(57)【要約】【課題】  温度上昇等による液晶の膨張によって一対の基板の基板間ギャップが拡がることを効果的に抑え、その結果ギャップの拡大による性能劣化を抑えること。【解決手段】  枠状のシール部材４０により囲繞され、シール部材４０を介して貼り合わされた一対の基板３０からなり、シール部材４０と一対の基板３０にて形成される液晶領域に液晶３５が封入された液晶素子であって、液晶領域は、一対の基板３０のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部３４を有する有効領域５と、有効領域５とシール部材４０との間に位置する非有効領域６とからなり、有効領域５に液晶３５が膨張したときに液晶が入り込む液晶収容部５０を配置している。【選択図】  図１
2019132962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のシール部材により囲繞され、前記シール部材を介して貼り合わされた一対の基板からなり、前記シール部材と一対の基板にて形成される液晶領域に液晶が封入された液晶素子であって、
前記液晶領域は、前記一対の基板のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部を有する有効領域と、前記有効領域と前記シール部材との間に位置する非有効領域とからなり、
前記有効領域に前記液晶が膨張したときに液晶が入り込む液晶収容部を配置していることを特徴としている液晶素子。
【請求項２】
前記液晶収容部は、前記一対の基板のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部以外の位置に配置されている請求項1に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記液晶収容部は、前記液晶の非膨張時には前記液晶が存在しない空洞部である請求項１または２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記一対の基板間に配置される壁部材を有し、前記液晶収容部は前記壁部材の配置密度を他より密にされ、隣接する壁部材間に前記空洞部を形成する請求項３に記載の液晶素子。
【請求項５】
前記液晶収容部の基板間隙は前記有効部の基板間隙よりも大きくされ、その間隙差分に前記空洞部が配設される請求項３に記載の液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶シャッタ、液晶表示装置（Liquid  Crystal  Display：ＬＣＤ）等の、液晶を有する液晶素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアクティブマトリクス型のＬＣＤの基本構成の１例を図８（ａ），（ｂ）に示す。図８の（ａ）はＬＣＤの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ２線における断面図である。ＬＣＤは、一対の基板３０を構成する一方の基板としてのアレイ側基板３１と、一対の基板３０を構成する他方の基板としてのカラーフィルタ側基板３６と、を有している。そして、ＬＣＤは、薄膜トランジスタ（Thin  Film  Transistor：ＴＦＴ）３２を含む画素部３４が多数形成されたガラス基板等から成るアレイ側基板３１と、カラーフィルタ３７及びブラックマトリクスが形成されたガラス基板等から成るカラーフィルタ側基板３６と、を互いに対向させて、それらの基板３１，３６を所定の間隔でもって貼り合わせ、それらの基板３１，３６間に液晶３５を充填、封入させることによって作製される。
【０００３】
また、一般的に、カラーフィルタ側基板３６は、ＴＦＴ３２及び画素電極３３に対向する側の主面の全面に、画素電極３３との間で液晶３５に印加する垂直電界を形成するための共通電極３９が形成されている。この共通電極３９は、ＩＰＳ（In-Plane  Switching）方式のＬＣＤの場合、アレイ側基板３１の画素部３４に画素電極３３と同じ面内に配置されることによって横電界を生じさせるものとなる。また共通電極３９は、ＦＦＳ（Fringe  Field  Switching）方式のＬＣＤの場合、アレイ側基板３１の画素部３４に画素電極３３の上方または下方に絶縁層を挟んで配置されることによって端部電界（Fringe  Field）を生じさせるものとなる。また、カラーフィルタ側基板３６の液晶３５側の主面には、それぞれの画素部３４に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ３７が形成されており、それぞれの画素部３４を通過する光が相互に干渉することを防ぐブラックマトリクスがカラーフィルタ３７の外周を囲むように配置されている。カラーフィルタ３７を覆ってオーバーコート層３８が形成されており、オーバーコート層３８上に共通電極３９が形成されている。
