(57)【要約】【課題】偏光層の破損を発生させずに偏光層表面の異物や残渣を取り除く。【解決手段】偏光層付き基板６に対して、ドライアッシング法により偏光層の表層領域ごと表面に付着した不純物４２や残渣４０を取り除くことで、水ないし洗浄液を用いずに偏光層の洗浄を行うことができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料成分を含む偏光層が面上に備わった基板の洗浄方法において、ドライアッシング法により前記偏光層の表層部を除去すると同時に、前記表層部に付着した不純物を除去する工程を含むことを特徴とする偏光層付き基板の洗浄方法。
【請求項２】
面内において所定のパターン形状で形成された有機材料成分を含む偏光層が面上に備わった無機材料からなる基板の洗浄方法において、ドライアッシング法により前記偏光層の表層部を除去すると同時に、前記パターン形状を形成する際に生じる残渣を除去する工程を含むことを特徴とする偏光層付き基板の洗浄方法。
【請求項３】
面内において所定のパターン形状で形成された有機材料成分を含む偏光層が面上に備わった無機材料膜が具備されている基板の洗浄方法において、ドライアッシング法により前記偏光層の表層部を除去すると同時に、前記パターン形状を形成する際に生じる残渣を除去する工程を含むことを特徴とする偏光層付き基板の洗浄方法。
【請求項４】
前記偏光層が二色性染料を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の偏光層付き基板の洗浄方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の洗浄方法を用いて洗浄された偏光層付き基板を具備していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
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た液晶表示装置であって、
少なくとも前記上基板ないし前記下基板に前記偏光層付き基板が用いられており、
前記偏光層は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いることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光層付き基板の洗浄方法、液晶表示装置、並びに電子機器に係り、特に信頼性に優れた液晶表示装置を提供するための技術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、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。このような技術としては、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５等に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００１−５０４２３８号公報
【特許文献２】
特表２００１−５１２２４８号公報
【特許文献３】
米国特許第５７３９２９６号明細書
【特許文献４】
米国特許第６０４９４２８号明細書
【特許文献５】
米国特許第６１７４３９４号明細書
【０００４】
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、二色性染料等の偏光素子は水溶性成分を含んで構成されているため、耐湿性ないし耐久性が低く、例えば超音波洗浄のようなウェット洗浄でその表面を洗浄する際に当該偏光層に含まれる物質が溶解したり、偏光層自体が破壊したりする場合がある。またその耐湿性ないし耐久性の低さが原因となり、所定のパターン形状にパターニングをする際、基材上に残渣が残ることがある。このような偏光層の欠陥を発生させずに偏光層表面の異物や残渣を取り除く技術が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ウェット工程を必要としない偏光層付き基板の洗浄方法、並びに該偏光層付き基板を備えた信頼性の高い液晶表示装置、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。
【０００６】
【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偏光層付き基板の洗浄方法では、基材上に形成された有機材料成分を含む偏光層においてドライアッシング法により該偏光層の表層部を取り除くと同時に該偏光層の表層部に付着した不純物を除去する工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
さらに前記偏光層が面内において所定のパターン形状に形成されていて、前記基材が無機材料から成る、もしくは基材表面に無機材料膜を具備して成るものであるとき、ドライアッシング法により該偏光層の表層部の除去と、前記パターン形状形成の際にできる残渣の除去とを同時に行うことを特徴とする。
【０００８】
このような本発明の洗浄方法ではウェット工程を用いずに、耐湿性および耐久性の低い有機材料成分を含む前記偏光層の表面部分に付着した異物を取り除くことが可能となる。また従来の一般的なドライ洗浄法として例えばＯ３プラズマ処理が知られているが、本発明のように偏光層が有機材料成分を含む場合、従来のドライアッシングでは偏光層全体が除去される場合がある。そこで、本発明では該偏光層の表層部分のみを選択的に除去することを特徴としており、具体的にはアッシング時間を適宜制御することにより表層部分の選択的除去と、表層部の異物除去とを同時に行うことを可能にしている。なお、偏光層の表層部分の選択除去とは、具体的には、偏光層の５〜２０％程度を選択的に除去することを意味している。
【０００９】
