JPH07225306A - Color filter substrate for liquid crystal display device - Google Patents

Color filter substrate for liquid crystal display device

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Publication number
JPH07225306A
JPH07225306A JP1624694A JP1624694A JPH07225306A JP H07225306 A JPH07225306 A JP H07225306A JP 1624694 A JP1624694 A JP 1624694A JP 1624694 A JP1624694 A JP 1624694A JP H07225306 A JPH07225306 A JP H07225306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color filter
liquid crystal
filter layer
display device
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP1624694A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Fukuyoshi
健蔵 福吉
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP1624694A priority Critical patent/JPH07225306A/en
Publication of JPH07225306A publication Critical patent/JPH07225306A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide the color filter substrate which makes a bright screen display by increasing the apparent aperture rate. CONSTITUTION:This color filter substrate 1 has its principal part formed of a transparent substrate 11, a color filter layer 12 consisting of pixels 12R, 12G, and 12B of red, green, and blue provided at pixel positions on the transparent substrate, and an overcoat layer 13 which is provided covering the color filter layer 12 to flatten the surface; and the respective pixels of the color filter layer 12 each have a spherical surface which is thick in its center and thin at its peripheral part. A light beam which is made incident on between pixels is also refracted to the center of the pixel, not to mention a light beam which is made incident on each pixel, so all the incident light beams can be utilized for the screen display, which becomes bright.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置用カラーフ
ィルター基板に係り、特に、見掛け上の開口率が増大さ
れ液晶表示装置に入射された光線の有効利用が図れるカ
ラーフィルター基板の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter substrate for a liquid crystal display device, and more particularly to an improvement of a color filter substrate having an increased apparent aperture ratio and effective use of light rays incident on the liquid crystal display device. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置は、画素毎に電圧の印加を
行える電極が配設された一対の電極板とこれ等電極板間
に封入された液晶物質とでその主要部が構成され、上記
電極間に電圧を印加することにより液晶物質の配向状態
を画素毎に変化させてこの液晶物質を透過する光の偏光
面を制御すると共に、偏光フィルムによりその透過・不
透過を制御して画面表示を行うもので、家庭用又は業務
用のディスプレイ、ビデオカメラ、あるいは入出力装置
等に広く利用されている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device comprises a pair of electrode plates provided with electrodes capable of applying a voltage for each pixel, and a liquid crystal substance enclosed between the electrode plates, which constitutes a main part thereof. By applying a voltage between the electrodes, the alignment state of the liquid crystal substance is changed for each pixel to control the plane of polarization of the light that passes through this liquid crystal substance, and the polarizing film controls the transmission / non-transmission of the liquid crystal display. It is widely used for home or commercial displays, video cameras, input / output devices, and the like.

【0003】また、カラーフィルター層が透明基板上に
設けられたカラーフィルター基板を上記電極板のいずれ
か一方に適用することにより上記画面表示のカラー化が
図れる。そして、このカラーフィルター基板aは、図2
に示すように透明基板a1と、各画素に対応した複数の
絵素a3R、a3G、a3Bから成り各絵素a3R、a
3G、a3Bを透過する透過光をそれぞれ対応する色に
着色するカラーフィルター層a3と、このカラーフィル
ター層a3の絵素a3R、a3G、a3B間部位(画素
間部位に対応する)に設けられた遮光膜a2と、上記カ
ラーフィルター層a3上に設けられたオーバーコート層
a4とで主要部が構成され、このオーバーコート層a4
の表面に透明電極cと配向膜(図示せず)とを設けて上
記電極板として適用されている。
Also, by applying a color filter substrate having a color filter layer provided on a transparent substrate to one of the electrode plates, the screen display can be colored. The color filter substrate a is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, each of the picture elements a3R, a3R, a3R, a3G, a3B corresponding to each pixel is formed on the transparent substrate a1.
A color filter layer a3 that colors transmitted light that passes through 3G and a3B to corresponding colors, respectively, and a light shield provided at a portion between the picture elements a3R, a3G, and a3B of the color filter layer a3 (corresponding to a portion between pixels). The film a2 and the overcoat layer a4 provided on the color filter layer a3 constitute a main part, and this overcoat layer a4
A transparent electrode c and an alignment film (not shown) are provided on the surface of the electrode and applied as the electrode plate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、画面表示の
ために一対の電極板間に電圧を印加した場合、隣接する
画素と画素との間の電圧印加状態は不安定になり易いた
め画素間部位に対応する上記液晶物質もその配向が乱れ
易くなる。そして、これに起因して画素間部位を透過す
る透過光の透過率も安定しなくなるため画素間のコント
ラストや色純度を劣化させる原因になり易かった。そこ
で、上述したように上記透明基板a1の画素間部位に遮
光膜a2を設けこの部位の光透過を防止して表示画面の
コントラストや色純度を向上させる方法が採られてい
た。
By the way, when a voltage is applied between a pair of electrode plates for screen display, the voltage application state between adjacent pixels is likely to be unstable, so that the inter-pixel region The orientation of the above liquid crystal substance corresponding to (3) is likely to be disturbed. Further, due to this, the transmittance of the transmitted light that passes through the inter-pixel portion also becomes unstable, which is likely to cause the deterioration of the contrast between pixels and the color purity. Therefore, as described above, the method of providing the light-shielding film a2 between the pixels of the transparent substrate a1 to prevent light transmission through this portion to improve the contrast and color purity of the display screen has been adopted.

