(57)【要約】【課題】小型化が可能であり、また、従来よりも安価な製造コストで製造できる、耐湿性に優れた透過型及び反射型の液晶表示素子を提供する。【解決手段】複数の画素電極１２が形成された画素領域を有する第１の基板１０と、第１の基板と所定の間隙Ｄ１を有して対向配置されて画素領域と対向する領域に光透過性を有する電極２２を備えた第２の基板２０と、画素領域の周部に沿って画素領域を囲うように設けられると共に第１の基板と第２の基板とを所定の間隙を有して接合するシール部３１と、シール部で囲われた領域における所定の間隙に充填された液晶３３と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を含み、シール部の外周面を第１の基板と第２の基板とに亘って覆うようにシール部の周部に沿って設けられた耐湿層３２と、を有する構成とする。【選択図】図１
2008250120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極が形成された画素領域を有する第１の基板と、
前記第１の基板と所定の間隙を有して対向配置され、前記画素領域と対向する領域に光透過性を有する電極を備えた第２の基板と、
前記画素領域の周部に沿って該画素領域を囲うように設けられると共に、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記所定の間隙を有して接合するシール部と、
前記シール部で囲われた領域における前記所定の間隙に充填された液晶と、
二酸化珪素（ＳｉＯ２）を含み、前記シール部の外周面を前記第１の基板と前記第２の基板とに亘って覆うように前記シール部の周部に沿って設けられた耐湿層と、
を有することを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を大画面で高精細に表示できるディスプレイとして、プロジェクタやプロジェクションテレビ等の投射型の液晶表示装置が普及している。
このような液晶表示装置には、基幹部品として、液晶表示素子が広く用いられている。
液晶表示素子は、一般的に、液晶表示素子の一方から入射した読み出し光をこの液晶表示素子を透過させて他方に表示光として出射する透過型と、液晶表示素子の一方から入射した読み出し光をこの液晶表示素子で反射させて入射した側に表示光として出射する反射型とに大別される。反射型の液晶表示素子は、透過型の液晶表示素子に比べて高い開口率を得ることができるので、明るい画像を得る上で有利である。
【０００３】
透過型の液晶表示素子は、主として、ＨＴＰＳ（高温ポリシリコン）を有して形成されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板と、ブラックマトリクス構造を有すると共にＴＦＴ基板と所定の間隙を有して対向配置された透明基板と、これらＴＦＴ基板と透明基板とを上記所定の間隙を有して貼り合わせる環状のシール部と、このシール部で囲われた上記所定の間隙に充填された液晶と、により構成されている。
【０００４】
一方、反射型の液晶表示素子は、主として、マトリクス状に規則的に配置された反射電極、及び、これら反射電極に所定の電圧を個別に供給するＣＭＯＳトランジスタ駆動回路を備えたシリコン基板と、これら反射電極と所定の間隙を有して対向配置された光透過性電極を備えた光透過性基板と、これらシリコン基板と光透過性基板とを上記所定の間隙を有して貼り合わせる環状のシール部と、このシール部で囲われた上記所定の間隙に充填された液晶と、により構成されている。
【０００５】
ところで、近年のこれら透過型及び反射型の液晶表示素子の高精細表示化や小型化に伴って、シール部における液晶側と外部側との距離を短くする検討が行われている。
しかしながら、この距離を短くすると、シール部の耐湿性が悪化する。特に、高温多湿の環境下の地域でこれら透過型や反射型の液晶表示素子を備えた液晶表示装置を使用した際には、大気中の水分がシール部を透過して液晶中に浸入し、この侵入した水分が液晶の配向状態を変化させる場合がある。
液晶の配向状態の変化は、輝度むら等の表示不良の原因となる。
【０００６】
そこで、これら透過型及び反射型の液晶表示素子の耐湿性を向上させる手段の一例が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されている発明によれば、液晶表示素子をパッケージ本体で囲んで密閉することによって、液晶表示素子の耐湿性を向上できるとしている。
【特許文献１】特開平１１−６４８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、液晶表示素子をパッケージ本体で囲んで密閉する構造を有するので、パッケージ本体が大きくなるため、小型化に対してその改善が望まれる。
