JP2011053618A - Liquid crystal display apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係わり、特に、携帯電話、デジタルスチルカメラ、又は車載用等に用いられる半透過型中小型液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a transflective medium- and small-sized liquid crystal display device used for a mobile phone, a digital still camera, or a vehicle.
薄型、軽量、低消費電力において有利な液晶ディスプレイは、テレビ、携帯電話、及び車載分野等で急速に需要が拡大している。携帯電話は、高解像度、高輝度、及び高速応答性等、顧客ニーズに対応すべく開発が進められ、薄型化や３Ｄ機能などの付加価値が必要とされている。このような要求に対して、光学フィルムメーカでは、偏光板、位相差板、視野拡大フィルム等の開発を進めている。特に、偏光板はＬＣＤの基幹部品であり、コントラスト、耐久性、及び視野角の向上が必須となっている。このため、光学特性を向上させるために様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１に開示の技術のように、ヨウ素をＰＶＡに含浸させ、一軸方向に延伸したフィルムに、非芳香族系から成る光学補償フィルムを重ね合わせた偏光板を液晶セルの両側に配置することにより、光学特性を向上した液晶表示装置について開示されている。ヨウ素型のフィルム偏光板は、技術的に確立されている分野で、２色比が高く安定した光学特性を示す。一方、フィルム偏光板に対しては、特許文献２や非特許文献１に開示の技術のように、液晶セル内に塗布型の内蔵位相差板や偏光板を内蔵する方式が提案されている。
The demand for liquid crystal displays that are advantageous in terms of thinness, light weight, and low power consumption is rapidly expanding in the fields of televisions, mobile phones, and in-vehicles. Mobile phones are being developed to meet customer needs such as high resolution, high brightness, and high-speed response, and additional values such as thinning and 3D functions are required. In response to these demands, optical film manufacturers are developing polarizing plates, retardation plates, field-of-view films, and the like. In particular, a polarizing plate is a basic component of an LCD, and improvement in contrast, durability, and viewing angle is essential. For this reason, various techniques have been developed to improve optical characteristics. For example, like the technique disclosed in
塗布によって形成する偏光板は、フィルム偏光板に比べ、薄く形成できるという最大のメリットがあり、貼り合わせ公差がなく、設計のフレキシビリティが増すという利点がある。また、偏光板として用いられている２色性を示すリオトロピック液晶は、厚み方向に特有の光学特性を有し、視野角依存性が抑制できることが示されている。 The polarizing plate formed by coating has the maximum merit that it can be formed thinner than the film polarizing plate, and has the advantage that there is no bonding tolerance and the design flexibility is increased. Further, it has been shown that the lyotropic liquid crystal exhibiting dichroism used as a polarizing plate has optical characteristics peculiar to the thickness direction and can suppress the viewing angle dependency.
フィルム偏光板の膜厚は、塗布型に比べて厚いため、光学補償板を配置すると、液晶表示装置本体が厚くなってしまうという問題がある。特に、ヨウ素系フィルム偏光板と光学補償フィルムを液晶セル外側に貼り合わせた場合、両側２枚のフィルムの総厚は２００〜３００μｍ となり、この総厚は液晶層を挟持する２枚（一対）のガラス基板とほぼ同等の膜厚に相当する厚さであり、薄型化の大きな障害となっている。また、同一面内で異なる配向方向にパターン形成ができないため、自由な構造設計ができず、その結果、設置箇所が限定されてしまうという問題もある。 Since the film polarizing plate is thicker than the coating type, there is a problem that the liquid crystal display device main body becomes thick when the optical compensation plate is arranged. In particular, when an iodine film polarizing plate and an optical compensation film are bonded to the outside of the liquid crystal cell, the total thickness of the two films on both sides is 200 to 300 μm, and this total thickness is two (a pair) sandwiching the liquid crystal layer. The thickness is almost equivalent to that of a glass substrate, which is a major obstacle to thinning. In addition, since it is impossible to form a pattern in different orientation directions within the same plane, there is a problem in that a free structural design cannot be performed, and as a result, installation locations are limited.
このようなフィルム形状の位相差板や偏光板に対し、特許文献２や非特許文献１に記載の技術を用いることにより、液晶セル内に位相差板や偏光板を内蔵することによって、半透過型の液晶表示装置を実現することができる。しかしながら、半透過型と称される液晶表示装置の場合、透過領域の画像を表示するためには、液晶セルの両側にフィルム偏光板を設置する必要が生じてしまい、薄型化及びコスト低減の大きな障害となっている。
By using the technology described in
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置の薄型化と製造コストの低減を両立させることが可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of achieving both reduction in thickness of a liquid crystal display device and reduction in manufacturing cost.
前記課題を解決すべく、複数本のドレイン線及び前記ドレイン線と交差する複数本のゲート線が並設される第１基板と、液晶層を介して前記第１基板に対向配置される第２基板とを有し、前記ドレイン線と前記ゲート線とに囲まれた領域を画素の領域とすると共に、前記画素毎に反射領域と透過領域とが形成される液晶表示装置であって、前記第１基板と前記液晶層との間に形成され、前記第２基板側から前記反射領域に入射される外光を反射する反射板と、前記第２基板と前記液晶層との間に形成され、前記反射領域と前記透過領域とで異なる方向に配向された偏光板とを備える液晶表示装置である。 In order to solve the above problems, a first substrate on which a plurality of drain lines and a plurality of gate lines intersecting with the drain lines are arranged in parallel, and a second substrate disposed opposite to the first substrate through a liquid crystal layer. A liquid crystal display device in which a region surrounded by the drain line and the gate line is a pixel region, and a reflective region and a transmissive region are formed for each pixel. Formed between one substrate and the liquid crystal layer, and formed between the second substrate and the liquid crystal layer, a reflection plate that reflects external light incident on the reflection region from the second substrate side, The liquid crystal display device includes a polarizing plate oriented in different directions in the reflective region and the transmissive region.
前記課題を解決すべく、複数本のドレイン線及び前記ドレイン線と交差する複数本のゲート線が並設される第１基板と、液晶層を介して前記第１基板に対向配置される第２基板とを有し、前記ドレイン線と前記ゲート線とに囲まれた領域を画素の領域とすると共に、前記画素毎に反射領域と透過領域とが形成される液晶表示装置の製造方法であって、前記第１基板と前記液晶層との間に、前記第２基板側から前記反射領域に入射される外光を反射する反射板を形成する工程と、前記第２基板と前記液晶層との間に、配向規制力を有する配向規制膜を形成する工程と、前記配向規制膜の上層に、前記反射領域と前記透過領域とで異なる方向に配向された偏光板を形成する工程とを備える液晶表示装置の製造方法である。 In order to solve the above problems, a first substrate on which a plurality of drain lines and a plurality of gate lines intersecting with the drain lines are arranged in parallel, and a second substrate disposed opposite to the first substrate through a liquid crystal layer. A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein a region surrounded by the drain line and the gate line is a pixel region, and a reflective region and a transmissive region are formed for each pixel. Forming a reflection plate that reflects external light incident on the reflection region from the second substrate side between the first substrate and the liquid crystal layer, and the second substrate and the liquid crystal layer. A liquid crystal comprising: a step of forming an alignment regulating film having an orientation regulating force; and a step of forming a polarizing plate oriented in different directions in the reflective region and the transmissive region on the alignment regulating film. It is a manufacturing method of a display device.
本発明によれば、液晶表示装置の薄型化と製造コストの低減を両立させることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both reduction in thickness of the liquid crystal display device and reduction in manufacturing cost.
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。 Other effects of the present invention will become apparent from the description of the entire specification.
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted.
