(57)【要約】【課題】  量産性を向上させることが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】  酸化ケイ素を含む配向膜および垂直配向液晶４０を併せて備える液晶表示素子を製造する場合に、シール材５０に複数の注入口５２を設けることにより、差圧注入法を使用して複数の注入口５２を通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する。垂直配向液晶４０の注入工程時において、表面張力や内外差圧に起因する応力の影響を受けてシリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０との間の間隔（セルギャップ）が一時的に狭まったとしても、単一の注入口を設ける場合と比較してセルギャップが狭まる量が小さくなるため、そのセルギャップを初期状態に回復させるために要する時間も短くなる。【選択図】    図２
2007047343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されたシリコン駆動素子基板および透明電極基板と、
前記シリコン駆動素子基板および前記透明電極基板のうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられ、酸化ケイ素を含む配向膜と、
前記シリコン駆動素子基板と前記透明電極基板との間に表示領域を画定するように設けられ、液晶注入用の複数の注入口を有するシール材と、
前記配向膜および前記シール材により囲まれた空間に充填された垂直配向液晶と、を備えた
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記表示領域が、互いに対向する２組の長辺および短辺により画定された四角形状の平面形状を有し、
前記複数の注入口が、前記シール材のうちの１つの長辺に対応する箇所に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記長辺の寸法をＷ、前記短辺の寸法をＨ、前記注入口の数をＮとしたとき、その注入口の数ＮがＮ＞Ｗ／Ｈで表される
ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記複数の注入口が、前記表示領域の中心線を基準として対称に配置されている
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】
さらに、前記シリコン駆動素子基板と前記透明電極基板との間に設けられた複数のスペーサを備え、
そのスペーサが、前記表示領域の周辺に配置されている一方で、前記表示領域に配置されていない
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記表示領域の対角サイズが、１インチ以上である
ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項７】
反射型液晶表示素子として構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項８】
液晶注入用の複数の注入口を有するシール材を挟んで、互いに対向し合う面を覆うように酸化ケイ素を含む配向膜が設けられたシリコン駆動素子基板と透明電極基板とを互いに対向配置させることにより、それらの配向膜およびシール材により囲まれるように空間を構成する工程と、
差圧注入法を使用して、前記複数の注入口を通じて前記空間に垂直配向液晶を注入する工程と、を含む
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
液晶表示素子により変調された光を利用して映像を表示する液晶表示装置であって、
前記液晶表示素子が、
互いに対向配置されたシリコン駆動素子基板および透明電極基板と、
前記シリコン駆動素子基板および前記透明電極基板のうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられ、酸化ケイ素を含む配向膜と、
前記シリコン駆動素子基板と前記透明電極基板との間に表示領域を画定するように設けられ、液晶注入用の複数の注入口を有するシール材と、
前記配向膜および前記シール材により囲まれた空間に充填された垂直配向液晶と、を備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
さらに、光を発生させる光源と、前記液晶表示素子により変調された光を投射する投射レンズと、を備えた
ことを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶表示素子が、さらに、光反射性を有する画素電極を備えた反射型液晶表示素子であり、
反射型液晶表示装置として構成されている
ことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直配向液晶の配向特性を利用して映像を表示するために使用される液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示素子を利用して映像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクションディスプレイの高精細化、小型化および高輝度化に関する要望が高まっていることに伴い、そのディスプレイデバイスとして反射型デバイスが実用化されている。この反射型デバイスでは、高精細化および小型化と共に、高い光利用効率を併せて実現することが可能である。
【０００３】
この反射型デバイスとしては、シリコン駆動素子基板と透明電極基板との間に配向膜およびシール材を介して液晶が充填された構成を有するアクティブ型の反射型液晶表示素子が知られている。シリコン駆動素子基板は、シリコン基板に回路駆動用の駆動素子や光反射用の反射電極（いわゆる画素電極）などが設けられたものであり、透明電極基板は、透明基板に透明電極などが設けられたものである。また、配向膜は、液晶分子を所定の配向状態となるように配向させるためのものである。
【０００４】
この反射型液晶表示素子では、画素電極と透明電極との間に電圧が印加されると、両電極間の電位差に応じて液晶分子の配向状態が変化するため、光が変調される。これにより、階調画像が再現されるため、映像が表示される。
【０００５】
この反射型液晶表示素子のうち、特に、垂直配向性を有する液晶（いわゆる垂直配向液晶）を利用したものは、コントラストが高く、かつ応答速度も速いため、表示性能を向上し得るものとして注目されている。この「垂直配向液晶」とは、負の誘電異方性、すなわち液晶分子のうちの長軸に平行な方向の誘電率ε（‖）と長軸に垂直な方向の誘電率ε（⊥）との間の差異δε（＝ε（‖）−ε（⊥））が負となる性質を有する液晶である。
