(57)【要約】【課題】  製造工程の煩雑化を招く手法に拠らずとも、無機蒸着膜の外周端境界線の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥の発生を抑制ないし解消することを可能とする液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法を提供する。【解決手段】  ＴＦＴ側基板や共通電極側基板のような基板１の有効表示領域２上を覆うように、無機配向膜３が設けられている。無機配向膜３は、その外周端境界線５が、有効表示領域２の外周端境界線からその外側へと０．３５［ｍｍ］以上張り出した位置にあるように設定されている。かつ、その外周端境界線５は、シール材７の内周端境界線８からさらに内側の有効表示領域２へと０．１０［ｍｍ］以上後退した位置にあるように設定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置され、シール材にて周囲を封止された一対の基板どうしの間隙に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の表面の少なくとも有効表示領域上に無機配向膜を形成してなる液晶表示素子であって、
前記無機配向膜は、外周端境界線が前記有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸し、かつ前記シール材の内周端境界線から前記有効表示領域側に0.10［ｍｍ］の位置以内であるように設けられている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記無機配向膜は、５０［ｎｍ］ないし２５０［ｎｍ］の範囲内の膜厚に形成してなるものである
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記無機配向膜は、前記基板の表面を水平方向０度として、４０ないし７０度の範囲内の角度で、酸化シリコンを斜方蒸着してなるものである
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記有効表示領域の外周端境界線と前記シール材の内周端境界線との間が、0.45［ｍｍ］以上の距離に設定されており、最外形，シール材太さおよび有効表示領域の大きさから制約されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
一対の基板のうち少なくとも一方の基板の表面の少なくとも有効表示領域上に無機配向膜を斜方蒸着によって形成し、前記一対の基板を互いに対向して配置し、前記一対の基板どうしの間隙に液晶層を挟持させ、シール材にて周囲を封止して、液晶表示素子を製造するにあたり、
前記無機配向膜の外周端境界線が前記有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸し、前記シール材の内周端境界線から前記有効表示領域側に0.10［ｍｍ］の位置以内になるように形成する
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記無機配向膜を、５０［ｎｍ］ないし２５０［ｎｍ］の範囲内の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記無機配向膜を、前記基板の表面を水平方向０度として４０ないし７０度の範囲内の角度で、酸化シリコンを斜方蒸着して形成する
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記有効表示領域の外周端境界線と前記シール材の内周端境界線との間を、0.45［ｍｍ］以上の距離に設定し、最外形、シール材太さおよび有効表示領域の大きさから制約される位置以内に設定する
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機配向膜を有して、例えば液晶プロジェクタのライトバルブとして好適に用いられる、液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる液晶プロジェクタと呼ばれる投射型液晶表示装置には、従来、ＴＮ型（Twisted Nematic type）の液晶表示素子（液晶表示パネル）が用いられているが、そのＴＮ型の液晶表示素子では、有機配向膜が用いられていた。
【０００３】
しかし、近年の液晶プロジェクタの高輝度化、コスト削減による小型化などに起因して、ライトバルブに入射する光量がますます強大なものとなって行く傾向にあるため、その光や熱による有機配向膜の劣化・変質が懸念される。このため、近年では特に液晶プロジェクタ用の液晶表示素子に対しては、ＳｉＯ2 のような無機材料を蒸着してなる無機配向膜を用いることが提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照。）。
【０００４】