〈実施形態１〉
〈全体構成〉
図１は本発明の実施形態１の液晶表示装置である半透過型液晶表示装置の構成を説明するための断面図であり、以下、図１に基づいて、実施形態１の半透過型液晶表示装置の構成を説明する。ただし、実施形態１の半透過液晶表示装置では、液晶層を介して対向配置される第２基板（カラーフィルター基板）側に２色性色素から成る偏光板を形成する構成である。また、以下の説明では、第１基板側に液晶層３に電界を印可するための一対の電極を形成した横電界方式又はＩＰＳ方式と称される駆動方式の液晶表示装置に本願発明を適用した場合について説明する。さらには、実施形態１の説明では、偏光板の上層に平坦化膜を形成する場合について説明するが、後に詳述する実施例のように、カラーフィルターの上層に平坦化膜を形成してもよい。
<
<overall structure>
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a transflective liquid crystal display device which is a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, based on FIG. 1, the transflective liquid crystal display according to the first embodiment is shown. The configuration of the apparatus will be described. However, the transflective liquid crystal display device of
図１から明らかなように、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、図示しない周知の薄膜トランジスタが形成される側のガラス基板である第１基板（ＴＦＴ基板）１と、カラーフィルター１０が形成される側のガラス基板である第２基板２とで液晶層３を挟持する構成となっている。また、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、一対のガラス基板１、２で液晶層３を狭持しマトリクス状に画素を構成し、画素毎に反射領域Ａと透過領域Ｂとを形成した液晶セル構造としている。すなわち、第１基板１の裏面側であるバックライト側には、フィルム偏光板５を備える構成となっており、その裏面側には周知のバックライトを構成する導光板４や周知の光源等からなる周知のバックライト装置を備える構成となっている。
As is clear from FIG. 1, in the transflective liquid crystal display device of
一方、第１基板１の液晶層３側には、各画素への書き込み電圧を制御する薄膜トランジスタ素子、該薄膜トランジスタの動作を制御する制御信号となる走査信号が入力される走査信号線（ゲート線）、及び各画素への書き込み電圧である映像信号が入力される映像信号線（ドレイン線）等からなる周知の半導体層が形成されている。該半導体層の上層（液晶層側）には、基準となる電圧が入力される共通電極６が形成され、該共通電極６の上層の内で、反射領域Ａには反射板８が形成される構成となっている。反射板８の上層には、図示しない絶縁層が形成され、該絶縁層の上層に画素電極９が形成され、該画素電極９の上層に周知の配向膜７ａが形成される構成となっている。このとき、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、図１から明らかなように、画素の形成領域の全面に形成される共通電極６に対して、線状の画素電極９を用いることにより、第１基板１の基板面に平行な電界を発生させ、液晶層３の液晶分子を駆動する。
On the other hand, on the
また、第２基板２の液晶層３の側には、各画素に対応した色のカラーフィルター（カラーフィルター層）１０及び図示しないブラックマトリクス（遮光膜）が形成されており、該カラーフィルター１０の上層に、偏光板成分である２色性色素の配向性を制御する光反応性高分子膜１１ａが形成される構成となっている。該光反応性高分子膜１１ａの上層には、偏光板１２が形成され、該偏光板１２の上層には後に詳述する図示しない平坦化膜が形成され、該平坦化膜の上層に配向膜７ｂが形成される構成となっている。このとき、実施形態１では、反射領域Ａと透過領域Ｂに形成される偏光板１２は２色性色素からなる偏光板であり、特に反射領域Ａ内に形成される偏光板１２ａと、透過領域Ｂ内に形成される１２ｂとはそれぞれ異なる方向に配向性が制御されている。なお、反射領域Ａと透過領域Ｂに形成される偏光板１２ａ、１２ｂの配向性については、後に詳述する。
Further, a color filter (color filter layer) 10 of a color corresponding to each pixel and a black matrix (not shown) (not shown) are formed on the
なお、第１基板１の裏面側に配置される偏光板５は、フィルム偏光板を貼り合わせる方式であっても、塗布で形成する２色性色素から成る偏光板であっても良く、実施形態１の半透過型液晶表示装置を適用する製品によって適宜選択可能である。例えば、携帯電話、デジタルスチルカメラ、及びゲーム機等は視認性が重要となるので、フィルム偏光板を用いることが好適である。一方、車載用ＬＣＤ等は厳しい環境下での使用が要求されるため、薄膜であり高温時における反りを抑制できる、塗布で形成する偏光板が好ましい。
The
また、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、２色性色素から成る偏光板１２の形成材料として、偏光板材料の水溶液を用い第２基板２の表面に塗布することによって、偏光板１２を形成する構成となっているので、フィルム偏光板に比較して大幅な薄型化が達成可能である。塗布で形成する偏光板厚は２００〜４００ｎｍ程度であり、フィルム偏光板に比べ、１／１０の膜厚で偏光板１２を形成できる。また、液晶表示装置を構成するガラス基板（第２基板）の製造工程で偏光板を形成することが可能となるので、偏光板の配向方向すなわち吸収軸の方向を容易に設定することができ、設計できる構造の範囲を広くすることができる。特に、半透過型液晶表示装置では、反射領域Ａと透過領域Ｂとで配向性が異なるため、同一平面内で少なくとも２種以上の異なる配向性を示す偏光板が必要となるが、本願発明を適用することにより容易に２種以上の異なる配向性を示す偏光板を形成できる。
Further, in the transflective liquid crystal display device of
すなわち、フィルム偏光板は高分子にヨウ素を一軸方向に延伸させて配向させる方式となるので、同一平面内で異なる配向性を示すフィルムを形成することが非常に困難である。しかしながら、本願発明では、光反応を伴う高分子膜を利用することで、偏光板成分である２色性色素の配向性を制御する構成である。該光反応性高分子は、光により複数、少なくとも２種の異なる方向に配向規制力を有するようにパターンニングすることができる。該光反応性高分子上に、偏光板材料の水溶液を塗布することによって、光反応性高分子の配向規制力に従って色素は配向し、同一平面で２種の異なる方向に配向性を示す。ここで、本願発明では、光反応性高分子膜を配向規制層として用い、該光反応性高分子膜の上層に、２色性色素からなる偏光板を塗布することにより、同一平面内で少なくとも２種以上の異なる配向性を示す偏光板が形成可能となる。 That is, since the film polarizing plate has a system in which iodine is oriented in a uniaxial direction on a polymer, it is very difficult to form films having different orientations in the same plane. However, in this invention, it is the structure which controls the orientation of the dichroic dye which is a polarizing plate component by utilizing the polymer film accompanying a photoreaction. The photoreactive polymer can be patterned by light so as to have an alignment regulating force in a plurality of at least two different directions. By applying an aqueous solution of a polarizing plate material on the photoreactive polymer, the dye is oriented according to the orientation regulating force of the photoreactive polymer and exhibits orientation in two different directions on the same plane. Here, in the present invention, a photoreactive polymer film is used as an orientation regulating layer, and a polarizing plate made of a dichroic dye is applied to the upper layer of the photoreactive polymer film, thereby at least in the same plane. A polarizing plate showing two or more different orientations can be formed.
〈第２基板の構成〉
図２は本発明の実施形態１の半透過型液晶表示装置を構成する第２基板の詳細構成を説明する断面図であり、以下、図２に基づいて、第２基板上に形成される偏光板１２の構成について詳細に説明する。
<Configuration of second substrate>
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of the second substrate constituting the transflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, polarized light formed on the second substrate based on FIG. The configuration of the plate 12 will be described in detail.
