of the present invention containing a water-soluble polarization component. This is preferable for the configuration.
[0010]
Examples of the water-soluble polarizing component include those having a dissociation group. For example, a dichroic dye having a dissociation group (dichroic dye), more specifically, an acid dye is used. Can be. As a detailed configuration thereof, it can include compounds represented by the following chemical formulas (1) to (10).
[0011]
Embedded image

[0012]
Embedded image

[0013]
Embedded image

[0014]
Next, since the liquid crystal display device of the present invention has a polarizing layer on the inside of the substrate and further has an inorganic alignment film on the polarizing layer, the above-mentioned polarizing layer is patterned by the above method. By doing so, a highly reliable patterned polarizing layer with less damage can be obtained, and by applying this patterned polarizing layer as a polarizing layer of a liquid crystal display device, the highly reliable liquid crystal display device of the present invention can be extremely improved. It can be provided easily.
[0015]
Further, an electronic device according to the present invention includes the above-described liquid crystal display device. Such an electronic device has a configuration including a display portion with high moisture resistance, and has extremely high reliability.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the scale of each layer and each member is made different in order to make each layer and each member in each drawing a size recognizable in the drawings.
[0017]
(Polarizing layer and method for manufacturing polarizing layer)
FIG. 1 is a schematic plan view illustrating a manufacturing process and a use processing process of a polarizing layer included in the liquid crystal display device of the present embodiment. In particular, FIG. 1B is a schematic plan view illustrating an embodiment of the polarizing layer. FIG. Specifically, by forming an inorganic alignment film on the pre-base material provided with the polarizing layer shown in FIG. 1A, the substrate with the polarizing layer shown in FIG. 1B according to the present embodiment is obtained. By further performing a predetermined use process, a substrate having a patterned polarizing layer to be used as shown in FIG. 1C can be obtained. By separating and using this for each pattern, it can be used for the liquid crystal display device of the present invention. Hereinafter, the configuration of the polarizing layer and the manufacturing process will be described in more detail.
[0018]
The substrate 1 with a polarizing layer shown in FIG. 1B includes a substrate 5 such as a glass substrate, a polarizing layer 21 formed in an in-plane solid shape on the substrate 5, and a surface on the polarizing layer 21. And an inorganic alignment film 10 having a pattern shape therein. In addition, the inorganic alignment film 10 has a configuration in which a rectangular one is patterned in a matrix.
[0019]
The polarizing layer 21 includes a water-soluble dichroic dye (a water-soluble polarizing component), and has a layer thickness of about 0.1 μm to 0.3 μm. In this case, the dichroic dye is mainly composed of, for example, an acid dye, specifically, a dichroic dye containing an anionic dissociating group and exhibiting lyotropic liquid crystallinity. For example, the dichroic dyes have the following chemical formulas (1) to (10) ) Can be employed.
[0020]
Embedded image