ところが、無機配向膜は、ＴＮ型の液晶との化学的相互作用が弱い傾向にあるので、配向の安定性が低く、未だ実用化に十分な段階には達していない。
【０００５】
他方、ＳｉＯ2 を斜方蒸着してなる膜を無機配向膜として使用すると、垂直配向型であれば安定して配向することが知られている（特許文献５、特許文献６参照。）。しかし、これもポリイミド等の有機垂直配向膜における配向性高分子と液晶分子との分子相互作用による液晶分子配向規制力と比較すると、液晶分子の配向規制力が弱い。
【０００６】
このため、無機材料を斜方蒸着して配向膜を形成した場合には、液晶セル内に液晶を注入した直後には、液晶層内の液晶分子を十分実用に耐え得るような有効な配向状態（初期配向状態）に規制することができるものの、時間の経過に連れて、例えば紫外線硬化型樹脂接着剤等からなるシール材の影響などに因り、シール材の近傍から液晶分子の配向状態が乱れ始め、やがては液晶分子の初期配向状態を維持できなくなり、延いては表示画面の周辺部から表示品質の悪化が生じるという虞がある。
【０００７】
このような表示品質悪化を回避するための手法として、光の当たらないシール材の近傍部分には配向規制力の強い有機垂直配向膜を設け、有効表示領域には無機垂直配向膜を設けた構造を有する液晶表示装置などが提案されている（特許文献７参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−１８８６２１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１７２１２１号公報
【特許文献３】特開昭５４−４６５７６号公報
【特許文献４】特開昭５３−８４７５０号公報
【特許文献５】特開平５−２０３９５８号公報
【特許文献６】特開平７−１５９７８８号公報
【特許文献７】特開２００２−２１４６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような手法では、斜方蒸着によって無機配向膜を形成した後に、有機垂直配向膜を印刷またはフォトリソグラフィ法などを用いてパターニングする必要があり、そのような工程の追加で配向膜形成工程が煩雑化してしまうという不都合がある。また、表面状態に対して極めてセンシティブな斜方蒸着膜の表面を汚染し、その近傍の液晶配向状態不良を招くという虞もある。
【０００９】
また、無機蒸着膜の外周端境界線（換言すれば、蒸着された部分と蒸着されていない部分の境目）では、無機蒸着膜の表面が不均一になる傾向がある。このため、無機材料を斜方蒸着してなる無機蒸着膜は一般に、その外周端境界線の付近で配向規制力がさらに弱くなり、それに起因して、無機蒸着膜の外周端境界線の付近では配向ムラが生じる確率が高いことを、本発明者らは種々の実験および解析等により確認した。このような無機蒸着膜の外周端境界線の付近で配向ムラが生じると、それに起因して、表示画面の特に周辺部に見苦しい表示欠陥が発生する虞がある。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記のような製造工程の煩雑化を招く手法に拠らずとも、無機蒸着膜の外周端境界線の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥の発生を抑制ないし解消することを可能とする液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による液晶表示素子は、互いに対向して配置され、シール材にて周囲を封止された一対の基板どうしの間隙に液晶層が挟持され、それら一対の基板のうち少なくとも一方の基板の表面の少なくとも有効表示領域上に無機配向膜を形成してなり、前記無機配向膜は、外周端境界線が前記有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸し、かつ前記シール材の内周端境界線から前記有効表示領域側に0.10［ｍｍ］の位置以内であるように設けられている。
【００１２】
また、本発明による液晶表示素子の製造方法は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板の表面の少なくとも有効表示領域上に無機配向膜を斜方蒸着によって形成し、一対の基板を互いに対向して配置し、それら一対の基板どうしの間隙に液晶層を挟持させ、シール材にて周囲を封止して、液晶表示素子を製造するにあたり、無機配向膜を、その外周端境界線が有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸し、かつ前記シール材の内周端境界線から前記有効表示領域側に0.10［ｍｍ］の位置以内となるように形成するものである。
【００１３】
本発明による液晶表示素子または液晶表示素子の製造方法では、無機配向膜を、その外周端境界線が有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸し、かつ、シール材の内周端境界線から前記有効表示領域側に0.10［ｍｍ］の位置以内となるように形成されるので、有機配向膜と無機配向膜とを併存させる手法のような製造工程の煩雑化を招く手法に拠らずとも、無機蒸着膜の外周端境界線の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥が有効表示領域にまでは及ぶことがなくなる。