図２に示すように、実施形態１の半透過型液晶表示装置の画像表示側（図１中の上側）に設置されている第２基板２には、カラーフィルター１０と、光反応性高分子膜１１ａと、該光反応性高分子膜１１ａの配向規制力によって反射領域Ａと透過領域Ｂで色素の配向性が制御された偏光板１２ａ、１２ｂと、偏光板１２ａ、１２ｂの保護膜としての機能を兼ねた平坦化膜１３と、液晶層の配向性を制御するための配向膜７ｂが順番に形成されている。すなわち、実施形態１の第２基板２では、カラーフィルター１０や図示しないブラックマトリクス（遮光膜）等の上層に光反応性高分子膜１１ｂを形成した後に、反射領域Ａと透過領域Ｂとで光反応性高分子膜１１ｂの配向方向を、それぞれの領域内の偏光板１２ａ、１２ｂの配向方向に対応した方向に変化させた後に、偏光板（塗布型偏光板）１２ａ、１２ｂを形成する構成となっている。このような構成とすることによって、光反応性高分子膜１１ｂに与えた配向を、偏光板成分である２色性色素に対する配向規制力とした偏光板１２ａ、１２ｂが形成される。さらには、この偏光板１２ａ、１２ｂの上層に平坦化膜１３と配向膜７ｂとを順に形成することにより、液晶層に近い位置への偏光板１２ａ、１２ｂの形成を可能とすると共に、液晶層中の液晶分子の配向に影響を与えない構成としている。
As shown in FIG. 2, a
なお、図３に示す本発明の実施形態１の半透過型液晶表示装置における第２基板の他の構成を説明する断面図に示すように、光反応性高分子膜１１ｂをカラーフィルター１０等の形成に伴う基板表面の凹凸を平坦化する平坦化膜として用いてもよい。さらには、配向膜７ｃを偏光板１２ａ、１２ｂを液晶から保護する保護膜として用いる構成としてもよい。この構成により、第２基板２の上層にカラーフィルター１０等が形成され、該カラーフィルター１０の上層に光反応性高分子膜１１ｂが形成され、該光反応性高分子膜１１ｂの上層に偏光板１２ａ、１２ｂが形成され、その上層に配向膜７ｃが形成される第２基板２を形成することができる。この構成では、第２基板２の上層に形成する薄膜層の総数を減少させることができるので、複数の層を光が介することにより生じる散乱や、透過率の低下といった要因を低減させることが可能となり、第２基板２すなわち該第２基板２を用いる液晶表示装置の光学特性を向上することが可能となる。
As shown in a cross-sectional view illustrating another configuration of the second substrate in the transflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the
〈偏光板の詳細な説明〉
図４はフィルム偏光板を備える従来の半透過型液晶表示装置における透過領域から反射領域へ入射する入射光の経路を説明するための図であり、図５は本発明の実施形態１の半透過型液晶表示装置における透過領域から反射領域へ入射する入射光の経路を説明するための図である。以下、図４及び図５に基づいて、フィルム偏光板を用いた半透過型液晶表示装置と、実施形態１の半透過型液晶表示装置とにおける偏光板の形成位置の違いによる透過領域から反射領域への入射光による影響について説明する。
<Detailed description of polarizing plate>
FIG. 4 is a diagram for explaining a path of incident light incident from a transmission region to a reflection region in a conventional transflective liquid crystal display device having a film polarizing plate, and FIG. 5 is a transflective image according to
反射領域Ａで入射した光は、同じ領域内である反射領域Ａの反射板８で反射され、同じ領域である反射領域Ａを通過して画像表示されることが望ましい。しかしながら、実際には全方位から光が入射するため、すべての入射光が同じ領域内で反射し、同じ領域内通過するとは限らない。
It is desirable that the light incident on the reflection area A is reflected by the
まず、図４に示すように、カラーフィルター１０が形成される第２基板２において、図中の画像表示側上部に、反射領域Ａと透過領域Ｂで配向性が異なる塗布型偏光板１２が設置されている場合について説明する。ただし、以下の説明において、必要に応じて反射領域Ａに形成される偏光板を偏光板１２ａ、透過領域Ｂに形成される偏光板を偏光板１２ｂと記す。
First, as shown in FIG. 4, in the
図４に示す構成では、第２基板２の液晶層３の側にはカラーフィルター１０が形成されている。また、第２基板２に液晶層３を介して対向配置される図示しない第１基板には、液晶層３を介し、反射領域Ｂにのみ反射板８が形成されている。このとき、横電界方式やＩＰＳ方式と称される液晶表示装置の場合、第１基板１や第２基板２を構成するガラス基板厚Ｄは２００μｍ程度であり、液晶層厚は３ μｍ程度である。このような液晶表示装置を、反射領域Ｂから４５°の角度で表示画像を認識する場合について説明する。
In the configuration shown in FIG. 4, a
透過領域Ｂの光が反射領域Ａを通過して画像表示される場合、透過領域Ｂに入射角４５°で入射した入射光１５ａが、反射板８の表面において反射角４５°の横行で反射し、この反射光１５ｂがガラス基板である第２基板２及び偏光板１２ａを通過し、画像表示すなわち観察者に認識される。この反射光１５ｂによって表示される画像特性は、偏光板１２ａのみを通過した光となるので、画像不良が生じることとなる。このような透過領域Ｂからの入射光により画像不良が生じる領域は、透過領域Ｂで示す領域の内で位置（１）〜位置（２）で示す領域から入射する光、すなわち入射光１５ａから入射光１６ａの間の位置で入射する光であって、この入射光が反射板８で反射し、反射領域Ａの第２基板２を通過し、位置（３）〜位置（４）で示す領域、すなわち反射光１５ｂから反射光１６ｂの間の位置を通過する領域となる。位置（３）〜位置（４）の領域は、第２基板２の厚さＤ＝２００μｍから算出すると、厚さと同じ２００μｍである。
When the light of the transmissive region B passes through the reflective region A and is displayed as an image, the
同様に、バックライト光が透過領域Ｂから４５°の方向に反射領域Ａへ進む場合も、画像不良の原因となる。この場合、画像不良が生じる領域は、透過領域Ｂの位置（５）〜位置（６）の間の領域から入射したバックライト光（例えば、バックライト光１７）が４５°の角度で第２基板２内を直進し、反射領域Ａのガラス基板である第２基板２及び偏光板１２ａを通過し、位置（２）〜位置（３）で示す領域からバックライト光が出射される領域である。この位置（２）〜位置（３）の領域も、ガラス基板厚である第２基板２の厚さＤ＝２００μｍから算出すると、厚さと同じ２００μｍである。
Similarly, when the backlight light travels from the transmission region B to the reflection region A in the direction of 45 °, it causes image defects. In this case, the region where the image defect occurs is the second substrate where the backlight light (for example, backlight light 17) incident from the region between the positions (5) to (6) of the transmission region B is at an angle of 45 °. 2 is a region in which the backlight is emitted from the regions indicated by the positions (2) to (3) through the
以上のことから、第２基板２の液晶層側（図４中の下側）と反対の面すなわち画像表示側（図４中の上側）上部に偏光板１２ａを形成した場合、画像不良となる領域は、位置（２）〜位置（４）で示す領域１９ａとなり、その幅は反射領域Ａと透過領域Ｂとの境界位置から４００μｍとなる。
From the above, when the
次に、図５に基づいて、実施形態１の半透過型液晶表示装置の場合における画像不良について説明する。
Next, image defects in the case of the transflective liquid crystal display device of
実施形態１においても図４と同様に、透過領域Ｂから入射した光（外光）が反射板８で反射し、反射領域Ａからの光（表示画像）として観察者に認識される場合や、透過領域Ｂからのバックライト光が反射領域Ｂからの光として観察者に認識されてしまう画像不良は、同じように存在する。しかしながら、第２基板２を形成するガラスは位相差がなく、光に対して等方的であるため、光学的に光は偏光板１２ａの形成部から入射する。この入射光は、液晶層３を通過し反射板８によって反射された後に、液晶層３、偏光板１２ａの形成部を通過し画像表示されることになる。このため、前述の場合と同様に、実施形態１においても第２基板２には外光及びバックライト光が入射することとなるが、偏光板１２ａを通過する透過領域Ｂからの外光及びバックライト光は液晶層３を通過した光のみとなるので、液晶層３の厚みを考慮すれば良く、光の入射距離が短縮され、画像不良に影響する領域が低減される。以下、詳細に説明する。
In the first embodiment, similarly to FIG. 4, light (external light) incident from the transmission region B is reflected by the reflecting
図５に示すように、光の入射距離となる第２基板２の厚さＤ＝２００μｍに対し、カラーフィルター１０と同じ側である液晶層側に偏光板１２ａを形成した場合、光の入射距離は、３μｍ（液晶層厚）である。前述の画像表示側上部に偏光板を設置した場合と同様に液晶層厚から画像不良となる領域を算出すると、図５中の位置（２）〜位置（４）の領域１９ｂの幅である６μｍとなる。従って、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、透過領域Ｂからの入射距離が短縮され、画像不良となる領域が９７％低減する。すなわち、画像表示側のガラス基板上部に偏光板１２ａを設置した場合は画像特性が低くなってしまうので、偏光板の形成位置としては好ましい位置ではなく、半透過型の液晶表示装置においては、塗布型偏光板１２ａ、１２ｂは、カラーフィルター１０と同じ側すなわち第２基板２の液晶層３の側に形成することが好ましい。
As shown in FIG. 5, when the
このように、実施形態１の半透過型液晶表示装置では、第２基板２の液晶層３の側に、反射領域Ａと透過領域Ｂとで配向性が異なり、それぞれの領域に合わせて配向が制御され、適正化されている偏光板１２ａ、１２ｂを形成した場合であっても、画像不良となる光を抑制することができる。
As described above, in the transflective liquid crystal display device of the first embodiment, the orientation differs between the reflective region A and the transmissive region B on the
〈実施形態２〉
図６〜図１２は本発明の実施形態１の半透過型液晶表示装置の製造方法を説明するための図であり、以下、本発明の実施形態２においては、図６〜図１２に基づいて、実施形態１の半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。ただし、実施形態１の半透過型液晶表示装置は、第２基板への光反応性高分子膜及び偏光板の構成を除く他の構成は、従来の半透過型液晶表示装置と同様の構成となる。従って、以下の説明では、第２基板における光反応性高分子膜及び偏光板の製造方法について詳細に説明する。なお、後述する各薄膜層の形成は周知のフォトリソグラフィー技術を用いて形成する。
<
6 to 12 are views for explaining a method of manufacturing the transflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, in the second embodiment of the present invention, based on FIGS. 6 to 12. A method for manufacturing the transflective liquid crystal display device of