[0021]
Embedded image

[0022]
Embedded image

[0023]
On the other hand, the inorganic alignment film 10 is formed of an obliquely evaporated SiO film, functions as a protective film for the polarizing layer 21, and an electro-optical material when the substrate 1 with the polarizing layer is used as a substrate for an electro-optical device. Also has a function as a film for imparting orientation to the film. The inorganic alignment film 10 has a configuration in which a rectangular shape is patterned on the polarizing layer 21 in a matrix, and the film thickness is about 10 nm to 100 nm.
[0024]
When such a substrate with a polarizing layer 11 is used, plasma ashing is performed on the substrate with a polarizing layer 11 using the inorganic alignment film 10 as a mask to remove the polarizing layer 21 in a region where the inorganic alignment film 10 is not formed. The substrate is selectively removed, and the polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10 are laminated on the substrate 5 in a rectangular pattern. By such ashing, the substrate 1 with a polarizing layer can be formed as the substrate 11 with a patterned polarizing layer having the patterned polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10 as shown in FIG. The obtained substrate 11 with a patterned polarizing layer is divided into predetermined patterns and separated to be used as a substrate for a liquid crystal display device. The liquid crystal display device having such a configuration is a simple and highly reliable liquid crystal display device.
[0025]
Next, a method of manufacturing the substrate 1 with a polarizing layer shown in FIG.
First, as shown in FIG. 1A, a polarizing layer 21 composed of a dichroic dye is applied and formed in a solid form on the substrate 5 on the substrate 5. In this case, specifically, a raw material containing the compounds represented by the above chemical formulas (1) to (10) is dissolved or dispersed in a solvent such as water, and this solution or dispersion is applied and formed by a doctor blade method or the like. can do.
[0026]
Subsequently, the inorganic alignment film 10 having a predetermined pattern shown in FIG. 1B is formed on the formed polarizing layer 21 by oblique evaporation using a mask. Specifically, the process is performed using an oblique deposition apparatus 300 as shown in FIG. 2. In this case, the base material 5 including the polarizing layer 21 is disposed near the center of the apparatus, and The mask 27 is applied, and vapor deposition corresponding to the mask shape is performed. First, when the vacuum pump 310 is operated, the vapor deposition chamber 308 is evacuated, and when the vapor deposition source 302 is heated by a heating device (not shown), silicon vapor is generated from the vapor deposition source 302. Then, the vapor flow of silicon oxide generated from the vapor deposition source 302 passes through the opening 303a and is vapor-deposited on the surface of the polarizing layer 21 at a predetermined angle. In the present embodiment, the vapor flow corresponds particularly to the opening of the mask 27. A vapor deposition film having a pattern shape is formed on the polarizing layer 21, and the substrate 1 with a polarizing layer as shown in FIG. 1B can be obtained.
[0027]
The substrate 1 with the polarizing layer thus obtained is subjected to a plasma ashing process to pattern the polarizing layer. In this case, the plasma ashing process is performed using a plasma ashing apparatus, and the apparatus uses a plasma ashing method. Is used to generate gas radicals such as fluorine, and the thin film is etched by the action of the radicals. Specifically, in the case of the present embodiment, gas radicals selectively act on the region exposed to the outside where the inorganic alignment film 10 is not formed, and the exposed portion is peeled off. Therefore, as compared with the treatment using an etching solution such as an acid or an alkali, the polarizing layer 21 is less likely to be damaged, and the obtained substrate 11 with a patterned polarizing layer is highly reliable.
[0028]
(Liquid crystal display)
Next, an embodiment of a liquid crystal display device using the patterned polarizing layer-attached substrate 11 obtained from the polarizing layer-attached substrate 1 will be described with reference to FIG. The liquid crystal display device 200 of the present embodiment shown in FIG. 3 is a transflective liquid crystal display device having both a reflective display mode and a transmissive display mode. , Etc., and light from the light source for transmissive display enters from the lower side in the figure. In the present embodiment, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member in each drawing a size that can be recognized in the drawings.
[0029]
The liquid crystal display device 200 includes a liquid crystal panel 104 in which a liquid crystal layer 104 is sandwiched between an upper substrate 101 and a lower substrate 102 which are arranged to face each other. A backlight (illumination device) 130 is provided on the rear side (lower side in the figure) of the liquid crystal panel 100. On the inner surface side (the liquid crystal layer 104 side) of the upper substrate 101 of the liquid crystal panel 100, a color filter layer 111, a flattening film 112, a common electrode 113, and an alignment film 115 are formed. On the outer surface side (the upper surface side in the figure), a forward scattering plate 117, a retardation plate 118, and a polarizing layer 119 are laminated in this order.
[0030]
On the other hand, on the inner surface side (the liquid crystal layer 104 side) of the lower substrate 102 of the liquid crystal panel 100, a reflective electrode 120 composed mainly of Al and arranged in a matrix in the substrate surface and an upper layer of the reflective electrode 120. The formed inner polarizing layer 121 and the inorganic alignment film 125 formed further thereon are provided, and a polarizing layer 129 is provided on the outer surface side of the lower substrate 102. The reflective electrode 120 is partially provided with a through hole 110, and the light of the backlight 130 is made incident on the liquid crystal layer 104 through the through hole 110.
[0031]
In the liquid crystal display device 200 of the present embodiment, the inner polarizing layer 121 obtained by separating from the substrate 11 with the patterned polarizing layer shown in FIG. 1C is used. Specifically, the base member 5 is used as the lower substrate 102, and the base member 5 includes a predetermined pattern of the reflective electrode 120, and is formed on the base member 5 including the reflective electrode 120 as shown in FIG. The patterned polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10 are formed as described above, and are separated for each pattern, which is applied as the lower substrate 102 according to the present embodiment.
[0032]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the display principle of the liquid crystal display device 200 having the above configuration, and only the main parts of the liquid crystal display device 200 shown in FIG. 3 are illustrated. The left side of the figure shows the operation in the reflective display mode, and the right side of the figure shows the operation in the transmissive display mode. In the liquid crystal display device 200 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, when a voltage is applied to the liquid crystal layer 104 (on state), the dots are displayed dark in both the reflection mode and the transmission mode, When no voltage is applied (off state), the dot is displayed brightly.