【0005】しかし、この遮光膜a2の存在により入射
光線の有効利用が図れなくなるため表示画面の明るさを
低下させる問題があった。例えば、画面表示領域中の上
記遮光膜a2が存在しない部位(光透過可能な部位)の
面積X’と上記画面表示領域の全面積Xとの比を開口率
(%)としたとき、TFT(Thin Film Transister)を
利用したアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置
においては40〜50%程度の極めて低い開口率であ
り、また、STN(super Twisted Nematic)液晶を利
用した単純マトリクス駆動方式の液晶表示装置において
もせいぜい70〜80%程度の開口率に過ぎない。従っ
て、入射光線の約50〜80%が画面表示に利用される
に過ぎず、その分、表示画面の明るさが低下してしまう
問題点があった。
However, since the existence of the light-shielding film a2 makes it impossible to effectively utilize the incident light beam, there is a problem that the brightness of the display screen is lowered. For example, when an aperture ratio (%) is defined as a ratio of an area X ′ of a portion (light-transmittable portion) where the light shielding film a2 does not exist in the screen display area and a total area X of the screen display area, the TFT ( An active matrix drive type liquid crystal display device using a thin film transistor has an extremely low aperture ratio of about 40 to 50%, and a simple matrix drive type liquid crystal display device using STN (super twisted nematic) liquid crystal. In this case, the aperture ratio is at most about 70 to 80%. Therefore, only about 50 to 80% of the incident light rays are used for screen display, and there is a problem that the brightness of the display screen is reduced accordingly.

【0006】このため、液晶表示装置の背面側に蛍光灯
等の強い光源を配置して表示画面の明るさを増大させる
方法が通常採られている。しかし、このような強い光源
はその消費電力が大きいため携帯先での長時間の駆動を
困難にし、また、液晶表示装置が大型かつ重量化して携
帯そのものを困難にさせる問題点があった。
Therefore, a method of arranging a strong light source such as a fluorescent lamp on the back side of the liquid crystal display device to increase the brightness of the display screen is usually adopted. However, since such a strong light source consumes a large amount of power, it is difficult to drive the portable light source for a long time at the destination, and the liquid crystal display device is large and heavy, which makes the portable device difficult to carry.

【0007】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、見掛け上の開口
率が増大され、液晶表示装置に入射された光線の有効利
用が図れるカラーフィルター基板を提供することにあ
る。
The present invention has been made by paying attention to such a problem. The problem is that the apparent aperture ratio is increased and the light rays incident on the liquid crystal display device can be effectively used. It is to provide a filter substrate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に係
る発明は、複数の絵素から成りかつ各絵素を透過する透
過光をそれぞれ対応する色に着色するカラーフィルター
層が透明基板上に設けられた液晶表示装置用カラーフィ
ルター基板を前提とし、上記カラーフィルター層の各絵
素が、各絵素を透過する透過光をそれぞれ各絵素の中央
方向へ集束させるマイクロレンズにより構成されている
ことを特徴とするものである。
That is, the invention according to claim 1 is such that a color filter layer composed of a plurality of picture elements and coloring transmitted light passing through each picture element with a corresponding color is provided on a transparent substrate. Based on the provided color filter substrate for liquid crystal display device, each picture element of the color filter layer is composed of a microlens for converging transmitted light passing through each picture element in the central direction of each picture element. It is characterized by that.

