(57)【要約】【課題】強誘電性液晶注入後の冷却工程において発生するジグザグ欠陥を抑制し、良好な画像品質を実現する強誘電性液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶注入口のシール材内壁に凹部を設ける、若しくはシリコン基板上、又はガラス基板上に凹部を設ける、若しくはシリコン基板上、又はガラス基板上の配向膜に無配向部分を形成する事により、それらの部分に強誘電性液晶分子間のストレスを集中させ、強制的にジグザグ欠陥を生じさる事により、強誘電性液晶全体でのストレスを緩和させ、画素領域での発生を抑制する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、一対の基板を、突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を介して貼り合わせ、前記液晶注入口より強誘電性液晶を注入してなる強誘電性液晶表示素子において、前記液晶注入口に強誘電性液晶のジグザグ欠陥を誘発させる配向欠陥誘発部を設けた事を特徴とする強誘電性液晶表示素子。
【請求項２】
前記配向欠陥誘発部は、前記シール材内壁に形成された凹部である事を特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。
【請求項３】
前記配向欠陥誘発部は、前記一対の基板上の少なくともどちらか一方に形成された凹部である事を特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。
【請求項４】
前記配向欠陥誘発部は、前記一対の基板の対向する面それぞれに形成された配向膜の、少なくともどちらか一方に形成された無配向部であることを特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶表素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電性液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強誘電性液晶は、原理的に高速応答性、メモリ性、広視野角等の特徴を有する事が報告されて以来、次世代の液晶と呼ばれ、精力的に研究がなされ、特性の改良や製品化が行われている。
【０００３】
図１は、従来の強誘電性液晶表示素子を示す平面図である。シリコン基板１とガラス基板２がシール材３を介し、オフセットするように貼り合わされており、それぞれの対向する側の面にはＩＴＯ電極、配向膜等が形成されている。前記シール材３の一部には突出形状を有する液晶注入口４が設けられており、そこから強誘電性液晶が注入され、前記液晶注入口４が封止材により封止されている。尚、ＩＴＯ電極、配向膜、強誘電性液晶、封止材は、不図示とする。
【０００４】
液晶表示素子の製造方法、特に液晶注入方法については幾つか提案されており、その中でも液晶が強誘電性液晶である場合、液晶分子の配向膜への配座が安定して行われるという理由等から毛細管現象を利用した注入方法が用いられている。ここで、毛細管現象を利用して製造される強誘電性液晶表示素子の製造方法について簡単に説明する。まず、絶縁膜、ＩＴＯ電極を形成したシリコン基板１、及びＩＴＯ電極を形成したガラス基板２上にそれぞれ配向膜を形成すると共に、ラビング処理を施す。次に、前記ラビング処理を施したシリコン基板１上の画素領域５形成部分を囲むようにシール材３を塗布し、その上から前記ガラス基板２を貼り合わせた後、シール材３を硬化させて強誘電性液晶表示素子の空セルを形成する。尚、通常はシリコンウェーハに複数個同時に形成し、完成後個々の空セルに分断される。前記シール材３の一部は、液晶注入口４として開口されており、そこに強誘電性液晶を塗布する。強誘電性液晶は、常温では粘度が高いため、液晶注入口４に塗布しただけでは注入はされない。そして、真空チャンバ（不図示）内で前記空セルの真空排気を行った後、強誘電性液晶を相転移温度で加熱して粘度を低下させ、シリコン基板１とガラス基板２の狭ギャップ間に毛細管現象により徐々に浸透させて注入を行う。その際、空セル内外の差圧と加熱温度を調節する事により、浸透速度を制御する事も可能であるが、差圧を加えず、純粋に毛細管現象のみで注入を行った方が、注入時間は掛かるが液晶分子の配向膜への配座はより安定して行われる。尚、純粋に毛細管現象のみで液晶注入を行う場合には、空セルに液晶注入口だけではなく排気口も設ける必要がある。