[0033]
First, in the reflective display mode, as shown on the left side of FIG. 4, external light incident on the liquid crystal panel 100 is converted into linearly polarized light parallel to the paper by the polarizing layer 119 having a transmission axis parallel to the paper, and the liquid crystal layer 104 Incident on. Here, when the liquid crystal layer 104 is in the ON state, this incident light enters the inner polarizing layer 121 as linearly polarized light parallel to the paper surface and is absorbed by the inner polarizing layer 121 having a transmission axis perpendicular to the paper surface. Therefore, the dots are darkly displayed. On the other hand, when the liquid crystal layer 104 is in the off state, the liquid crystal layer 104 converts the light into linearly polarized light perpendicular to the plane of the drawing, enters the inner polarizing layer 121, transmits the inner polarizing layer 121, and then transmits the reflecting electrode 120. , And again pass through the inner polarizing layer 121 and enter the liquid crystal layer 104. Then, the light is converted into linearly polarized light parallel to the plane of the drawing by the action of the liquid crystal layer 104, transmitted through the polarizing layer 119, and emitted outside the upper substrate 101. In this way, the dots are clearly displayed.
[0034]
Next, in the transmissive display mode, as shown on the right side of FIG. 4, the light emitted from the backlight 130 is converted by the polarizing layer 129 into linearly polarized light perpendicular to the plane of the paper, and then transmitted through the reflective electrode 120. The light passes through the hole 110 and enters the inner polarizing layer 121, passes through the inner polarizing layer 121 having a transmission axis perpendicular to the paper, and enters the liquid crystal layer 104. Here, when the liquid crystal layer 104 is in the ON state, this incident light enters the polarizing layer 119 of the upper substrate 101 without being affected by the liquid crystal layer 104 and enters the polarizing layer 119 of the upper substrate 101 as linearly polarized light perpendicular to the plane of the paper. The dots are absorbed by the polarizing layer 119 having an appropriate transmission axis, and the dots are displayed in a dark state. On the other hand, when the liquid crystal layer 104 is in the off state, the incident light is converted into linearly polarized light parallel to the paper by the action of the liquid crystal layer 104 and enters the polarizing layer 119. Then, the light is transmitted to the outside through the polarizing layer 119, and the dots are displayed brightly.
[0035]
As described above, in the liquid crystal display device 200 including the inner polarizing layer 121 shown in FIG. 3 on the inner side of the substrate 102, light incident on the polarizing layer 119 from the liquid crystal layer 104 during bright display in the transmissive display mode is converted to linearly polarized light. Accordingly, light is hardly absorbed by the polarizing layer 119, and a bright display can be obtained even in the transmissive display mode. In addition, since the inner polarizing layer 121 provided between the lower substrate 102 and the liquid crystal layer 104 is obtained from the substrate 11 with the patterned polarizing layer shown in FIG. It is possible to provide the liquid crystal display device 200 with high performance. In this case, the substrate 11 with the patterned polarizing layer shown in FIG. 1C is used by separating the substrate 11 along the pattern, and the region including the polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10 is substantially the inner surface polarized light. The layer 121 mainly serves to impart the polarization property.
[0036]
When the substrate 11 with a patterned polarizing layer is separated for each pattern, a cut is made in a groove at the peripheral portion of the pattern, and the separation is performed. At the time of the separation, the polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10 are formed. A part (replacement part) that is not formed is intentionally left on the outer edges of the polarizing layer 21 and the inorganic alignment film 10, and the sealing material 105 is formed on this part. Therefore, as shown in FIG. 3, the outer edge of the inner polarizing layer 121 is disposed inside the sealing material 151, and in the inner polarizing layer 121, a problem such as penetration of water into the polarizing layer 21 is less likely to occur.
[0037]
(Electronics)
Next, an example of an electronic apparatus including the liquid crystal display device 200 of the above embodiment will be described. FIG. 5A is a perspective view illustrating an example of a mobile phone. In FIG. 5A, reference numeral 500 denotes a mobile phone main body, and reference numeral 501 denotes a liquid crystal display unit using the liquid crystal display device 200 described above.
[0038]
FIG. 5B is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. In FIG. 5B, reference numeral 600 denotes an information processing device, reference numeral 601 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 603 denotes an information processing device main body, and reference numeral 602 denotes a liquid crystal display unit using the liquid crystal display device 200 described above. .
[0039]
FIG. 5C is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 5C, reference numeral 700 denotes a watch body, and reference numeral 701 denotes a liquid crystal display unit using the above-described liquid crystal display device 200.
[0040]
As described above, since the electronic device illustrated in FIG. 5 includes the liquid crystal display portion using the liquid crystal display device 200 of the above embodiment, an electronic device including a display portion with excellent moisture resistance or durability can be realized. Can be.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to remove the polarizing layer in the region where the inorganic alignment film is not formed among the polarizing layers formed on the base material by ashing. In addition, it is possible to obtain a liquid crystal display device having a substrate with a polarizing layer (patterned polarizing layer) having a pattern corresponding to the pattern shape of the inorganic alignment film. As described above, since ashing can be applied in pattern formation, manufacturing is simple, and even when a water-soluble polarizing layer is patterned, damage to the polarizing layer due to an etchant or the like does not occur, and the reliability of the liquid crystal display device is also high. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a manufacturing process and a use processing process of a substrate with a polarizing layer in a liquid crystal display device of the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a vapor deposition apparatus.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal display device including a polarizing layer on an inner surface side of a substrate.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of the liquid crystal display device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate with a polarizing layer 5 Substrate 10 Inorganic alignment film 11 Substrate with a patterned