工程１．
まず、図６に示すように、第２基板２の液晶層側にブラックマトリクスを形成した後に、カラー表示用の単位画素となるＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画素に対応するカラーフィルター１０を形成する。
First, as shown in FIG. 6, after forming a black matrix on the liquid crystal layer side of the
工程２．
次に、図７に示すように、カラーフィルター１０が形成されている第２基板２上に、光反応性高分子（光反応性高分子材料）を成膜する。このとき、実施形態２の製造方法では、光反応性高分子膜で平坦化膜の機能を代替する。ただし、カラーフィルター１０の上層に平坦化膜を形成し、該平坦化膜の上層に光反応性高分子材料を成膜してもよい。また、偏光板を配向規制する光反応性高分子膜の塗布方法は、周知のスピンコート、スリットダイコート、フレキソ印刷、又はロールコータ等から適宜選択される。濃度、粘度、及び樹脂特性等を考慮して、適宜、塗布方法を選択すればよい。
Next, as shown in FIG. 7, a photoreactive polymer (photoreactive polymer material) is formed on the
工程３．
次に、第２基板２に塗布した光反応性高分子材料を成膜するために、所定の温度で焼成する。このとき、光反応性高分子材料は、溶剤の蒸発と、ポリアミック酸が反応し、ポリイミドに、または重合、架橋といった反応を伴う材料が多く、１００〜２５０℃での焼成が適している。ただし、焼成温度は光反応性高分子材料、使用されている溶剤によっても異なるので、適宜選定される。また、光反応性高分子の膜厚は１０〜３００ｎｍの範囲が好ましく、さらには、５０〜１００ｎｍの範囲が最も好ましい。例えば、光反応性高分子の膜厚が５０ｎｍ以下では光の散乱が起こりやすくなり、光反応性高分子の膜厚が１００ｎｍを越えると、透過率や膜厚均一性の問題が発生するためである。カラーフィルター１０の形成に伴う表面の平坦化においては、平坦化機能と光反応を伴う両方の機能を兼ね備えた光反応性高分子膜を用いる。このときの光反応性高分子の膜厚は、カラーフィルター１０の凹凸を考慮して２００〜３００ｎｍの範囲で形成することが好ましい。
Next, in order to form the photoreactive polymer material applied to the
工程４．
次に、成膜した光反応性高分子膜に、２方向の配向規制力を付与するために、直線偏光光を照射する。実施形態２の製造方法では、２回の光照射工程に分け、それぞれの光照射工程で１方向ずつの配向規制力を与えることによって、１つの光反応性高分子膜に２方向の配向規制力を付与する。すなわち、実施形態２の製造方法における光照射工程は、光照射工程１と光照射工程２との２工程からなり、偏光板の反射領域と透過領域とに対応する色素配向性を変えるための配向規制力を同一面内の光反応性高分子膜に付与する。ただし、光照射工程における光反応性高分子膜の加熱温度は、ガラス転移温度Ｔｇ以下となるように光照射することが好ましい。
Next, linearly polarized light is irradiated to the photoreactive polymer film thus formed in order to impart a bi-directional alignment regulating force. In the manufacturing method of the second embodiment, the light irradiation process is divided into two times, and the alignment regulation force in one direction is applied to each photoirradiation process, whereby the alignment restriction force in two directions is applied to one photoreactive polymer film. Is granted. That is, the light irradiation step in the manufacturing method of
なお、ガラス転移温度Ｔｇが光照射に適した１５０〜３００℃の範囲より低い場合、配向性において安定性が無く、厳しい環境下では配向乱れの原因となる。光反応性高分子膜の種類によって異なるが、ガラス転移温度Ｔｇ以下、分子鎖が動ける状態の温度範囲で加熱する事が好ましい。 In addition, when the glass transition temperature Tg is lower than the range of 150 to 300 ° C. suitable for light irradiation, the orientation is not stable, and the alignment is disturbed in a severe environment. Although it varies depending on the type of the photoreactive polymer film, it is preferable to heat within a temperature range of a glass transition temperature Tg or less and a state where the molecular chain can move.
加熱温度が３００℃より高い場合、側鎖が切断し、分解する可能性もあり、加熱処理が現実的ではない。また、露光量は、３００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが望ましく、さらには４００〜７００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが望ましい。露光量は、光反応性高分子膜の分子構造によって異なり適宜選択される。４００ｍＪ／ｃｍ２以下では、反応性が低く分子配向が起こり難い。一方、７００ｍＪ／ｃｍ２以上では、副反応が発生し配向不良となる。 When the heating temperature is higher than 300 ° C., the side chain may be cleaved and decomposed, and the heat treatment is not practical. The exposure amount is preferably in the range of 300~1000mJ / cm 2, more desirably in the range of 400~700mJ / cm 2. The amount of exposure varies depending on the molecular structure of the photoreactive polymer film and is appropriately selected. If it is 400 mJ / cm 2 or less, the reactivity is low and molecular orientation hardly occurs. On the other hand, if it is 700 mJ / cm 2 or more, a side reaction occurs and alignment failure occurs.
まず、光反応性高分子膜への光照射工程１として、図８に示すように、Ｔｇ以下の温度として、例えば１５０〜３００℃の範囲で光反応性高分子膜を加熱しながら、光源８０１から直線偏光光８０２を照射し、光反応性高分子膜１１ａの配向方向を一方向に配向させる。このときの配向方向は、反射領域もしくは透過領域に対応する配向方向の何れか一方の配向方向である。
First, as the
工程５．
次に、光反応性高分子膜１１ａへの光照射工程２として、図９に示すように、光反応性高分子膜１１ａ（第２基板２）と光源３５０１との間に保護マスク８０４を配置し、前述の光照射工程１よりも低い温度で光反応性高分子膜を加熱しながら、光源８０１から直線偏光光８０３を照射する。このときの直線偏光光８０３の照射は、例えば光照射工程１での配向方向から９０°回転させた方向を配向方向とさせるものである。また、この光照射工程２における直線偏光光８０３の照射領域すなわち保護マスク８０４の開孔領域は、反射領域もしくは透過領域に対応する領域の内の何れか一方の領域である。このような光照射工程２を行うことにより、図１０に示すように、反応性高分子膜１１ａの同一面内に、異なる２つの配向方向を形成することができる。光照射工程２の後は、配向乱れが起きないように徐々に除冷する。なお、光照射工程１（工程４）と光照射工程２（工程５）との間に、第２基板２を一度除冷してもよい。この光照射工程１と光照射工程２との間の除冷を行うことによって、一定の方向に配向した分子を安定化することができる。
Next, as a
工程６．
次に、図１１に示すように、規制力を備えた光反応性高分子膜１１ａの上層に、例えばスリットコーター１１０１で偏光板材料１１０２である２色性を示すリオトロピック液晶を塗布する。ただし、塗布方法はスリットコーターに限定されることはなく、フレキソ印刷やスピンコーター等のいずれの塗布方法用いても良い。塗布方法は、基板の大きさ、処理枚数、及びタクト等のプロセス条件、並びに偏光板材料１１０２の状態によって適宜選定する。また、偏光板材料１１０２の塗布の際は、２色性色素が配向するように塗布することが重要である。すなわち、下地の光反応性高分子膜１１ａによりすでに配向が規制されているので、該配向性を乱さないように偏光板材料１１０２を塗布する必要がある。特に、スピンコーターでの塗布の場合、スピンによる影響が強いので回転数、回転時間を制御することが必要である。
Next, as shown in FIG. 11, a lyotropic liquid crystal exhibiting dichroism as a
この工程６による偏光板材料１１０２の塗布により、図１２に示すように、偏光板１２が形成される。このときの、偏光板１２の配向方向は光反応性高分子の２方向の配向規制力に従った配向方向となる。これにより、反射領域と透過領域で異なる配向性を示す偏光板を形成することができる。ただし、偏光板１２の膜厚は１０００〜１００ｎｍの範囲が好ましく、さらには、２００〜５００ｎｍの範囲が好ましい。偏光板１２の膜厚が５００ｎｍを超えると全光線透過率が低下するためにクロスニコルで配置した時の偏光度が低くなってしまい、２色性が発現し難くなる。また、偏光板１２の膜厚が１００ｎｍ以下になると平行時の透過率は高い値を示すが、直交時の透過率も高くなり、偏光度が低く２色性が発現し難いからである。
By applying the
工程７．
次に、偏光板１２の上層に周知の保護膜を形成する。保護膜の材料としては、熱可塑性樹脂以外であれば、いずれでも良く、熱硬化でもよく、光硬化であってもよい。熱可塑性樹脂は、厳しい環境において経時変化が大きく、硬化樹脂の方が好ましい。熱硬化では、エポキシの酸無水物硬化、アミン硬化等が望ましく、光硬化では、ウレタンアクリレート、ビスフェノールＡ骨格アクリレート、ポリエステルアクリレート等の重合体が望ましく、モノマーの重合反応は、高圧水銀ランプを使用し重合する事が好ましい。透明度、透過率が高く光りに影響を与えない樹脂が好ましい。
Next, a well-known protective film is formed on the upper layer of the polarizing plate 12. As a material for the protective film, any material other than the thermoplastic resin may be used, thermosetting, or photocuring may be used. The thermoplastic resin has a large change with time in a severe environment, and a cured resin is preferable. In heat curing, epoxy acid anhydride curing, amine curing, etc. are desirable, and in photocuring, polymers such as urethane acrylate, bisphenol A skeleton acrylate, polyester acrylate, etc. are desirable, and the monomer polymerization reaction uses a high-pressure mercury lamp. Polymerization is preferred. Resins that have high transparency and high transmittance and do not affect light are preferable.