【０００４】
また、ＴＦＴ３２を含む画素部３４が多数形成されたアレイ側基板３１は、その上の第１の方向（例えば、行方向）に形成された複数本のゲート信号線１２（ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３，ＧＬ４〜ＧＬｍ−１，ＧＬｍ）と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）にゲート信号線１２と交差させて形成された複数本の画像信号線（ソース信号線）１３（ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４〜ＳＬｎ−１，ＳＬｎ）と、ゲート信号線１２と画像信号線１３の各交差部に対応して配置されたＴＦＴ３２と、ＴＦＴ素子３２に接続されている画素電極３３及び共通電極と、それらを含む画素部３４と、を有する。なお、図８において、４１ａはゲート信号線１２に順次ゲート信号を入力するゲート信号線駆動回路、４１ｂは画像信号線１３に順次画像信号（ソース信号）を入力する画像信号線駆動回路、５は有効領域である表示領域である。
【０００５】
また、アレイ側基板３１の液晶３５側の主面の縁部と、カラーフィルタ側基板３６の液晶３５側の主面の縁部とが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、合成ゴム、アクリル樹脂、アリル樹脂、アクリル樹脂とエポキシ樹脂の複合構造体等から成るシール部材４０によって接着、封止されている。アレイ側基板３１の液晶３５側の主面における外部に延出した延出部Ｅには、ゲート信号線駆動回路４１ａ、画像信号線駆動回路４１ｂが配置されている。これらの回路は、低温ポリシリコン（Low-temperature  Poly  Silicon：ＬＴＰＳ）から成る半導体層を有する薄膜回路から成るものであるか、あるいはＩＣ，ＬＳＩ等の駆動素子から成るものであって、チップオングラス（Chip  On  Glass：ＣＯＧ）方式等の実装方法により搭載されているものである。さらに、ゲート信号線駆動回路４１ａ及び画像信号線駆動回路４１ｂに外部から駆動信号、制御信号等を入出力するフレキシブルプリント回路基板（Flexible  Printed  Circuit：ＦＰＣ）４４が、延出部Ｅの縁部に設置されている。なお、符号の４２はＬＣＤのゲート信号線１２とゲート信号線駆動回路４１ａを接続するための引き回し配線及び画像信号線１３と画像信号線駆動回路４１ｂを接続するための引き回し配線を示し、４３はゲート信号線駆動回路４１ａ及び画像信号線駆動回路４１ｂとＦＰＣ４４の回路配線とを電気的に接続するための端子電極である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２１０４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図８に示す従来のＬＣＤにおいては、以下の問題点があった。ＬＣＤは、環境温度が−４０℃程度〜１００℃程度の温度域で使用されたとしても、通常通りに動作することが要望されている。しかしながら、液晶３５の温度が４０℃程度以上の高温域になると、液晶３５の体積膨張によって、一対の基板３０の基板間の間隔（ギャップ）ｄ（図８（ｂ）に示す。ｄは１μｍ〜５μｍ程度である）が拡がり、その結果、コントラストの低下、視野角の変動等の表示性能等の性能劣化の問題点があった。そこで、温度上昇による液晶３５の体積膨張によって一対の基板３０の基板間のギャップｄが拡がることを抑えるために、シール部材４０の少なくとも一部をジグザグパターンとして形成する構成が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。ジグザグパターンのシール部材４０は、単位面積当たりに存在するシール部材４０の面積が、直線状のシール部材４０よりも大きくなることから、直線状のシール部材４０よりも単位面積当たりの基板３１，３６の固定力が向上する。
【０００８】
しかしながら、シール部材４０の少なくとも一部をジグザグパターンとして形成したとしても、液晶３５の温度が６０℃程度以上のさらなる高温域になると、ギャップｄが拡がるのを抑えることが難しくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、温度上昇等による液晶の膨張によって一対の基板の基板間のギャップが拡がることを効果的に抑え、その結果ギャップの拡大による性能劣化を抑えることができる液晶素子とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液晶素子は、枠状のシール部材により囲繞され、前記シール部材を介して貼り合わされた一対の基板からなり、前記シール部材と一対の基板にて形成される液晶領域に液晶が封入された液晶素子であって、前記液晶領域は、前記一対の基板のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部を有する有効領域と、前記有効領域と前記シール部材との間に位置する非有効領域とからなり、前記有効領域に前記液晶が膨張したときに液晶が入り込む液晶収容部を配置している構成である。