この排気口は、パネルの内圧と外圧を等しく保つためのもので、これにより毛細管現象のみでの液晶注入が円滑に進行すると共に、不完全注入による気泡の発生が防止される。ただし、強誘電性液晶表示素子の大きさが十分に小さい場合には、排気口を設けずともよい。そして、強誘電性液晶の注入完了後、温度制御をしつつ常温になるまでセルの冷却を行う。この冷却工程により強誘電性液晶分子の配向がなされ、冷却が完了した時点で液晶注入口に封止材を塗布し、封止を行う。以上の工程で強誘電性液晶表示素子は製造される。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１９９２０２号公報（第４−５頁、第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
強誘電性液晶は、その液晶分子の構造上、配向不良であるジグザグ欠陥が生じ易い。ジグザグ欠陥とは、液晶分子の各層構造の間にずれが生じた状態の事で、その発生原因としては幾つか考えられるが、主に液晶注入後の冷却工程中に発生する事が知られている。これは、冷却が進み、徐々に液晶分子の配向が形成される際、各液晶分子間に何らかのストレスが発生するためと考えられる。また、ジグザグ欠陥は、配向膜のラビング方向と垂直な方向に発生し易い。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、強誘電性液晶注入後の冷却工程において発生するジグザグ欠陥を抑制し、良好な画像品質を実現する強誘電性液晶表示素子を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
少なくとも、一対の基板を、突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を介して貼り合わせ、前記液晶注入口より強誘電性液晶を注入してなる強誘電性液晶表示素子において、前記液晶注入口に強誘電性液晶のジグザグ欠陥を誘発させる配向欠陥誘発部を設けた強誘電性液晶表示素子とする。
【０００９】
前記配向欠陥誘発部は、前記シール材内側に形成された凹部である強誘電性液晶表示素子とする。
【００１０】
前記配向欠陥誘発部は、前記一対の基板上の少なくともどちらか一方に形成された凹部である強誘電性液晶表示素子とする。
【００１１】
前記配向欠陥誘発部は、前記一対の基板の対向する面それぞれに形成された配向膜の、少なくともどちらか一方に形成された無配向部である強誘電性液晶表素子とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は、請求項２記載による、本発明の第１実施形態である強誘電性液晶表示素子の個々に分断する前の状態（空セル）を示す図である。図３は、前記第１実施形態である強誘電性液晶表示素子を示す図で、（ａ）は液晶注入口付近の要部拡大図、（ｂ）は平面図である。尚、基本的な製造工程は従来と同様であるため詳しい説明は省略し、本発明に係る部分についてのみ説明する。まず、図２に示すように、凹部６を有するシールパターン（シール材）７をシリコンウェーハ８上に複数個形成する。前記凹部６は、図３（ａ）に示すように、縦（ｄ）１００〜２００μｍ、横（ｗ）１００μｍ、である。シールパターン７の形成は、印刷等により行い、ある程度自由な形状に形成可能である。
【００１３】
次に、シールパターン７を形成した前記シリコンウェーハ８を、その対向基板であるマザーガラス基板（不図示）と貼り合わせ、図３（ｂ）に示すような個々の空セルに分断する。分断後、従来の製造工程と同様に、液晶注入口４に強誘電性液晶を塗布し、その状態で真空チャンバ（不図示）内において真空排気を行うと共に、加熱により強誘電性液晶の粘度を低下させ、毛細管現象による液晶注入を行う。尚、本発明の実施形態に係る強誘電性液晶表示素子は、毛細管現象のみで液晶注入が行える大きさのものであり、排気口は設けられていないが、これに限定されるものではない。
【００１４】
強誘電性液晶の注入完了後、常温になるまで温度制御をしながら徐々にセルの冷却を行う。これにより、強誘電性液晶の液晶分子がスメクティック相に転移し、特有の層構造を形成する。この時、液晶注入口４のシール材７内壁には、凹部６が形成されているため、そこに強誘電性液晶に対するストレスに急激な変化が起こる。これにより、前記凹部６にジグザグ欠陥が誘発され、結果的に注入された強誘電性液晶全体に対するストレスが緩和される事となる。つまり、液晶表示素子において重要である画素領域５でジグザグ欠陥が発生しないように、それ以外の部分で強制的にジグザグ欠陥を発生させるのである。