また、特許文献１に開示されている発明では、パッケージ本体の構造が複雑になると共に部品点数の増加するため、製造コストが大幅に高くなる虞があり、その改善が望まれる。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、小型化が可能であり、また、従来よりも安価な製造コストで製造できる、耐湿性に優れた透過型及び反射型の液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本願発明は次の手段を有する。
即ち、複数の画素電極（１２）が形成された画素領域を有する第１の基板（１０）と、前記第１の基板と所定の間隙（Ｄ１）を有して対向配置され、前記画素領域と対向する領域に光透過性を有する電極（２２）を備えた第２の基板（２０）と、前記画素領域の周部に沿って該画素領域を囲うように設けられると共に、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記所定の間隙を有して接合するシール部（３１）と、前記シール部で囲われた領域における前記所定の間隙に充填された液晶（３３）と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を含み、前記シール部の外周面を前記第１の基板と前記第２の基板とに亘って覆うように前記シール部の周部に沿って設けられた耐湿層（３２）と、を有することを特徴とする液晶表示素子（１）である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透過型及び反射型の液晶表示素子において、小型化が可能であり、従来よりも安価な製造コストで製造でき、耐湿性に優れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の液晶表示素子の実施例を説明するための模式的断面図であり、図２は、この液晶表示素子を製造する製造方法の一例を説明するためのフローである。
実施例では、反射型の液晶表示素子を例に挙げて説明する。
【００１２】
＜実施例＞
図１に示すように、液晶表示素子１は、主として、駆動基板１０と、この駆動基板１０と所定の間隙Ｄ１を有して対向配置された光透過性を有する光透過性基板２０と、駆動基板１０と光透過性基板２０とを上記所定の間隙Ｄ１を有して接合する環状のシール部３１と、シール部３１，シール部３１と駆動基板１０との境界部Ａ１０，及びシール部３１と透明基板２０との境界部Ａ２０に亘ってこれらを一体に覆うようにシール部３１の外周部に沿って形成された耐湿層３２と、シール部３１で囲われた上記所定の間隙Ｄ１に充填された液晶３３と、により構成されている。
即ち、シール部３１，シール部３１と駆動基板１０との境界部Ａ１０，及びシール部３１と透明基板２０との境界部Ａ２０は、耐湿層３２によって外部の大気と完全に遮断されている。
【００１３】
駆動基板１０は、主として、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１１と、この半導体基板１１における光透過性基板２０と対向する面にマトリスク状に規則的に形成された画素電極である反射電極１２と、半導体基板１１の上記面近傍に形成されて反射電極１２それぞれに所定の電圧を個別に供給するＣＭＯＳトランジスタ駆動回路部１３と、上記面上に形成されてラビング処理が施された第１の配向膜１４と、により構成されている。
画素電極である反射電極１２がマトリスク状に規則的に形成された領域は、画像を表示するための画素領域である。
この駆動基板１０は、周知の半導体プロセスにより作製することができる。
反射電極１２の材料としては、Ａｌ（アルミニウム），Ａｕ（金），Ａｇ（銀），及びこれらの合金を用いることができる。
第１の配向膜１４の材料としては、ポリイミドやＳｉＯ２（二酸化シリコン）を用いることができる。ポリイミドはＳｉＯ２に比べて耐湿性に優れ、ＳｉＯ２はポリイミドに比べて耐光性に優れる。
ここで、耐光性とは、液晶表示装置の光源から強い光が液晶表示素子に長時間に亘って照射され続けても、液晶表示素子が異常動作したり表示された画像の画質が劣化したりすることのない、光に対する液晶表示素子の安定性のことをいう。
実施例では、反射電極１２の材料としてＡｌ合金、第１の配向膜１４の材料としてＳｉＯ２を用いた。
【００１４】
透明基板２０は、主として、石英ガラス基板２１と、この石英ガラス基板２１における駆動基板１０と対向する面に上記反射電極１２に対向するように形成された光透過性及び導電性を有する光透過性電極２２と、上記面上に形成されてラビング処理が施された第２の配向膜２４と、により構成されている。
この光透過性基板２０は、周知の半導体プロセスにより作製することができる。
第２の配向膜２４の材料としては、上述した第１の配向膜１４と同様に、ポリイミドやＳｉＯ２（二酸化珪素）を用いることができる。
