JP2006106188A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配向不良、電気的不良を生じさせない高品質の液晶表示素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 単結晶シリコン基板１ａの内部には液晶駆動回路網が形成され、液晶駆動回路網の上には反射電極３が形成されている。該反射電極３には拡張部３ａが合わせて形成されている。表示部２の周囲には環状のシール材４が前記拡張部３ａまで延在して塗布され、環状のシール材４には液晶を注入するための突出部４ａが形成されており、その開口部が液晶注入口５となっている。１１はシール材４の内側に隣接して形成された絶縁膜である。該絶縁膜１１が、後に注入される液晶とシール材４との間に介在する構成となるので液晶とシール材４が直接接触することがなくなる。よって、シール材４からのガス発生による問題やシール材４と接触することによる配向不良等の問題が解消される。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示素子及びその製造方法に関するものである。

一対のマザー基板間に一体に形成された複数の液晶表示素子部を分割して独立した複数の液晶表示素子を製造するのが液晶表示素子の製造方法として一般化している。

まず、複数の液晶表示素子部を形成できる大型の第１マザー基板および第２マザー基板に対して複数の液晶表示素子分の配線パターンなどを一括して形成した後、第１マザー基板または第２マザー基板のうちの一方に、各液晶表示素子部の表示領域の周囲にシール材を環状に塗布する。この際、環状のシール材には液晶を注入するための突出部が形成される。次に、第１マザー基板および第２マザー基板をシール材で貼り合わせて大型のマザー基板構造体を形成し、このマザー基板構造体を切断予定線に沿って切断する。

単結晶シリコン基板の表面に液晶表示素子に必要な回路網を形成し、単結晶シリコン基板と透明な基板とで液晶を挟持して液晶表示素子とする液晶表示素子はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれ、小型・高精細化に有利な表示素子であり、液晶プロジェクターやビューファインダーに使用されている。ＬＣＯＳは上から、透明基板、液晶、反射電極、液晶駆動回路の層構造となっている。

図５はマザー基板の一方が単結晶シリコン基板で形成され、他方のマザー基板にガラス基板を使用する液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。図６は完成した液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。

単結晶シリコンマザー基板１の内部には液晶駆動回路網が形成され、液晶駆動回路網の上には反射電極３がアルミニウム等で形成されている。該反射電極３には拡張部３ａが延長して形成されている。表示部２の周囲には環状のシール材４が前記拡張部３ａまで延在して塗布され、環状のシール材４には液晶を注入するための突出部４ａが形成されており、その開口部が液晶注入口５となっている。本構成は、拡張部３ａを設け、前記シール材を確実に切断予定線Ａまで設けることにより、封口の信頼性を確保しようとしたものである。７は封口材で液晶注入後、液晶注入口５に塗布される。

単結晶シリコンマザー基板１には複数個の液晶表示素子部１０が形成される。その数は単結晶シリコンマザー基板１の大きさ、液晶表示素子部１０の大きさにより異なるが１００個以上をマトリクス状に形成することもある。単結晶シリコンマザー基板１は高価なため、１枚の基板からできるだけ数多く液晶表示素子を製造できることが望まれている。

スクリーン印刷等の塗布技術によりシール材４を塗布した後、透明なガラスマザー基板（不図示）を貼り合わせ、切断予定線Ａ、Ｂで切断し個々の液晶表示素子を製造する。隣り合う液晶表示素子部１０間の切断予定線は１本にすることで１枚のマザー基板から製造できる液晶表示素子の数を増やしている。尚、図６（Ｂ）に示すように、ＬＣＯＳの場合、単結晶シリコン基板１ａに形成された端子部２ａで外部回路基板と接続するため、ガラス基板６とは切断位置がオフセットされた形状となっている。

前記構成の液晶表示素子は、本出願人によりすでに提案されているものである。（特願２００３−３９３５３１）

ところで、第１基板及び第２基板の貼り合わせに用いるシール材は、生産性と熱工程が不用な点で紫外線硬化型のシール材（エポキシ系、アクリル系）が用いられている。しかしながら、液晶表示素子を構成するにあたり、信頼性及び品質上の条件をすべて満足できる紫外線硬化型のシール材はないのが現状である。該シール材を用いた場合いくつかの問題点がある。

まず、環状に形成したシール材の表面は必ずしも平坦面と成るものではなく凹凸を有した状態で形成される。シール材は液晶注入により液晶と接触することとなるが、シール材に凹凸面が多いと液晶の配向不良の原因となる。