【０００６】
この垂直配向液晶を利用した場合には、印加電圧がゼロのときに液晶分子がシリコン駆動素子基板の基板面に対して垂直に配向するため、いわゆるノーマリーブラックモードと呼ばれる表示状態が得られ、一方、電圧が印加されると液晶分子が基板面内に傾斜するため、光の透過率が変化する。この場合には、特に、傾斜時に液晶分子の傾斜方向が一様でないと明暗のむらが生じるため、その明暗のむらを解消するために、あらかじめ一定方向に僅かな角度（プレティルト角）だけ傾斜させた状態で液晶分子を配向させる必要がある。
【０００７】
一般に、液晶表示素子では、表示領域を画定する枠型のシール材を挟んでシリコン駆動素子基板および透明電極基板が支持固定されており、両基板がスペーサと呼ばれる粒子を利用して所定の間隔（セルギャップ）となるように対向配置されている。このスペーサとしては、表示領域の周辺に配置されたシールスペーサと、表示領域に配置されたセルスペーサとが挙げられる。このシールスペーサは、一般に、シール材中に埋め込まれる場合が多い。この液晶表示素子の製造工程では、シール材およびスペーサを挟んでシリコン駆動素子基板および透明電極基板が加圧されることにより、スペーサの粒径に基づいて所定の値となるようにセルギャップが決定されたのち、そのシール材に設けられた注入口を通じて液晶が注入される。この液晶の注入方法としては、一般に、毛細管現象および内外差圧を利用する真空注入法（差圧注入法）が使用されている。
【０００８】
ところが、プロジェクションディスプレイでは、小型の反射型デバイスを使用して映像を拡大投影するため、表示領域にセルスペーサが配置されていると、表示性能に不具合が生じる。具体的には、セルスペーサの周辺において液晶分子の配向状態が乱れるため、光が漏洩することによりコントラストが上昇したり、あるいはセルスペーサ自体がスクリーンに投影されるため、映像中に影が映り込んでしまう。これらのことから、高画質化を目指したプロジェクションディスプレイでは、表示領域にスペーサを配置させない方式（いわゆるスペーサレス方式）が採用されている。特に、垂直配向液晶を利用した反射型液晶表示素子では、高画質用途において使用されることに伴い、スペーサレス方式を採用することが望ましい。
【０００９】
なお、液晶の注入方法に関しては、既にいくつかの技術が知られている。具体的には、複数の注入口を通じて液晶を注入することにより、注入時間を短縮する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。また、注入口に突起部を設けることにより、注入ムラを解消する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特公平０７−０９２５７２号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８３８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、プロジェクションディスプレイの量産性を向上させるためには、製造工程に要する時間を可能な限り短縮する必要がある。しかしながら、垂直配向液晶を利用した反射型液晶表示素子の製造工程では、スペーサレス方式である（表示領域にセルギャップ調整用のセルスペーサが配置されていない）ことに伴い、液晶の注入時において垂直配向液晶に特有の問題が生じる。具体的には、シリコン駆動素子基板および透明電極基板が液晶自体の粘性（表面張力）や内外差圧に起因する応力の影響を受けて撓むため、セルギャップが意図せずに狭まってしまう。この撓み現象は、酸化ケイ素を含む配向膜と垂直配向液晶とを組み合わせた場合に生じる固有な現象であり、その種の配向膜に対する垂直配向液晶の濡れ性が不十分であることに起因して生じる。この撓み現象が生じると、両基板の撓みが緩和されることによりセルギャップが回復するまでに長時間を要するため、プロジェクションディスプレイの量産性を向上させることが困難になる。特に、撓みの程度はディスプレイサイズが大きくなるにしたがって顕著になるため、量産性が著しく低下してしまう。
【００１１】
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、量産性を向上させることが可能な液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る液晶表示素子は、互いに対向配置されたシリコン駆動素子基板および透明電極基板と、シリコン駆動素子基板および透明電極基板のうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられ、酸化ケイ素を含む配向膜と、シリコン駆動素子基板と透明電極基板との間に表示領域を画定するように設けられ、液晶注入用の複数の注入口を有するシール材と、配向膜およびシール材により囲まれた空間に充填された垂直配向液晶とを備えたものである。
【００１３】
本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、液晶注入用の複数の注入口を有するシール材を挟んで、互いに対向し合う面を覆うように酸化ケイ素を含む配向膜が設けられたシリコン駆動素子基板と透明電極基板とを互いに対向配置させることにより、それらの配向膜およびシール材により囲まれるように空間を構成する工程と、差圧注入法を使用して、複数の注入口を通じて空間に垂直配向液晶を注入する工程とを含むものである。
【００１４】
本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子により変調された光を利用して映像を表示するものであり、液晶表示素子が、互いに対向配置されたシリコン駆動素子基板および透明電極基板と、シリコン駆動素子基板および透明電極基板のうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられ、酸化ケイ素を含む配向膜と、シリコン駆動素子基板と透明電極基板との間に表示領域を画定するように設けられ、液晶注入用の複数の注入口を有するシール材と、配向膜およびシール材により囲まれた空間に充填された垂直配向液晶とを備えたものである。
【００１５】