【0009】そして、請求項1に係る発明によれば、カ
ラーフィルター層の各絵素に向けて入射された光線は勿
論、絵素間部位に向けて入射された光線も各絵素の中央
方向に向けて屈折されるため、入射光線の全体を画面表
示に利用することが可能となる。これにより見掛け上の
開口率が増大されるため画素間におけるコントラスト等
の低下を生じさせることなく表示画面の明るさを向上さ
せることが可能となる。尚、カラーフィルター層におけ
る各絵素自体が透過光を集束させる機能を備えているた
め、カラーフィルターとは別にマイクロレンズを成型し
て液晶表示装置に組み込む場合に較べ液晶表示装置の製
造コストを極めて安価にさせることも可能とする。
According to the first aspect of the invention, not only the light rays incident on the picture elements of the color filter layer but also the light rays incident on the inter-picture element portions are directed toward the center of each picture element. Since the light beam is refracted toward, the entire incident light beam can be used for screen display. As a result, the apparent aperture ratio is increased, so that it is possible to improve the brightness of the display screen without causing a decrease in contrast between pixels. Since each picture element in the color filter layer has a function of converging transmitted light, the manufacturing cost of the liquid crystal display device is much higher than that of the case where a microlens is molded separately from the color filter and incorporated in the liquid crystal display device. It is possible to make it cheap.

【0010】また、透過光を中央方向に集束させる各絵
素としては、屈折率1.5以上の透明樹脂と着色剤とを
主成分としかつ断面凸でその表面形状がなだらかな曲面
を有するものが利用できる。請求項2に係る発明は上記
絵素の構造を特定した発明に関する。
Each of the picture elements for converging the transmitted light in the central direction is mainly composed of a transparent resin having a refractive index of 1.5 or more and a colorant, and has a convex surface in cross section and a smooth surface shape. Is available. The invention according to claim 2 relates to the invention in which the structure of the picture element is specified.

【0011】すなわち、請求項2に係る発明は、請求項
1記載の発明に係る液晶表示装置用カラーフィルター基
板を前提とし、カラーフィルター層の各絵素を構成する
マイクロレンズが、屈折率1.5以上の透明樹脂と着色
剤とを主成分とし断面凸でその表面形状がなだらかな曲
面を有することを特徴とするものである。
That is, the invention according to claim 2 is premised on the color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, and the microlenses forming each picture element of the color filter layer have a refractive index of 1. It is characterized in that it has 5 or more transparent resins and a colorant as main components and has a convex surface in cross section and a smooth surface shape.

【0012】そして、マイクロレンズを構成する透明樹
脂としては屈折率の高いもの程好ましく、例えばアクリ
ル樹脂、アクリルエポキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、あるいはこれ等の共重合樹脂等やエポキシ樹脂
とメラミン樹脂との混合物等が利用できる。また、断面
凸でその表面がなだらかな曲面を有する形状に各絵素を
成型する必要があることから硬化タイプの樹脂を使用す
ることが望ましい。このような樹脂としては、例えば、
熱硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、電子線硬化タイプ等
の樹脂を挙げることができる。
As the transparent resin constituting the microlens, one having a higher refractive index is preferable, and for example, acrylic resin, acrylic epoxy resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, urethane resin, polyimide resin, or a combination thereof. A polymer resin or a mixture of an epoxy resin and a melamine resin can be used. Further, since it is necessary to mold each picture element into a shape having a convex cross section and a smooth curved surface, it is desirable to use a curable resin. As such a resin, for example,
Examples of the resin include a thermosetting type resin, an ultraviolet ray curing type resin, and an electron beam curing type resin.