また、ガス等の不純物の発生により配向不良、焼きつき、コントラスト低下などの問題が発生する。

また、別の問題として、前記従来技術に示した拡張部を有する反射型液晶表示素子においては、該拡張部上に分断予定線があるため、個々に分断した後に液晶を注入する場合、アルミニウム等の金属微粒子が液晶に混入し、回路部に多大な影響を与え、電気的な不良を起こしてしまうという問題点もある。

本発明は、前記問題点に鑑み、配向不良、電気的不良を生じさせない高品質の液晶表示素子及びその製造方法を提供しようとするものである。

少なくとも、上面に反射電極を有したシリコン基板に、液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を、前記シール材を介して前記シリコン基板に貼り合わせて成る液晶表示素子において、前記シリコン基板上には、前記シール材の内側で、該シール材に隣接した位置に該シール材と同形状（同形状とは、同一形状を意味するものではない）の絶縁膜を形成して液晶表示素子を構成する。

前記構成によれば、シール材内側に絶縁膜を設けたのでシール材と液晶とが接することがなくなりガス発生等シール材による問題が生じない。また、絶縁膜の表面は、設計どおりに直線や曲線が形成され、凹凸がないので配向不良がなくなる。

少なくとも、上面に反射電極を有したシリコン基板に、液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を、前記シール材を介して前記シリコン基板に貼り合わせて成る液晶表示素子であって、前記シール材の液晶注入口突出部に拡張部を有する液晶表示素子において、前記シリコン基板上には、前記シール材の内側で、該シール材に隣接した位置に該シール材と同形状の絶縁膜を形成し、さらに前記拡張部も絶縁膜で形成して液晶表示素子を構成する。

前記構成によれば、拡張部も絶縁膜で構成したので、切断時に発生する金属微粒子の液晶への混入によるショート不良等の問題が解消され、品質低下を防ぐことができる。

前記シール材に隣接した位置に該シール材と同形状に形成される絶縁膜と、前記拡張部を成す絶縁膜をシリコン酸化膜で形成した液晶表示素子とする。シリコン酸化膜による絶縁膜形成は、通常の半導体製造プロセスにより実現できるため、容易に形成することができる。

請求項１記載の前記構成の液晶表示素子を得るために、少なくとも、単結晶シリコンマザー基板に、液晶表示素子部をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する工程と、各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の外周で、該絶縁膜に隣接してシール材を塗布する工程と、一面に透明電極を形成したガラスマザー基板を前記シール材を介して前記単結晶シリコンマザー基板に貼り合わせる工程と、個々の液晶表示素子部に切断する工程と、個々の液晶表示素子部に切断後、液晶を注入し封口する工程と、で構成される液晶表示素子の製造方法とする。

請求項２記載の液晶表示素子を得るために、少なくとも、単結晶シリコンマザー基板に、液晶表示素子部をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する工程と、各液晶表示素子部上面に、液晶注入口部に突出した拡張部を成す絶縁膜を形成する工程と、各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜を形成する工程と、前記各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜の外周で、該絶縁膜に隣接してシール材を塗布する工程と、一面に透明電極を形成したガラスマザー基板を、前記シール材を介して前記単結晶シリコンマザー基板に貼り合わせる工程と、個々の液晶表示素子部に切断する工程と、個々の液晶表示素子部に切断後、液晶を注入し封口する工程と、で構成される液晶表示素子の製造方法とする。

シール材内側に絶縁膜を設けたのでシール材と液晶とが接することがなくなりガス発生等による液晶汚染の問題が生じない。また、絶縁膜の表面は、凹凸がないので配向不良がなくなる。さらに拡張部を有する液晶表示素子においては、拡張部を絶縁膜で構成したので切断時に発生する金属微粒子の液晶への混入によるショート不良がなくなる。よって、高品質の液晶表示装置が得られる。

環状に形成されるシール材の内側で、該シール材に隣接した位置に該シール材と同形状の絶縁膜を形成し、注入される液晶とシール材の接触をなくしてガス発生による問題や配向不良等の問題を解消する。

図１は本発明の一実施例で、液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。図２は図１の液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。以下図を参照して本発明の一実施例について説明する。尚、前述の従来技術と共通するものについては同一の符号を用いる。

