JP4292829B2

JP4292829B2 - Liquid crystal display element

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Publication number: JP4292829B2
Application number: JP2003058371A
Authority: JP
Inventors: 伸也安藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004271590A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＦＴをアクティブ素子とするアクティブマトリックス型の液晶表示素子は、液晶層を挟んで対向する一対の基板の互いに向き合う内面のうち、一方の基板の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、これらのＴＦＴにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線を設け、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極に対応する部分を除いて形成された遮光膜と、前記遮光膜を覆って形成され前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する対向電極を設けた構成となっている。
【０００３】
この種の液晶表示素子には、一方の基板の内面に設けられた複数のデータ配線の表面を陽極酸化させてそのＴＦＴ上の部分に前記ＴＦＴよりも表面高さが高いスペーサを形成し、これらのスペーサを他方の基板の内面に当接させて画素の液晶層厚を規定したもの（特許文献１参照）と、前記一方の基板の内面に設けられた複数のＴＦＴの上にそれぞれ柱状スペーサを設け、これらのスペーサを他方の基板の内面に当接させて画素の液晶層厚を規定したもの（特許文献２参照）とがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７―２７０８２６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８―２３４２１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示素子の画素の液晶層厚は、従来、４〜５μｍに設定されていたが、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いる液晶表示素子は、画素の液晶層厚を例えば１〜２μｍ程度に小さくして応答速度を速くすることが望まれている。
【０００７】
前記フィールドシーケンシャル液晶表示装置には、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型液晶表示素子が利用されている。
【０００８】
また、前記液晶表示素子には、他方の基板の内面に複数の画素電極に対応する部分を除いて設ける遮光膜を、酸化クロム膜とクロム膜との積層膜からなる金属遮光膜としたものと、前記遮光膜を樹脂膜からなる樹脂遮光膜としたものとがある。
【０００９】
前記樹脂遮光膜は、基板上に黒色の顔料を添加した感光性樹脂を塗布し、その樹脂膜を露光及び現像処理によりパターニングする方法で簡単に形成することができるため、液晶表示素子の製造コストを低減する上で有利である。
【００１０】
しかし、前記樹脂遮光膜は、前記金属遮光膜に比べて遮光性が低いため、充分な遮光機能をもたせるには、この樹脂遮光膜を、前記金属遮光膜よりも充分に厚い１μｍ程度の膜厚に形成する必要がある。
【００１１】
そのため、従来のカラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型液晶表示素子は、前記他方の基板の前記樹脂遮光膜が設けられた部分の内面高さ（樹脂遮光膜を覆って形成された対向電極の高さ）が、前記樹脂遮光膜の無い画素部の内面高さよりも１μｍ程度高い。
【００１２】
そして、上述したように一方の基板の内面に設けられたデータ配線の表面を陽極酸化させてそのＴＦＴ上の部分に前記ＴＦＴよりも高いスペーサを形成するか、あるいは一方の基板の内面に設けられたＴＦＴの上に柱状スペーサを設けた従来の液晶表示素子は、前記スペーサの土台であるＴＦＴの厚さが１μｍ以上であり、したがって画素電極の電極面から前記ＴＦＴ上に形成されたスペーサの頂面までの高さが１μｍを大きく越えるため、前記スペーサを他方の基板の内面の前記樹脂遮光膜が設けられた部分に当接させて規定される画素の液晶層厚が数μｍ以上になる。
【００１３】
そのため、従来のカラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型液晶表示素子は、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることが難しい。
【００１４】
この発明は、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、液晶層を挟んで対向する一対の基板の互いに向き合う内面のうち、一方の基板の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線が設けられ、前記複数のゲート配線とデータ配線のいずれか一方の配線の予め定めた部分によりスペーサ部が形成されるとともに、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜と、前記樹脂遮光膜の形成面上に、前記ゲート配線とデータ配線が交差する部分を除き、少なくとも前記複数の画素電極と前記スペーサ部とに対応させて、前記樹脂遮光膜の膜厚よりも厚く、且つ薄膜トランジスタの厚さ及びゲート配線とデータ配線とが交差する部分の高さよりも厚い膜厚に形成され、前記画素電極に対応する部分の液晶層厚を調整するための液晶層厚調整膜と、前記樹脂遮光膜及び液晶層厚調整膜を覆って形成され前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する対向電極が設けられ、少なくとも前記樹脂遮光膜と液晶層厚調整膜と対向電極との積層膜とにより、前記スペーサ部に対応するスペーサ当接部が形成され、前記スペーサ部に前記スペーサ当接部を当接させて前記一対の基板が対向配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この液晶表示素子によれば、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることができる。
【００１７】
このように、この発明の液晶表示素子は、一方の基板の内面に設けられた複数のゲート配線とデータ配線のいずれか一方の配線の予め定めた部分によりスペーサ部を形成し、他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜と、前記樹脂遮光膜の形成面上に、前記ゲート配線とデータ配線が交差する部分を除き、少なくとも前記複数の画素電極と前記スペーサ部とに対応させて、前記樹脂遮光膜の膜厚よりも厚く、且つ薄膜トランジスタの厚さ及びゲート配線とデータ配線とが交差する部分の高さよりも厚い膜厚に形成され、前記画素電極に対応する部分の液晶層厚を調整するための液晶層厚調整膜と、前記樹脂遮光膜及び液晶層厚調整膜を覆って形成された対向電極を設け、少なくとも前記樹脂遮光膜と液晶層厚調整膜と対向電極との積層膜とにより、前記スペーサ部に対応するスペーサ当接部を形成し、前記スペーサ部に前記スペーサ当接部を当接させて一対の基板を対向配置することにより、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることができるようにしたものである。
【００１８】
この発明の液晶表示素子において、前記スペーサ当接部は、前記樹脂遮光膜と液晶層厚調整膜と対向電極との積層膜の高さを調整するための絶縁膜をさらに有しているのが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、第１の参考例を示しており、図１は液晶表示素子の一部分の平面図、図２は図１のII―II線に沿う拡大断面図である。
【００２４】
この液晶表示素子は、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いられるものであり、カラーフィルタは備えていない。
【００２５】
この液晶表示素子は、ＴＦＴをアクティブ素子とするアクティブマトリックス型液晶表示素子であり、基本的には、図示しない枠状のシール材を介して接合され、前記シール材により囲まれた領域に設けられた液晶層１を挟んで対向する一対の透明基板２，３の互いに向き合う内面のうち、一方の基板、例えば表示の観察側とは反対側である後側の基板（以下、後基板と言う）２の内面の前記シール材により囲まれた領域に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極４と、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ５と、これらのＴＦＴ５にゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線１３及びデータ配線１４が設けられ、他方の基板、つまり表示の観察側である前側の基板（以下、前基板と言う）３の内面に、前記複数の画素電極４とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する一枚膜状の透明な対向電極１６が設けられた構成となっている。
【００２６】
前記後基板２の内面に設けられた複数のＴＦＴ５は、図２に示したように、後基板２の基板面に形成されたゲート電極６と、このゲート電極６を覆って基板面の略全域に形成された透明なゲート絶縁膜７と、前記ゲート絶縁膜７の上に前記ゲート電極６と対向させて形成されたｉ型半導体膜８と、このｉ型半導体膜８のチャンネル領域の上に形成されたブロッキング絶縁膜９と、前記ｉ型半導体膜８の両側部の上に図示しないｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極１０及びドレイン電極１１と、前記ｉ型半導体膜８及びソース，ドレイン電極１０，１１を覆うオーバーコート絶縁膜１２とにより構成されている。
【００２７】
そして、前記複数の画素電極４は前記ゲート絶縁膜７の上に形成されており、これらの画素電極４は、その一端側の縁部において、対応するＴＦＴ５のソース電極１０にそれぞれ接続されている。
【００２８】
また、前記複数のゲート配線１３は、後基板２の基板面に、各画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、前記ＴＦＴ５のゲート電極６は、前記ゲート配線１３に一体に形成されている。
【００２９】
なお、この参考例では、前記ゲート配線１３の各画素電極４に対応する部分をＴＦＴ５のゲート電極６とするとともに、前記ｉ型半導体膜８とｎ型半導体膜およびソース，ドレイン電極１０，１１をゲート配線１３の長さ方向に沿わせて横長に形成することにより、チャンネル幅の大きいＴＦＴ５を形成している。
【００３０】
一方、前記複数のデータ配線１４は、前記ゲート絶縁膜７の上に、各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、各列のＴＦＴ５のドレイン電極１１にそれぞれつながっている。このデータ配線１４は、前記ＴＦＴ５のソース，ドレイン電極１０，１１と同じ金属膜により、前記ドレイン電極１１と一体に形成されている。
【００３１】
前記ＴＦＴ５のゲート電極６とゲート配線１３は、アルミニウム系合金膜により形成されており、その表面は、前記ゲート配線１３の端子部（図示せず）を除いて陽極酸化処理されている。
【００３２】
なお、この参考例では、図１に示したように、同じゲート配線１３上の各ＴＦＴ５のｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９を、前記ゲート配線１３の表示エリア（複数の画素がマトリックス状に配列している領域）内に対応する部分の略全長にわたって連続する帯状に形成し、前記ゲート配線１３とデータ配線１４との交差部を、前記ゲート配線１３の表面の陽極酸化膜と、ゲート絶縁膜７と、前記ｉ型半導体膜８及びブロッキング絶縁膜９とにより絶縁している。