また、本発明では、上記偏光層が無機材料基材上ないし無機材料膜上の面内において所定のパターン形状で形成されている場合、ドライアッシングにより前記偏光層の表層部分を除去すると同時に前記偏光層のパターン化処理時に生じる残渣を除去することを特徴とし、該偏光層付き基板を用いた液晶表示装置の信頼性が向上する。なお、このように偏光層を無機材料基材上ないし無機材料膜上にパターン形成することで、基材に対してダメージを与えることなくドライアッシングを行うことが可能である。
【００１０】
次に、本発明における偏光層は、水溶性成分を含む構成とすることができ、該水溶性成分としては例えば解離基を備えてなるものを例示することができる。このように水溶性成分を含む偏光層は、所定パターンのマスクを施した水処理により、上記パターン形状を簡便に形成することができる。さらに、その解離基に対して対イオンとなる成分を作用させることで、水に対して不溶若しくは難溶の結合を生じさせることが可能であり、耐湿性および耐久性を備えるとともに、パターン形状を備えた偏光層を形成することが可能で、当該パターン形状形成工程が簡便なものとなる。なお、本発明における偏光層が含む水溶性成分は、例えば下記に示す化学式（１）〜（１０）で示される化合物を含むものとすることができる（例えば米国特許第６１７４３９４号または米国特許第６０４９４２８号を参照）。
【００１１】
【化１】
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【００１２】
【化２】
2004144986.tif 000004
【００１３】
【化３】
2004144986.tif 000005
【００１４】
具体的に本発明においては偏光層に含まれる上記水溶性成分が二色性染料（二色性色素）であることを特徴としており、さらに具体的には酸性染料を例示することができる。このような解離基を有する二色性染料は水溶性を示し、これを用いた従来の偏光層は耐湿性が劣るものが多く、例えば上記のように対イオン成分により不溶性の結合を生じせしめた場合にも、水溶性成分が層内に残っている場合があるため、水による後処理は回避させた方が好ましい。そこで、本発明の洗浄方法はウェット工程ではなく、水を用いないドライ洗浄であるため、偏光層中に含まれる水溶性成分が溶解、損壊を発生させることなく、偏光層表面の異物やパターン化処理時の残渣を取り除くことができる。なお、本発明の洗浄方法では、ドライアッシング法を行って使用に供されることが前提とされるため、本発明においては偏光層付き基板ないし液晶表示装置の基材として無機材料を用いることが基材の耐久性を考慮した上で好ましい。
【００１５】
次に、本発明の液晶表示装置は上記偏光層付き基板を備えることを特徴とし、このような液晶表示装置は信頼性の高いものとなる。
【００１６】
また、上記偏光層付き基板は、例えば以下のような態様で液晶表示装置に具備させることもできる。すなわち、本発明の液晶表示装置の異なる態様は、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た液晶表示装置であって、少なくとも前記上基板ないし前記下基板に前記偏光層付き基板が用いられており、前記偏光層は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いることを特徴とする。
この場合、上述した偏光層付き基板を本発明の方法で洗浄することで、損傷の少ない信頼性の高いパターン化された偏光層付き基板を得ることができ、この偏光層付き基板を液晶表示装置の基板として適用することで、信頼性の高い液晶表示装置を提供可能となる。
【００１７】
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、その信頼性が極めて高いものとなる。
【００１８】
【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。
【００１９】
（偏光層付き基板の洗浄方法）
図１は、本実施形態の製造工程及び使用処理工程を示す平面および断面模式図である。
まず、図１（ａ）に示すように無機材料基材５に対して偏光層（二色性染料層）２１を塗布形成する。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。なお、この塗布においては、一方向への応力印加に基づき形成される膜（偏光層）に配向性が付与される。
【００２０】
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〜３．０μｍ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、例えば上記化学式（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。
【００２１】
続いて、得られた偏光層２１に所定の使用処理を行い、図１（ｂ）に示すように前記偏光層２１を矩形状にパターン化し、パターン化偏光層１０を得る。パターニング処理は、基材５上に形成された偏光層２１上に図２に示すようにリング状のゴム２５を押し付け、さらにゴム２５の上から板状の基材２６で密閉空間を作り、その密閉空間内に純水を流すことで局所的に偏光層材料を溶解させることにより行われる。パターニング処理後には得られたパターン化偏光層１０付き基板６には残渣４０および大気中の不純物４２等が付着している。
【００２２】
この得られたパターン化偏光層１０に所定の不溶化処理を行い、パターン化偏光層１０の表面に非水溶性領域を生成する。この場合、不溶化処理は、二色性染料に含まれるアニオン性解離基の対イオンたるカチオン性解離基の成分を処理するものであって、非水溶性領域においてはアニオン性解離基とカチオン性解離基の結合が生じ、水に対して不溶性若しくは難溶性を示すこととなる。この非水溶性領域の膜厚は３０〜８０ｎｍ（例えば６０ｎｍ）とすることができる。カチオン性解離基としては例えばアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属等を例示することができる。
【００２３】