単結晶シリコンマザー基板１の内部には液晶駆動回路網が形成され、液晶駆動回路網の上には反射電極３が形成されている。該反射電極３には拡張部３ａが合わせて形成されている。表示部２の周囲には環状のシール材４が前記拡張部３ａまで延在して塗布され、環状のシール材４には液晶を注入するための突出部４ａが形成されており、その開口部が液晶注入口５となっている。１１はシール材４の内側に隣接して形成された絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）で、前記シール材４とほぼ同一の幅・厚みをもって形成されている。該絶縁膜１１が、後に注入される液晶とシール材４との間に介在する構成となるので液晶とシール材４が直接接触することがなくなる。よって、シール材４からのガス発生による問題やシール材４と接触することによる配向不良等の問題が解消される。

図１において、６はガラス基板で、７は液晶注入口５を封口するため封口材である。ＬＣＯＳの場合、単結晶シリコン基板１ａに形成された端子部２ａで外部回路基板と接続するため、ガラス基板６とは切断位置がオフセットされており、切断後は、図１（Ｂ）に示す形状となっている。

続いて、前記した液晶表示素子の製造方法について説明する。
まず、単結晶シリコンマザー基板１上に、液晶表示素子部１０をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する。各液晶素子部１０には、液晶駆動回路網が形成され、該液晶駆動回路網の上には反射電極３が形成される。その数は単結晶シリコンマザー基板１の大きさ、液晶表示素子部１０の大きさにより異なるが１００個以上をマトリクス状に形成することもある。

次に、各液晶表示素子部１０の表示部２（表示領域）の外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材４と同形状を成す絶縁膜４を形成する。該絶縁膜１１は例えばシリコン酸化膜であり、その形成は、ＣＶＤ（Chemical-Vapor-Deposition）、フォトリソグラフィー、プラズマエッチング等の方法を用いることで容易に形成することができる。

次に、前記絶縁膜１１の外周で、該絶縁膜１１に隣接してシール材４をスクリーン印刷法等により形成する。

次に、一面に透明電極を形成したガラスマザー基板（不図示）を、前記シール材４及び絶縁膜１１を介して前記単結晶シリコンマザー基板１上に貼り合わせる。

次に、切断予定線Ａ、Ｂで切断し個々の液晶表示素子を製造する。ここで、隣り合う液晶表示素子部１０間の切断予定線を１本にすることで１枚のマザー基板から製造できる液晶表示素子の数を増やしている。

個々の液晶表示素子部１０に切断後、液晶を注入し封口材７により封口して前記構成の液晶表示素子が完成する。

図３は本発明の他の実施例で、液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。図４は図３の液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。以下図を参照して本発明の他の実施例について説明する。尚、前記実施例１同様、従来技術と共通するものについては同一の符号を用いる。

単結晶シリコンマザー基板１の内部には液晶駆動回路網が形成され、液晶駆動回路網の上には反射電極３がアルミニウム等で形成されている。該反射電極３には拡張部１１ａが隣接して形成されている。該拡張部１１ａは前記反射電極３とほぼ同一の厚みをもって形成されている。尚、本実施例では前記拡張部１１ａを絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）で構成している。切断線Ａまで延びる拡張部１１ａを絶縁膜で構成したことで、従来技術において問題となっていた切断時に発生する金属微粒子の液晶への混入によるショート不良、それに伴う品質低下を無くすことができる。表示部２の周囲には環状のシール材４が前記拡張部４ａまで延在して塗布され、環状のシール材４には液晶を注入するための突出部４ａが形成されており、その開口部が液晶注入口５となっている。１１はシール材４の内側に隣接して形成された絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）で、前記シール材４とほぼ同一の幅・厚みをもって形成されている。本構成によれば、該絶縁膜１１が、後に注入される液晶とシール材４との間に介在する構成となるので液晶とシール材４が直接接触することがなくなる。よって、シール材４からのガス発生による問題やシール材４と接触することによる配向不良等の問題が解消される。

図３において、６はガラス基板で、７は液晶注入口５を封口するため封口材である。ＬＣＯＳの場合、単結晶シリコン基板１ａに形成された端子部２ａで外部回路基板と接続するため、ガラス基板６とは切断位置がオフセットされており、切断後は、図３（Ｂ）に示す形状となっている。

続いて、前記した液晶表示素子の製造方法について説明する。
まず、単結晶シリコンマザー基板１上に、液晶表示素子部１０をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する。各液晶素子部１０には、液晶駆動回路網が形成され、該液晶駆動回路網の上には反射電極３が形成される。その数は単結晶シリコンマザー基板１の大きさ、液晶表示素子部１０の大きさにより異なるが１００個以上をマトリクス状に形成することもある。