【００３３】
また、図では省略しているが、前記後基板２の内面には、その基板面に、前記ゲート絶縁膜７を介して各行の画素電極４の縁部にそれぞれ対向し、画素電極４との間に補償容量を形成する複数の補償容量電極が設けられている。
【００３４】
そして、前記ＴＦＴ５のオーバーコート絶縁膜１２は、複数の画素電極４にそれぞれ対応する部分を除いて後基板２の略全域に形成されており、前記ゲート配線１３の形成部と、前記データ配線１４と、画素電極４のＴＦＴ接続部及び補償容量形成部は、前記オーバーコート絶縁膜１２により覆われている。
【００３５】
また、前記後基板２の行方向の一端と列方向の一側にはそれぞれ前基板３の外方に張出す端子配列部（図示せず）が形成されており、前記複数のゲート配線１３の一端は行方向の端子配列部に導出され、複数のデータ配線１４の一端は列方向の端子配列部に導出され、それぞれの導出端に、図示しない駆動回路に接続される端子部が形成されている。
【００３６】
なお、前記複数のゲート配線１３の端子部は、前記ゲート絶縁膜７とオーバーコート絶縁膜１２との積層膜に開口を設けることにより露出され、また、前記複数のデータ配線１４の端子部は、前記オーバーコート絶縁膜１２に開口を設けることにより露出されている。
【００３７】
さらに、この後基板２の内面には、前記枠状のシール材によるシール部よりも内側の領域の略全域に、前記複数の画素電極４及びオーバーコート絶縁膜１２を覆って配向膜１５が設けられている。
【００３８】
一方、前記前基板３の内面には、前記シール材により囲まれた領域内に、前記複数の画素電極４に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜１７と、前記領域の略全体にわたって形成された透明な液晶層厚調整膜１８が設けられており、この樹脂遮光膜１７及び液晶層厚調整膜１８を覆って前記対向電極１６が形成されている。
【００３９】
前記樹脂遮光膜１７は、前基板３の基板面上に黒色の顔料を添加した感光性樹脂を塗布し、その樹脂膜をパターニングして形成されたものであり、その膜厚は、充分な遮光機能をもたせるために、例えば１μｍとされている。
【００４０】
また、前記液晶層厚調整膜１８は、前記前基板３の樹脂遮光膜１７を形成した面上にアクリル系樹脂等の透明度の高い感光性樹脂を前記樹脂遮光膜１７の膜厚よりも充分に厚く塗布し、その樹脂膜を前記シール材により囲まれた領域内に対応する形状にパターニングして形成されたものであり、この参考例では、この液晶層厚調整膜１８を、前記樹脂遮光膜１７上の部分の膜厚が３．１μｍ、他の部分の膜厚が３．５〜３．８μｍになるように形成している。
【００４１】
すなわち、前記液晶層厚調整膜１８は、基板上に塗布された感光性樹脂の自然流動（樹脂遮光膜１７上の高い部分からその周囲の低い部分への流動）によりある程度平坦化した膜である。
【００４２】
そのため、この液晶層厚調整膜１８の樹脂遮光膜１７上を除く部分の膜面は前記樹脂遮光膜１７上の部分の膜面よりも低いが、前記樹脂遮光膜１７上の部分と他の部分との膜面高さの差は０．３〜０．６μｍであり、前記樹脂遮光膜１７の膜厚（１μｍ）に比べて充分に小さい。
【００４３】
そして、前記対向電極１６は、前記樹脂遮光膜１７及び液晶層厚調整膜１８を覆って、外周縁が前記シール部の外周よりも僅かに内側に位置する外形に形成されている。
【００４４】
また、前記対向電極１６の上には、前記後基板２の内面に設けられた複数のＴＦＴ５にそれぞれ対応させて、前記樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８と対向電極１６との積層膜の高さを調整するための絶縁膜（以下、高さ調整膜と言う）１９が設けられており、前記樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８と対向電極１６及び高さ調整膜１９により、前記複数のＴＦＴ５にそれぞれ対応する複数のスペーサ当接部が形成されている。
【００４５】
さらに、この前基板３の内面には、前記シール部よりも内側の領域の略全域に、前記対向電極１６と高さ調整膜１９を覆って配向膜２０が設けられている。
【００４６】
そして、前記後基板２と前基板３は、後基板２の内面に設けられた複数のＴＦＴ５の頂部を、前基板３の内面に設けられた樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８と対向電極１６と高さ調整膜１９との積層膜からなる複数のスペーサ当接部に前記配向膜１５，２０を介してそれぞれ当接させて対向配置され、前記複数のＴＦＴ５とスペーサ当接部とにより複数の画素部の基板間ギャップ、つまり画素の液晶層厚ｄを予め定めた値に規定した状態で、前記枠状のシール材を介して接合されている。
【００４７】
なお、図では省略しているが、前記後基板２の内面には、前記端子配列部に、前基板３の内面に設けられた対向電極１６を駆動回路の基準電位に接続するための対向電極端子が設けるとともに、前記シール部内に部分的に対応させて、前記対向電極端子に接続されたクロス電極が設けられており、前記対向電極１６は、前記シール部内において、導電性粒子からなるクロス材を介して前記クロス電極に接続されている。
【００４８】
また、液晶層１は、接合された両基板２，３間のシール材により囲まれた領域に、前記シール材を部分的に欠落させて形成しておいた液晶注入口から真空注入法により液晶を充填することにより形成されており、前記液晶注入口は、液晶の充填後に封止されている。
【００４９】
なお、この液晶表示素子は、例えば捩れのないホモジニアス配向型のものであり、前記配向膜１５，２０は互いに平行な方向に配向処理され、液晶層１の液晶分子は、後基板２及び前基板３の近傍における配向方向を前記配向膜１５，２０により規定され、両基板２，３間において捩れることなく、液晶長軸を前記配向膜１５，２０の配向処理方向に揃えて実質的に基板２，３面と平行に配向している。
【００５０】
すなわち、この液晶表示素子は、後基板２の内面に設けられた複数のＴＦＴ５によりスペーサ部を形成し、そのスペーサ部、つまり前記ＴＦＴ５の頂部を、前基板３の内面に前記後基板２の内面に設けられた複数の画素電極４に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜１７と、前記シール材により囲まれた領域の略全体にわたって形成された液晶層厚調整膜１８と、前記樹脂遮光膜１７及び液晶層厚調整膜１８を覆って形成された対向電極１６と、前記対向電極１６の前記ＴＦＴ５に対応させて形成された高さ調整膜１９との積層膜からなるスペーサ当接部に当接させて一対の基板２，３を対向配置することにより画素の液晶層厚ｄを規定したものである。
【００５１】
この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄは、前記ＴＦＴ５を前記ペーサ当接部に当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０から、ゲート絶縁膜７及び画素電極４と、液晶層厚調整膜１８及び対向電極１６と、配向膜１５，２０との膜厚の合計値を差し引いた値である。
【００５２】
なお、前記ゲート絶縁膜７の膜厚は０．２５μｍ、画素電極４の膜厚は０．０５μｍ、対向電極１６の膜厚は０．１７μｍ、配向膜１５，２０の膜厚はそれぞれ０．０５μｍであり、したがって、例えば樹脂遮光膜１７が無い部分の液晶層厚調整膜１８の膜厚を３．５μｍにしたときの画素の液晶層厚ｄは、ｄ＝ｄ_０−４．０７μｍである。
【００５３】
一方、この参考例では上述したように、前記樹脂遮光膜１７の膜厚を１μｍ、前記樹脂遮光膜１７上の液晶層厚調整膜１８の膜厚を３．１μｍにしているため、前記高さ調整膜１９の膜厚をｘμｍとすると、前記スペーサ当接部の高さ（前基板３の基板面からの高さ）は、前記樹脂遮光膜１７とその上の液晶層厚調整膜１８の膜厚に前記対向電極１６の膜厚（０．１７μｍ）と前記高さ調整膜１９の膜厚（ｘμｍ）とを加えた値、つまり４．２７＋ｘμｍである。
【００５４】
また、前記ＴＦＴ５の厚さ（ゲート電極６とゲート絶縁膜７とｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９とｎ型半導体膜及びソース，ドレイン電極１０，１１とオーバーコート絶縁膜１２の総厚）は、従来の液晶表示素子のＴＦＴと同じ厚さ、例えば０．８５４μｍである。
【００５５】
したがって、前記ＴＦＴ５を前記スペーサ当接部に膜厚が０．０５μｍの配向膜１５，２０を介して当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０は、ｄ_０＝（４．２７＋ｘμｍ）＋０．８５４μｍ＋０．０５×２μｍ＝５．１３４＋ｘμｍになる。
【００５６】
そのため、この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄ（ｄ＝ｄ_０−０．５７μｍ）は、５．１３４＋ｘμｍ−４．０７μｍであり、この画素の液晶層厚ｄは、前記高さ調整膜１９の膜厚を選択することにより任意に設定することができる。
【００５７】
すなわち、例えば高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝０．１μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１．１６４μｍ、高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝０．５μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１．５６４μｍ、高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝１μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは２．０６４μｍである。
【００５８】
したがって、この液晶表示素子によれば、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜１７としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚ｄを充分に小さくして応答速度を速くすることができる。
【００５９】
この液晶表示素子において、前記高さ調整膜１９は、ｘ＝０．９μｍ以下の膜厚に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記画素の液晶層厚ｄを２μｍ以下にすることができる。
【００６０】
なお、上記参考例では、前記高さ調整膜１９を対向電極１６の上に設けているが、この高さ調整膜１９は、対向電極１６と液晶層厚調整膜１８との間、液晶層厚調整膜１８と樹脂遮光膜１７との間、樹脂遮光膜１７と前基板３の基板面との間のいずれかに設けてもよい。
【００６１】
また、前記高さ調整膜１９は、必要に応じて設ければよく、この高さ調整膜１９を省略し、樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８と対向電極１６との積層膜だけでスペーサ当接部を形成したとき（ｘ＝０μｍのとき）の画素の液晶層厚ｄは１．０６４μｍになる。
【００６２】
また、前記液晶層厚調整膜１８は、その全体にわたって膜面が平坦になるように形成するのがより好ましく、この液晶層厚調整膜１８の膜面を平坦面に近くするほど、つまり液晶層厚調整膜１８の樹脂遮光膜１７上の部分と他の部分との膜面高さの差を小さくするほど、画素の液晶層厚ｄをより小さくすることができる。
【００６３】
なお、上記参考例では、液晶層厚調整膜１８を、枠状のシール材により囲まれた領域の略全体にわたって形成しているが、この液晶層厚調整膜１８は、少なくとも複数の画素電極４とスペーサ部を形成する複数のＴＦＴ５とに対応していれば、他の部分には無くてもよい。
【００６４】
また、上記参考例では、複数のＴＦＴ５によりスペーサ部を形成しているが、複数のゲート配線１３とデータ配線１４のいずれかによりスペーサ部を形成してもよい。
【００６５】