本発明に係る液晶表示素子またはその製造方法、あるいは液晶表示装置では、酸化ケイ素を含む配向膜および垂直配向液晶を併せて備えた液晶表示素子を製造する場合に、シール材に複数の注入口が設けられることにより、差圧注入法を使用して複数の注入口を通じて空間に垂直配向液晶が注入される。この場合には、垂直配向液晶の注入工程時において、表面張力や内外差圧に起因する応力の影響を受けてシリコン駆動素子基板と透明電極基板との間の間隔（セルギャップ）が一時的に狭まったとしても、単一の注入口を設ける場合と比較してセルギャップが狭まる量が小さくなるため、そのセルギャップを初期状態に回復させるために要する時間も短くなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液晶表示素子またはその製造方法、あるいは液晶表示装置によれば、シール材に複数の注入口を設けることにより、差圧注入法を使用して複数の注入口を通じて空間に垂直配向液晶を注入するようにしたので、液晶注入工程においてセルギャップが短時間で回復する。したがって、量産性を向上させることができる。
【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】
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示素子の構成について説明する。図１〜図３は液晶表示素子の構成を表しており、図１は詳細な断面構成を示し、図２は平面構成を模式的に示し、図３は断面構成を模式的に示している。なお、図３は、図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示している。
【００１９】
この液晶表示素子は、図１〜図３に示したように、互いに対向配置されたシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０と、それらのシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０のうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられ、酸化ケイ素を含む配向膜３０と、シリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０との間に表示領域６０を画定するように設けられ、液晶注入用の複数の注入口５２を有するシール材５０と、配向膜３０およびシール材５０により囲まれた液晶充填用の空間Ｐに充填された垂直配向液晶４０と、シリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０との間に設けられた複数のスペーサ５１とを備えている。
【００２０】
シリコン駆動素子基板１０は、主に、垂直配向液晶４０を駆動させることにより、その垂直配向液晶４０の配向状態を制御するものである。このシリコン駆動素子基板１０は、駆動素子１２を含む駆動回路が形成されたシリコン基板（単結晶シリコン基板）１１の一面に、画素電極１３が設けられた構成を有している。なお、図２および図３では、シリコン駆動素子基板１０の平面サイズが透明電極基板２０の平面サイズよりも大きい場合を示しているが、必ずしもこれに限られるものではなく、それらの両基板の平面サイズは自由に設定可能である。一例を挙げておけば、シリコン駆動素子基板１０の平面サイズが透明電極基板２０の平面サイズに一致していてもよい。
【００２１】
駆動素子１２は、垂直配向液晶４０を駆動させるための駆動回路を構成するものである。この駆動素子１２は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）型またはＮＭＯＳ（Negative polarity Metal Oxide Semiconductor ）型のトランジスタ１２１およびキャパシタ（補助容量）１２２などを含んでおり、アクティブ型の駆動回路を構成している。
【００２２】
画素電極１３は、垂直配向液晶４０に電圧を印加するための一方の電極である。この画素電極１３は、マトリックス状の配列パターンとなるように複数個に渡って分割配置されており、独立して個別に電位が供給されるようになっている。ここでは、画素電極１３は、例えば、光反射性を有する反射電極である。この反射電極を備える液晶表示素子は、いわゆる反射型液晶表示素子である。この画素電極１３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの高光反射性を有する金属により構成されている。なお、画素電極１３は、例えば、反射率が増加するように、誘電体ミラーなどの多層膜構造を有する反射層により覆われていてもよいし、あるいは外部から保護されるように、酸化物や窒化物などの保護層により覆われていてもよい。
【００２３】
透明電極基板２０は、主に、液晶表示素子の外部から内部に入射する光（入射光Ｌ１）および液晶表示素子において変調されることにより外部へ出射される光（出射光Ｌ２）を透過させるものである。この透明電極基板２０は、透明基板２１の一面に、透明電極２２が設けられた構成を有している。
【００２４】
透明基板２１は、例えば、ガラスなどの透明（光透過性）材料により構成されている。
【００２５】
透明電極２２は、垂直配向液晶４０に電圧を印加するための他方の電極である。この透明電極２２は、各画素電極１３に対向する領域を連続的に経由するように延在しており、共通の電位が供給されるようになっている。この透明電極２２は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）などの透明電極材料により構成されている。
【００２６】
配向膜３０は、垂直配向液晶４０を所定の配向状態となるように配向させるものである。この配向膜３０は、シリコン駆動素子基板１０においては画素電極１３およびその周辺のシリコン基板１１を覆っており、透明電極基板２０においては透明電極２２を覆っている。
【００２７】
垂直配向液晶４０は、画素電極１３および透明電極２２に対する電圧印加に応じて配向状態を変化させることにより、入射光Ｌ１を変調させるものである。この垂直配向液晶４０では、印加電圧がゼロのときに液晶分子がシリコン基板１１の基板面に対して垂直に配向し（いわゆるノーマリーブラックモード）、一方、電圧が印加されたときに液晶分子が基板面に傾斜して配向するようになっている。特に、垂直配向液晶４０では、印加電圧がゼロの状態において、一定の方向にプレティルト角だけ傾斜した状態で液晶分子が配向している。この一定方向とは、例えば、画素電極１３の上面における対角方向（＝約４５°方向）である。また、プレティルト角は、僅かな角度であり、例えば、約１°〜５°である。このプレティルト角が僅かな角度である理由は、そのプレティルト角が大きすぎると、液晶分子の垂直配向性が劣化し、すなわち黒レベルが上昇することに起因してコントラストが低下するからである。
【００２８】