【００１１】
本発明の液晶素子は、好ましくは、前記液晶収容部は、前記一対の基板のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部以外の位置に配置されている。
【００１２】
また本発明の液晶素子は、好ましくは、前記液晶収容部は、前記液晶の非膨張時には前記液晶が存在しない空洞部である。
【００１３】
また本発明の液晶素子は、好ましくは、前記一対の基板間に配置される壁部材を有し、前記液晶収容部は前記壁部材の配置密度を他より密にされ、隣接する壁部材間に前記空洞部が形成されている。
【００１４】
また本発明の液晶素子は、好ましくは、前記液晶収容部の基板間隙は前記有効部の基板間隙よりも大きくされ、その間隙差分に前記空洞部が配設される。
【００１５】
また本発明の液晶素子は、好ましくは、前記液晶収容部は前記一対の基板を構成する構成膜を一部除去して基板間隙が大きくされている。
【００１６】
また本発明の液晶素子は、好ましくは、前記シール部材は、前記一対の基板の端側と前記一対の基板の内側とを交互に行き来するジグザグパターンとされており、前記液晶収容部は、前記ジグザグパターンによって形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液晶素子は、枠状のシール部材により囲繞され、前記シール部材を介して貼り合わされた一対の基板からなり、前記シール部材と一対の基板にて形成される液晶領域に液晶が封入された液晶素子であって、前記液晶領域は、前記一対の基板のそれぞれに配置された電極で挟持された有効部を有する有効領域と、前記有効領域と前記シール部材との間に位置する非有効領域とからなり、前記有効領域に前記液晶が膨張したときに液晶が入り込む液晶収容部を配置している構成であることから、液晶領域の容積が増大するとともに、液晶領域における液晶に対する一対の基板の面の表面積が増大する。その結果、温度上昇等によって液晶が膨張した際に、一対の基板の間隔（ギャップ）が拡がることを抑えることができる。また、温度上昇等によって液晶が膨張した際に、一対の基板の面に対する液晶の圧力を緩和することができる。従って、ギャップの拡大による性能劣化を抑えることができる。
【００１８】
本発明の液晶素子は、前記液晶が膨張したときに前記液晶が入り込む液晶収容部が、有効部である画素部近傍に存在することで、温度上昇等に起因する膨張により一対の基板の面方向に拡がろうとする液晶を、液晶収容部によって効率よく収容して、一対の基板の基板間のギャップの拡大をより抑えることができる。即ち、膨張する液晶を液晶収容部が効率よく収容することによって、液晶を一対の基板の面方向に優先的に膨張させ、液晶の厚み方向への膨張をより抑えることができる。
【００１９】
本発明の液晶素子は、前記液晶収容部は、前記液晶の非膨張時には前記液晶が存在しない空洞部（空気部あるいは真空部）である場合、温度上昇等に起因する膨張により一対の基板の面方向に拡がろうとする液晶を、液晶収容部によって効率良く収容して、一対の基板の基板間のギャップの拡大をより効果的に抑えることができる。即ち、膨張する液晶を液晶収容部が収容することによって、液晶を一対の基板の面方向に優先的に膨張させ、液晶の厚み方向への膨張をより効果的に抑えることができる。なお、前記有効部は、表示画素部であってもよいし、センサー部であってもよい。
【００２０】
また本発明の液晶素子は、前記液晶収容部が、液晶が存在する領域にある表示領域等の有効領域（アクティブエリア）であって、表示画素部等の有効部以外の位置にあることより、有効部のギャップ上昇を確実に抑制することができると共に、有効部では画像表示やセンサー感知を確実に行うことができる。
【００２１】
また本発明の液晶素子は、前記一対の基板間に配置される壁部材を有し、前記液晶収容部は前記壁部材の配置密度を他より密に形成することで、空洞部を容易に形成することができる。空洞部を形成した後、壁部材が障壁となり空洞部の移動が抑えられ、画像表示、センサー感知能力を維持することができる。
【００２２】
前記液晶収容部の基板間隙は前記有効部の基板間隙よりも大きくすることによって、空隙部の空気あるいは真空部の移動をその段差部で規制し、空洞部の移動を抑制することができる。