実施例では、石英ガラス基板２１としてコーニング社製商品名＃１７３７を用い、光透過性電極２２の材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用い、第２の配向膜２４の材料としてＳｉＯ２を用いた。
【００１５】
シール部３１は、熱硬化性または光硬化性を有する樹脂３０ａに、所定の直径を有するスペーサボール３０ｂが混入されたシール材３０を塗布して硬化したものであり、駆動基板１０側ではこの駆動基板１０と第１の配向膜１４とに亘って形成され、光透過性基板２０側ではこの光透過性基板２０と第２の配向膜２４とに亘って形成されている。
駆動基板１０と光透過性基板２０との間隙Ｄ１の幅ＷＤ１、所謂セルギャップＷＤ１は、このスペーサボール３０ｂの直径に応じて設定される。実施例ではセルギャップＷＤ１が３μｍとなるようにスペーサボール３０ｂの直径を設定した。
【００１６】
環状のシール部３１を形成する第１の手段として、駆動基板１０または光透過性基板２０の表面にシール材３０を不連続部を有するように略環状に塗布し、駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０を介して貼り合わせると共にこのシール材を硬化させることによって駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０で接合した後、シール材３０で囲われた部分の間隙Ｄ１に上記不連続部から液晶３３を注入し、さらにこの不連続部を封止剤で封止して環状のシール部３１とする、所謂、液晶注入法がある。
【００１７】
また、環状のシール部３１を形成する第２の手段として、駆動基板１０または光透過性基板２０の表面にシール材３０を環状に塗布し、シール材３０で囲われた部分の上記表面に液晶３３を滴下した後、駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０を介して貼り合わせると共にこのシール材を硬化させることによって駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０で接合する、所謂、液晶滴下法がある。
実施例では、上述した第１の手段である液晶注入法を用いた液晶表示素子の製造方法について説明する。
【００１８】
耐湿層３２は、シール部３１よりも耐湿性に優れた材料からなり、このような材料として、例えばＳｉＯ２（二酸化珪素）等を用いることができる。
ここで、耐湿性とは、水分に対して材料特性が変化しにくく、また、水分子を透過させにくい性質をいう。
また、耐湿層３２は、前述したように、シール部３１，シール部３１と駆動基板１０との境界部Ａ１０，及びシール部３１と光透過性基板２０との境界部Ａ２０に亘ってこれらを一体に覆うようにシール部３１の外周部に沿って形成されている。
即ち、シール部３１，シール部３１と駆動基板１０との境界部Ａ１０，及びシール部３１と光透過性基板２０との境界部Ａ２０は、耐湿層３２によって外部の大気と完全に遮断されている。
【００１９】
また、耐湿層３２は、所定の粘度を有する常温ガラス材（ＨＬＧ：Heat Less Glass）を、シール部３１の外周部に沿って塗布した後、この常温ガラス材を常温（例えば２５℃）で硬化することによって形成できる。
常温ガラス材は、主として、ＳｉＯ２を主成分とする主剤と、この主剤と触媒反応可能な触媒と、この常温ガラス材を所定の粘度に調整するための溶剤と、からなる。
実施例では、株式会社ミクロ技術研究所製のＨＬＧを使用し、耐湿層３２の厚さｔ３２が約５０μｍとなるように溶剤でこのＨＬＧの粘度調整を行った。
【００２０】
液晶３３の種類については特に限定するものではないが、実施例では代表的な液晶であるｎ型のネマチック液晶を用いた。
【００２１】
次に、上述した液晶表示素子１の製造方法について、図２を用いて説明する。
【００２２】
まず、駆動基板１０を周知の半導体プロセスにより作製し（Ｐ１）、光透過性基板２０を周知の半導体プロセスにより作製する（Ｐ２）。
Ｐ１及びＰ２はどちらを先に行っても構わない。
【００２３】
次に、駆動基板１０の反射電極１１が形成された領域である画像表示領域を囲うと共に不連続部を有するように、駆動基板１０上にシール材３０を塗布する（Ｐ３）。
この不連続部は、後述するＰ５で液晶３３を注入するための液晶注入口となる。
また、駆動基板１０に替えて光透過性基板２０上にシール材３０を塗布するようにしてもよい。
【００２４】
そして、駆動基板１０と光透過性基板２０とを互いに位置合わせした後、駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０を介して貼り合わせ、さらにシール材３０を硬化させることによって、駆動基板１０と光透過性基板２０とをシール材３０で所定の間隙Ｄ１を有して接合する（Ｐ４）。
【００２５】