【0013】また、上記着色剤としては染料又は顔料が
適用でき、顔料を適用する場合には透明性の高い微粒子
状の有機顔料が好ましい。このような顔料としては、例
えば、下記赤色顔料、緑色顔料、青色顔料が使用でき
る。
Further, a dye or a pigment can be applied as the colorant, and when the pigment is applied, an organic pigment in the form of fine particles having high transparency is preferable. As such a pigment, for example, the following red pigment, green pigment, and blue pigment can be used.

【0014】尚、いずれもC.I.ナンバー(Color In
dex No.)でもって例示する。
Both are C.I. I. Number (Color In
dex No.).

【0015】『赤色顔料』C.I.No.97、122、14
9、168、177、180、192、215 『緑色顔料』C.I.No.7、36 『青色顔料』C.I.No.15、15と1の混合物、15と
4の混合物、15と6の混合物、22、60、64 尚、これ等顔料は有機樹脂による被覆処理が施されたも
のや表面処理剤による表面処理が施されたものであって
もよい。表面処理剤としては、例えば、カップリング
剤、アルコール、アミン、有機酸等が利用できる。
"Red pigment" CI No. 97, 122, 14
9, 168, 177, 180, 192, 215 "Green pigment" CI No. 7, 36 "Blue pigment" CI No. 15, a mixture of 15 and 1, a mixture of 15 and 4, a mixture of 15 and 6, 22, 60, 64. Incidentally, these pigments may be coated with an organic resin or surface-treated with a surface treatment agent. As the surface treatment agent, for example, a coupling agent, alcohol, amine, organic acid or the like can be used.

【0016】また、着色剤として顔料を適用する場合、
カラーフィルター層における各絵素の形状を簡便かつ精
度良く形成できるようにするため、カラーフィルター層
中の顔料含有率は低いほど好ましく、50重量%以下よ
り好ましくは40重量%以下である。
When a pigment is applied as a colorant,
In order to easily and accurately form the shape of each picture element in the color filter layer, the lower the pigment content in the color filter layer is, the more preferable it is, and the more preferable content is 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less.

【0017】また、複数の絵素から成る上記カラーフィ
ルター層は、透明樹脂と着色剤の他、この着色剤を微粒
子状で均一に透明樹脂中に分散させる分散助剤や界面活
性剤を含有するものであってもよい。
The color filter layer composed of a plurality of picture elements contains, in addition to the transparent resin and the colorant, a dispersion aid and a surfactant for uniformly dispersing the colorant in the form of fine particles in the transparent resin. It may be one.

【0018】また、カラーフィルター層における絵素の
形状としては、その表面が球面の一部を構成する形状が
望ましい。この場合、上記カラーフィルター層の各絵素
が球面レンズの機能を有し、各絵素に向けて入射された
入射光線と絵素間部位に向けて入射された入射光線の全
体を各絵素の中央部方向へ屈折させることが可能とな
る。また、その開口率を増大させてより明るい画面表示
を可能にさせかつカラーフィルター層の収率や生産性を
増大させるため、その表面が円柱側面の一部を構成する
形状(かまぼこ形状)にすることも可能である。この場
合、カラーフィルター層の各絵素は円柱レンズの機能を
有し、各絵素に向けて入射された入射光線と絵素間部位
に向けて入射された入射光線の全体を上記円柱形状レン
ズの軸方向へ屈折させることが可能となる。
The shape of the picture element in the color filter layer is preferably such that the surface thereof forms a part of a spherical surface. In this case, each of the picture elements of the color filter layer has a function of a spherical lens, and the entire incident light rays incident on the respective picture elements and the incident light rays directed toward the inter-picture element portion are defined by the respective picture elements. It becomes possible to refract in the central direction. Further, in order to increase the aperture ratio to enable a brighter screen display and to increase the yield and productivity of the color filter layer, the surface thereof has a shape (kamaboko shape) which constitutes a part of the cylindrical side surface. It is also possible. In this case, each picture element of the color filter layer has the function of a cylindrical lens, and the entire incident light ray incident on each picture element and the incident light ray incident on the inter-pixel area are defined by the cylindrical lens. It becomes possible to refract in the axial direction.