シール材５０は、シリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０との間に垂直配向液晶４０を充填させるために、それらの両基板間に設けられた空間Ｐをシール（封止）するものである。このシール材５０は、例えば、略枠型のパターン構造を有することにより表示領域６０を画定している。この表示領域６０とは、液晶表示素子が液晶表示装置に搭載された際に映像が表示される領域であり、互いに対向する２組の長辺および短辺（２つの長辺および２つの短辺）により画定された四角形状の平面形状を有している。この表示領域６０の対角サイズ（対角線の長さ）Ｓは、いわゆる液晶表示装置の表示サイズ（単位：インチ）である。ここでは、例えば、対角サイズＳは約１インチ（＝約２．５４ｃｍ）以上である。図２および図３では、例えば、大部分（表示領域６０を画定する部分）が透明電極基板２０の外縁よりも内側に後退する（大部分の輪郭が透明電極基板２０の輪郭よりも小さい）と共に一部分（注入口５２が設けられている部分）が透明電極基板２０の外縁まで到達する（一部分が透明電極基板２０の外縁まで延設される）ようにシール材５０を構成した場合を示している。
【００２９】
複数の注入口５２は、例えば、図２に示したように、互いに対向する２組の長辺および短辺により表示領域６０が画定されている場合に、シール材５０のうちの１つの長辺に対応する箇所に設けられている。特に、長辺の寸法（幅）をＷ、短辺の寸法（高さ）をＨ、注入口５２の数をＮとしたとき、その注入口５２の数Ｎは、Ｎ＞Ｗ／Ｈで表される。図２では、例えば、２つの注入口５２（５２Ａ，５２Ｂ）が設けられている場合を示している。これらの２つの注入口５２Ａ，５２Ｂは、例えば、表示領域６０の中心線Ｃを基準として対称（左右対称）に配置されており、空間Ｐに垂直配向液晶４０が充填された状態において栓５３（２つの栓５３Ａ，５３Ｂ）により閉塞されている。この中心線Ｃとは、短辺と平行に延在する仮想線である。なお、注入口５２Ａ，５２Ｂの幅は、自由に設定可能である。ここでは、例えば、注入口５２Ａ，５２Ｂの幅が互いに一致しており、具体的には約２ｍｍである。確認までに説明しておくと、複数の注入口５２は、表示領域６０を画定する２組の長辺および短辺のうちのただ１つの長辺に対応する箇所のみに設けられており、他の１つの長辺および２つの短辺に対応する箇所には設けられていない（液晶注入用の注入口のみが設けられており、液晶注入時における排気用の排気口は設けられていない）。
【００３０】
スペーサ５１は、シリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０との間の間隔（いわゆるセルギャップＧ）を規定するためのものである。このセルギャップＧとは、図１から図３を参照して説明すると、厳密には、表示領域６０の中央位置における配向膜３０間の間隔である。このスペーサ５１は、例えば、図２に示したように、表示領域６０の周辺に配置されている一方で、表示領域６０に配置されていない。ここでは、例えば、スペーサ５１は、枠型のパターン構造に沿ってシール材５０に埋め込まれている。
【００３１】
次に、図１〜図４を参照して、液晶表示素子の詳細な構成について説明する。図４は、図１〜図３に示した液晶表示素子の回路構成を表している。
【００３２】
液晶表示素子のうちの回路部分は、表示領域６０内において複数の画素Ｇを構成する画素駆動回路６１と、その表示領域６０の周囲に設けられたデータドライバ６２および走査ドライバ６３とを含んでいる。
【００３３】
画素駆動回路６１は、画素電極１３よりも下側の階層に設けられており、例えば、上記したトランジスタ１２１およびキャパシタ１２２を含んでいる。この画素駆動回路６１では、トランジスタ１２１およびキャパシタ１２２と共に画素電極１３および垂直配向液晶４０により１つの画素Ｇが構成されている。すなわち、上記した表示領域６０は、複数の画素Ｇがマトリックス状に配列されることにより映像を表示可能に構成された領域である。なお、図４では、複数の画素Ｇを含む表示領域６０を示している他、画素駆動回路６１のうちの４つの画素Ｇに対応する領域を別途拡大して示している。
【００３４】
この画素駆動回路６１では、行方向に複数のデータ線７１が配列されていると共に列方向に複数の走査線７２が配列されており、それらのデータ線７１および走査線７２が互いに交差する位置に画素Ｇが構成されている。各トランジスタ１２１では、ソース電極がデータ線７１に接続され、ゲート電極が走査線７２に接続され、ドレイン電極がキャパシタ１２２および画素電極１３に接続されている。各データ線７１は、データドライバ６２に接続されており、そのデータドライバ６２から画像信号が供給されるようになっていると共に、各走査線７２は、走査ドライバ６３に接続されており、その走査ドライバ６３から走査信号が順次供給されるようになっている。
【００３５】
データドライバ６２および走査ドライバ６３は、複数の画素Ｇの中から特定の画素Ｇを選択するものである。このデータドライバ６２には、信号線６４を通じて外部から画像信号Ｄが入力されるようになっている。
【００３６】
次に、図１〜図４を参照して、液晶表示素子の動作について説明する。
【００３７】
この液晶表示素子では、透明電極基板２０を経由して入射光Ｌ１が入射されると、その入射光Ｌ１が垂直配向液晶４０を通過したのちに画素電極１３において反射されることにより、出射光Ｌ２として再び透明電極基板２０を経由して出射される。
【００３８】
この際、画素電極１３と透明電極２２との間に電圧が印加されると、両電極間の電位差に応じて垂直配向液晶４０の配向状態が変化するため、入射光Ｌ１が変調される。これにより、変調された出射光Ｌ２に基づいて階調画像が再現されるため、映像が表示される。
【００３９】
なお、垂直配向液晶４０の配向状態を変化させる際には、画素駆動回路６１により電圧が印加される。この際、信号線６４を通じて入力された画像信号Ｄに基づいてデータドライバ６２がデータ線７１に画像信号を供給すると共に、所定のタイミングにおいて走査ドライバ６３が走査線７２に走査信号を順次供給する。これにより、走査線７２に供給された走査信号に応じて走査され、かつデータ線７１に供給された画像信号に応じて選択された画素Ｇにおいて、垂直配向液晶４０の配向状態が変化する。
【００４０】
次に、図１〜図８を参照して、図１〜図４に示した液晶表示素子の製造方法について説明する。図５〜図８は液晶表示素子の製造方法を説明するためのものであり、図５および図７は図２に示した平面構成に対応し、図６および図８は図３に示した断面構成に対応している。なお、図６は図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を示し、図８は図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面を示している。以下では、液晶表示素子の製造工程のうちの液晶注入工程について言及する。
【００４１】