図３〜図５はこの発明の実施例を示しており、図３は液晶表示素子の一部分の平面図、図４は図３のIV―IV線に沿う拡大断面図、図５は図３のV―V線に沿う拡大断面図である。なお、この実施例において、図１及び図２に示した第１の参考例と同じものについては、図に同符号を付して重複する説明を省略する。
【００６６】
この実施例の液晶表示素子は、後基板２の内面に設けられた複数のゲート配線１３とデータ配線１４のうち、複数のゲート配線１３の予め定めた部分、例えば複数のＴＦＴ５のデータ配線接続側とは反対側の端部の側方の部分により複数のスペーサ部を形成し、前基板３の内面に樹脂遮光膜１７を覆って設けられた液晶層厚調整膜１８を、前記後基板２の内面に設けられた複数の画素電極４と前記スペーサ部とに対応させて形成し、さらに前記樹脂遮光膜１７及び液晶層厚調整膜１８を覆って形成された対向電極１６の上に前記スペーサ部に対応させて高さ調整膜１９を設けることにより、前記樹脂遮光膜１７と前記液晶層厚調整膜１８の前記スペーサ部に対応する部分と前記対向電極１６及び高さ調整膜１９により、前記複数のスペーサ部にそれぞれ対応する複数のスペーサ当接部を形成したものである。
【００６７】
なお、図３では、前記液晶層厚調整膜１８を区別しやすくするため、この液晶層厚調整膜１８に対応する部分に平行斜線を施している。
【００６８】
この実施例において、前記ＴＦＴ５のｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９は、上述した第１の参考例と同様に、ゲート配線１３の表示エリア内に対応する部分の略全長にわたって連続する帯状に形成され、また、前記ゲート配線１３の形成部と、データ配線１４と、画素電極４のＴＦＴ接続部及び補償容量形成部は、前記ＴＦＴ５のオーバーコート絶縁膜１２により覆われており、したがって、前記スペーサ部は、前記ゲート配線１３の予め定めた部分と、その上のｉ型半導体膜８及びブロッキング絶縁膜９と、前記オーバーコート絶縁膜１２とにより形成されている。
【００６９】
また、前記液晶層厚調整膜１８は、前基板３の樹脂遮光膜１７を形成した面上に感光性樹脂を前記樹脂遮光膜１７の膜厚よりも充分に厚く塗布し、その樹脂膜を、前記複数の画素電極４と前記ゲート配線１３により形成された複数のスペーサ部とに対応する形状にパターニングして形成されている。
【００７０】
そのため、前記樹脂遮光膜１７の無い部分、つまり画素電極４に対応する部分に形成された液晶層厚調整膜１８の周縁部（樹脂遮光膜１７の縁部に重なった部分）は、前記感光性樹脂の塗布膜の樹脂遮光膜１７上の部分と他の部分との膜面の段差により、前記画素電極４の中央部に対応する部分よりも僅かに高く盛り上がっている。
【００７１】
この液晶表示素子は、後基板２の内面に設けられた複数のゲート配線１３の予め定めた部分によりスペーサ部を形成し、前基板３の内面に樹脂遮光膜１７を覆って設けられた前記液晶層厚調整膜１８を複数の画素電極４と前記スペーサ部とに対応させて形成することにより、前記樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８の前記スペーサ部に対応する部分と対向電極１６及び高さ調整膜１９とからなるスペーサ当接部を形成したものであるため、前記ゲート配線１３のスペーサ部を前記スペーサ当接部に当接させて規定される画素の液晶層厚ｄを、上述した第１の参考例よりもさらに小さくすることができる。
【００７２】
なお、前記ＴＦＴ５の厚さと、ゲート配線１３とデータ配線１４との交差部の高さは、前記ゲート配線１３のスペーサ部の高さよりも大きいが、前記ＴＦＴ５及びゲート配線１３とデータ配線１４との交差部に対応する部分には前記液晶層厚調整膜１８は無く、しかもこの液晶層厚調整膜１８の膜厚がＴＦＴ５の厚さ及びゲート配線１３とデータ配線１４との交差部の高さよりも充分に厚いため、前記ＴＦＴ５及びゲート配線１３とデータ配線１４との交差部が前基板３の内面に当接することはなく、したがって、前記ゲート配線１３のスペーサ部だけを前記スペーサ当接部に当接させて画素の液晶層厚ｄを規定することができる。
【００７３】
この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄは、前記ゲート配線１３のスペーサ部を前記ペーサ当接部に当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０から、ゲート絶縁膜７及び画素電極４と、液晶層厚調整膜１８及び対向電極１６と、配向膜１５，２０との膜厚の合計値を差し引いた値であり、前記ゲート絶縁膜７、画素電極４、対向電極１６及び配向膜１５，２０の膜厚がそれぞれ第１の参考例と同じで、画素電極４に対応する液晶層厚調整膜１８の膜厚（周縁部の盛り上がり部を除く中央部の膜厚）が３．５μｍである場合、前記画素の液晶層厚ｄは、ｄ＝ｄ_０−４．０７μｍである。
【００７４】
また、第１の参考例と同様に、前記樹脂遮光膜１７の膜厚を１μｍ、前記樹脂遮光膜１７上の液晶層厚調整膜１８の膜厚を３．１μｍとし、前記高さ調整膜１９の膜厚をｘμｍとすると、前記スペーサ当接部の高さは、４．２７＋ｘμｍである。
【００７５】
一方、この実施例では、前記スペーサ部を、ゲート配線１３の予め定めた部分と、その上のｉ型半導体膜８及びブロッキング絶縁膜９と、オーバーコート絶縁膜１２とにより形成しているため、このスペーサ部の高さは前記ＴＦＴ５よりも低い。
【００７６】
なお、前記ゲート配線１３の膜厚は０．２３μｍ、ｉ型半導体膜８の膜厚は０．０２５μｍ、ブロッキング絶縁膜９の膜厚は、０．１μｍ、オーバーコート絶縁膜１２の膜厚は０．２μｍであり、したがって、前記スペーサ部の高さは、０．５５５μｍである。
【００７７】
したがって、前記スペーサ部を前記スペーサ当接部に膜厚が０．０５μｍの配向膜１５，２０を介して当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０は、ｄ_０＝（４．２７＋ｘμｍ）＋０．５５５μｍ＋０．０５×２μｍ＝４．９２５＋ｘμｍになる。
【００７８】
そのため、この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄ（ｄ＝ｄ_０−０．５７μｍ）は、４．９２５＋ｘμｍ−４．０７μｍである。
【００７９】
この画素の液晶層厚ｄは、前記高さ調整膜１９の膜厚を選択することにより任意に設定することができ、例えば高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝０．１μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは０．９５５μｍ、高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝０．５μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１．３５５μｍ、高さ調整膜１９の膜厚をｘ＝１μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１．８５５μｍである。
【００８０】
なお、この液晶表示素子においても、前記高さ調整膜１９は、対向電極１６の上に限らず、対向電極１６と液晶層厚調整膜１８との間、液晶層厚調整膜１８と樹脂遮光膜１７との間、樹脂遮光膜１７と前基板３の基板面との間のいずれかに設けてもよい。
【００８１】
また、前記高さ調整膜１９は必要に応じて設ければよく、この高さ調整膜１９を省略し、樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８と対向電極１６との積層膜だけでスペーサ当接部を形成したとき（ｘ＝０μｍのとき）の画素の液晶層厚ｄは０．８５５μｍになる。
【００８２】
したがって、この液晶表示素子によれば、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜１７としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚ｄを上述した第１の参考例よりもさらに小さくし、応答速度をより速くすることができる。
【００８３】
また、この液晶表示素子は、複数のゲート配線１３の予め定めた部分によりスペーサ部を形成し、前記液晶層厚調整膜１８を複数の画素電極４と前記スペーサ部とに対応させて形成しているため、複数の画素部及びスペーサ部以外の領域の基板間ギャップを充分に確保し、両基板２，３間のシール材により囲まれた領域への液晶の充填を何等支障無く行なうことができる。
【００８４】
なお、この実施例では、複数のゲート配線１３の予め定めた部分によりスペーサ部を形成しているが、複数のデータ配線１４の予め定めた部分によりスペーサ部を形成し、前記液晶層厚調整膜１８を複数の画素電極４と前記スペーサ部とに対応させて形成してもよい。
【００８５】
図６〜図８は、第２の参考例を示しており、図６は液晶表示素子の一部分の平面図、図７は図６のVII―VII線に沿う拡大断面図、図８は図６のVIII―VIII線に沿う拡大断面図である。なお、この参考例において、図１及び図２に示した第１の参考例と同じものについては、図に同符号を付して重複する説明を省略する。
【００８６】
この参考例の液晶表示素子は、後基板２の内面に、複数の画素電極４とＴＦＴ５とゲート配線１３及びデータ配線１４を避けて、前記後基板２の基板面を露出させた複数のスペーサ配置部２１を形成するとともに、前基板３の内面に、前記複数の画素電極４に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜１７と、前記複数の画素電極４に対応させて形成された液晶層厚調整膜１８と、前記樹脂遮光膜１７及び液晶層厚調整膜１８を覆って形成された対向電極１６を設け、前記後基板２の基板面上に前記複数のスペーサ配置部２１にそれぞれ対応させて複数の柱状スペーサ２２を設け、前記後基板２と前基板３とを、前記複数の柱状スペーサ２２を前基板３の内面に設けられた樹脂遮光膜１７に、前記対向電極１６と両基板２，３の内面に設けられた配向膜１５，２０とを介して当接させて対向配置し、前記柱状スペーサ２２により複数の画素部の基板間ギャップ、つまり画素の液晶層厚ｄを予め定めた値に規定した状態で、図示しない枠状のシール材を介して接合したものである。
【００８７】
なお、図６では、前記液晶層厚調整膜１８を区別しやすくするため、この液晶層厚調整膜１８に対応する部分に平行斜線を施している。
【００８８】
この液晶表示素子において、前記複数のスペーサ配置部２１は、複数のゲート配線１３とデータ配線１４との交差部付近にそれぞれ、複数の画素電極４を前記交差部に対応する角部を切り落とした形状に形成するとともに、ゲート絶縁膜７及びオーバーコート絶縁膜１２に開口を設けることにより形成されている。
【００８９】
そして、前記複数の柱状スペーサ２２は、前記後基板２上に感光性樹脂を塗布し、その樹脂膜をパターニングすることにより形成されており、この後基板２の内面の配向膜１５は、前記柱状スペーサ２２を覆って設けられている。
【００９０】
また、前記液晶層厚調整膜１８は、前基板３の樹脂遮光膜１７を形成した面上に感光性樹脂を前記樹脂遮光膜１７の膜厚よりも充分に厚く塗布し、その樹脂膜を、前記複数の画素電極４に対応する形状にパターニングして形成されている。
【００９１】
そのため、前記樹脂遮光膜１７の無い部分、つまり画素電極４に対応する部分に形成された液晶層厚調整膜１８の周縁部（樹脂遮光膜１７の縁部に重なった部分）は、前記感光性樹脂の塗布膜の樹脂遮光膜１７上の部分と他の部分との膜面の段差により、前記画素電極４の中央部に対応する部分よりも盛り上がっているが、その盛り上がり高さは極く僅かである。
【００９２】
この液晶表示素子は、後基板２の内面に、複数の画素電極４とＴＦＴ５とゲート配線１３及びデータ配線１４を避けて、前記後基板２の基板面を露出させた複数のスペーサ配置部２１を形成するとともに、前基板３の内面に前記複数の画素電極４にそれぞれ対応させて液晶層厚調整膜１８を設け、前記後基板２の基板面上に前記複数のスペーサ配置部２１にそれぞれ対応させて設けた柱状スペーサ２２を、前基板３の内面に前記複数の画素電極４に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜１７に当接させて一対の基板２，３を対向配置することにより画素の液晶層厚ｄを規定したものであるため、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることができる。