【0019】そして、複数の絵素から成るこのようなカ
ラーフィルター層は、例えば、透明基板上の画素部位に
透明樹脂と着色剤とを主成分とする着色樹脂層を形成
し、この着色樹脂層を加熱溶融させてその表面張力の作
用により断面凸のなだらかな曲面形状に変形させた後、
変形された着色樹脂層の透明樹脂を硬化させ再度加熱さ
れた場合の変形を防止する方法により形成することがで
きる。尚、マトリクス形状に形成される電極形状に対応
させて上記着色樹脂層をマトリクス形状に形成しかつ形
成後これを加熱溶融させた場合にはその表面張力の作用
により表面が球面を構成する絵素となり、また、ストラ
イプ形状に形成される電極形状に対応させて上記着色樹
脂層をストライプ形状に形成しかつ形成後これを加熱溶
融させた場合にはその表面張力の作用により表面が円柱
側面の一部を構成する形状(かまぼこ形状)の絵素とな
る。
In such a color filter layer composed of a plurality of picture elements, for example, a colored resin layer containing a transparent resin and a colorant as a main component is formed at a pixel portion on a transparent substrate. After melting by heating and deforming into a gently curved surface shape with a convex section by the action of its surface tension,
It can be formed by a method of curing the transparent resin of the deformed colored resin layer and preventing the transparent resin from deforming when heated again. When the colored resin layer is formed in a matrix shape corresponding to the shape of an electrode formed in a matrix shape and the formed resin layer is heated and melted after the formation, a surface element forms a spherical surface due to the action of the surface tension. In addition, when the colored resin layer is formed in a stripe shape corresponding to the electrode shape formed in a stripe shape, and when the colored resin layer is heated and melted after formation, the surface tension causes the surface to become one of the side surfaces of the cylinder. It becomes a picture element of the shape (kamaboko shape) that constitutes the part.

【0020】また、上記透明基板上の画素部位に着色樹
脂層を形成する方法としては、例えば、グラビアオフセ
ット印刷法等の印刷方法が適用でき、この場合、印刷形
成された着色樹脂層は不定形の凸状断面を有している。
そして、これを加熱溶融することによりなだらかな曲面
の表面形状に整形することができる。
As a method of forming the colored resin layer on the pixel portion on the transparent substrate, for example, a printing method such as a gravure offset printing method can be applied. In this case, the printed and formed colored resin layer has an irregular shape. Has a convex cross section.
Then, by heating and melting this, it is possible to shape the surface shape into a gently curved surface.

【0021】また、上記画素部位に着色樹脂層を形成す
る方法として、フォトリソグラフィ法を利用することも
できる。すなわち、透明な感光性樹脂に着色剤を混合し
て着色感光性樹脂組成物を調製し、この着色感光性樹脂
組成物を透明基板上に塗布した後露光・現像して画素部
位に着色感光性樹脂組成物層を選択的に形成する方法で
ある。
As a method of forming the colored resin layer on the pixel portion, a photolithography method can be used. That is, a colored photosensitive resin composition is prepared by mixing a transparent photosensitive resin with a coloring agent, and the colored photosensitive resin composition is applied onto a transparent substrate and then exposed and developed to develop a colored photosensitive resin on a pixel portion. It is a method of selectively forming a resin composition layer.

【0022】また、透明樹脂を硬化させるとして方法
は、適用する透明樹脂の種類に応じて、熱硬化、紫外線
硬化、及び、電子線硬化等の方法が適用できる。
As a method for curing the transparent resin, heat curing, ultraviolet curing, electron beam curing or the like can be applied depending on the type of the transparent resin to be applied.

【0023】また、複数の絵素から成る上記カラーフィ
ルター層は、透明基板上の画素部位に透明樹脂と着色剤
とを主成分とする着色樹脂層を形成した後、ドライエッ
チングや液体現像剤(例えばアルカリ現像剤や溶剤現像
剤)による現像処理を施し、その部位によりエッチング
量又は現像量を制御して断面凸でその表面形状がなだら
かな曲面を有する形状に成型することも可能である。
Further, in the color filter layer composed of a plurality of picture elements, after a colored resin layer containing a transparent resin and a colorant as a main component is formed at a pixel portion on a transparent substrate, dry etching or a liquid developer ( For example, it is also possible to perform a development treatment with an alkaline developer or a solvent developer, and control the etching amount or the development amount depending on the site to mold the surface having a convex cross section and a gently curved surface.