【００１４】
なお、上記の無機配向膜は、５０［ｎｍ］から２５０［ｎｍ］までの範囲内の膜厚に形成してなるものとすることが可能である。また、上記の無機配向膜は、基板の表面を水平方向０度として、４０ないし７０度の範囲内の角度で、酸化シリコンを斜方蒸着してなるものとすることが可能である。但し上記の数値範囲は望ましい一態様であって、これのみには限定されないことは言うまでもない。
【００１５】
また、上記のように、無機配向膜の外周端境界線が、有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸した位置となるように、かつシール材の内周端境界線からそのさらに内側の有効表示領域へと0.10［ｍｍ］以上後退した位置となるようにするためには、有効表示領域の外周端境界線とシール材の内周端境界線との間を、少なくとも0.45［ｍｍ］以上の距離に設定することが必要である。すなわち、有効表示領域の外周端境界線からシール材までの間の、いわゆる画面周縁部の幅は、少なくとも0.45［ｍｍ］以上に設定することが必要である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法によれば、無機配向膜を、その外周端境界線が有効表示領域の外周端境界線からその外側へと0.35［ｍｍ］以上延伸した位置に来るように形成したので、有機配向膜と無機配向膜とを併存させる手法のような製造工程の煩雑化を招く手法に拠らずとも、無機蒸着膜の外周端境界線の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥が有効表示領域にまでは及ぶことがなくなる。従って、製造工程の煩雑化を招くことなく、無機蒸着膜の外周端境界線の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥の発生を抑制ないし解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示素子における、有効表示領域の外周端境界線からその外側のシール材が配置された位置までの部分を特に抜き出して表したものである。なお、図示の繁雑化を避けるために、本実施の形態の液晶表示素子における最も特徴的な部分である無機配向膜の外周端境界線付近以外の、例えば有効表示領域内に設けられて各画素を構成するための画素電極などのような、一般的な液晶表示素子と同様の各部位については、その詳細な説明や図示は省略する。
【００１９】
この液晶表示素子では、基板１の表面の有効表示領域２上に、無機配向膜３が、基板１の表面を水平方向０度として４０〜７０度の範囲内の角度で、ＳｉＯ2 （酸化シリコン）を斜方蒸着することによって形成されている。無機配向膜３の膜厚は、例えば１００［ｎｍ］を中心値として±５０［ｎｍ］の誤差を許容する、といった設計で、５０［ｎｍ］から２５０［ｎｍ］までの範囲内の膜厚に形成されている。
【００２０】
無機配向膜３は、外周端境界線５が、有効表示領域２の外周端境界線６からその外側へと、例えば０．５０［ｍｍ］のような、０．３５［ｍｍ］以上の距離に亘って延伸させた（ずらせて余裕を持たせた）位置にあり、かつシール材７の内周端境界線８からそのさらに内側の有効表示領域２へと０．１０［ｍｍ］以上後退した位置にあるように、設けられている。従って、有効表示領域２の外周端境界線とシール材７の内周端境界線８との間の画面周縁部のスペースは、例えば０．５０［ｍｍ］のような、少なくとも０．４５［ｍｍ］以上の大きさ（幅）に設定される。
【００２１】
このような無機配向膜３が形成された２枚で一対の基板１を、互いに対向して配置し、シール材７にて基板１の周囲を封止すると共に貼着し、その２枚の基板１どうしの間隙に液晶層（図示省略）を挟持して、この液晶表示素子の主要部は構成されている。
【００２２】
このように、無機配向膜３を、その外周端境界線５が有効表示領域２の外周端境界線６からその外側へと０．３５［ｍｍ］以上延伸した位置に来るように形成することで、有機配向膜と無機配向膜とを併存させる手法（図示省略）のような製造工程の煩雑化を招く手法に拠らずとも、無機配向膜３の外周端境界線５の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥が有効表示領域２にまで及ぶことを回避することができる。そしてその結果、従来は無機配向膜３の外周端境界線５の付近で生じていた配向ムラに起因した表示欠陥の発生を抑制ないし解消することが可能となる。
【００２３】
しかも、無機配向膜３を、その外周端境界線５がシール材７の内周端境界線８からそのさらに内側の有効表示領域２へと０．１０［ｍｍ］以上後退するように設けているので、無機配向膜３とシール材７との間に０．１０［ｍｍ］以上の距離が設けられることとなり、その結果、無機配向膜３とシール材７との間での化学的な干渉等を防ぐことができ、延いてはその部分での液晶層の劣化やそれに起因した表示欠陥の発生を抑制ないしは解消することができる。