【００９３】
この液晶表示素子において、前記液晶層厚調整膜１８は、前記樹脂遮光膜１７の膜厚よりも厚い膜厚に形成するのが望ましい。例えば前記樹脂遮光膜１７を１μｍとの膜厚に形成する場合、前記前記液晶層厚調整膜１８の好ましい膜厚は１．５〜３μｍである。
【００９４】
この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄは、後基板２の基板面上に設けられた複数の柱状スペーサ２２を前基板３の樹脂遮光膜１７に当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０から、ゲート絶縁膜７及び画素電極４と、液晶層厚調整膜１８及び対向電極１６と、配向膜１５，２０との膜厚の合計値を差し引いた値であり、前記ゲート絶縁膜７の膜厚が０．２５μｍ、画素電極４の膜厚が０．０５μｍ、対向電極１６の膜厚が０．１７μｍ、配向膜１５，２０の膜厚がそれぞれ０．０５μｍであり、前記液晶層厚調整膜１８の膜厚（周縁部の盛り上がり部を除く中央部の膜厚）が２μｍである場合、前記画素の液晶層厚ｄは、ｄ＝ｄ_０−２．５７μｍである。
【００９５】
また、前記樹脂遮光膜１７の膜厚を１μｍとし、柱状スペーサ２２の高さをｙμｍとすると、前記柱状スペーサ２２を前記樹脂遮光膜１７に対向電極１６と配向膜１５，２０とを介して当接させたときの両基板２，３の基板面間の間隔ｄ_０は、ｄ_０＝ｙμｍ＋１μｍ＋０．１７μｍ＋０．０５×２μｍ＝ｙ＋１．２７μｍになる。
【００９６】
そのため、この液晶表示素子の画素の液晶層厚ｄ（ｄ＝ｄ_０−２．５７μｍ）は、（ｙ＋１．２７）−２．５７μｍである。
【００９７】
なお、前記柱状スペーサ２２は、前記ＴＦＴ５の厚さよりも高く、しかも前記樹脂遮光膜１７と液晶層厚調整膜１８との膜厚差に前記ゲート絶縁膜７と画素電極４と対向電極１６及び配向膜１５，２０の膜厚を加えた値よりも大きい高さを有していればよく、前記画素の液晶層厚ｄは、前記柱状スペーサ２２の高さを選択することにより任意に設定することができる。
【００９８】
例えば、前記液晶層厚調整膜１８の膜厚を上述したように２μｍとした場合、柱状スペーサ２２の高さをｙ＝２．３μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１μｍ、柱状スペーサ２２の高さをｙ＝２．８μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは１．５μｍ、柱状スペーサ２２の高さをｙ＝３．２μｍとしたときの画素の液晶層厚ｄは２μｍである。
【００９９】
したがって、この液晶表示素子によれば、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜１７としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚ｄを充分に小さくし、応答速度を速くすることができる。
【０１００】
なお、この参考例では、後基板２の基板面上に柱状スペーサ２２を設けているが、それと逆に、前基板３の内面に形成された樹脂遮光膜１７上に前記複数のスペーサ配置部にそれぞれ対応させて柱状スペーサ２２を設け、これらの柱状スペーサ２２を後基板２の基板面に当接させて画素の液晶層厚ｄを規定してもよい。
【０１０１】
また、上述した実施例の液晶表示素子は、画素の液晶層厚ｄを小さくして応答速度を速くすることができるため、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に好適であるが、白黒画像を表示する液晶表示装置に用いることもできる。
【０１０２】
さらに、上記実施例の液晶表示素子は、ホモジニアス配向型のものであるが、この発明は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）またはＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子等にも適用することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、一方の基板の内面に設けられた複数のゲート配線とデータ配線のいずれか一方の配線の予め定めた部分によりスペーサ部を形成し、他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極に対応する部分を除いて形成された樹脂遮光膜と、前記樹脂遮光膜の形成面上に、前記ゲート配線とデータ配線が交差する部分を除き、少なくとも前記複数の画素電極と前記スペーサ部とに対応させて、前記樹脂遮光膜の膜厚よりも厚く、且つ薄膜トランジスタの厚さ及びゲート配線とデータ配線とが交差する部分の高さよりも厚い膜厚に形成され、前記画素電極に対応する部分の液晶層厚を調整するための液晶層厚調整膜と、前記樹脂遮光膜及び液晶層厚調整膜を覆って形成された対向電極を設け、少なくとも前記樹脂遮光膜と液晶層厚調整膜と対向電極との積層膜とにより、前記スペーサ部に対応するスペーサ当接部を形成し、前記スペーサ部に前記スペーサ当接部を当接させて一対の基板を対向配置したものであるため、カラーフィルタを備えず、しかも遮光膜を樹脂遮光膜としたアクティブマトリックス型のものでありながら、画素の液晶層厚を充分に小さくして応答速度を速くすることができる。
【０１０４】
この発明の液晶表示素子において、前記スペーサ当接部は、前記樹脂遮光膜と液晶層厚調整膜と対向電極との積層膜の高さを調整するための絶縁膜をさらに有しているのが望ましく、このようにすることにより、前記画素の液晶層厚を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図２】図１のII―II線に沿う拡大断面図。
【図３】この発明の実施例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図４】図３のIV―IV線に沿う拡大断面図。
【図５】図３のV―V線に沿う拡大断面図。
【図６】第２の参考例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図７】図６のVII―VII線に沿う拡大断面図。
【図８】図６のVIII―VIII線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１…液晶層、２，３…基板、４…画素電極、５…ＴＦＴ、１３…ゲート配線、１４…データ配線、１５…配向膜、１６…対向電極、１７…樹脂遮光膜、１８…液晶層厚調整膜、１９…高さ調整膜、２０…配向膜、２１…スペーサ配置部、２２…柱状スペーサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an active matrix type liquid crystal display element having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) as an active element.
[0002]
[Prior art]
An active matrix type liquid crystal display element using TFT as an active element is arranged in a matrix in the row direction and the column direction on the inner surface of one of a pair of opposing inner surfaces of a pair of substrates facing each other with a liquid crystal layer interposed therebetween. A plurality of pixel electrodes, a plurality of TFTs respectively connected to the plurality of pixel electrodes, a plurality of gate wirings and data wirings for supplying gate signals and data signals to the TFTs, and an inner surface of the other substrate, A light-shielding film formed excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes, and a counter electrode that covers the light-shielding film and that forms a plurality of pixels by regions that respectively face the plurality of pixel electrodes It has become.
[0003]
In this type of liquid crystal display element, the surface of a plurality of data wirings provided on the inner surface of one substrate is anodized to form a spacer having a surface height higher than that of the TFT on the TFT. Columnar spacers on a plurality of TFTs provided on the inner surface of the one substrate (refer to Patent Document 1) and the one in which the spacer of the other substrate is in contact with the inner surface of the other substrate (see Patent Document 1). Some of these spacers are in contact with the inner surface of the other substrate to define the liquid crystal layer thickness of the pixel (see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-270826
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-8-234212
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, although the liquid crystal layer thickness of the pixel of the liquid crystal display element has been conventionally set to 4 to 5 μm, the liquid crystal display element used for the field sequential liquid crystal display device has a liquid crystal layer thickness of the pixel as small as about 1 to 2 μm, for example. Therefore, it is desired to increase the response speed.
[0007]
In the field sequential liquid crystal display device, an active matrix type liquid crystal display element without a color filter is used.