工程８．
次に、保護膜の上層に液晶層の配向を制御する周知の配向膜を形成する。実施形態２の製造方法では、横電界方式（ＩＰＳ方式を含む）に対応した配向膜を既知の方法に基づき形成する。なお、本発明はＴＮ方式の液晶表示装置にも適用可能となるので、その場合にはＴＮ方式に対応した配向膜を形成する。この配向膜は、スピンコーター、スリットダイコーターロールコート等によって、好ましくは１０〜３００ｎｍ、さらに好ましくは５０〜１５０ｎｍの膜厚で塗布し、２００〜２５０℃の範囲で成膜する。なお、配向膜の膜厚が１５０ｎｍ以上では膜厚均一性に優れず、５０ｎｍ以下では散乱光の強度が高くなるからである。
Next, a well-known alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal layer is formed on the protective film. In the manufacturing method of
また、工程７で保護膜を形成しない場合は、偏光板１２の上層に直接配向膜を塗布しても良い。この場合、透過率を考慮した構造の配向膜から選定される。また、保護膜の機能を備えることから、膜厚は適宜調整する。２００〜３００ｎｍの範囲が好ましく、２００以下は保護機能がなくなり、３００以上の場合、位相差等光学特性に影響を与える。
When the protective film is not formed in
工程９．
次に、配向膜に対して初期配向を与えるための周知のラビング処理を行い、純水洗浄によって第２基板２の形成工程が完了する。
Next, a well-known rubbing process for giving initial alignment to the alignment film is performed, and the formation process of the
なお、前述した工程４すなわち光照射工程１では、一旦、光反応性高分子膜１１ａの全面を一方向に配向した後に、所望領域のみを９０°回転させた方向に配向させる構成としたが、これに限定されることはない。例えば、光照射工程１で反射領域Ａに対応した保護マスクを用い、光照射工程２では透過領域Ｂに対応した保護マスクを用いることにより、それぞれの領域に対応した配向処理を行う構成でもあってもよい。この場合、光照射工程１の状態で加熱温度を保持しつつ、光照射工程１の光照射領域とは異なる領域に光が照射されるように形成された、あるいは光照射工程１のマスクを反転させた保護マスクを光反応性高分子膜１１ａ上に載せ変え、光照射工程１の照射方向と略直角となるように直線偏光光の向きを変え、光照射工程２として直線偏光光を照射する。これにより、偏光光が照射された領域内の分子の多くは向きを変えた偏光光の照射方向に分子が配向する。
In
また、図１３に示すように、工程４における偏光光の照射による光照射工程１での配向処理を、ラビングローラ１３０１を用いた周知のラビング工程に変えても良い。ラビング処理では、例えば切り込み量０．１〜１ｍｍの条件でラビングを行うことによって、光反応性高分子膜１１ａの配向方向を一方向に配向させ、ラビング後に工程５すなわち光照射工程２を行う。このときの光照射条件は、反射領域もしくは透過領域のみに光が当たるように構成された保護マスクを成膜後の光反応性高分子膜１１ａ上に載せ、工程５の条件と同じく、ガラス転移温度以下で液晶相を保ちつつ１５０〜３００℃の範囲で加熱し、ラビング方向と略直角方向（９０°）に偏光光を照射し、光照射後は、除冷する。ラビング処理による配向性は、２５０°以下、すなわちガラス転移温度以下の温度であれば、加熱しても除冷後の配向性は保持されている。
As shown in FIG. 13, the alignment process in the
〈偏光板材料の詳細説明〉
以下、実施形態２の製造方法に適用可能な偏光板材料について説明する。本発明に適用可能な２色性色素は、リオトロピック液晶の中でもクロモニック液晶と呼ばれ、ベンゼン環やナフタレン環を有する剛直な棒状の骨格を有する２色性色素である。また、水溶性を示すように、スルフォン酸塩、アンモニウム塩、カルボン酸塩等の塩となっている。各々の２色性色素分子によって異なるが、固有の濃度になると、溶液状態で分子同士が積層し、柱状のカラムが形成され液晶相が発現する特性を有する２色性色素が適用可能である。
<Detailed description of polarizing plate material>
Hereinafter, a polarizing plate material applicable to the manufacturing method of
図１４〜図１８は本発明の実施形態２の半透過型液晶表示装置の製造方法で偏光板材料として用いることが可能な２色性を示すリオトロピック液晶の一例を示す図である。図１４〜図１８の化学式で示される２色性色素から成る偏光板材料は、水溶性であるため所望の膜厚となるように濃度調整することができる。このように、実施形態２の偏光板材料として用いることが可能な２色性を示すリオトロピック液晶は水溶性を有している。なお、２色性色素は、１種のみを用いてもよく、また複数を混合して用いても良い。
14 to 18 are diagrams showing an example of lyotropic liquid crystal exhibiting dichroism that can be used as a polarizing plate material in the method for manufacturing a transflective liquid crystal display device according to
また、本発明の偏光板材料としては、偏光板形成時にあっては、３００〜７００ｎｍの可視光波長領域において均一に吸収帯を有し、ニュートラルグレーの色調である事が重要である。このときの濃度は、１〜４０％の範囲が好ましい。４０％を超えると溶解性が著しく低下する。また、１％以下になると均一な塗膜が形成できないからである。 In addition, as the polarizing plate material of the present invention, it is important to have a neutral gray color tone with a uniform absorption band in the visible light wavelength region of 300 to 700 nm when forming the polarizing plate. The concentration at this time is preferably in the range of 1 to 40%. If it exceeds 40%, the solubility is significantly reduced. Moreover, it is because a uniform coating film cannot be formed when it becomes 1% or less.
さらには、５〜２５％の範囲が好適の濃度である。液晶相状態で塗布することが好ましいが、２色性色素の光学特性や、レベリング剤、配向制御補助剤等の添加によっても異なり、等方相状態で塗布する場合も例外ではない。５以下％では、クロスニコル時の透過率が高くなり偏光特性が低下する。また、２５％以上においても全光線透過率が低下するため、偏光特性が低下するからである。 Furthermore, the range of 5 to 25% is a suitable concentration. It is preferable to apply in the liquid crystal phase, but it depends on the optical characteristics of the dichroic dye, the addition of a leveling agent, an alignment control auxiliary agent, and the like, and the application in the isotropic phase is no exception. If it is 5% or less, the transmittance at the time of crossed Nicols is high and the polarization characteristics are lowered. Further, even at 25% or more, the total light transmittance is lowered, so that the polarization characteristics are lowered.