【実施例】
【００２４】
次に、本実施の形態に係る液晶表示素子およびその製造方法の実施例について説明する。
【００２５】
まず、無機配向膜３の斜方蒸着を行う際に、シール材７からの汚染を回避するために、およびシール材７の塗布部分の付近に無機配向膜３が蒸着されないように、シール材７の塗布部分から有効表示領域２に向けて０．１０［ｍｍ］ほど張り出す大きさの金属マスク９を使用した。そして蒸着対象である基板１の表面に損傷や汚染を与えてしまうこと防ぐために、基板１の表面から法線方向にわずかに高さΔｄだけ金属マスク９を浮かせた状態で、斜方蒸着を行った。
【００２６】
但しこのとき、無機配向膜３の外周端境界線５を、有効表示領域２の外周端境界線６からその外側へと０．３５［ｍｍ］以上の距離に亘って張り出させる（延伸しした位置まで設ける、あるいはカバレージエリアに余裕を持たせる）のではなくて、敢えて比較のために、金属マスク９を用いて、図３に示したような蒸着プロセスを行って無機配向膜３の張り出しの大きさ（距離）を、敢えて０．３５［ｍｍ］未満の０．１０［ｍｍ］という小さなものにして、図５に示したような基板を作製し、さらにそれを用いた液晶表示素子を作製した。また、このような無機配向膜３の張り出しを０．３５［ｍｍ］未満の複数種類の距離に設定した複数の基板１を作製し、さらにそれらを用いて液晶表示素子をそれぞれ作製して、その表示欠陥の発生の有無を確認した。
【００２７】
さらに具体的には、このときの斜方蒸着プロセスは、蒸着槽を限りなく真空な状態にすることで、可能な限りＳｉＯ2 以外の分子をパージした状態にしておき、槽内下部に蒸着源であるＳｉＯ2 の固体を設置し、それを蒸発させることで、槽内上部に取り付けた基板１（すなわちＴＦＴ側基板または対向側基板）の表面を、水平方向を０°として４０°〜７０°の範囲で傾けながら、５０〜２５０［ｎｍ］の膜厚となるように無機配向膜３を形成した。
【００２８】
その無機配向膜３を形成してなる基板１を組み込んで液晶表示素子を完成し、それを駆動して画像表示を行い、その表示品質（表示欠陥の有無等）を確認した。
【００２９】
その結果、シール材７に起因した配向ムラや表示欠陥は発生しなかったが、蒸着角度、膜厚によらず、図２の平面図に斜交線（網線）を付して模式的に示したように、有効表示領域２の外周端境界線６に近い部分に、配向乱れに因る表示ムラ２１が発生した。
【００３０】
そこで、今度は、無機配向膜３の外周端境界線５の張り出し（延伸）の距離を０．３５［ｍｍ］以上にして複数例の基板１を作製し、それらを各々組み込んだ液晶表示素子を作製し、それらについて表示欠陥の発生の有無を確認した。
【００３１】
このとき、液晶表示素子の基板１上に、シール材７を塗布する部分を金属マスク９でマスキングした（覆った）状態で斜方蒸着を行って無機配向膜３を形成するという手法については、上記と同様であるが、マスキングが蒸着膜の外周端部分付近に不安定な影を作ってしまう要因となることなどに起因して、あるいはシール材７の化学的な干渉等に起因して、無機配向膜３に着膜ムラが発生して表示品質を損なう要因となる虞もある。そこで、そのような着膜ムラ等が生じることを防ぐために、図４に示したように、金属マスク９の有効表示領域２側に部分的に傾斜角αのテーパを付けるようにした。
【００３２】
すなわち、蒸着源に近い側の有効表示領域２の外周端境界線６から被蒸着領域（換言すれば無機配向膜３）の外周端境界線５までの間の距離Leは、シール材７の内周端境界線８から有効表示領域２の外周端境界線６までの距離をLaとし、基板１の表面からの法線方向での金属マスク９の高さをΔd 、厚さをΔT 、金属マスク９の張り出しの距離をLo、基板１の水平方向からの傾き（換言すれば、蒸着の角度）をφとすると、Le=La −｛( Δd+ΔT)/Tanφ＋Lo｝なる計算式で表すことができる。この式に基づけば、金属マスク９の有効表示領域２寄りの部分に傾斜角αのテーパを付けるなどして、金属マスク９の実効的なΔT を減らすことで、有効表示領域２の外周端境界線６から無機配向膜３の外周端境界線５までの間の距離Leを、さらに大きくすることができる。
【００３３】
そこで、このような傾斜角αのテーパを設けて、無機配向膜３の外周端境界線５を有効表示領域２の外周端境界線６からその外側へとLe＝０．３５［ｍｍ］以上の距離に亘って張り出して設けることができるようにした金属マスク９を、基板１の法線方向に高さΔd だけ浮かした状態とし、その他の条件は上記と同様にして斜方蒸着を行って、無機配向膜３をその外周端境界線５が有効表示領域２の外周端境界線６からその外側へと０．３５  ［ｍｍ］以上の距離に亘って張り出すように設けてなる基板１を作製した。そしてその基板１を組み込んだ液晶表示素子を完成し、それを駆動して表示欠陥の発生の有無を確認した。その結果、表示ムラの発生は、全く視認されなかった。