[0008]
In the liquid crystal display element, the light shielding film provided on the inner surface of the other substrate excluding the portion corresponding to the plurality of pixel electrodes is a metal light shielding film made of a laminated film of a chromium oxide film and a chromium film. The light shielding film may be a resin light shielding film made of a resin film.
[0009]
The resin light-shielding film can be easily formed by applying a photosensitive resin added with a black pigment on a substrate and patterning the resin film by exposure and development processing. This is advantageous in reducing.
[0010]
However, since the resin light-shielding film has a lower light-shielding property than the metal light-shielding film, the resin light-shielding film is sufficiently thicker than the metal light-shielding film to have a thickness of about 1 μm in order to have a sufficient light-shielding function. Need to be formed.
[0011]
Therefore, an active matrix type liquid crystal display element that does not include a conventional color filter and uses a light shielding film as a resin light shielding film has an inner surface height (resin light shielding film of the other substrate) where the resin light shielding film is provided. The height of the counter electrode formed so as to be covered is higher by about 1 μm than the inner surface height of the pixel portion without the resin light-shielding film.
[0012]
Then, as described above, the surface of the data wiring provided on the inner surface of one substrate is anodized to form a spacer higher than the TFT on the TFT, or provided on the inner surface of one substrate. In a conventional liquid crystal display element in which a columnar spacer is provided on a TFT, the thickness of the TFT, which is the base of the spacer, is 1 μm or more. Therefore, the top of the spacer formed on the TFT from the electrode surface of the pixel electrode. Since the height to the surface greatly exceeds 1 μm, the liquid crystal layer thickness of the pixel defined by bringing the spacer into contact with the portion of the inner surface of the other substrate provided with the resin light-shielding film becomes several μm or more.
[0013]
Therefore, it is difficult for an active matrix liquid crystal display element that does not include a conventional color filter and has a light-shielding film as a resin light-shielding film to sufficiently reduce the liquid crystal layer thickness of the pixel and increase the response speed.
[0014]
The present invention provides an active matrix type liquid crystal display element that is not provided with a color filter and has a light shielding film as a resin light shielding film, and that can sufficiently reduce the liquid crystal layer thickness of the pixel and increase the response speed. Is intended to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display element according to the present invention includes a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix in the row direction and the column direction on the inner surface of one of the pair of opposing inner surfaces of the pair of substrates facing each other across the liquid crystal layer, A plurality of thin film transistors respectively connected to a plurality of pixel electrodes, and a plurality of gate wirings and data wirings for supplying gate signals and data signals to these thin film transistors are provided, A predetermined portion of one of the plurality of gate wirings and data wirings A spacer portion is formed by the above, a resin light-shielding film formed on the inner surface of the other substrate excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes, and a surface on which the resin light-shielding film is formed Except for the part where the gate wiring and data wiring intersect, More than the thickness of the resin light-shielding film, corresponding to at least the plurality of pixel electrodes and the spacer portion And a thickness greater than the thickness of the thin film transistor and the height of the portion where the gate wiring and the data wiring intersect. A liquid crystal layer thickness adjusting film for adjusting a liquid crystal layer thickness of a portion corresponding to the pixel electrode, and covering the resin light-shielding film and the liquid crystal layer thickness adjusting film, and facing the plurality of pixel electrodes, respectively. A counter electrode for forming a plurality of pixels is provided by the region, and a spacer contact portion corresponding to the spacer portion is formed by at least a laminated film of the resin light-shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the counter electrode, The pair of substrates are arranged to face each other with the spacer contact portion in contact with a spacer portion.
[0016]
According to this liquid crystal display element, although it is an active matrix type that does not include a color filter and uses a light shielding film as a resin light shielding film, the liquid crystal layer thickness of the pixel can be sufficiently reduced to increase the response speed. it can.
[0017]
As described above, the liquid crystal display element of the present invention includes a plurality of liquid crystal display elements provided on the inner surface of one substrate. Predetermined part of one of the gate wiring and data wiring The resin light-shielding film formed on the inner surface of the other substrate excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes provided on the inner surface of the one substrate, and the formation surface of the resin light-shielding film above Except for the part where the gate wiring and data wiring intersect, More than the thickness of the resin light-shielding film, corresponding to at least the plurality of pixel electrodes and the spacer portion And a thickness greater than the thickness of the thin film transistor and the height of the portion where the gate wiring and the data wiring intersect. A liquid crystal layer thickness adjusting film for adjusting a liquid crystal layer thickness of a portion corresponding to the pixel electrode, and a counter electrode formed to cover the resin light shielding film and the liquid crystal layer thickness adjusting film, and at least the resin A spacer abutting portion corresponding to the spacer portion is formed by the light shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the laminated film of the counter electrode, and the spacer abutting portion is brought into contact with the spacer portion to form a pair of substrates. By arranging them oppositely, it is possible to increase the response speed by sufficiently reducing the thickness of the liquid crystal layer of the pixel, although it is an active matrix type that does not have a color filter and uses a light shielding film as a resin light shielding film. It is a thing.
[0018]
In the liquid crystal display element of the present invention, the spacer contact portion further includes an insulating film for adjusting the height of the laminated film of the resin light-shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the counter electrode. desirable.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 First reference example FIG. 1 is a plan view of a part of the liquid crystal display element, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
[0024]
This liquid crystal display element is used for a field sequential liquid crystal display device and does not include a color filter.
[0025]
This liquid crystal display element is an active matrix type liquid crystal display element using TFT as an active element. Basically, the liquid crystal display element is bonded via a frame-shaped sealing material (not shown) and provided in a region surrounded by the sealing material. Among the inner surfaces of the pair of transparent substrates 2 and 3 facing each other with the liquid crystal layer 1 interposed therebetween, one substrate, for example, the rear substrate opposite to the display viewing side (hereinafter referred to as a rear substrate). A plurality of transparent pixel electrodes 4 arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and a plurality of TFTs 5 respectively connected to the plurality of pixel electrodes 4, A plurality of gate wirings 13 and data wirings 14 for supplying gate signals and data signals to these TFTs 5 are provided, and the other substrate, that is, a front substrate (hereinafter referred to as a front substrate) which is a display observation side. The inner surface of the called plate) 3, a single film-like transparent counter electrode 16 to form a plurality of pixels has a configuration that is provided by the plurality of pixel electrodes 4 and the respective opposed areas.
[0026]
As shown in FIG. 2, the plurality of TFTs 5 provided on the inner surface of the rear substrate 2 include a gate electrode 6 formed on the substrate surface of the rear substrate 2 and a substantially entire area of the substrate surface covering the gate electrode 6. A transparent gate insulating film 7 formed on the gate insulating film 7, an i-type semiconductor film 8 formed on the gate insulating film 7 so as to face the gate electrode 6, and a channel region of the i-type semiconductor film 8. The formed blocking insulating film 9, the source electrode 10 and the drain electrode 11 formed on both sides of the i-type semiconductor film 8 via an n-type semiconductor film (not shown), the i-type semiconductor film 8 and the source , And an overcoat insulating film 12 covering the drain electrodes 10 and 11.
[0027]
The plurality of pixel electrodes 4 are formed on the gate insulating film 7, and these pixel electrodes 4 are respectively connected to the source electrodes 10 of the corresponding TFTs 5 at the edge on one end side. .
[0028]
The plurality of gate lines 13 are formed on the substrate surface of the rear substrate 2 along one side of each pixel electrode row, and the gate electrode 6 of the TFT 5 is integrated with the gate line 13. Is formed.
[0029]
In addition, this Reference example Then, the portion corresponding to each pixel electrode 4 of the gate wiring 13 is used as the gate electrode 6 of the TFT 5, and the i-type semiconductor film 8, the n-type semiconductor film, and the source and drain electrodes 10 and 11 are formed as the length of the gate wiring 13. The TFT 5 having a large channel width is formed by forming it horizontally long along the vertical direction.
[0030]
On the other hand, the plurality of data lines 14 are formed on the gate insulating film 7 along one side of each pixel electrode column, and are connected to the drain electrode 11 of the TFT 5 in each column. The data wiring 14 is formed integrally with the drain electrode 11 by the same metal film as the source and drain electrodes 10 and 11 of the TFT 5.
[0031]
The gate electrode 6 and the gate wiring 13 of the TFT 5 are formed of an aluminum alloy film, and the surface thereof is anodized except for the terminal portion (not shown) of the gate wiring 13.
[0032]
In addition, this Reference example Then, as shown in FIG. 1, the i-type semiconductor film 8 and the blocking insulating film 9 of each TFT 5 on the same gate wiring 13 are arranged in the display area of the gate wiring 13 (a plurality of pixels are arranged in a matrix. Region) and a cross-section of the gate wiring 13 and the data wiring 14 is formed over the substantially entire length of the corresponding portion, and an anodic oxide film on the surface of the gate wiring 13, the gate insulating film 7, The i-type semiconductor film 8 and the blocking insulating film 9 are insulated.
[0033]
Although not shown in the figure, the inner surface of the rear substrate 2 is opposed to the edge of the pixel electrode 4 in each row via the gate insulating film 7 on the inner surface of the rear substrate 2. A plurality of compensation capacitor electrodes for forming a compensation capacitor are provided therebetween.
[0034]
The overcoat insulating film 12 of the TFT 5 is formed over substantially the entire area of the rear substrate 2 except for the portions corresponding to the plurality of pixel electrodes 4, and the formation portion of the gate wiring 13 and the data wiring 14. The TFT connection portion and the compensation capacitance forming portion of the pixel electrode 4 are covered with the overcoat insulating film 12.
[0035]
In addition, terminal arrangement portions (not shown) that extend outward from the front substrate 3 are formed on one end in the row direction and one side in the column direction of the rear substrate 2, respectively. One end is led out to the terminal array part in the row direction, one end of the plurality of data wirings 14 is led out to the terminal array part in the column direction, and a terminal part connected to a drive circuit (not shown) is formed at each lead-out end. Yes.