【0024】尚、これ等カラーフィルター層に波長分散
(透過光の波長に応じて屈折率が異なる現象)が生じる
場合には、カラーフィルター層の色彩に応じて膜厚を調
整することにより光学的膜厚(膜厚×屈折率)を一定に
揃えることが可能である。
When wavelength dispersion occurs in these color filter layers (a phenomenon in which the refractive index varies depending on the wavelength of transmitted light), the optical thickness is adjusted by adjusting the film thickness according to the color of the color filter layer. It is possible to make the film thickness (film thickness x refractive index) uniform.

【0025】また、この技術的手段においては上記絵素
間部位に遮光膜を設ける必要はないが、仮に設けた場合
であっても表示画面の明るさ等がその影響を受けること
はない。
Further, in this technical means, it is not necessary to provide a light-shielding film between the picture elements, but even if it is provided, the brightness of the display screen is not affected.

【0026】次に、請求項1又は2記載の発明に係るカ
ラーフィルター基板は、カラーフィルター層上に直接透
明電極と配向膜を設け液晶表示装置の電極板として利用
することが可能である。このような構造のカラーフィル
ター基板が適用されることにより液晶表示装置を安価に
製造できるため、ゲーム機等安価な表示装置用のカラー
フィルター基板として適している。
Next, the color filter substrate according to the invention of claim 1 or 2 can be used as an electrode plate of a liquid crystal display device by directly providing a transparent electrode and an alignment film on the color filter layer. Since the liquid crystal display device can be manufactured at low cost by applying the color filter substrate having such a structure, it is suitable as a color filter substrate for an inexpensive display device such as a game machine.

【0027】他方、上記カラーフィルター層上に更に透
明で表面平坦なオーバーコート層を設け、この表面上に
透明電極と配向膜とを設けて液晶表示装置の電極板とし
て利用することも可能である。この場合、上記透明電極
や配向膜は平坦な表面上に設けられることから液晶物質
の配向性や応答性が向上するため、その応答むらや表示
むらを防止でき高品質の画面表示が可能となる。但し、
上記カラーフィルター層における各絵素の光線集束性能
を維持するため、オーバーコート層はカラーフィルター
層より小さい屈折率を有することが必要となる。請求項
3に係る発明はこのような技術的理由によりなされてい
る。
On the other hand, a transparent and flat surface overcoat layer may be provided on the color filter layer, and a transparent electrode and an alignment film may be provided on the surface to be used as an electrode plate of a liquid crystal display device. . In this case, since the transparent electrode and the alignment film are provided on a flat surface, the alignment property and the responsiveness of the liquid crystal substance are improved, so that the uneven response and the uneven display can be prevented and a high quality screen display can be realized. . However,
In order to maintain the light beam focusing performance of each pixel in the color filter layer, the overcoat layer needs to have a refractive index smaller than that of the color filter layer. The invention according to claim 3 is made for such a technical reason.

【0028】すなわち、請求項3に係る発明は、請求項
1又は2記載の発明に係る液晶表示装置用カラーフィル
ター基板を前提とし、カラーフィルター層上に、このカ
ラーフィルター層よりその屈折率が小さく表面平坦なオ
ーバーコート層が設けられていることを特徴とし、ま
た、請求項4に係る発明は、請求項3記載の発明に係る
液晶表示装置用カラーフィルター基板を前提とし、上記
オーバーコート層がフッ素系樹脂により構成されている
ことを特徴とするものである。
That is, the invention according to claim 3 is based on the color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1 or 2, and has a refractive index smaller than that of the color filter layer on the color filter layer. An overcoat layer having a flat surface is provided, and the invention according to claim 4 is based on the color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 3, wherein the overcoat layer is It is characterized by being composed of a fluorine-based resin.