液晶表示素子を製造する際には、まず、図５および図６に示したように、複数の注入口５２（２つの注入口５２Ａ，５２Ｂ）を有するシール材５０と共にスペーサ５１を挟んで、互いに対向し合う面を覆うように酸化ケイ素を含む配向膜３０が設けられたシリコン駆動素子基板１０と透明電極基板２０とを互いに対向配置させることにより、それらの配向膜３０およびシール材５０により囲まれるように液晶充填用の空間Ｐを構成する。これにより、液晶表示素子の原型（プレ製造物）が構築される。なお、液晶表示素子のプレ製造物（以下、単に「プレ製造物」という。）の構成的特徴に関しては、液晶表示素子の構成的特徴として既に詳細に説明したため、その説明を省略する。
【００４２】
続いて、図７および図８に示したように、差圧注入法を使用して、シール材５０に設けられた２つの注入口５２Ａ，５２Ｂを通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する。具体的には、液晶たまり１１１が設けられた液晶ボート１１０を使用して、減圧雰囲気中において２つの注入口５２Ａ，５２Ｂを液晶たまり１１１に接触させたのち、雰囲気を常圧に戻すことにより、毛細管現象および内外差圧（プレ製造物の内部（空間Ｐ）と外部（外部雰囲気）との間の圧力差）を利用して空間Ｐに垂直配向液晶４０を供給する。これにより、図２に示したように、空間Ｐに垂直配向液晶４０が充填される。この空間Ｐに垂直配向液晶４０が注入される際には、図８に示したように、スペーサ５１により支持固定されていない領域（表示領域６０）において、表面張力や内外差圧に起因する応力の影響を受けてシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０が互いに近づくように撓むため、セルギャップＧが一時的に狭まる。なお、差圧注入法を使用する場合の減圧条件は、自由に設定可能である。一例を挙げておけば、約１００Ｐａである。
【００４３】
最後に、プレ製造物を液晶ボート１１０から取り外したのち、２つの注入口５２Ａ，５２Ｂに余剰分の垂直配向液晶４０を残存させたまま、そのプレ製造物を自然放置する。このプレ製造物が放置されると、上記した表面張力や内外差圧に起因する応力の影響が緩和されながら、余剰分の垂直配向液晶４０が空間Ｐに追加注入されるため、図３に示したように、シリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０の撓みが解消されることにより、セルギャップＧが初期状態（空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する前の状態）に回復する。こののち、図２に示したように、注入口５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ栓５３Ａ，５３Ｂで封止することにより、空間Ｐに垂直配向液晶４０を封入する。これにより、液晶注入工程が完了するため、図１〜図４に示した液晶表示素子が完成する。
【００４４】
次に、図９を参照して、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図９は、図１〜図４に示した液晶表示素子を搭載した液晶表示装置の構成を模式的に表している。
【００４５】
本実施の形態に係る液晶表示装置は、例えば、図１〜図４に示した液晶表示素子をライトバルブとして利用した液晶プロジェクタである。より具体的には、液晶表示装置は、例えば、３色用の液晶ライトバルブとして、赤色用の液晶ライトバルブ９０Ｒ、緑色用の液晶ライトバルブ９０Ｇおよび青色用の液晶ライトバルブ９０Ｂを利用してスクリーン１００にフルカラーの映像を表示する３枚方式の反射型液晶プロジェクタである。
【００４６】
この液晶表示装置は、例えば、上記した液晶ライトバルブ９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂと共に、光源８１と、ダイクロイックミラー８２，８３および全反射ミラー８４と、偏光ビームスプリッタ８５，８６，８７と、合成プリズム８８と、投射レンズ８９とを併せて備えており、それらの一連の構成要素が光軸Ｆに沿って配置された構成を有している。
【００４７】
光源８１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む白色光Ｌを発生させるものであり、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプなどである。
【００４８】
ダイクロイックミラー８２は、白色光Ｌを青色光ＬＢとその他の混合光（赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧ）とに分離するものである。このダイクロイックミラー８２は、光源８１とダイクロイックミラー８３または全反射ミラー８４との間に配置されており、青色光ＬＢを全反射ミラー８４へ導くと共にその他の混合光をダイクロイックミラー８３へ導くようになっている。
【００４９】
ダイクロイックミラー８３は、ダイクロイックミラー８２を経由して導かれた混合光を赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離するものである。このダイクロイックミラー８３は、ダイクロイックミラー８２と偏光ビームスプリッタ８５，８６との間に配置されており、赤色光ＬＲを偏光ビームスプリッタ８５へ導くと共に緑色光ＬＧを偏光ビームスプリッタ８６へ導くようになっている。
【００５０】
全反射ミラー８４は、ダイクロイックミラー８２を経由して導かれた青色光ＬＢを反射させるものである。この全反射ミラー８４は、ダイクロイックミラー８２と偏光ビームスプリッタ８７との間に配置されており、青色光ＬＢを偏光ビームスプリッタ８７へ導くようになっている。
【００５１】
偏光ビームスプリッタ８５は、赤色光ＬＲの光路上において液晶ライトバルブ９０Ｒと合成プリズム８８との間に配置されている。この偏光ビームスプリッタ８５は、偏光分離面８５Ｍを有しており、その偏光分離面８５Ｍにおいて赤色光ＬＲを互いに直交する２つの偏光成分に分離するものである。この偏光分離面８５Ｍは、一方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）を反射させることにより液晶ライトバルブ９０Ｒへ導くと共に他方の偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を透過させるようになっている。なお、偏光ビームスプリッタ８６，８７は、それぞれ緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを互いに直交する２つの偏光成分に分離する点を除き、偏光ビームスプリッタ８５と同様の機能および構成を有している。すなわち、偏光ビームスプリッタ８６は、緑色光ＬＧの光路上において液晶ライトバルブ９０Ｇと合成プリズム８８との間に配置され、偏光分離面８６Ｍを有していると共に、偏光ビームスプリッタ８７は、青色光ＬＢの光路上において液晶ライトバルブ９０Ｂと合成プリズム８８との間に配置され、偏光分離面８７Ｍを有している。