[0036]
The terminal portions of the plurality of gate wirings 13 are exposed by providing openings in the laminated film of the gate insulating film 7 and the overcoat insulating film 12, and the terminal portions of the plurality of data wirings 14 are The overcoat insulating film 12 is exposed by providing an opening.
[0037]
Further, an alignment film 15 is provided on the inner surface of the substrate 2 so as to cover the plurality of pixel electrodes 4 and the overcoat insulating film 12 over substantially the entire region inside the seal portion made of the frame-shaped seal material. It has been.
[0038]
On the other hand, on the inner surface of the front substrate 3, a resin light-shielding film 17 formed in a region surrounded by the sealing material except for portions corresponding to the plurality of pixel electrodes 4, and substantially the entire region. The formed transparent liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is provided, and the counter electrode 16 is formed so as to cover the resin light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18.
[0039]
The resin light-shielding film 17 is formed by applying a photosensitive resin to which a black pigment is added on the substrate surface of the front substrate 3 and patterning the resin film. In order to give a function, it is set to 1 μm, for example.
[0040]
Further, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is made of a photosensitive resin having a high transparency such as an acrylic resin on the surface of the front substrate 3 on which the resin light shielding film 17 is formed. It is formed by applying a thick film and patterning the resin film into a shape corresponding to the area surrounded by the sealing material. Reference example Then, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed so that the thickness of the portion on the resin light-shielding film 17 is 3.1 μm and the thickness of the other portion is 3.5 to 3.8 μm.
[0041]
That is, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is a film flattened to some extent by the natural flow of the photosensitive resin applied on the substrate (flow from a high part on the resin light-shielding film 17 to a low part around it). .
[0042]
Therefore, the film surface of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 except for the part on the resin light-shielding film 17 is lower than the film surface of the part on the resin light-shielding film 17. The film surface height difference is 0.3 to 0.6 μm, which is sufficiently smaller than the film thickness (1 μm) of the resin light shielding film 17.
[0043]
The counter electrode 16 covers the resin light-shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and has an outer shape whose outer peripheral edge is located slightly inside the outer periphery of the seal portion.
[0044]
Further, on the counter electrode 16, a laminated film of the resin light-shielding film 17, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, and the counter electrode 16 corresponding to each of the plurality of TFTs 5 provided on the inner surface of the rear substrate 2. Is provided with an insulating film (hereinafter referred to as a height adjusting film) 19, and the resin light shielding film 17, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, the counter electrode 16, and the height adjusting film 19 A plurality of spacer contact portions respectively corresponding to the plurality of TFTs 5 are formed.
[0045]
Further, an alignment film 20 is provided on the inner surface of the front substrate 3 so as to cover the counter electrode 16 and the height adjustment film 19 over substantially the entire region inside the seal portion.
[0046]
The rear substrate 2 and the front substrate 3 oppose the tops of the plurality of TFTs 5 provided on the inner surface of the rear substrate 2 with the resin light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 provided on the inner surface of the front substrate 3. A plurality of spacer abutting portions made of a laminated film of the electrode 16 and the height adjusting film 19 are disposed to face each other through the alignment films 15 and 20, respectively. The plurality of TFTs 5 and the spacer abutting portions are arranged to face each other. The gaps between the substrates of the plurality of pixel portions, that is, the liquid crystal layer thickness d of the pixels are joined to each other via the frame-shaped sealing material in a state where the values are set to predetermined values.
[0047]
Although not shown in the drawing, the counter electrode for connecting the counter electrode 16 provided on the inner surface of the front substrate 3 to the terminal array on the inner surface of the rear substrate 2 is connected to the reference potential of the drive circuit. A terminal is provided, and a cross electrode connected to the counter electrode terminal is provided partially corresponding to the seal portion, and the counter electrode 16 is a cross material made of conductive particles in the seal portion. And is connected to the cross electrode.
[0048]
Further, the liquid crystal layer 1 is liquid crystal by a vacuum injection method from a liquid crystal injection port formed by partially removing the sealing material in a region surrounded by the sealing material between the bonded substrates 2 and 3. The liquid crystal injection port is sealed after the liquid crystal is filled.
[0049]
The liquid crystal display element is of, for example, a homogeneous alignment type without twisting, and the alignment films 15 and 20 are aligned in directions parallel to each other, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 1 are the rear substrate 2 and the front substrate. The alignment direction in the vicinity of 3 is defined by the alignment films 15 and 20, and the substrate is substantially aligned with the liquid crystal major axis aligned with the alignment treatment direction of the alignment films 15 and 20 without being twisted between the substrates 2 and 3. It is oriented parallel to the second and third planes.
[0050]
That is, in this liquid crystal display element, a spacer portion is formed by a plurality of TFTs 5 provided on the inner surface of the rear substrate 2, and the spacer portion, that is, the top portion of the TFT 5 is formed on the inner surface of the front substrate 3. A resin light-shielding film 17 formed excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 provided on the liquid crystal layer, a liquid crystal layer thickness adjusting film 18 formed over substantially the entire region surrounded by the sealing material, and the resin A spacer contact portion made of a laminated film of a counter electrode 16 formed so as to cover the light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and a height adjusting film 19 formed corresponding to the TFT 5 of the counter electrode 16. The liquid crystal layer thickness d of the pixel is defined by arranging a pair of substrates 2 and 3 to face each other.
[0051]
The liquid crystal layer thickness d of the pixel of this liquid crystal display element is the distance d between the substrate surfaces of the substrates 2 and 3 when the TFT 5 is brought into contact with the pacer contact portion. ₀ The value obtained by subtracting the total thickness of the gate insulating film 7 and the pixel electrode 4, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the counter electrode 16, and the alignment films 15 and 20.
[0052]
The gate insulating film 7 has a thickness of 0.25 μm, the pixel electrode 4 has a thickness of 0.05 μm, the counter electrode 16 has a thickness of 0.17 μm, and the alignment films 15 and 20 have a thickness of 0.05 μm. Therefore, for example, when the thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 in the portion where the resin light-shielding film 17 is not provided is 3.5 μm, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is d = d ₀ -4.07 μm.
[0053]
Meanwhile, this Reference example As described above, since the film thickness of the resin light shielding film 17 is 1 μm and the film thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 on the resin light shielding film 17 is 3.1 μm, the film of the height adjusting film 19 is used. When the thickness is x μm, the height of the spacer contact portion (height from the substrate surface of the front substrate 3) is set to the thickness of the resin light-shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 thereon. The value obtained by adding the film thickness 16 (0.17 μm) to the film thickness (x μm) of the height adjusting film 19, that is, 4.27 + x μm.
[0054]
The thickness of the TFT 5 (the total thickness of the gate electrode 6, the gate insulating film 7, the i-type semiconductor film 8, the blocking insulating film 9, the n-type semiconductor film and the source / drain electrodes 10, 11 and the overcoat insulating film 12) Is the same thickness as the TFT of the conventional liquid crystal display element, for example, 0.854 μm.
[0055]
Therefore, the distance d between the substrate surfaces of the substrates 2 and 3 when the TFT 5 is brought into contact with the spacer contact portion via the alignment films 15 and 20 having a film thickness of 0.05 μm. ₀ D ₀ = (4.27 + x μm) +0.854 μm + 0.05 × 2 μm = 5.134 + x μm.
[0056]
Therefore, the liquid crystal layer thickness d (d = d) of the pixel of this liquid crystal display element ₀ −0.57 μm) is 5.134 + x μm−4.07 μm, and the liquid crystal layer thickness d of this pixel can be arbitrarily set by selecting the thickness of the height adjusting film 19.
[0057]
That is, for example, when the film thickness of the height adjustment film 19 is x = 0.1 μm, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is 1.164 μm, and when the film thickness of the height adjustment film 19 is x = 0.5 μm. The liquid crystal layer thickness d of the pixel is 1.564 μm, and the liquid crystal layer thickness d of the pixel is 2.064 μm when the thickness of the height adjusting film 19 is x = 1 μm.
[0058]
Therefore, according to this liquid crystal display element, the response speed is improved by sufficiently reducing the liquid crystal layer thickness d of the pixel, although it is an active matrix type that does not include a color filter and the light shielding film is the resin light shielding film 17. Can be fast.
[0059]
In this liquid crystal display element, the height adjusting film 19 is preferably formed to a thickness of x = 0.9 μm or less, and in this way, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is set to 2 μm or less. Can do.
[0060]
The above Reference example Then, the height adjusting film 19 is provided on the counter electrode 16, and the height adjusting film 19 is provided between the counter electrode 16 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and between the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the resin. It may be provided between the light shielding film 17 and between the resin light shielding film 17 and the substrate surface of the front substrate 3.
[0061]
The height adjusting film 19 may be provided as necessary. The height adjusting film 19 is omitted, and only the laminated film of the resin light-shielding film 17, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, and the counter electrode 16 is used. When the spacer contact portion is formed (when x = 0 μm), the liquid crystal layer thickness d of the pixel is 1.064 μm.
[0062]
The liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is more preferably formed so that the film surface is flat over the entire surface. The closer the film surface of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is to a flat surface, that is, the liquid crystal layer. The liquid crystal layer thickness d of the pixel can be made smaller as the difference in film surface height between the portion of the thickness adjusting film 18 on the resin light-shielding film 17 and the other portion is reduced.
[0063]
The above Reference example In this case, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed over substantially the entire region surrounded by the frame-shaped sealing material, but this liquid crystal layer thickness adjusting film 18 forms at least a plurality of pixel electrodes 4 and spacer portions. As long as it corresponds to a plurality of TFTs 5, the other portions may be omitted.
[0064]
Also, above Reference example The spacer portion is formed by the plurality of TFTs 5, but the spacer portion may be formed by any of the plurality of gate wirings 13 and the data wirings 14.