〈光反応性高分子材料の詳細説明〉
本発明に適用可能な２色性色素からなる偏光板の配向性は、前述するように、反射領域と透過領域で異なる配向性を示す構成である。このとき、実施形態２では、偏光板の下地（下地層）として配向規制力を有する光反応性高分子膜を用いることを特徴とする。すなわち、光反応性高分子膜の特性を利用し、パターン形成したマスク上から、直線偏光を照射することによる光異性化もしくは光２量化反応により、光反応性高分子膜の配向方向を一定の所定方向に配向する構成とする。この成膜した膜に、ガラス転移温度以下の液晶相状態の温度で偏光光を照射し、一定の方向に分子鎖を配向させる第１の光照射工程と、第１の光照射工程と同じ温度を保持した状態で、偏光光の方向あるいは波長を変えて照射し、高分子鎖が、第１の光照射工程とは異なる方向に配向するようにパターニングする第２の光照射工程とを行う。この２つの照射工程によって、同一平面で異なる２方向の配向規制力を有した下地層である光反応性高分子膜を形成する。
<Detailed description of photoreactive polymer material>
As described above, the orientation of the polarizing plate made of a dichroic dye applicable to the present invention is a configuration showing different orientations in the reflective region and the transmissive region. At this time, the second embodiment is characterized in that a photoreactive polymer film having an alignment regulating force is used as the base (underlayer) of the polarizing plate. That is, using the characteristics of the photoreactive polymer film, the orientation direction of the photoreactive polymer film is fixed by photoisomerization or photodimerization reaction by irradiating linearly polarized light from the patterned mask. The structure is oriented in a predetermined direction. The first film is irradiated with polarized light at a temperature in the liquid crystal phase state equal to or lower than the glass transition temperature, and the same temperature as that of the first light irradiation process. The second light irradiation step of patterning so that the polymer chain is oriented in a direction different from that of the first light irradiation step is performed while changing the direction or wavelength of the polarized light. By these two irradiation steps, a photoreactive polymer film, which is a base layer having an alignment regulating force in two different directions on the same plane, is formed.
この下地処理した光反応性高分子膜上に偏光板材料を塗布するすなわち偏光板を形成すると、光反応性高分子膜の配向規制力に従って、偏光板の色素は配向し、反射領域と透過領域で異なる配向性を示す偏光板を形成することができる。これにより、従来のフィルム偏光板では形成することが非常に困難であった、同一面内で、少なくとも２方向以上の所望の方向に配向させた偏光板（塗布型偏光板）が、光反応性高分子膜の配向規制力によって形成できる。 When a polarizing plate material is applied on the surface-treated photoreactive polymer film, that is, a polarizing plate is formed, the polarizing plate dye is oriented according to the orientation regulating force of the photoreactive polymer film, and the reflective region and the transmissive region. Thus, polarizing plates having different orientations can be formed. Accordingly, a polarizing plate (coating type polarizing plate) oriented in at least two desired directions in the same plane, which is very difficult to form with a conventional film polarizing plate, is photoreactive. It can be formed by the orientation regulating force of the polymer film.
実施形態２の半透過型液晶表示装置の製造方法に適用可能な光反応性高分子膜の構造は、分子が基板（塗布対象となる第２基板）と平行に配列する分子構造が適している。図１９及び図２０は本発明の実施形態２の半透過型液晶表示装置の製造方法で光反応性高分子膜の材料として用いることが可能な物質の一般式であり、直鎖状の長い主鎖とエステル結合とで光反応性分子Ｒが結合している光反応性高分子材料が適している。また、その末端には、極性を有する官能基が結合した構造が適している。
As the structure of the photoreactive polymer film applicable to the method for manufacturing the transflective liquid crystal display device of
図２１〜図２７は本発明の実施形態２の透過型液晶表示装置の製造方法における光反応性高分子の主鎖となる分子構造の一例を示す図であり、図２１〜図２７に示す一般式においては、ｎ＝１〜３０であり、Ｒはフェニル基、アルキル基、又はアルキルエーテル基を示す。図２１〜図２７に示すように、主鎖は、ビスフェノールＡ骨格、アクリル酸、桂皮酸等を重合させてなるポリメタアクリレート骨格、ポリイミド骨格、ポリアミド骨格、ポリウレタン骨格を主体として構成されている。また、側鎖は、各々の主鎖の骨格中に有する、カルボニル基、水酸基と反応し、光異性化に関わるエステル結合によって結合していることが望ましい。このエステル結合の先には、図２８〜図３２に示す光異性化もしくは光２量化が起こり易いアゾベンゼン、スチルベン等が結合している材料が適している。ただし、図２８〜図３２中においては、ｎ＝１〜１０である。さらには、末端には、図３３〜図４１に示すように、シアノ基、アミノ基、イソシアネート基、カルボニル基、カルボキシル基、メトキシ基等の極性を有する官能基が結合している材料が適している。 FIGS. 21 to 27 are diagrams showing an example of a molecular structure serving as a main chain of the photoreactive polymer in the method for manufacturing a transmissive liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. In the formula, n = 1 to 30, and R represents a phenyl group, an alkyl group, or an alkyl ether group. As shown in FIGS. 21 to 27, the main chain is mainly composed of a polymethacrylate skeleton obtained by polymerizing a bisphenol A skeleton, acrylic acid, cinnamic acid, etc., a polyimide skeleton, a polyamide skeleton, and a polyurethane skeleton. Further, it is desirable that the side chain is bonded by an ester bond that reacts with a carbonyl group or a hydroxyl group in each main chain skeleton and is involved in photoisomerization. A material having azobenzene, stilbene, or the like, which is likely to undergo photoisomerization or photodimerization, as shown in FIGS. However, in FIGS. 28 to 32, n = 1 to 10. Furthermore, as shown in FIGS. 33 to 41, a material having a polar functional group such as a cyano group, an amino group, an isocyanate group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a methoxy group is suitable for the terminal. Yes.
以上、本願発明の実施形態２の半透過型液晶表示装置の製造方法について説明した。次に、実施例により本願発明をより具体的に説明する。ただし、本願発明は、下記実施例に限定されない。また、実施例１〜３は実施形態２の半透過型液晶表示装置における第２基板の製造方法に関する実施例であり、実施例１〜３では反射領域にのみに光が照射されるようにパターニングされた保護マスクＡと透過領域のみに光が照射されるようにパターニングされた保護マスクＢを用いる第２基板の製造方法である。また、実施例１〜３では、カラーフィルターの上層に平坦化膜を形成する場合について説明する。また、実施例４、５は液晶層側に偏光板が形成される第２基板を用いた液晶表示装置の製造方法に関する実施例である。
The method for manufacturing the transflective liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention has been described above. Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. Examples 1 to 3 are examples relating to the method of manufacturing the second substrate in the transflective liquid crystal display device of
工程１．異方性を有する光反応性高分子の成膜
カラーフィルター及び平坦化膜が順に設置されている第２基板となるガラス基板（５０ｍｍ角）上に、ポリイミド鎖を主鎖とし、側鎖にアゾベンゼン構造を有する光反応性高分子を平坦化膜上にスピンコーターで（３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、約１００ μｍの膜厚に形成した。
工程２．光反応性高分子の配向規制
保護マスクＡを密着させた前記光反応性高分子膜に、２２０℃に加熱した状態で、５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で直線偏光光を照射した。さらに、加熱温度を保持した状態で直線偏光光の方向を略直角に変え、保護マスクＢに変更し、前記光反応性高分子膜上に露光量５００ｍＪ／ｃｍ２で再度照射した。
工程３．塗布型偏光板の形成
配向規制した光反応性高分子膜の上層に、スリットダイコーターを用い、２色性色素からなる偏光板材料を塗布し、２５０〜３００ｎｍ厚の偏光板を形成した。
工程４．保護膜の形成
ポリエステルアクリレートＣＮ２２９８（サートマージャパン（株）製）を１／２の濃度となるように希釈し、スピンコートで偏光板上に塗布した後、重合開始剤をアクリレートの濃度に対し３％添加し、窒素置換（１ｍｉｎ（１分間））した。次いで、高圧水銀ランプを２ｍｉｎ（２分間）照射し、２００ｎｍ厚の保護膜を形成した。
工程５．液晶層を制御する配向膜の形成
保護膜の上層に、サンエバー６４４１ （日産化学工業株製）をスピンコーター（３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）により塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、１００ｎｍ厚の配向膜を形成した。
工程１．異方性を有する光反応性高分子の成膜
カラーフィルター層のみが設置されている第２基板となるガラス基板（５０ｍｍ角）上に、ポリイミド鎖を主鎖とし、側鎖にアゾベンゼン構造を有する光反応性高分子を、平坦化膜の上層にスピンコーターで（２０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、約２００ μｍ厚の配向膜を形成した。カラーフィルター層の段差を抑制するため、膜厚は、実施例１に比べ、厚く形成した。
工程２． 光反応性高分子の配向規制
保護マスクＡを密着させた光反応性高分子膜に、２２０℃に加熱した状態で、５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で直線偏光光を照射した。さらに、加熱温度を保持した状態で直線偏光光の方向を略直角に変え、保護マスクＢに変更した後に、光反応性高分子膜上に露光量５００ｍＪ／ｃｍ２で再度照射した。
工程３．塗布型偏光板の形成
配向規制した光反応性高分子膜の上層に、スリットダイコーターを用い、２色性色素からなる偏光板材料を塗布し、２５０〜３００ｎｍ厚の偏光板を形成した。
工程４． 液晶層を制御する配向膜の形成
偏光板上に、配向膜サンエバー６４４１（日産化学製）をスピンコーター（２０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）により塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、３００ｎｍ厚の配向膜を形成した。この配向膜は偏光板の保護機能も備えているため、配向膜厚は実施例１に比べ、厚く形成した。
工程１．異方性を有する光反応性高分子の成膜