【００５２】
液晶ライトバルブ９０Ｒは、画像信号に基づいて供給された駆動電圧に応じて駆動することにより、偏光ビームスプリッタ８５を経由して導かれた赤色光ＬＲ（例えば、Ｓ偏光成分）を変調させるものである。この液晶ライトバルブ９０Ｒは、偏光ビームスプリッタ８５に対向配置されており、変調させた光（変調光）を偏光ビームスプリッタ８５へ向けて反射させるようになっている。なお、液晶ライトバルブ９０Ｇ，９０Ｂは、それぞれ偏光ビームスプリッタ８６，８７を経由して導かれた光を変調させる点を除き、液晶ライトバルブ９０Ｒと同様の機能および構成を有している。すなわち、液晶ライトバルブ９０Ｇは、緑色光ＬＧ（例えば、Ｓ偏光成分）を変調させたのち、その変調光を偏光ビームスプリッタ８６へ向けて反射させるようになっていると共に、液晶ライトバルブ９０Ｂは、青色光ＬＢ（例えば、Ｓ偏光成分）を変調させたのち、その変調光を変調ビームスプリッタ８７へ向けて反射させるようになっている。
【００５３】
合成プリズム８８は、液晶ライトバルブ９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂからそれぞれ偏光ビームスプリッタ８５，８６，８７を経由して導かれた変調光を合成するものである。この合成プリズム８８は、偏光ビームスプリッタ８５，８６，８７により三方から囲まれるように配置されており、合成した光（合成光）を投射レンズ８９へ向けて出射するようになっている。
【００５４】
投射レンズ８９は、合成プリズム８８から出射された合成光をスクリーン１００に投射することにより、映像を表示するものである。
【００５５】
この液晶表示装置では、光源８１から白色光Ｌが発生すると、その白色光Ｌがダイクロイックミラー８２，８３において赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢに分離される。これらの赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢは、それぞれ偏光ビームスプリッタ８５，８６，８７において所定の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）に分離されたのちに液晶ライトバルブ９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂにおいて変調されることにより、最終的に合成プリズム８８において合成される。この合成光が投射レンズ８９によりスクリーン１００に投射されることにより、そのスクリーン１００にフルカラーの映像が表示される。
【００５６】
本実施の形態に係る液晶表示装置、あるいは液晶表示素子またはその製造方法では、酸化ケイ素を含む配向膜３０および垂直配向液晶４０を併せて備えると共に表示領域６０にスペーサ５１が配置されていない液晶表示素子を製造する場合に、シール材５０に複数の注入口５２を設けることにより、差圧注入法を使用して複数の注入口５２を通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入するようにしたので、以下の理由により、量産性を向上させることができる。
【００５７】
図１０〜図１３は、本実施の形態に係る液晶表示素子またはその製造方法に関する比較例としての液晶表示素子またはその製造方法の構成および手順を説明するためのものであり、それぞれ図２、図３、図７および図８に対応している。この比較例の液晶表示素子またはその製造方法は、シール材１５０が単一の注入口１５２を有し、その注入口１５２が栓１５３により閉塞されていると共に、単一の注入口１５２を通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する点を除き、本実施の形態に係る液晶表示素子またはその製造方法と同様の構成および手順を有している。
【００５８】
比較例の液晶表示素子またはその製造方法では、図１０および図１１に示したように、シール材１５０に単一の注入口１５２しか設けられていないため、液晶表示素子の製造工程において、差圧注入法を使用して注入口１５２を通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入すると、その注入工程に長時間を要してしまう。具体的には、図１２および図１３に示したように、表面張力や内外差圧に起因する応力の影響が著しく大きくなることによりシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０が過剰に撓みやすくなる結果、セルギャップＧが過剰に狭まりやすくため、そのセルギャップＧを初期状態に回復させるために要する放置時間が長くなる。これにより、液晶表示素子の全体の製造工程に要する時間中において注入工程が占める割合が相対的に大きくなることにより、全体の製造効率が低下するため、量産性を向上させることが困難になる。
【００５９】
これに対して、本実施の形態に係る液晶表示素子またはその製造方法では、図２および図３に示したように、シール材５０に複数の注入口５２が設けられているため、液晶表示素子の製造工程において、差圧注入法を使用して各注入口５２を通じて空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入すると、その注入工程に長時間を要しない。具体的には、図７および図８に示したように、表面張力や内外差圧に起因する応力の影響が緩和されることによりシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０が過剰に撓みにくくなる結果、セルギャップＧが過剰に狭まりにくくなるため、そのセルギャップＧを初期状態に回復させるために要する放置時間が短くなる。したがって、液晶表示素子の全体の製造工程に要する時間中において注入工程が占める割合が相対的に小さくなることにより、全体の製造効率が向上するため、量産性を向上させることができるのである。
【００６０】