[0065]
3 to 5 show the present invention. Examples of 3 is a plan view of a part of the liquid crystal display element, FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line VV in FIG. . In this embodiment, the first shown in FIGS. Reference example For the same components, the same reference numerals are assigned to the drawings, and duplicate descriptions are omitted.
[0066]
In the liquid crystal display element of this embodiment, a predetermined portion of the plurality of gate wirings 13 among the plurality of gate wirings 13 and data wirings 14 provided on the inner surface of the rear substrate 2, for example, the data wiring connection side of the plurality of TFTs 5. A plurality of spacer portions are formed by a side portion opposite to the end portion, and a liquid crystal layer thickness adjusting film 18 provided on the inner surface of the front substrate 3 so as to cover the resin light shielding film 17 is provided on the rear substrate 2. A plurality of pixel electrodes 4 provided on the inner surface and the spacer portions are formed to correspond to the spacer portions, and the spacer portions are formed on the counter electrodes 16 formed so as to cover the resin light-shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18. By providing the height adjustment film 19 corresponding to the above, the plurality of the resin light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjustment film 18 corresponding to the spacer portion, the counter electrode 16 and the height adjustment film 19 Spacer part It is obtained by forming a plurality of spacer contact portions respectively corresponding.
[0067]
In FIG. 3, in order to easily distinguish the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, parallel oblique lines are given to portions corresponding to the liquid crystal layer thickness adjusting film 18.
[0068]
In this embodiment, the i-type semiconductor film 8 and the blocking insulating film 9 of the TFT 5 are the same as those described above. Reference example In the same manner as the above, the gate wiring 13 is formed in a continuous belt shape over substantially the entire length of the corresponding portion, and the gate wiring 13 forming portion, the data wiring 14, the TFT connecting portion of the pixel electrode 4, and The compensation capacitance forming portion is covered with the overcoat insulating film 12 of the TFT 5. Therefore, the spacer portion includes a predetermined portion of the gate wiring 13, the i-type semiconductor film 8 and the blocking insulating film thereon. 9 and the overcoat insulating film 12.
[0069]
The liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed by applying a photosensitive resin on the surface of the front substrate 3 on which the resin light-shielding film 17 is formed sufficiently thicker than the film thickness of the resin light-shielding film 17. It is formed by patterning into a shape corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 and the plurality of spacer portions formed by the gate wiring 13.
[0070]
Therefore, the peripheral portion of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 (the portion overlapping the edge portion of the resin light-shielding film 17) formed in the portion without the resin light-shielding film 17, that is, the portion corresponding to the pixel electrode 4 is the photosensitive property. Due to the step of the film surface between the portion of the resin coating film on the resin light-shielding film 17 and the other portion, it is raised slightly higher than the portion corresponding to the central portion of the pixel electrode 4.
[0071]
In this liquid crystal display element, a spacer portion is formed by a predetermined portion of a plurality of gate wirings 13 provided on the inner surface of the rear substrate 2, and the liquid crystal provided on the inner surface of the front substrate 3 so as to cover the resin light shielding film 17. By forming the layer thickness adjusting film 18 so as to correspond to the plurality of pixel electrodes 4 and the spacer portion, the portion corresponding to the spacer portion of the resin light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the counter electrode 16 and Since the spacer contact portion made of the height adjustment film 19 is formed, the liquid crystal layer thickness d of the pixel defined by bringing the spacer portion of the gate wiring 13 into contact with the spacer contact portion is set as described above. The first Reference example Can be made even smaller.
[0072]
Although the thickness of the TFT 5 and the height of the intersection of the gate wiring 13 and the data wiring 14 are larger than the height of the spacer portion of the gate wiring 13, the TFT 5, the gate wiring 13 and the data wiring 14 The liquid crystal layer thickness adjusting film 18 does not exist in the portion corresponding to the intersecting portion, and the thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is larger than the thickness of the TFT 5 and the height of the intersecting portion between the gate wiring 13 and the data wiring 14. Since it is sufficiently thick, the intersection between the TFT 5 and the gate wiring 13 and the data wiring 14 does not contact the inner surface of the front substrate 3, so that only the spacer portion of the gate wiring 13 contacts the spacer contact portion. The thickness d of the liquid crystal layer of the pixel can be defined by contacting.
[0073]
The liquid crystal layer thickness d of the pixel of this liquid crystal display element is the distance d between the substrate surfaces of the substrates 2 and 3 when the spacer portion of the gate wiring 13 is brought into contact with the pacer contact portion. ₀ Is a value obtained by subtracting the total thickness of the gate insulating film 7 and the pixel electrode 4, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the counter electrode 16, and the alignment films 15 and 20. The film thicknesses of the electrode 4, the counter electrode 16, and the alignment films 15 and 20 are the first Reference example In the case where the film thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 corresponding to the pixel electrode 4 (the film thickness of the central part excluding the raised part of the peripheral part) is 3.5 μm, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is d = d ₀ -4.07 μm.
[0074]
Also, the first Reference example Similarly, when the film thickness of the resin light shielding film 17 is 1 μm, the film thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 on the resin light shielding film 17 is 3.1 μm, and the film thickness of the height adjusting film 19 is x μm. The height of the spacer contact portion is 4.27 + x μm.
[0075]
On the other hand, in this embodiment, the spacer portion is formed by a predetermined portion of the gate wiring 13, the i-type semiconductor film 8 and the blocking insulating film 9 thereon, and the overcoat insulating film 12. The height of the spacer portion is lower than that of the TFT 5.
[0076]
The gate wiring 13 has a thickness of 0.23 μm, the i-type semiconductor film 8 has a thickness of 0.025 μm, the blocking insulating film 9 has a thickness of 0.1 μm, and the overcoat insulating film 12 has a thickness of 0. Thus, the height of the spacer portion is 0.555 μm.
[0077]
Therefore, the distance d between the substrate surfaces of the substrates 2 and 3 when the spacer portion is brought into contact with the spacer contact portion through the alignment films 15 and 20 having a film thickness of 0.05 μm. ₀ D ₀ = (4.27 + x μm) +0.555 μm + 0.05 × 2 μm = 4.925 + x μm.
[0078]
Therefore, the liquid crystal layer thickness d (d = d) of the pixel of this liquid crystal display element ₀ −0.57 μm) is 4.925 + x μm−4.07 μm.
[0079]
The liquid crystal layer thickness d of this pixel can be arbitrarily set by selecting the film thickness of the height adjusting film 19, for example, when the film thickness of the height adjusting film 19 is x = 0.1 μm. The liquid crystal layer thickness d of the pixel is 0.955 μm, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is 1.355 μm, and the thickness of the height adjustment film 19 is x when the thickness of the height adjustment film 19 is x = 0.5 μm. The liquid crystal layer thickness d of the pixel when 1.mu.m is 1.855 .mu.m.
[0080]
Also in this liquid crystal display element, the height adjusting film 19 is not limited to the position on the counter electrode 16, but between the counter electrode 16 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, and between the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the resin light shielding film. 17 may be provided between the resin light-shielding film 17 and the substrate surface of the front substrate 3.
[0081]
The height adjusting film 19 may be provided as necessary. The height adjusting film 19 is omitted, and only the laminated film of the resin light-shielding film 17, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, and the counter electrode 16 is used as a spacer. When the contact portion is formed (when x = 0 μm), the liquid crystal layer thickness d of the pixel is 0.855 μm.
[0082]
Therefore, according to this liquid crystal display element, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is the same as that of the above-mentioned first liquid crystal layer thickness d although it is an active matrix type that does not include a color filter and uses the resin light shielding film 17 as the light shielding film. Reference example The response speed can be further increased.
[0083]
Further, in this liquid crystal display element, a spacer portion is formed by a predetermined portion of the plurality of gate wirings 13, and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 and the spacer portion. Therefore, a sufficient gap between the substrates in the regions other than the plurality of pixel portions and the spacer portions can be secured, and the liquid crystal can be filled into the region surrounded by the sealing material between the substrates 2 and 3 without any trouble. .
[0084]
In this embodiment, the spacer portion is formed by a predetermined portion of the plurality of gate wirings 13. However, the spacer portion is formed by a predetermined portion of the plurality of data wirings 14, and the liquid crystal layer thickness adjusting film is formed. 18 may be formed corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 and the spacer portion.
[0085]
6 to 8 are Second reference example 6 is a plan view of a part of the liquid crystal display element, FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6, and FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. . In addition, this Reference example 1 and 2 shown in FIG. 1 and FIG. Reference example For the same components, the same reference numerals are assigned to the drawings, and duplicate descriptions are omitted.
[0086]
this Reference example In the liquid crystal display element, a plurality of spacer placement portions 21 that expose the substrate surface of the rear substrate 2 are provided on the inner surface of the rear substrate 2 while avoiding the plurality of pixel electrodes 4, the TFT 5, the gate wiring 13, and the data wiring 14. And a resin light-shielding film 17 formed on the inner surface of the front substrate 3 excluding a portion corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 and a liquid crystal layer thickness adjustment formed corresponding to the plurality of pixel electrodes 4 A counter electrode 16 formed so as to cover the film 18 and the resin light-shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is provided, and a plurality of counter electrodes 16 are provided on the substrate surface of the rear substrate 2 so as to correspond to the plurality of spacer arrangement portions 21 respectively. Columnar spacers 22, the rear substrate 2 and the front substrate 3, the plurality of columnar spacers 22 provided on the inner surface of the front substrate 3, the counter electrode 16 and the two substrates 2, 3. Orientation provided on the inner surface of 15 and 20, in a state of being opposed to each other and with the columnar spacers 22, the inter-substrate gaps of the plurality of pixel portions, that is, the liquid crystal layer thickness d of the pixels is defined to a predetermined value, and a frame (not shown) It joins through the shape-like sealing material.
[0087]
In FIG. 6, in order to easily distinguish the liquid crystal layer thickness adjusting film 18, parallel diagonal lines are given to portions corresponding to the liquid crystal layer thickness adjusting film 18.