【００２３】
また本発明の液晶素子は、前記シール部材は、前記一対の基板の端側と前記一対の基板の内側とを交互に行き来するジグザグパターンとされており、前記液晶収容部をジグザグパターン部位にも形成することができる。前記ジグザグパターンによって液晶収容部が形成されている場合、シール部材がジグザグパターンとされていることから、一対の基板を固定する固定力が向上する。その結果、上記の液晶収容部による効果と併せて、温度上昇等による液晶の膨張によって一対の基板の基板間のギャップが拡がることを極めて効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明の液晶素子について実施の形態の例を示すものであり、（ａ）は液晶素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大した部分拡大平面図、（ｃ）は（ｂ）の断面図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明の液晶素子について実施の形態の例を示すものであり、（ａ）は液晶素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部を拡大した部分拡大平面図、（ｃ）は（ｂ）の断面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明の液晶素子について実施の形態の例を示すものであり、図１（ｃ）に相当する断面図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の液晶素子について実施の形態の他例を示す図であり、図１（ｃ）に相当する断面図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明の液晶素子について実施の形態の他例を示す図であり、（ａ）は液晶素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図６】図６は、本発明の液晶素子について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の液晶素子について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は従来の液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ２線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の液晶素子の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明の液晶素子の実施の形態における構成部材のうち、本発明の液晶素子を説明するための主要部を示している。従って、本発明に係る液晶素子は、図に示されていないＦＰＣ等の回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。なお、本発明の液晶素子を示す図１〜図７において、従来のＬＣＤを示す図８と同様の部位、部材については同じ符号を付しており、それらの詳細な説明は省く。
【００２６】
図１〜図７は、本発明の液晶素子について実施の形態の種々の例を示すものである。図１に示すように、本発明の液晶素子は、互いに対向し、液晶３５を挟持する一対の基板３０と、一対の基板３０の間において、液晶３５を囲んで配置されるシール部材４０と、を有する液晶素子であって、シール部材４０によって囲まれている液晶領域に、有効領域５とシール部材４０との間に配置される非有効領域６とを含んでいる。図１のＢ部を拡大した図１（ｂ）に示すように、有効領域５に液晶収容部５０を含んでいる。液晶収容部５０は、液晶が環境温度の上昇によって膨張したときに液晶が入り込むことができる。この構成により、液晶の容積が増大するとともに、液晶領域における液晶３５に対する一対の基板３０の面の表面積が増大する。その結果、温度上昇等によって液晶３５が膨張した際に、一対の基板３０の間隔（ギャップ）が拡がることを抑えることができる。また、温度上昇等によって液晶３５が膨張した際に、一対の基板３０の面に対する液晶３５の圧力を緩和することができる。従って、ギャップの拡大による性能劣化を抑えることができる。
【００２７】
なお、一対の基板３０を構成するアレイ側基板３１とカラーフィルタ側基板３６は、それぞれ第１の基板３１と第２の基板３６とすることができ、必ずしも第１の基板３１に多数の画素部３４がある必要はなく、必ずしも第２の基板３６にカラーフィルタ等がある必要はない。例えば、液晶素子が液晶シャッタ等である場合、一対の基板３０を構成する第１の基板３１と第２の基板３６のそれぞれの主面に、一つまたは複数の広面積の電極層が配置されている構成であっても良い。