【００１５】
図４は、請求項３記載による、本発明の第２実施形態である強誘電性液晶表示素子を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は液晶注入口付近の要部断面図である。基本的な構成は、第１実施形態と同様である。この構成の特徴としては、シリコン基板１上に、ジグザグ欠陥を誘発するための凹部９を設けた事である。前記凹部９は、（ｂ）に示すように、縦（ｄ）１００〜２００μｍ、深さ（ｈ）０．２〜１μｍであり、横幅は、注入口の幅に合わせて適宜選択する。この凹部９は、第１実施形態において形成したシール材７内壁の凹部６と同じ効果を奏する。つまり、前記凹部９に強誘電性液晶に対するストレスの急激な変化を引き起こし、そこにジグザグ欠陥を誘発させるのである。尚、本明細書で用いた図面は、説明をし易くするため模式的に表したもので、凹部９のサイズ等は、比例尺ではない。また、前記凹部９は、シリコン基板１自体に直接形成するわけではなく、シリコン基板１上の堆積膜（絶縁膜、電極膜等）を加工する事により形成する。
【００１６】
以下、図５〜８を参照し、シリコン基板１上に前記凹部９を形成する方法について説明する。図５は、第１の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図である。シリコン基板１上に絶縁膜１０、反射電極層（Ａｌ）１１、保護膜１２が順次積層されており、凹部９を形成する際には、前記反射電極層１１の凹部形成部分をドライエッチングにより除去した後、上から保護膜１２を形成する。この場合、精確な凹部ではなく、窪みといった形状になるが、配向欠陥誘発部としての機能に特に影響は無い。
【００１７】
図６は、第２の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図である。この場合においては、絶縁膜１０上に反射電極層１１を形成した後、その上に保護膜１２を形成し、該保護膜１２の凹部形成部分をドライエッチングにより除去する事により、凹部９を形成する。
【００１８】
図７は、第３の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図である。この場合においては、シリコン基板１上に絶縁膜１０を形成した後、反射電極層１１、保護膜１２を順次形成すると共に、該反射電極層１１と保護膜１２の凹部形成部分をドライエッチングにより除去し、凹部９を形成する。
【００１９】
また、その他の方法として、下層に形成される配線に、配線密度の低い部分を形成し、平坦化処理（ＣＭＰ）の配線密度による研磨速度の違い（配線密度が低い部分ほど早く研磨される）を利用し、その部分を凹部として形成する事等も可能であり、前記実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図８は、シリコン基板１上ではなく、ガラス基板２上に凹部９を形成する、第１の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図である。尚、凹部９の大きさは、シリコン基板１上に形成する場合と同じである。この場合、まず、ガラス基板２上に電極となるＩＴＯ膜１３を形成し、その後、ガラス基板２とＩＴＯ膜１３の凹部形成部分をドライエッチングにより除去する事により、凹部９を形成する。
【００２１】
図９は、ガラス基板２上に凹部９を形成する、第２の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図である。まず、ガラス基板２の凹部形成部分をドライエッチングにより除去し、その後、ＩＴＯ膜１３を形成する。尚、この場合も、図５に示したものと同じように精確な凹部ではなく、窪みといった形状になるが、配向欠陥誘発部としての機能に特に影響は無い。
【００２２】
図１０は、請求項４記載による、本発明の第３実施形態を示す液晶注入口付近の平面図である。特徴としては、第２実施形態において形成したシリコン基板１、又はガラス基板２上の凹部９の代わりに、配向膜の無配向部１４を配向欠陥誘発部として形成した事である。これにより、配向膜の配向部１５と無配向部１４との間で状態の差を作り、そこに強誘電性液晶に対するストレスの急激な変化を生じさせる事により、前記凹部９と同じ機能を持たせる。
【００２３】