その後、液晶３３を、上記不連続部である液晶注入口から、シール材３０で囲われた領域における間隙Ｄ１に注入して、この間隙Ｄ１を液晶３３で充填させる（Ｐ５）。
【００２６】
次に、液晶注入口を封止材で封止することにより、環状のシール部３１を形成する（Ｐ６）。
【００２７】
さらに、所定の粘度を有する常温ガラス材（ＨＬＧ：Heat Less Glass）を、シール部３１の外周部に沿って塗布した後、この常温ガラス材を常温（例えば２５℃）で硬化させることによって、耐湿層３２を形成する（Ｐ７）。
【００２８】
上述した工程Ｐ１〜Ｐ７により、液晶表示素子１を得る。
【００２９】
次に、上述した液晶表示素子１と、比較例として上述した耐湿層３２を有さない液晶表示素子とについて、信頼性試験の１つのである高温高湿保存試験を行った。
比較例の液晶表示素子は、実施例の液晶表示素子１と比較して、耐湿層３２を有さない点で異なり、それ以外の構成部については実施例の液晶表示素子１と同じである。
また、高温高湿保存試験として、温度が６０℃であり湿度が９０％である環境下で各液晶表示素子を１０００時間保存し、保存後の各液晶表示素子を用いて画像をそれぞれ表示し、この表示された画像を観察することによって、各液晶表示素子の信頼性評価を行った。
その結果、比較例の液晶表示素子では輝度むらが発生したが、実施例の液晶表示素子１では輝度むらのない高品位な画像が得られた。
【００３０】
以上詳述したように、本発明の液晶表示素子によれば、特に、シール部よりも耐湿性に優れた耐湿層を、シール部，シール部と駆動基板との境界部，及びシール部と光透過性基板との境界部に亘ってこれらを一体に覆うようにシール部の外周部に沿って設けた構成とすることにより、これらシール部，シール部と駆動基板との境界部，及びシール部と光透過性基板との境界部を、耐湿層３２によって外部の大気と完全に遮断することができるので、大気中の水分が液晶中に浸入することを防止できるため、液晶表示素子の耐湿性を向上させることができる。
また、本発明の液晶表示素子によれば、外部の大気から液晶への水分の侵入を耐湿層で防ぐことができるので、シール部における液晶側と外部側との距離を短くすることができ、液晶表示素子の小型化が図れる。
また、本発明の液晶表示素子によれば、耐湿層の材料である常温ガラス材をシール部の外周部に沿って塗布した後、常温で硬化させる簡単な工程で耐湿層を形成することができるので、耐湿性に優れた液晶表示素子を安価な製造コストで製造することができる。
【００３１】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００３２】
例えば、実施例では、反射型の液晶表示素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、実施例の駆動基板１０を、主として例えばＩＴＯからなる光透過性電極がマトリクス状に規則的に配置された光透過性を有する石英ガラス基板に替えることによって、透過型の液晶表示素子においても本発明を適用することができる。
【００３３】
また、実施例では、図２を用いて、前述した第１の手段である液晶注入法について説明したが、これに限定されるものではなく、第１の手段に替えて前述した第２の手段である液晶滴下法により、本発明の液晶表示素子を作製してもよい。
即ち、図２において、Ｐ３工程で、画像表示領域を囲うように駆動基板１０（または光透過性基板２０）上にシール材３０を環状に塗布し、次に、Ｐ５工程としてシール材３０で囲われた領域に液晶３３を滴下し、その後、Ｐ４工程及びＰ７工程を順次行うことによって実施例の液晶表示素子と同様の液晶表示素子を製造することができる。
【００３４】
また、実施例では、耐湿層を形成するための材料として、常温ガラス材を用いたが、これに限定されるものではなく、シール部の構成材料である樹脂よりも耐湿性に優れる材料を用いて耐湿層を形成することにより、実施例と同様の効果をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の液晶表示素子の実施例を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明の液晶表示素子を製造する製造方法の一例を説明するためのフローである。
【符号の説明】
【００３６】
１  液晶表示素子、  １０  駆動基板、  １１  半導体基板、  １２  反射電極、  １３  ＣＭＯＳトランジスタ駆動回路部、  １４，２４  配向膜、  ２０  光透過性基板、  ２１  石英ガラス基板、  ２２  光透過性電極、  ３０  シール材、  ３０ａ  樹脂、  ３０ｂ  スペーサボール、  ３１  シール部、  ３２  耐湿層、  ３３  液晶、  Ｄ１  間隙、  Ａ１０，Ａ２０  境界部、  ＷＤ１  幅、  ｔ３２  幅
【図１】
2008250120.tif 000003
【図２】
2008250120.tif 000004