polarizing layer

21, 121 Polarizing layer 200 Liquid crystal display

Claims

A liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between an upper substrate and a lower substrate disposed to face each other, and having a pair of polarizing layers provided above and below the liquid crystal layer,
The polarizing layer is formed above an electrode layer provided on the inner surface side of the lower substrate,
The polarizing layer on the lower substrate side includes a water-soluble component exhibiting water solubility and polarization, and is formed inside an outer peripheral end of a sealing material sealing the liquid crystal layer between the upper and lower substrates. Wherein an inorganic alignment film is formed on the polarizing layer.

2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the lower substrate-side polarizing layer is formed inside an inner peripheral end of a sealing material sealing the liquid crystal layer between the upper and lower substrates. .

3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the inorganic alignment film is an oblique deposition film for imparting alignment of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. 4.

The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the water-soluble polarization component is a dichroic dye having a dissociation group.

5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an outer peripheral end of the polarizing layer and an outer peripheral end of the inorganic alignment film are substantially at the same position in a plan view. 6.

A liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate disposed to face each other, and a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pair of polarizing layers provided above and below the liquid crystal layer,
Forming a layer containing a water-soluble polarizing component showing water-soluble and polarizing properties on the substrate,
On the layer containing the formed water-soluble polarizing component, a step of forming an inorganic alignment film having a predetermined pattern shape in the plane of the layer,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising:

A liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate disposed to face each other, and a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pair of polarizing layers provided above and below the liquid crystal layer,
Forming a layer containing a water-soluble polarizing component showing water-soluble and polarizing properties on the substrate,
On the layer containing the formed water-soluble polarizing component, a step of forming an inorganic alignment film having a predetermined pattern shape in the plane of the layer,
After forming the inorganic alignment film, by ashing, a step of removing the polarizing layer in a region where the inorganic alignment film is not formed,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising:

8. The method according to claim 6, wherein, in the step of forming the inorganic alignment film, mask vapor deposition using a mask having a predetermined shape is performed. 9.

9. The method according to claim 7, wherein the polarizing layer is formed such that an outer peripheral edge is inside an outer peripheral edge of a sealing material that joins the upper and lower substrates. 10.

The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the polarizing layer is formed on an electrode layer formed on the reflective layer.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1.