[0088]
In the liquid crystal display element, the plurality of spacer arrangement portions 21 have a shape in which corners corresponding to the intersection portions are cut off near the intersection portions of the gate lines 13 and the data lines 14. In addition, the gate insulating film 7 and the overcoat insulating film 12 are formed by providing openings.
[0089]
The plurality of columnar spacers 22 are formed by applying a photosensitive resin on the rear substrate 2 and patterning the resin film. The alignment film 15 on the inner surface of the rear substrate 2 is formed of the columnar spacers 22. The spacer 22 is provided so as to cover it.
[0090]
The liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed by applying a photosensitive resin on the surface of the front substrate 3 on which the resin light-shielding film 17 is formed sufficiently thicker than the film thickness of the resin light-shielding film 17. It is formed by patterning into a shape corresponding to the plurality of pixel electrodes 4.
[0091]
Therefore, the peripheral portion of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 (the portion overlapping the edge portion of the resin light-shielding film 17) formed in the portion without the resin light-shielding film 17, that is, the portion corresponding to the pixel electrode 4 is the photosensitive property. Due to the level difference of the film surface between the portion of the resin coating film on the resin light-shielding film 17 and the other portion, it swells higher than the portion corresponding to the central portion of the pixel electrode 4, but the swell height is very slight. It is.
[0092]
In this liquid crystal display element, a plurality of spacer arrangement portions 21 that expose the substrate surface of the rear substrate 2 are provided on the inner surface of the rear substrate 2 while avoiding the plurality of pixel electrodes 4, the TFT 5, the gate wiring 13 and the data wiring 14. At the same time, a liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is provided on the inner surface of the front substrate 3 so as to correspond to the plurality of pixel electrodes 4, respectively, and corresponding to the plurality of spacer arrangement portions 21 on the substrate surface of the rear substrate 2. The pair of substrates 2 and 3 are arranged to face each other with the columnar spacers 22 provided in contact with the resin light-shielding film 17 formed on the inner surface of the front substrate 3 except for the portions corresponding to the plurality of pixel electrodes 4. Thus, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is defined, so that the response speed can be increased by sufficiently reducing the liquid crystal layer thickness of the pixel.
[0093]
In this liquid crystal display element, it is desirable that the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is formed to have a thickness greater than that of the resin light shielding film 17. For example, when the resin light shielding film 17 is formed to a thickness of 1 μm, the liquid crystal layer thickness adjustment film 18 preferably has a thickness of 1.5 to 3 μm.
[0094]
The liquid crystal layer thickness d of the pixel of this liquid crystal display element is such that both the substrates 2 and 3 when a plurality of columnar spacers 22 provided on the substrate surface of the rear substrate 2 are brought into contact with the resin light-shielding film 17 of the front substrate 3. D between the substrate surfaces ₀ Is a value obtained by subtracting the total thickness of the gate insulating film 7 and the pixel electrode 4, the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 and the counter electrode 16, and the alignment films 15 and 20. The thickness of the liquid crystal layer is 0.25 μm, the thickness of the pixel electrode 4 is 0.05 μm, the thickness of the counter electrode 16 is 0.17 μm, the thickness of the alignment films 15 and 20 is 0.05 μm, respectively. When the film thickness of 18 (the film thickness of the central part excluding the raised part of the peripheral part) is 2 μm, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is d = d ₀ -2.57 μm.
[0095]
When the thickness of the resin light-shielding film 17 is 1 μm and the height of the columnar spacer 22 is y μm, the columnar spacer 22 is brought into contact with the resin light-shielding film 17 through the counter electrode 16 and the alignment films 15 and 20. The distance d between the substrate surfaces of both substrates 2 and 3 when in contact ₀ D ₀ = Y μm + 1 μm + 0.17 μm + 0.05 × 2 μm = y + 1.27 μm.
[0096]
Therefore, the liquid crystal layer thickness d (d = d) of the pixel of this liquid crystal display element ₀ −2.57 μm) is (y + 1.27) −2.57 μm.
[0097]
The columnar spacer 22 is higher than the thickness of the TFT 5, and further, the gate insulating film 7, the pixel electrode 4, the counter electrode 16, and the alignment due to the film thickness difference between the resin light shielding film 17 and the liquid crystal layer thickness adjusting film 18. The liquid crystal layer thickness d of the pixel may be arbitrarily set by selecting the height of the columnar spacer 22 as long as it has a height greater than the sum of the thicknesses of the films 15 and 20. Can do.
[0098]
For example, when the thickness of the liquid crystal layer thickness adjusting film 18 is 2 μm as described above, the liquid crystal layer thickness d of the pixel when the height of the columnar spacer 22 is y = 2.3 μm is 1 μm, and the columnar spacer 22. The liquid crystal layer thickness d of the pixel when the height of y = 2.8 μm is 1.5 μm, and the liquid crystal layer thickness d of the pixel when the height of the columnar spacer 22 is y = 3.2 μm is 2 μm. .
[0099]
Therefore, according to this liquid crystal display element, the liquid crystal layer thickness d of the pixel is made sufficiently small, and the response speed is improved, although it is an active matrix type that does not include a color filter and uses the light shielding film as the resin light shielding film 17. Can be fast.
[0100]
In addition, this Reference example The columnar spacers 22 are provided on the substrate surface of the rear substrate 2. Conversely, the columnar spacers 22 are formed on the resin light-shielding film 17 formed on the inner surface of the front substrate 3 so as to correspond to the spacer arrangement portions. Spacers 22 may be provided, and these columnar spacers 22 may be brought into contact with the substrate surface of the rear substrate 2 to define the liquid crystal layer thickness d of the pixels.
[0101]
Also mentioned above Example This liquid crystal display element is suitable for a field sequential liquid crystal display device because the liquid crystal layer thickness d of the pixel can be reduced to increase the response speed, but it can also be used for a liquid crystal display device that displays a black and white image. .
[0102]
In addition, the above Example The liquid crystal display element is of a homogeneous alignment type, but the present invention is a TN (twisted nematic) or STN (super twisted nematic) liquid crystal display element in which liquid crystal molecules are twisted aligned, ferroelectric or antiferroelectric. The present invention can also be applied to a liquid crystal display element.
[0103]
【The invention's effect】
The liquid crystal display element according to the present invention includes a plurality of substrates provided on the inner surface of one substrate. Predetermined part of one of the gate wiring and data wiring The resin light-shielding film formed on the inner surface of the other substrate excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes provided on the inner surface of the one substrate, and the formation surface of the resin light-shielding film above Except for the part where the gate wiring and data wiring intersect, More than the thickness of the resin light-shielding film, corresponding to at least the plurality of pixel electrodes and the spacer portion And a thickness greater than the thickness of the thin film transistor and the height of the portion where the gate wiring and the data wiring intersect. A liquid crystal layer thickness adjusting film for adjusting a liquid crystal layer thickness of a portion corresponding to the pixel electrode, and a counter electrode formed to cover the resin light shielding film and the liquid crystal layer thickness adjusting film, and at least the resin A spacer abutting portion corresponding to the spacer portion is formed by the light shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the laminated film of the counter electrode, and the spacer abutting portion is brought into contact with the spacer portion to form a pair of substrates. Because it is an opposing arrangement, it does not have a color filter, and it is an active matrix type that uses a light-shielding film as a resin light-shielding film, but the liquid crystal layer thickness of the pixel can be made sufficiently small to increase the response speed. it can.
[0104]
In the liquid crystal display element of the present invention, the spacer contact portion further includes an insulating film for adjusting the height of the laminated film of the resin light-shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the counter electrode. Desirably, by doing so, the liquid crystal layer thickness of the pixel can be arbitrarily set.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] First reference example The top view of a part of liquid crystal display element which shows.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 of the present invention Example The top view of a part of liquid crystal display element which shows.
4 is an enlarged cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
[Fig. 6] Second reference example The top view of a part of liquid crystal display element which shows.
7 is an enlarged sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8 is an enlarged cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal layer, 2, 3 ... Substrate, 4 ... Pixel electrode, 5 ... TFT, 13 ... Gate wiring, 14 ... Data wiring, 15 ... Alignment film, 16 ... Counter electrode, 17 ... Resin light shielding film, 18 ... Liquid crystal layer Thickness adjusting film, 19 ... height adjusting film, 20 ... alignment film, 21 ... spacer arrangement part, 22 ... columnar spacer.

Claims

A plurality of pixel electrodes arranged in a matrix in the row direction and the column direction are connected to the inner surface of one of the pair of facing inner surfaces of the pair of substrates facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, respectively. A plurality of thin film transistors, and a plurality of gate wirings and data wirings for supplying gate signals and data signals to the thin film transistors, and a spacer is formed by a predetermined portion of one of the plurality of gate wirings and data wirings. A resin light-shielding film formed on the inner surface of the other substrate, excluding portions corresponding to the plurality of pixel electrodes, and the gate wiring and the data wiring on the surface on which the resin light-shielding film is formed There except the intersection, in association with the at least the plurality of pixel electrodes said spacer portion, thicker than the thickness of the resin light shielding film,且The thickness of the thin film transistor and the gate and data lines formed on the film thickness larger than the height of the intersection, the liquid crystal layer thickness adjusting layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer in a portion corresponding to the pixel electrode, wherein A counter electrode is provided so as to cover the resin light-shielding film and the liquid crystal layer thickness adjusting film and to form a plurality of pixels by regions facing the plurality of pixel electrodes, respectively, and at least facing the resin light-shielding film and the liquid crystal layer thickness adjusting film. A spacer contact portion corresponding to the spacer portion is formed by the laminated film with the electrode, and the pair of substrates are arranged to face each other with the spacer contact portion contacting the spacer portion. Liquid crystal display element.

2. The liquid crystal according to claim 1, wherein the spacer contact portion further includes an insulating film for adjusting a height of a laminated film of the resin light-shielding film, the liquid crystal layer thickness adjusting film, and the counter electrode. Display element.