【００２８】
シール部材４０の厚みは、一対の基板３０の基板間ギャップにほぼ相当し、１μｍ〜５μｍ程度である。またシール部材４０の幅は、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００２９】
液晶３５の膨張は、温度上昇によって液晶３５が体積膨張する場合、一対の基板３０の外側主面が外部の器具、人の指等によって押圧された際に一対の基板３０の主面の面方向に平行な方向に液晶３５が膨張する場合、飛行機等の上空（気圧の低い所）を飛行あるいは上空に滞空する航空機の機内または機外において使用する場合等に生じるものである。
【００３０】
本発明の液晶素子は、液晶３５が膨張したときに液晶３５が入り込む液晶収容部５０を有効領域５に配設させ、さらに有効部の近傍に存在させることができるため、温度上昇等に起因する膨張により一対の基板３０の面方向に拡がろうとする液晶３５を、液晶収容部５０によって収容して、一対の基板３０の基板間のギャップの拡大をより抑えることができる。特に、画像表示やセンシングに影響のある有効部のギャップ上昇を効果的に抑制することができる。言い換えると、膨張する液晶３５を液晶収容部５０が収容することによって、液晶３５を一対の基板３０の面方向に優先的に膨張させ、液晶３５の厚み方向への膨張をより抑えることができる。
【００３１】
液晶収容部５０は、表示領域である有効領域５に配置されているが、シール部材４０の近傍にも配置することで更なる効果を得ることができる。液晶素子が複数の辺部を有している場合であれば、液晶収容部５０は、有効領域に配置する他、複数の辺部のうちの１つの辺部に配置していても良く、複数の辺部のうち辺部の総数未満の数の辺部に配置していても良い。また液晶収容部５０は、有効領域５に複数配置することが好ましい。配置位置としては、画素部等の有効部以外であれば、特に指定は無く、規則正しく配置しても良いし、ランダムに配置しても良い。
【００３２】
液晶収容部をシール部材４０の近傍に配置しても良いのは、以下の理由による。一対の基板３０の固定力が、大きな幅の額縁部ｇ１（図５（ａ）に示す）と比較して弱い、小さな幅の額縁部ｇ２（図５（ａ）に示す）に対応する辺部に、液晶収容部を配置すると、液晶収容部に対する液晶３５の出入りによる歪が大きくなり、却って液晶素子の性能劣化が大きくなるおそれがあるからである。従って、液晶収容部は、例えば、複数の辺部のうち、大きな幅の額縁部ｇ１に対応する辺部に配置させることで更なる効果が得られる。
【００３３】
液晶収容部５０は、液晶３５の非膨張時には液晶３５が存在しない空洞部であることが好ましい。この場合、温度上昇等に起因する膨張により一対の基板３０の面方向に拡がろうとする液晶３５を、効率良く収容して、一対の基板３０の基板間のギャップの拡大をより効果的に抑えることができる。即ち、膨張する液晶３５を液晶収容部５０が収容することによって、液晶３５を一対の基板３０の面方向に優先的に膨張させ、液晶３５の厚み方向への膨張をより効果的に抑えることができる。液晶収容部５０は、空洞部に限らず、液晶３５を収容可能な多数の空孔を有する多孔質体等から成るものであっても良い。多孔質体としては、ポリウレタンフォーム、シリカゲル、スポンジ等が採用できる。なお、液晶３５の非膨張時とは、例えば、温度上昇による膨張である場合であれば、液晶３５の温度が常温（１５℃〜２５℃程度）以下の温度であるときである。
【００３４】
また液晶収容部５０は、大気圧よりも低気圧の空気等の気体を含むことが良い。一般に、一対の基板３０の基板間に液晶３５を封入する工程は、真空装置内で実施されることから、液晶収容部５０には大気圧よりも低気圧の空気等の気体が含まれることとなる。この場合、液晶３５が膨張したときに、内部空間が大気圧よりも低気圧とされた液晶収容部５０に液晶３５が収容されやすくなる。また、液晶収容部５０に含まれる気体は、空気に限らず、ヘリウム、窒素、アルゴン等の不活性ガスであっても良い。
【００３５】
また液晶収容部５０は、一対の基板３０の基板間に液晶３５を封入する工程において液晶３５の量を調整する手段等によって、形成することができる。
【００３６】
また液晶収容部５０は、図１に示すように、有効領域５であって、画素部である有効部の近傍に配置することが好ましい。この場合、液晶収容部５０が、実質的にギャップ変動を起こしてもらいたくない有効部の液晶３５を効率的に収容してくれる。その結果、表示性能等の性能の劣化をより抑えることができる。また図１には液晶収容部５０が一つしか記載されていないが、複数形成されている。
【００３７】