このようなパターン化偏光層１０付き基板６を使用するに際しては、図１（ｃ）に示すように、当該偏光層１０に対してプラズマアッシングを行い、偏光層１０の表層領域１３を除去するとともにパターニング時に残った残渣４０を除去する。この表層領域１３の膜厚は１０〜３０ｎｍ（例えば２０ｎｍ）とすることができ、上記非水溶性領域は残存する。このようなアッシングにより、偏光層表面に付着した大気中のゴミ等の不純物４２を偏光層の表層領域１３ごと除去することができる。すなわち、上記アッシングを含む洗浄工程の後に得られる表層領域を除去された偏光層１１付きの基板１においては残渣４０および不純物４２が除去されている。
【００２４】
さらにこの得られた偏光層１１上に、液晶分子等に対して配向性を付与することが可能な配向膜を成膜することで、得られた偏光層付き基板１を液晶表示装置の基板として用いることができる。
【００２５】
（液晶表示装置）
次に、上記実施形態の偏光層付き基板１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の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。
【００２６】
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、平面視ストライプ状に配列された複数の電極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、偏光板１１９とがこの順で積層されている。
【００２７】
一方、液晶パネル１００の下基板は無機材料からなっており、該下基板１０２の内面側（液晶層１０４側）には、無機材料膜でなる反射層１２０と、図１に示した本発明に係る上記偏光層付き基板の洗浄方法により得られた偏光層１１を適用してなる内面偏光層１２１と、平坦化膜１２２と、平面視ストライプ状に配列された複数の電極１２３と、配向膜１２５とが備えられている。また、下基板１０２の外面側には、偏光板１２９が設けられており、この下基板１０２の電極１２３の延在方向は、上記上基板１０１の電極１１３の延在方向と互いに直交するように配置されている。そして、反射層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。
【００２８】
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。
【００２９】
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板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、反射層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、偏光板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。
【００３０】
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、偏光板１２９により紙面に垂直な直線偏光に変換された後、反射層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の偏光板１１９に入射し、紙面に平行な透過軸を有するこの偏光板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板１１９に入射する。そして、偏光板１１９を透過して外側へ出射され、ドットが明表示される。
【００３１】
このように、図３に示す内面偏光層１２１を基板１０１，１０２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から偏光板１１９に入射する光が直線偏光とされていることで、偏光板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は液晶表示装置の内部にあるため、製造工程において表面に不純物等が付着していないことが重要となる。該内面偏光層１２１として図１に示した本発明に係る洗浄方法にて得られる偏光層１１を適用したため、内面偏光層１２１には不純物等が付着しておらず、より信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。なお、本実施形態では内面偏光層１２１に上記実施形態で示した偏光層１１の構成を適用したが、外面側の偏光板１１９，１２９に偏光層１１の構成を適用することも可能である。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、より信頼性の高い表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の偏光層付き基板の洗浄方法は、無機材料基板ないし無機材料膜上に形成された偏光層の表層領域ごと表面に付着した不純物または偏光層パターン化処理時に生じる残渣をドライアッシング法により除去することで信頼性の高い偏光層付き基板、液晶表示装置、および電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の偏光層の製造工程及び使用処理工程を示す平面模式図及び断面模式図。
【図２】偏光層パターニング装置の動作原理を示す模式図。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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】
１，６　偏光層付き基板、５　基材、１０，２１　偏光層、１３　偏光層表層領域、１１　偏光層、４０　残渣、４２　不純物、２００　液晶表示装置
【図１】
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【図２】
2004144986.tif 000007
【図３】
2004144986.tif 000008
【図４】
2004144986.tif 000009
【図５】
2004144986.tif 000010