ここで、本発明の技術的意義について説明しておく。すなわち、本発明では、シール材５０に複数の液晶注入用の注入口５２を設けることを特徴としているが、単に「複数の液晶注入用の注入口を設ける」観点のみに言及すれば、上記「背景技術」の項において先行技術を例示して説明したように、その観点において提案された技術が既にいくつか知られている。しかしながら、本発明においてシール材５０に複数の注入口５２を設けることは、液晶表示素子の基本構成および製造プロセスと関連付けた場合において、単に「複数の注入口を設ける」こととは異なる技術的意義を有している。具体的には、本発明の液晶表示素子では、（１）垂直配向液晶４０を配向させるために酸化ケイ素を含む配向膜３０を使用し、（２）表示領域６０にスペーサ５１が配置されておらず（いわゆるスペーサレス方式を採用し）、（３）空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入するために差圧注入法を使用しており、それらの（１）〜（３）の条件が同時に満たされる場合において、シール材５０に複数の注入口５２を設けることにより独自の技術的意義が生じる。なぜなら、（１）〜（３）の条件が満たされる場合には、上記したように、配向膜３０に対する垂直配向液晶４０の濡れ性が不充分であることに起因してシリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０が撓みやすくなるという固有の現象が生じ、しかもスペーサレス方式および差圧注入法を採用していることに起因して上記した撓み現象が顕著化されるため、その場合においてシール材５０に複数の注入口５２を設けることにより、シリコン駆動素子基板１０および透明電極基板２０が撓みにくくなるという有利な技術的作用が得られるからである。この有利な技術的作用は、特に、表示領域６０の対角サイズＳが約１インチ以上である場合に効果的に働く。したがって、本発明においてシール材５０に複数の注入口５２を設けることは、（１）〜（３）条件が満たされていない場合において「複数の注入口を設ける」こととは、根本的に異なるのである。
【００６１】
特に、本実施の形態では、図２に示したように、表示領域６０を画定する１つの長辺に対応する箇所に複数の注入口５２を設けるようにしたので、１つの短辺に対応する箇所に複数の注入口５２を設ける場合と比較して、空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する際の注入距離が短くなる。この垂直配向液晶４０の注入距離とは、シール材５０のうちの注入箇所（注入口５２が設けられている箇所）から反対箇所（注入口５２が設けられている箇所と反対側の箇所）までの距離である。具体的には、長辺に対応する箇所に複数の注入口５２を設ける場合においては高さＨに等しい距離であり、一方、短辺に対応する箇所に複数の注入口５２を設ける場合においては幅Ｗに等しい距離である。したがって、注入時において垂直配向液晶４０の移動距離が短くなることにより充填ムラが生じにくくなるため、空間Ｐに垂直配向液晶４０を均一に充填させることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、図２に示したように、表示領域６０の中心線Ｃを基準として複数の注入口５２を対称に配置するようにしたので、複数の注入口５２を非対称に配置する場合とは異なり、空間Ｐに垂直配向液晶４０を注入する際に、中心線Ｃの右側領域および左側領域において垂直配向液晶４０が均等に注入される。したがって、垂直配向液晶４０の充填状態が上記した右側領域および左側領域において均質化されることによりやはり充填ムラが生じにくくなるため、この観点においても空間Ｐに垂直配向液晶４０を均一に充填させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、図２に示したように、シール材５０に複数の注入口５２として２つの注入口５２Ａ，５２Ｂを設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、その注入口５２の数は２つ以上の範囲において自由に設定可能である。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明に関する実施例について説明する。
【００６５】
まず、セルギャップの回復状況に関する注入口の数の影響を調べたところ、図１４に示した結果が得られた。図１４はセルギャップの回復状況を表しており、横軸は時間Ｔ（時間）を示し、縦軸はセルギャップＧ（−）を示している。この時間Ｔは、液晶表示素子の製造工程中の時間経過を表しており、時間Ｔ＝−２時間〜０時間は液晶注入工程に要した時間を示し、時間Ｔ＝０時間〜１５時間は液晶注入工程後の放置時間を示している。また、セルギャップＧは、時間Ｔ＝−２時間および１５時間におけるセルギャップの値を基準として規格化した値である。図１４に示した記号（×，○，△，□）は注入口の数の差異を表しており、×が１つ、○が２つ、△が３つ、□が５つを示している。なお、セルギャップの回復状況を調べる際には、表示領域の対角サイズを１．５５インチ、注入口の幅を２ｍｍ、差圧注入法の減圧条件を１００Ｐａとした。
【００６６】
図１４に示した結果から判るように、セルギャップＧは、注入口の数にかかわらず、液晶注入過程（時間Ｔ＝−２時間〜０時間）において一時的に狭まったのち、放置過程（時間Ｔ＝０時間〜１５時間）において初期状態（時間Ｔ＝−２時間の状態）に回復した。しかしながら、複数の注入口を設けた場合（○，△，□）と単一の注入口を設けた場合（×）との間においてセルギャップＧの回復時間を比較すると、その回復時間は、単一の注入口を設けた場合よりも複数の注入口を設けた場合において短くなった。具体的には、単一の注入口を設けた場合には、セルギャップＧが時間Ｔ＝１５時間において回復したのに対して、複数の注入口を設けた場合には、セルギャップＧが時間Ｔ＝６時間において回復し、すなわち回復に要する時間（放置時間）が９時間短くなった。なお、複数の注入口を設けた場合には、注入口の数（２つ、３つまたは５つ）によっては回復時間に大きな差異が見られなかった。このことから、本発明では、複数の注入口を設けることにより、セルギャップの回復に要する時間を短縮可能であることが確認された。
【００６７】
ここで、確認までに、単一の注入口を設けた場合に関して、セルギャップの回復状況に関する注入口の幅の影響を調べたところ、図１５に示した結果が得られた。図１５は他のセルギャップの回復状況を表しており、図１４に示した回復状況に対応している。図１５に示した記号（○，△）は注入口の幅の差異を表しており、○が２ｍｍ、△が６ｍｍを示している。なお、セルギャップの回復状況を調べる際の条件（対角サイズおよび減圧条件）は、図１４に関して説明した場合と同様である。
【００６８】
図１５に示した結果から判るように、単一の注入口を設けた場合（○，△）には、その注入口の幅の差異にかかわらず、セルギャップＧが時間Ｔ＝１５時間において回復した。このことは、１．５５インチの対角サイズを有する場合に単一の注入口しか設けられていないと、注入口の幅よりも表面張力や内外差圧に起因する応力がセルギャップＧの回復状況に大きな影響を及ぼすため、単に注入口の幅を増加させただけではセルギャップＧの回復状況が改善されないことを表している。このことから、セルギャップの回復に要する時間を短縮するためには、注入口の幅を増加させるよりも数を増加させることが効果的であることが確認された。