カラーフィルター及び平坦化膜が順に設置されている第２基板であるガラス基板（５０ｍｍ角）上に、ポリイミド鎖を主鎖とし、側鎖にアゾベンゼン構造を有する光反応性高分子をスピンコーターで（３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）平坦化膜の上層に塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、約１００ μｍの膜厚に形成した。
工程２．光反応性高分子の配向規制
光反応性高分子膜上に、切り込み量０．５ｍｍ、ロール回転速度１０００ｒｐｍの条件でラビングし、分子を一定方向に配向させた。次いで、ラビング処理した光反応性高分子膜上に保護マスクＢを密着させ、２００℃に加熱した状態で、ラビング方向に対し略直角となるよう直線偏光光を調整し、露光量５００ｍＪ／ｃｍ２で光照射した。
工程３．塗布型偏光板の形成
配向規制した光反応性高分子膜の上層に、スリットダイコーターを用い、２色性色素からなる偏光板材料を塗布し、２５０〜３００ｎｍ厚の偏光板を形成した。
工程４．保護膜の形成
ポリエステルアクリレートＣＮ２２９８（サートマージャパン（株）製）を１／２の濃度となるように希釈し、スピンコートにより偏光板上に塗布した後、重合開始剤をアクリレート濃度に対し３％添加し、窒素置換（１ｍｉｎ）した。次いで、高圧水銀ランプを２ｍｉｎ照射し、２００ｎｍ厚の膜を形成した。
工程５．液晶層を制御する配向膜の形成
保護膜上に、サンエバー６４４１ （日産化学社製）をスピンコーター（３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃ）により塗布した後、２３０℃／１５ｍｉｎで焼成し、１００ｎｍ厚の配向膜を形成した。
液晶層を介して第２基板と対向配置される第１基板は、液晶層側に共通電極と反射板、画素電極ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）と、実施例１〜３で形成した配向膜と同じ液晶層を制御する配向膜が順に形成されている。 The first substrate disposed opposite to the second substrate through the liquid crystal layer is the same as the alignment film formed in Examples 1 to 3, and the common electrode and the reflector on the liquid crystal layer side, and the pixel electrode ITO (Indium tin oxide). An alignment film for controlling the liquid crystal layer is sequentially formed.
第１基板と第２基板の最上層に形成されている配向膜にラビング処理（切り込み量０．５ｍｍ、ロール回転数１０００ｒｐｍ）を行った後、第２基板と第１基板に対して、液晶層を狭持した液晶セルを形成した。該液晶セルのバックライト側に偏光板ＳＥＧ１２２４（日東電工社製）を貼り合わせ、周知のバックライト装置と組み合わせて液晶表示装置を作製した。液晶表示装置は、液晶層に近接して配向方向が規定されている。また、バックライトを透過させて表示に利用する透過部と、外光を内部で反射させて表示する反射部を兼ね備えている。 The alignment film formed on the uppermost layer of the first substrate and the second substrate is subjected to a rubbing process (cutting amount: 0.5 mm, roll rotation speed: 1000 rpm), and then the liquid crystal layer is applied to the second substrate and the first substrate. A liquid crystal cell was formed. A polarizing plate SEG1224 (manufactured by Nitto Denko Corporation) was bonded to the backlight side of the liquid crystal cell, and a liquid crystal display device was produced in combination with a known backlight device. In the liquid crystal display device, the alignment direction is defined close to the liquid crystal layer. In addition, it has a transmission part that transmits the backlight and uses it for display, and a reflection part that reflects the external light and displays it inside.
第２基板と対向配置される第１基板は、液晶層側に共通電極と反射板、画素電極ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）と、実施例１〜３で形成した配向膜と同じ液晶層を制御する配向膜が順に形成されている。 The first substrate disposed opposite to the second substrate controls a common electrode and a reflector on the liquid crystal layer side, a pixel electrode ITO (Indium tin oxide), and the same liquid crystal layer as the alignment film formed in the first to third embodiments. An alignment film is sequentially formed.
第１基板と第２基板の最上層に設置されている配向膜にラビング処理（切り込み量０．５ｍｍ、ロール回転数１０００ｒｐｍ）を行った後、第２基板と第１基板に対して、液晶層を狭持した液晶セルを形成した。該液晶セルのバックライト側に本発明に関わる反射領域と透過領域で配向性が異なる塗布型偏光板を塗布し、該塗布型偏光板上部に保護膜を形成した。次いで、バックライトと組み合わせて液晶表示装置を作製した。塗布型偏光板は、第１の基板の液晶層側に設置しても良く、いずれを選択しても良い。 A rubbing process is performed on the alignment film provided on the uppermost layer of the first substrate and the second substrate (the cut amount is 0.5 mm, the roll rotation speed is 1000 rpm), and then the liquid crystal layer is applied to the second substrate and the first substrate. A liquid crystal cell was formed. On the backlight side of the liquid crystal cell, a coating type polarizing plate having different orientation in the reflection region and the transmission region according to the present invention was applied, and a protective film was formed on the coating type polarizing plate. Next, a liquid crystal display device was manufactured in combination with a backlight. The coating type polarizing plate may be installed on the liquid crystal layer side of the first substrate, and any of them may be selected.
液晶表示装置は、液晶層に近接して配向方向が規定されている。また、バックライトを透過させて表示に利用する透過部と、外光を内部で反射させて表示する反射部を兼ね備えている。 In the liquid crystal display device, the alignment direction is defined close to the liquid crystal layer. In addition, it has a transmission part that transmits the backlight and uses it for display, and a reflection part that reflects the external light and displays it inside.
図４１は位相差板を第２基板に設置した従来の半透過型液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。従来の半透過型液晶表示装置は、図４１に示すように、第１基板１と第２基板２との間に液晶層３が狭持され、反射領域Ａと透過領域Ｂを有した構造となっている。第１基板１は液晶層３の側に共通電極６、反射板８、画素電極９、及び液晶層３の液晶分子の配向方向を制御する配向膜７ａを備える。第１基板１に対向する第２基板２の液晶層３の側には、カラーフィルター１０、平坦化膜１３、位相差板２０、及び液晶層３の液状分子の配向方向を制御する配向膜７ｂが順に形成され、第１基板１の画像表示側と第２基板２のバックライト側には、フィルム偏光板が配置される構成となっている。
FIG. 41 is a diagram for explaining a schematic configuration of a conventional transflective liquid crystal display device in which a retardation plate is installed on a second substrate. As shown in FIG. 41, a conventional transflective liquid crystal display device has a structure in which a
図４２は第１基板に塗布型偏光板を形成した半透過型液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。塗布型偏光板を有する半透過型液晶表示装置は、図４２に示すように、第１基板１と第２基板２との間に液晶層３が狭持され、反射領域Ａと透過領域Ｂとを有した構造となっている。第１基板１は液晶層３の側に、反射板８、偏光板２２、平坦化膜２１、該平坦化膜２１の上層に共通電極６、画素電極９、及び液晶層３の液晶分子の配向を制御する配向膜７ａが形成されている。第１基板１に対向する第２基板２の液晶層３の側には、カラーフィルター１０、平坦化膜１３、及び液晶層３の液晶分子の配向を制御する配向膜７ｂが形成されている。
FIG. 42 is a diagram for explaining a schematic configuration of a transflective liquid crystal display device in which a coating-type polarizing plate is formed on a first substrate. As shown in FIG. 42, a transflective liquid crystal display device having a coating-type polarizing plate has a
以上に示す実施例１〜４と、比較例１、２の液晶表示パネルの総厚について比較した。比較結果は下記の表１に示すとおりである。ただし、実施例４の半透過型液晶表示パネルは、第１基板１のバックライト側にフィルム偏光板が配置され、第２基板２の液晶層３の側すなわちカラーフィルターの形成側に塗布型偏光板が形成されている。実施例５の半透過型液晶表示パネルは、第１基板１のバックライト側に本発明に関わる反射領域Ａと透過領域Ｂとにおいて、色素配向性が異なる塗布型偏光板が形成され、第２基板２の液晶層３の側に塗布型偏光板が形成されている。
The total thickness of the liquid crystal display panels of Examples 1 to 4 described above and Comparative Examples 1 and 2 was compared. The comparison results are as shown in Table 1 below. However, in the transflective liquid crystal display panel of Example 4, a film polarizing plate is disposed on the backlight side of the
また、比較例１の半透過型液晶表示パネルは、位相差板がカラーフィルター層に内蔵されている半透過型液晶表示装置である。比較例２の半透過型液晶表示パネルは、第１基板１に塗布型偏光板を内蔵した半透過型液晶表示装置である。
表１に示す比較結果から明らかなように、実施例４では、フィルム１枚を削減することができ、パネル厚は、２０％低減することができる。また、実施例５では、フィルム２枚を削減することが可能となりパネル厚は、４０％低減することができる。このため、フィルム偏光板コストが削減し、大幅なコスト低減と薄型化が実現できる。本発明に関わる塗布型偏光板は、薄型で、かつ同一面内において、少なくとも２方向の配向性を有しているため、設置位置に制約がなく、幅広い構造設計が可能となる。 As is clear from the comparison results shown in Table 1, in Example 4, one film can be reduced and the panel thickness can be reduced by 20%. In Example 5, two films can be reduced, and the panel thickness can be reduced by 40%. For this reason, the film polarizing plate cost is reduced, and a significant cost reduction and thickness reduction can be realized. The coating-type polarizing plate according to the present invention is thin and has orientation in at least two directions within the same plane, so that the installation position is not limited and a wide structural design is possible.