【００３４】
以上の実験の結果を纏めると、有効表示領域２の外周端境界線６と無機配向膜３の外周端境界線５との間の距離と、液晶表示素子の検査に極めて熟練した検査員の目視によって確認される表示ムラのレベルとの関係は、図６に示したように、０．３５［ｍｍ］を境として、それ以上の距離であれば、実質的に目視では全く問題のない、表示ムラが視認されない、良品として評価される表示品質レベルとなり、例えば０．１０［ｍｍ］のように、０．３５［ｍｍ］未満であると、表示品質レベルを損なうような表示ムラが発生する、ということが明らかとなった。
【００３５】
ここで、無機配向膜３の膜厚は、上記のように１００［ｎｍ］（５０〜１５０［ｎｍ］）といったオーダー（桁または数値の規模）であるが、有効表示領域２の外周端境界線６と無機配向膜３の外周端境界線５との間の望ましい距離は、０．３５［ｍｍ］以上であるから、そのオーダーは、無機配向膜３の膜厚の３５００倍ということになる。液晶層に含まれている液晶分子や無機配向膜３の膜厚のオーダー（１００［ｎｍ］程度）から推測すると、有効表示領域２の外周端境界線６と無機配向膜３の外周端境界線５との間の望ましい距離のオーダーも、［ｎｍ］か［μｍ］程度であるのように想像されるが、実際には、上記の実施例で説明したように、液晶分子（図示省略）や無機配向膜３の膜厚のオーダーからは予期できないような、［ｍｍ］オーダー（または１００［μｍ］オーダー）としなければならないことが判明した。
【００３６】
また、上記の無機配向膜３の外周端境界線５と有効表示領域２の外周端境界線６との間の距離（０．３５［ｍｍ］以上）は、表示画面全体の対角寸法の大小に対応して変更する必要性は少ない。すなわち、どのような大きさの表示画面を有する液晶表示素子であっても、上記のような０．３５［ｍｍ］以上とすればよい。
【００３７】
これは、一般に、どのような大きさの画面を有する液晶表示素子であっても、図２に模式的に示したように表示画面の周辺部に配向不良に起因した表示ムラ２１のような表示欠陥が発生していると、その表示ムラ２１の存在自体が顕著に目立って視認されてしまうので、その表示欠陥が表示品質を著しく低下させる主要因になる。従って、表示品質の向上のためには、表示画面の大きさには関係なしに、無機配向膜３の外周端境界線５の付近の配向不良が有効表示領域２の特に周辺部の表示品質に対して悪影響を及ぼすことを防ぐことが必要となるからである。そしてそのためには、上記のような本実施の形態または本実施例で説明したような手法が有効なものであるからである。
【００３８】
なお、上記実施の形態の液晶表示素子は、例えば液晶プロジェクタのライトバルブとして用いられる透過型の液晶表示パネルなどに好適に利用可能である。
【００３９】
また、上記のような金属マスク９を用いることの他にも、基板１の全面に無機膜を蒸着した後、シール材７を塗布する予定の部分の無機膜を例えばエッチング法などによって取り除いて、所定の平面形状の無機配向膜３を形成することなども可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、例えば液晶プロジェクタのライトバルブとして用いられる透過型の液晶表示パネルなどに好適な無機配向膜を有する液晶表示素子およびその製造方法として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示素子における、基板上の有効表示領域の外周端境界線からその外側のシール材が配置された位置までの部分を特に抜き出して表した図である。
【図２】有効表示領域の外周端境界線に近い部分に配向乱れに因る表示ムラが発生した状態を模式的に表した図である。
【図３】無機配向膜の外周端境界線を、有効表示領域の外周端境界線からその外側へと０．３５［ｍｍ］未満の距離に亘ってしか張り出させないようにした場合の蒸着プロセスの一例を表した図である。
【図４】金属マスクの有効表示領域側に、部分的に傾斜角αのテーパを付けることで０．３５［ｍｍ］以上の距離に亘る無機配向膜の張り出しを設けるようにした場合の蒸着プロセスの一例を表した図である。
【図５】無機配向膜の外周端境界線を、有効表示領域の外周端境界線からその外側へと０．３５［ｍｍ］未満の距離に亘ってしか張り出させないようにした基板の一例を表した図である。
【図６】有効表示領域の外周端境界線と無機配向膜の外周端境界線との間の距離と、液晶表示素子の検査に極めて熟練した検査員の目視によって確認される表示ムラのレベルとの対応関係を、纏めてグラフ化して表した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…基板、２…有効表示領域、３…無機配向膜、５…無機配向膜の外周端境界線、６…  有効表示領域の外周端境界線、７…シール材、８…シール材の内周端境界線、９…金属マスク
【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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