【0029】尚、このオーバーコート層上に設けられる
透明電極は一般的に屈折率が大きい(透明電極として代
表的なITOの屈折率は2.0〜2.1)ことから、こ
の透明電極とオーバーコート層との界面による光反射率
は極めて高いものとなる。そこで、この光反射率を低減
させて明るい画面表示を可能にするため、両者の間にそ
の中間の屈折率を有する有機樹脂層やSiO2 薄膜を配
置することも可能である。
Since the transparent electrode provided on the overcoat layer generally has a large refractive index (IT having a typical ITO as a transparent electrode has a refractive index of 2.0 to 2.1), The light reflectance at the interface with the overcoat layer is extremely high. Therefore, in order to reduce the light reflectance and enable a bright screen display, it is possible to dispose an organic resin layer or a SiO 2 thin film having an intermediate refractive index between the two .

【0030】また、請求項1〜4に係る発明において上
記透明基板としてはガラス板が適用できるが、この他、
プラスチックフィルム、プラスチックボード等を利用し
てもよい。
In the invention according to claims 1 to 4, a glass plate can be applied as the transparent substrate.
You may use a plastic film, a plastic board, etc.

【0031】[0031]

【作用】請求項1〜2に係る発明によれば、カラーフィ
ルター層の各絵素が、各絵素を透過する透過光をそれぞ
れ各絵素の中央方向へ集束させるマイクロレンズにより
構成されており、カラーフィルター層の各絵素に向けて
入射された光線は勿論、絵素間部位に向けて入射された
光線も各絵素の中央方向に向けて屈折されるため入射光
線の全体を画面表示に利用することが可能となる。
According to the inventions according to claims 1 and 2, each picture element of the color filter layer is constituted by a microlens for converging transmitted light passing through each picture element in the central direction of each picture element. , Not only the light rays incident on each pixel of the color filter layer, but also the light rays incident on the inter-pixel area are refracted toward the center of each pixel, so that the entire incident light ray is displayed on the screen. It can be used for.

【0032】他方、請求項3〜4に係る発明によれば、
カラーフィルター層上に、このカラーフィルター層より
その屈折率が小さく表面平坦なオーバーコート層が設け
られており、このオーバーコート層上に透明電極や配向
膜を設けることにより液晶物質の配向性や応答性が向上
するため、その応答むらや表示むらを防止することが可
能となる。
On the other hand, according to the inventions of claims 3 to 4,
An overcoat layer having a smaller refractive index than the color filter layer and a flat surface is provided on the color filter layer. By providing a transparent electrode or an alignment film on the overcoat layer, the orientation and response of the liquid crystal substance can be improved. Since the property is improved, it is possible to prevent the uneven response and the uneven display.

【0033】[0033]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0034】この実施例に係るカラーフィルター基板1
は、図1に示すように厚さ0.7mmのガラス基板11
と、このガラス基板11上の画素部位(ガラス基板11
上にピッチ80μmでマトリクス状に配列された矩形状
パターンを有する)に設けられ赤色、緑色及び青色の三
色の絵素12R、12G、12Bから成るカラーフィル
ター層12と、このカラーフィルター層12を被覆しか
つ表面平坦に設けられたオーバーコート層13とでその
主要部が構成され、このオーバーコート層13上にIT
Oから成る透明電極2が設けられている。
Color filter substrate 1 according to this embodiment
Is a glass substrate 11 having a thickness of 0.7 mm as shown in FIG.
And the pixel portion on the glass substrate 11 (the glass substrate 11
And a color filter layer 12 composed of three color picture elements 12R, 12G, and 12B of three colors of red, green, and blue. The overcoat layer 13 which covers and has a flat surface forms a main part of the overcoat layer 13, and the IT is formed on the overcoat layer 13.
A transparent electrode 2 made of O is provided.