前記無配向部１４の形成方法としては、シリコン基板、又はガラス基板に配向膜を形成した後、その配向膜の無配向部１４を形成する部分に紫外線、又はレーザーを照射し、配向膜に損傷を与える方法やシリコン基板、又はガラス基板に配向膜を形成した後、その配向膜の無配向部１４を形成する部分を機械的に擦り、配向膜表面に微小な傷をつける、若しくは配向膜を除去する等の方法が考えられる。前者の紫外線、又はレーザーを用いる方法は、配向膜形成後、ラビング後、又は強誘電性液晶注入後の、どの工程においても実施可能であるが、ラビング直後に行うのが効果的である。尚、強誘電性液晶注入後に行うのは、強誘電性液晶自体に損傷を与える可能性があるため望ましくはない。
【００２４】
図１１は、液晶注入口の形成位置を説明するための平面図である。前述したように、ジグザグ欠陥は、ラビング方向と垂直な方向に発生し易く、図中矢印で示すようにラビングを施した場合、液晶注入口１６内側のシール材３の角部１７周辺において、図中点線Ａに沿って発生し易い。これは、前記角部１７に強誘電性液晶のストレスが集中し易いためと考えられる。このため、本発明に係る配向欠陥誘発部においてジグザグ欠陥を完全に抑制し切れなかった場合、前記角部１７でジグザグ欠陥が発生し、強誘電性液晶表示素子の画素領域５に影響を及ぼす、つまり前記点線Ａが画素領域５に重なる可能性がある。従って、液晶注入口１６は、前記点線Ａが画素領域５に重ならない位置に形成するのが望ましい。即ち、液晶注入口１６内側のシール材３の角部１７で発生したジグザグ欠陥が画素領域５に接触しないよう、角部１７をそこから遠ざけるのである。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、配向欠陥誘発部の形状等は、本実施形態で説明したものに限定されないと共に、本発明の各構成は、それぞれ組み合わせて実施可能な事は言うまでも無い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶注入口付近のシール材、又は基板上に凹部を設ける、若しくは基板上の配向膜に無配向部を設ける事により、強誘電性液晶の各液晶分子間に働くストレスをそこに集中させ、強制的にジグザグ欠陥を発生させる事により、強誘電性液晶全体のストレスを緩和させ、画像領域でのジグザグ欠陥の発生を抑制する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の強誘電性液晶表示素子を示す平面図
【図２】本発明の第１実施形態である強誘電性液晶表示素子の個々に分断する前の状態を示す図
【図３】本発明の第１実施形態である強誘電性液晶表示素子示す図で、（ａ）は液晶注入口付近の要部拡大図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である強誘電性液晶表示素子を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は液晶注入口付近の要部断面図である。
【図５】シリコン基板上に凹部を形成する、第１の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図
【図６】シリコン基板上に凹部を形成する、第２の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図
【図７】シリコン基板上に凹部を形成する、第３の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図
【図８】ガラス基板上に凹部を形成する、第１の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図
【図９】ガラス基板上に凹部を形成する、第２の凹部形成方法を示す液晶注入口付近の要部断面図
【図１０】本発明の第３実施形態を示す液晶注入口付近の平面図
【図１１】液晶注入口の形成位置を説明するための平面図
【符号の説明】
１  シリコン基板
２  ガラス基板
３  シール材
４  液晶注入口
５  画素領域
６  凹部（シール材内壁）
７  シールパターン（シール材）
８  シリコンウェーハ
９  凹部（基板上）
１０  絶縁膜
１１  反射電極層（Ａｌ）
１２  保護膜
１３  ＩＴＯ膜
１４  無配向部
１５  配向部
１６  液晶注入口
１７  角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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