液晶素子の形状は、矩形状に限らず、三角形、菱形、平行四辺形、台形、五角形以上の多角形、これらの形状において曲線状の辺部を含む形状、円形、楕円形、長円形（トラック状の形状）等の種々の形状とし得る。液晶素子が円形、楕円形等の曲線のみから成る形状である場合、中央部が有効領域に当たり、有効領域に効果的に液晶収容部５０を分散配置すれば良い。
【００３８】
また本発明の液晶素子は、図１に示すように、一対の基板３０のうち少なくとも一方の基板の構成が一部除去された間隔拡大部位を有するようにされ、液晶収容部５０の基板間隙（ギャップ）は、画素部の基板間隙よりも大きく形成されていることが好ましい。この場合、間隔拡大部位で空気あるいは真空部が容易に形成される。また、段差部を障壁として空気あるいは真空部が移動しにくくなり、有効部近傍に液晶収容部を効果的に配置することができる。即ち、間隔拡大部位は、空気あるいは真空部を捕捉する捕捉部位（トラップ部位）として機能する。また、図１（ｃ）に示すように、液晶収容部５０は間隔拡大部位を少なくとも一部含む構成とし、間隔拡大部位は有効部である画素部の近傍に配置される。
【００３９】
一対の基板３０のうち少なくとも一方の基板は、可撓性を有する基板であっても良い。厚みが０．５ｍｍ程度と薄いガラス基板、あるいはプラスチック基板等が採用し得る。基板に可撓性を持たせることで、間隔拡大部位がさらに形成しやすくなる。また、間隔拡大部位を有する液晶収容部５０は、有効部である電極部３４の基板間隙と液晶収容部５０の基板間隙との差は２０ｎｍ〜２μｍとすることが好ましい。より好ましくは０．５μｍ以上の間隙差とされる。間隙差が大きいほど液晶収容部５０の空気あるいは真空部を容易に形成することができる。また、間隙差部位（以下、段差部ともいう）において、空気あるいは真空部を捕捉することが容易となる。
【００４０】
また本発明の液晶素子は、図３に示すように、間隔拡大部位は、液晶収容部５０において、一対の基板３０の少なくとも一方の基板の液晶３５側に形成することが好ましい。この場合、間隔拡大部位はアレイ側基板３１に形成しても良いし、カラーフィルタ側基板３６に形成しても良い。２つの基板両方に形成しても良い。両方の基板に形成することで、基板間隙差を大きくすることが容易となり、空気あるいは真空部を捕捉する捕捉部位（トラップ部位）として機能し易くなる。
【００４１】
図３（ａ）は、液晶収容部５０におけるアレイ側基板３１の液晶３５側の主面に、間隔拡大部位を設けた構成である。この間隔拡大部位は、層間絶縁膜２０の一部を除去して形成されている。図３（ｂ）は、液晶収容部５０におけるカラーフィルタ側基板３６の液晶３５側の主面に、間隔拡大部位を設けた構成である。この間隔拡大部位は、共通電極３９の上層にある有機配向膜の一部を除去して形成されている。図３（ｃ）は、液晶収容部５０におけるアレイ側基板３１の液晶３５側の主面に間隔拡大部位が配置されているとともに、液晶収容部５０におけるカラーフィルタ側基板３６の液晶３５側の主面に間隔拡大部位が配置されている構成である。この構成の場合、間隔拡大部位の容積が大きくなるために、間隔拡大部位によって空気あるいは真空部を捕捉する捕捉効果（トラップ効果）が向上する。なお、本実施の形態では、アレイ側基板の層間絶縁膜、カラーフィルタ側基板の有機配向膜を一部除去して間隔拡大部位を作ったが、これに限らず、平坦化層、絶縁膜、カラーフィルタ層を一部除去して形成しても良い。
【００４２】
図４（ａ）は、液晶収容部５０におけるアレイ側基板３１の液晶３５側の主面に間隔拡大部位を設けると共に、壁部材１０の密集部位を設けている構成である。この場合、液晶収容部５０にある空気あるいは真空部が液晶３５側へ移動することを壁部材１０によって抑えることができ、間隔拡大部位によって空気あるいは真空部を捕捉する捕捉効果がより向上する。
【００４３】
図４（ｂ）は、液晶収容部５０におけるアレイ側基板３１の液晶３５側の主面に間隔拡大部位が層間絶縁膜によって形成されているとともに、カラーフィルタ側基板３６の液晶３５側の主面に間隔拡大部位が有機配向膜２１によって形成されている。さらに、壁部材の１０の密集部位も液晶収容部５０に形成されているため、液晶収容部５０にある空気あるいは真空部が液晶３５側へ移動することを密集部位の壁部材５１によってさらに抑えることができ、間隔拡大部位によって空気あるいは真空部を捕捉する捕捉効果がさらに向上する。
【００４４】
また本発明の液晶素子は、図２に示すように、非膨張時の液晶３５における液晶収容部５０として、壁部材１０を密集させ、その密集部位に空気あるいは真空部を配置させている。壁部材１０は液晶素子の全域に形成されているが、本実施の形態では、液晶収容部５０における壁部材１０の配置密度がその他の部位よりも密に配置されている。このように壁部材１０の密集部位を形成することで、空気あるいは真空部を発生させやすくしていると共に、発生した空気あるいは真空部を移動させにくくしている。そのため、画素部３４に発生しようとする液晶の膨張、ギャップ変動を液晶収容部で収容しやすくしている。また、表示性能等の性能の劣化をより抑えることができる。