以上説明したように、本発明の実施形態１の半透過型液晶表示装置では、同一面内で２方向の配向性を示す偏光板から成るものであり、第２基板の液晶層側すなわち対向面側に形成する構成となっているので、画像表示側のフィルム偏光板及び光学補償フィルムを削減できる。なお、透過領域又は反射領域に位相差のずれが生じた場合は、液晶層に反射領域と透過領域において偏光板に段差を設けても良い。
As described above, the transflective liquid crystal display device according to
また、バックライト側の第１基板上の偏光板は、フィルムであっても塗布型であっても良い。塗布型偏光板を設けた場合、膜厚、コスト、及び反り量とも、さらに低減することができる。第１基板側の偏光板の配置位置は、バックライト側と液晶層側の共通電極の上層とのいずれであってもよい。ただし、共通電極の上層の場合、外光の入射距離が短くなり、散乱光等をより抑制でき、より好ましい。これによって、パネル厚は、従来の２／３に低減することができる。また、薄型化により、ガラス基板の研磨量も低減でき、コスト低減が可能となる。 The polarizing plate on the first substrate on the backlight side may be a film or a coating type. When a coating type polarizing plate is provided, the film thickness, cost, and warpage amount can be further reduced. The arrangement position of the polarizing plate on the first substrate side may be either the backlight side or the upper layer of the common electrode on the liquid crystal layer side. However, the upper layer of the common electrode is more preferable because the incident distance of external light is shortened and scattered light and the like can be further suppressed. As a result, the panel thickness can be reduced to 2/3 of the conventional one. Further, by reducing the thickness, the amount of polishing of the glass substrate can be reduced, and the cost can be reduced.
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed.
１…第１基板、２…第２基板、３…液晶層、４…導光板
５…フィルム偏光板（塗布型偏光板）、６…共通電極、７ａ、７ｂ、７ｃ…配向膜
８…反射板、９…画素電極、１０…カラーフィルター、１１a、１１ｂ…光反応性高分子
１２ａ、１２ｂ…偏光板、１３…平坦化膜、１４…保護膜、１５a、１６ａ…入射光
１５b、１６ｂ…反射光、１７…入射光、１８…反射領域と透過領域との境界
１９a、１９ｂ…画像不良領域、２０…位相差板、２１…平坦化膜、２２…塗布型偏光板
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記第１基板と前記液晶層との間に形成され、前記第２基板側から前記反射領域に入射される外光を反射する反射板と、
前記第２基板と前記液晶層との間に形成され、前記反射領域と前記透過領域とで異なる方向に配向された偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示装置。 A first substrate on which a plurality of drain lines and a plurality of gate lines intersecting the drain lines are arranged side by side; and a second substrate disposed to face the first substrate through a liquid crystal layer, A liquid crystal display device in which a region surrounded by a drain line and the gate line is a pixel region, and a reflective region and a transmissive region are formed for each pixel,
A reflection plate formed between the first substrate and the liquid crystal layer and reflecting external light incident on the reflection region from the second substrate side;
A liquid crystal display device comprising: a polarizing plate formed between the second substrate and the liquid crystal layer and oriented in different directions in the reflective region and the transmissive region.
前記第１基板と前記液晶層との間に、前記第２基板側から前記反射領域に入射される外光を反射する反射板を形成する工程と、
前記第２基板と前記液晶層との間に、配向規制力を有する配向規制膜を形成する工程と、
前記配向規制膜の上層に、前記反射領域と前記透過領域とで異なる方向に配向された偏光板を形成する工程とを備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A first substrate on which a plurality of drain lines and a plurality of gate lines intersecting the drain lines are arranged side by side; and a second substrate disposed to face the first substrate through a liquid crystal layer, A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a region surrounded by a drain line and the gate line is a pixel region, and a reflective region and a transmissive region are formed for each pixel,
Forming a reflection plate that reflects external light incident on the reflection region from the second substrate side between the first substrate and the liquid crystal layer;
Forming an alignment regulating film having an alignment regulating force between the second substrate and the liquid crystal layer;
Forming a polarizing plate oriented in a different direction between the reflective region and the transmissive region on an upper layer of the orientation regulating film.
前記光反応性高分子膜への光照射により、第１方向に光反応性高分子を配向させる第１の光照射工程と、
前記光照射工程１と異なる方向に光照射し、前記第１方向と異なる第２方向に光反応性高分子を配向させる第２の光照射工程２とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。 The orientation regulating film is made of a photoreactive polymer film,
A first light irradiation step of orienting the photoreactive polymer in a first direction by light irradiation on the photoreactive polymer film;
13. The method according to claim 12, further comprising: a second light irradiation step 2 for irradiating light in a direction different from the light irradiation step 1 and orienting the photoreactive polymer in a second direction different from the first direction. The manufacturing method of the liquid crystal display device of description.
前記第２の光照射工程は、２５℃以上であり、前記光反応性高分子のガラス転移温度以下の温度で、光照射工程１のマスクパターンと異なる領域に光が照射されるように形成した保護マスク上から、前記第１の光照射工程と異なる方向に偏光光を照射して、配向規制力を付与させる光照射工程であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。 The first light irradiation step is at 25 ° C. or higher, and is irradiated with polarized light while being heated from above the protective mask at a temperature equal to or lower than the glass transition temperature of the photoreactive polymer. Is a light irradiation step for imparting
The second light irradiation step is formed so that light is irradiated to a region different from the mask pattern of the light irradiation step 1 at a temperature not lower than 25 ° C. and not higher than the glass transition temperature of the photoreactive polymer. The liquid crystal display device manufacturing method according to claim 13, wherein the liquid crystal display device is a light irradiation step of applying an alignment regulation force by irradiating polarized light in a direction different from that of the first light irradiation step from above the protective mask. Method.
ラビングにより一定の方向に配向規制力を付与させるラビング工程と、
光照射によって、ラビング工程と異なる方向に配向規制力を付与させる第３の光照射工程とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。 The orientation regulating film is made of a photoreactive polymer film,
A rubbing step of applying an alignment regulating force in a certain direction by rubbing;
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 12, further comprising a third light irradiation step of applying an alignment regulating force in a direction different from the rubbing step by light irradiation.
前記配向膜が前記偏光板を保護することを特徴とする請求項１２乃至１６の内の何れかに記載の液晶表示装置の製造方法。 A step of forming an alignment film for controlling an initial alignment direction of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer on the polarizing plate,
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 12, wherein the alignment film protects the polarizing plate.
前記カラーフィルターの上層に、前記光反応性高分子膜を光照射又は加熱によって形成する工程とを備え、
該光反応性高分子膜が前記カラーフィルター上面の凹凸を平坦化することを特徴とする請求項１２乃至１９の内の何れかに記載の液晶表示装置の製造方法。 Forming a color filter on the liquid crystal layer side of the second substrate;
A step of forming the photoreactive polymer film on the color filter by light irradiation or heating,
20. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 12, wherein the photoreactive polymer film flattens the unevenness of the upper surface of the color filter.
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