次に、液晶注入口部に突出した拡張部１１ａを反射電極３に隣接して形成する。つづいて、各液晶表示素子部１０の表示部２（表示領域）の外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材４と同形状を成す絶縁膜１１を形成する。前記絶縁膜１１は例えばシリコン酸化膜であり、前記拡張部１１ａも同じくシリコン酸化膜で形成する。これらの形成は、ＣＶＤ（Chemical-Vapor-Deposition）、フォトリソグラフィー、プラズマエッチング等の方法を用いることで容易に形成することができる。

次に、前記絶縁膜１１の外周に、該絶縁膜１１に隣接してシール材４をスクリーン印刷法等により形成する。

次に、一面に透明電極を形成したガラスマザー基板（不図示）を、前記シール材４及び絶縁膜１１を介して前記単結晶シリコンマザー基板１上に貼り合わせる。

次に、切断予定線Ａ、Ｂで切断し個々の液晶表示素子を製造する。ここで、隣り合う液晶表示素子部１０間の切断予定線を１本にすることで１枚のマザー基板から製造できる液晶表示素子の数を増やしている。

個々の液晶表示素子部１０に切断後、液晶を注入し封口材７により封口して前記構成の液晶表示素子が完成する。

本発明の一実施例で、液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。 図１の液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。 本発明の他の実施例で、液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。 図３の液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。 マザー基板の一方が単結晶シリコン基板で形成され、他方のマザー基板にガラス基板を使用する従来の液晶表示素子の製造方法を説明するための図で、液晶表示素子部を形成した単結晶シリコンマザー基板の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。 完成した従来の液晶表示素子の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。

符号の説明

１ 単結晶シリコンマザー基板
１ａ 単結晶シリコン基板
２ 表示部
３ 反射電極
３ａ 拡張部
４ シール材
４ａ 突出部
５ 液晶注入口
６ ガラス基板
７ 封口材
１０ 液晶表示素子部
１１ 絶縁膜
１１ａ 拡張部

Claims (5)

1. 少なくとも、上面に反射電極を有した単結晶シリコン基板に、液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を、前記シール材を介して前記単結晶シリコン基板に貼り合わせて成る液晶表示素子において、前記単結晶シリコン基板上には、前記シール材の内側で、該シール材に隣接した位置に該シール材と同形状の絶縁膜が形成されて成ることを特徴とする液晶表示素子。
2. 少なくとも、上面に反射電極を有した単結晶シリコン基板に、液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有する液晶注入口を設けたシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を、前記シール材を介して前記単結晶シリコン基板に貼り合わせて成る液晶表示素子であって、前記シール材の液晶注入口突出部に拡張部を有する液晶表示素子において、前記シリコン基板上には、前記シール材の内側で、該シール材に隣接した位置に該シール材と同形状の絶縁膜が形成され、さらに前記拡張部が絶縁膜で形成されて成ることを特徴とする液晶表示素子。
3. 前記シール材に隣接した位置に該シール材と同形状に形成される絶縁膜と、前記拡張部を成す絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
4. 少なくとも、単結晶シリコンマザー基板に、液晶表示素子部をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する工程と、
   各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜の外周で、該絶縁膜に隣接してシール材を塗布する工程と、
   一面に透明電極を形成したガラスマザー基板を、前記シール材を介して前記単結晶シリコンマザー基板に貼り合わせる工程と、
   個々の液晶表示素子部に切断する工程と、
   個々の液晶表示素子部に切断後、液晶を注入し封口する工程と、
   で構成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
5. 少なくとも、単結晶シリコンマザー基板に、液晶表示素子部をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する工程と、
   各液晶表示素子部上面に、液晶注入口部に突出した拡張部を成す絶縁膜を形成する工程と、
   各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜を形成する工程と、
   前記各液晶表示素子部の表示領域外周に突出形状を有し液晶注入口を成すシール材と同形状の絶縁膜の外周で、該絶縁膜に隣接してシール材を塗布する工程と、
   一面に透明電極を形成したガラスマザー基板を、前記シール材を介して前記単結晶シリコンマザー基板に貼り合わせる工程と、
   個々の液晶表示素子部に切断する工程と、
   個々の液晶表示素子部に切断後、液晶を注入し封口する工程と、
   で構成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。

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