【００４５】
複数の壁部材１０は、２列以上あっても良い、列数が多くなると液晶３５の移動を阻害しやすくなり、トラップ効果が高くなる。また複数の壁部材は、ランダムに配置されても良いし、整列されて配置されても良い。また、液晶収容部５０は電極部である有効部３４の近傍に配置されることが好ましいが、有効部３４と液晶収容部５０とが一対一の関係に配置されなくても良い。有効部３４の数を１０とした場合、液晶収容部５０の数は１とする関係であっても良い。液晶収容部５０の数が有効部３４の数よりも少ない場合、液晶収容部５０は有効領域５の全域に均等に配置されることが好ましい。
【００４６】
図２（ｃ）に示すように、壁部材１０は、有効部３４には配置していない。有効部３４を避けて壁部材１０を配置することによって、液晶表示、センサーの検知に影響を与えにくい。そして、壁部材１０の密集部を形成する。この密集部位が液晶収容部５０の機能を有するようになる。なお、壁部材１０はアクリル樹脂、エポキシ樹脂とすることが好ましく、感光性樹脂であることが好ましい。
【００４７】
図４（ａ）に示す構成は、密集した壁部材１０を有効部３４の近傍に配置し、さらにアレイ側基板３１の構成材料である層間絶縁膜２０の一部を除去して液晶収容部５０とした液晶素子である。この実施の形態の液晶収容部５０では、有効部３４の基板間間隙よりも大きくされているとともに、壁部材１０が他の部位よりも密に配置されているので、空気あるいは真空部がより発生しやすくなっている。また、発生した空気あるいは真空部が壁部材１０の障壁によって、有効部３４に移動することも難しくなっている。液晶収容部５０はなるべく有効部３４の近傍に配置することが好ましい。本実施の形態であれば、移動しにくい空気あるいは真空部を有効部３４の近傍に配置できるので、有効部３４の液晶が縦方向に膨張しようとする力を近傍にある液晶収容部５０で吸収することができる。言い換えると、膨張する液晶３５を液晶収容部５０が効率よく収容することによって、液晶３５を一対の基板３０の面方向に優先的に膨張させ、液晶３５の厚み方向への膨張を抑える効果が向上する。
【００４８】
また図４（ｂ）に示すように、液晶収容部５０は、アレイ側基板３１の層間絶縁膜２０を一部除去し、カラーフィルタ側基板３６の有機配向膜２１を一部除去して形成される間隔拡大部位を形成し、そこに密集した壁部材１０を配置している。この場合、図４（ａ）に示す液晶収容部５０と比較して、液晶収容部の体積がより大きくなる。その結果、膨張する液晶３５を液晶収容部５０が収容することによって、液晶３５を一対の基板３０の面方向に優先的に膨張させ、液晶３５の厚み方向への膨張を抑える効果がより向上する。
【００４９】
また本発明の液晶素子は、図５に示すように、シール部材４０は、一対の基板３０の端３０ａ側と一対の基板３０の内側とを交互に行き来するジグザグパターン４０ｇとされており、液晶収容可能部６５は、ジグザグパターン４０ｇによって形成されていることが好ましい。即ち、液晶収容可能部６５は、液晶３５の側から基板３６の端３０ａｔの側に向かって突出する凸状パターン部４０ｇｔの内側に存在する。この場合、シール部材４０がジグザグパターン４０ｇとされていることから、一対の基板３０を固定する固定力が向上する。その結果、上記の液晶収容可能部６５による、液晶３５の厚み方向への膨張を抑える効果と併せて、温度上昇等による液晶３５の膨張によって一対の基板３０の基板間のギャップが拡がることを極めて効果的に抑えることができる。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、液晶素子は矩形状であり、４つの辺部ののうち一つの辺部にジグザグパターン４０ｇのシール部材４０が形成されている。また、ジグザグパターン４０ｇは小さな幅の額縁部ｇ２ではなく大きな幅の額縁部ｇ１に配置されていることが良い。この場合、ジグザグパターン４０ｇのシール部材４０の配置が容易であるとともに、一対の基板３０を固定するための大きな固定力を得ることが容易である。なお、小さな幅の額縁部ｇ２には、直線状パターン４０ｓのシール部材４０が配置されている。直線状パターン４０ｓのシール部材４０は、例えば、狭額縁化のために小さな幅の額縁部ｇ２を設ける場合に配置することができる。ジグザグパターン４０ｇのシール部材４０の内側に、空気あるいは真空部が生じやすくなり、液晶収容部としても機能することができる。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、ジグザグパターン４０ｇの凸状パターン部４０ｇｔは、平面視したときの一対の基板３０の辺部３０ａに直交する方向の長さＬ１が、辺部３０ａに平行な方向の長さＬ２よりも長いことが好ましい。