【００６９】
また、やはり単一の注入口を設けた場合に関して、セルギャップの回復状況に関する対角サイズの影響を調べたところ、図１６に示した結果が得られた。図１６はさらに他のセルギャップの回復状況を表しており、図１４に示した回復状況に対応している。図１６に示した記号（○，△）は対角サイズの差異を表しており、○が１．５５インチ、△が０．７８インチを示している。なお、セルギャップの回復状況を調べる際の条件（注入口の幅および減圧条件）は、図１４に関して説明した場合と同様である。
【００７０】
図１６に示した結果から判るように、セルギャップＧの回復に要する時間は、対角サイズが０．７８インチの場合（△）よりも対角サイズが１．５５インチの場合（○）において長くなった。具体的には、対角サイズが０．７８インチの場合には、セルギャップＧの狭まり具合が相対的に小さくなり、そのセルギャップＧが時間Ｔ＝５時間において回復したのに対して、対角サイズが１．５５インチの場合には、セルギャップＧの狭まり具合が相対的に大きくなり、そのセルギャップＧが時間Ｔ＝１５時間において回復した。このことは、対角サイズが概ね１インチよりも大きくなると、セルギャップが回復しにくくなることを表している。このことから、対角サイズが１インチよりも大きい場合に複数の注入口を設ければ、セルギャップの回復時間を効果的に短縮可能であることが確認された。
【００７１】
以上、実施の形態または実施例を挙げて本発明の液晶表示装置、あるいは液晶表示素子またはその製造方法を説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例において説明した態様に限定されず、上記したように、酸化ケイ素を含む配向膜および垂直配向液晶を備えると共に表示領域にスペーサが配置されていない場合にシール材に複数の液晶注入用の注入口を設け、差圧注入法を使用して複数の注入口を通じて垂直配向液晶を注入することにより量産性を向上させることが可能な限り、それらの液晶表示装置、あるいは液晶表示素子またはその製造方法に関する構成や手順は自由に変更可能である。
【００７２】
また、上記実施の形態または実施例では、本発明の液晶表示装置、あるいは液晶表示素子またはその製造方法を反射型の液晶表示装置または液晶表示素子に適用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、透過型の液晶表示装置または液晶表示素子に適用することも可能である。これらの透過型の液晶表示装置または液晶表示素子では、画素電極がＩＴＯなどの透明電極材料により構成される。この場合においても、上記実施の形態または実施例と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る液晶表示装置、あるいは液晶表示素子またはその製造方法は、例えば、反射型液晶プロジェクタなどのプロジェクションディスプレイに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示素子の詳細な断面構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した液晶表示素子の平面構成を模式的に表す平面図である。
【図３】図２に示した平面構成に対応する断面構成を模式的に表す断面図である。
【図４】図１に示した液晶表示素子の回路構成を表す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示素子の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】図５に示した平面構成に対応する断面構成を表す断面図である。
【図７】図５に続く工程を説明するための平面図である。
【図８】図７に示した平面構成に対応する断面構成を表す断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に表す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示素子に対する比較例としての液晶表示素子の平面構成を表す平面図である。
【図１１】図１０に示した平面構成に対応する断面構成を表す断面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示素子の製造方法に対する比較例としての液晶表示素子の製造方法を説明するための平面図である。
【図１３】図１２に示した平面構成に対応する断面構成を表す断面図である。
【図１４】セルギャップの回復状況を表す図である。
【図１５】他のセルギャップの回復状況を表す図である。
【図１６】さらに他のセルギャップの回復状況を表す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…シリコン駆動素子基板、１１…シリコン基板、１２…駆動素子、１３…画素電極、２０…透明電極基板、２１…透明基板、２２…透明電極、３０…配向膜、４０…垂直配向液晶、５０…シール材、５１…スペーサ、５２（５２Ａ，５２Ｂ）…注入口、５３（５３Ａ，５３Ｂ）…栓、６０…表示領域、６１…画素駆動回路、６２…データドライバ、６３…走査ドライバ、６４…信号線、７１…データ線、７２…走査線、８１…光源、８２，８３…ダイクロイックミラー、８４…全反射ミラー、８５，８６，８７…偏光ビームスプリッタ、８５Ｍ，８６Ｍ，８７Ｍ…偏光分離面、８８…合成プリズム、８９…投射レンズ、１００…スクリーン、１１０…液晶ボート、１１１…液晶たまり、１２１…トランジスタ、１２２…キャパシタ、Ｃ…中心線、Ｄ…画像信号、Ｆ…光軸、Ｇ…セルギャップ、Ｈ…高さ、Ｌ…白色光、Ｌ１…入射光、Ｌ２…出射光、ＬＢ…青色光、ＬＧ…緑色光、ＬＲ…赤色光、Ｐ…空間、Ｓ…対角サイズ、Ｗ…幅。
【図１】
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【図２】
2007047343.tif 000004
【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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【図１２】
2007047343.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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