この場合、液晶収容部として機能する体積がより大きいものとなり、また一対の基板３０を固定する固定力がより向上する。その結果、温度上昇等による液晶３５の膨張によって一対の基板３０の基板間のギャップが拡がることをより効果的に抑えることができる。Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２は、１．５倍〜１０倍程度が良く、より好ましくは２倍〜５倍程度が良い。例えば、Ｌ１は３ｍｍ〜３０ｍｍ程度であり、Ｌ２は２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。なお、凸状パターン部４０ｇｔの液晶３５側の基部にはベースライン部４０ｇｂがあり、凸状パターン部４０ｇｔはベースライン部４０ｇｂから一対の基板３０の端３０ａｔ側へ突出する形状である。
【００５２】
また本発明の液晶素子は、図６に示すように、ジグザグパターン４０ｇは、複数種類の凸状パターン部を有しており、複数種類の凸状パターン部は、種類によって一対の基板３０の辺に平行な方向の長さが異なっていることが好ましい。この場合、液晶収容部として機能する体積をさらに大きいものとすることができる。図６は、図５の構成において、ジグザグパターン４０ｇの中央部に、辺部３０ａに平行な方向の長さが他の部位よりも長い凸状パターン部４０ｇ１がある構成を示す。ジグザグパターン４０ｇの中央部は、正方形状、長方形状の一対の基板３０の中心に最も近い部位となり得る部位であり、膨張する液晶３５が面方向において最も早く拡がりやすい部位である。従って、上記の構成とすることによって、体積のより大きい液晶収容部により効率的に液晶３５を収容することができる。ジグザグパターン４０ｇの中央部の、辺部３０ａに平行な方向の長さは、ジグザグパターン４０ｇの辺部３０ａに平行な方向の長さの１０％〜６０％程度とすることができる。
【００５３】
図７は、３つの隣接する角部の角度が直角であり、それら以外の隣接する２つの角部の角度が９０°超である、五角形状の一対の基板３０において、斜辺部３０ｅとその両隣の辺部３０ａ，３０ｂにそれぞれジグザグパターン４０ｇのシール部材４０が配置されており、斜辺部３０ｅのジグザグパターン４０ｇのシール部材４０の中央部に、斜辺部３０ｅに平行な方向の長さが最も長い凸状パターン部４０ｇ１があるとともに、斜辺部３０ｅのジグザグパターン４０ｇのシール部材４０の両端部に、斜辺部３０ｅに平行な方向の長さが次に長い凸状パターン部４０ｇ２，４０ｇ２がある構成である。この場合、体積のより大きい液晶収容部６５ａ，６５ｂ，６５ｂによって、より効率的に液晶３５を収容することができる。
【００５４】
なお、本発明の液晶素子は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更、改良を含んでいてもよい。例えば、液晶素子は、図８に示すような画像表示のための多数の画素部３４を有していなくても良く、例えば液晶シャッタ等のように一対の基板３０を構成する２つの基板のそれぞれの主面に、一つまたは複数の広面積の電極層が配置されている構成であっても良い。その場合、電極層がない部位に液晶収容部を設けることができ、液晶３５の駆動による液晶３５の分子運動に伴って、液晶収容部に含まれる空気等の気体が有効部３４に入り込むことを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の液晶素子は、ＬＣＤとして各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、医療用モニター装置、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチ、頭部装着型画像表示装置（Head  Mounted  Display  Device：ＨＭＤ）などがある。また、液晶の容量変化モニターするセンサーであっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
５    有効領域
１０  壁部材
２０  層間絶縁膜
２１  有機配向膜
３０  一対の基板
３１  アレイ側基板
３４  画素部（有効部）
３６  カラーフィルタ側基板
４０  シール部材
４０ｇ  ジグザグパターン
５０  液晶収容部
【図１】
2019132962.tif 000003
【図２】
2019132962.tif 000004
【図３】
2019132962.tif 000005
【図４】
2019132962.tif 000006
【図５】
2019132962.tif 000007
【図６】
2019132962.tif 000008
【図７】
2019132962.tif 000009
【図８】
2019132962.tif 000010