【0035】尚、上記赤色の絵素12Rは、屈折率1.
57で熱硬化タイプのエポキシ樹脂に31重量%(固形
分比)の有機赤色顔料が微粒子状態で分散されて成る着
色透明樹脂により構成されており、その中央部の膜厚が
約2.45μm、周辺部の厚さが約0.5μmのなだら
かな球面状の表面形状を有している。また、緑色の絵素
12Gは、上記エポキシ樹脂に25重量%(固形分比)
の有機緑色顔料が微粒子状態で分散されて成る着色透明
樹脂により構成されており、その中央部の膜厚が約2.
55μm、周辺部の厚さが約0.5μmのなだらかな球
面状の表面形状を有している。また、青色の絵素12B
は、上記エポキシ樹脂に16重量%(固形分比)の有機
青色顔料が微粒子状態で分散されて成る着色透明樹脂に
より構成されており、その中央部の膜厚が約2.60μ
m、周辺部の厚さが約0.5μmのなだらかな球面状の
表面形状を有している。また、上記オーバーコート層1
3は、屈折率1.40で紫外線硬化タイプのフッ素化合
物変性アクリル樹脂により構成され、上記カラーフィル
ター層12とオーバーコート層13との合計厚みが約4
μmになるように形成してある。また、上記透明電極2
の厚みは0.14μmである。
The red picture element 12R has a refractive index of 1.
57 is composed of a colored transparent resin in which 31% by weight (solid content ratio) of an organic red pigment is dispersed in a fine particle state in a thermosetting type epoxy resin, and the film thickness in the central portion is about 2.45 μm. The peripheral surface has a gentle spherical surface shape with a thickness of about 0.5 μm. Further, the green picture element 12G contains 25% by weight (solid content ratio) of the epoxy resin.
It is composed of a colored transparent resin in which the organic green pigment of (1) is dispersed in the form of fine particles, and the film thickness at the center is about 2.
It has a smooth spherical surface shape of 55 μm and a peripheral thickness of about 0.5 μm. Also, the blue picture element 12B
Is made of a colored transparent resin in which 16% by weight (solid content ratio) of an organic blue pigment is dispersed in a fine particle state in the epoxy resin, and the thickness of the central portion thereof is about 2.60 μm.
m and the peripheral portion has a thickness of about 0.5 μm and has a gentle spherical surface shape. In addition, the above-mentioned overcoat layer 1
3 is made of an ultraviolet-curing type fluorine compound-modified acrylic resin having a refractive index of 1.40, and the total thickness of the color filter layer 12 and the overcoat layer 13 is about 4
It is formed to have a thickness of μm. In addition, the transparent electrode 2
Has a thickness of 0.14 μm.

【0036】そして、このカラーフィルター基板1は以
下の方法により製造されたものである。
The color filter substrate 1 is manufactured by the following method.

【0037】まず、ガラス基板11の赤色の画素部位に
上記エポキシ樹脂と赤色顔料との混合物から成る印刷イ
ンキをグラビアオフセット印刷し、かつ、加熱溶融させ
てその表面が上述した形状となるように変形させそのま
ま加熱を継続して硬化させ、赤色の絵素12Rを形成し
た。続いて、同様の方法により、順次、緑色の絵素12
G、及び、青色の絵素12Bをそれぞれ形成した。
First, a printing ink composed of a mixture of the epoxy resin and a red pigment is gravure offset printed on the red pixel portion of the glass substrate 11 and is heated and melted so that the surface thereof has the above-described shape. Then, heating was continued and cured to form a red picture element 12R. Then, in the same manner, the green picture elements 12 are sequentially
G and blue picture elements 12B were respectively formed.

【0038】次に、フッ素系化合物で変性させたアクリ
レート系モノマーに光重合開始剤を3重量%混合し、無
溶剤のまま赤色の絵素12R、緑色の絵素12G及び青
色の絵素12Bから成る上記カラーフィルター層12を
被覆しかつ表面平坦となるように塗布し、酸素による重
合阻害を防ぐため窒素雰囲気中で紫外線を照射して硬化
させオーバーコート層13を形成した。尚、上記透明電
極2は、オーバーコート層13表面を真空槽内でプラズ
マ処理した後、上記真空槽内から取り出すことなく連続
してスパッタリングし成膜して形成されている。
Next, a photopolymerization initiator was mixed in an amount of 3% by weight with an acrylate-based monomer modified with a fluorine-based compound, and the solvent was used without solvent from the red picture element 12R, the green picture element 12G and the blue picture element 12B. The above-mentioned color filter layer 12 was coated and applied so as to have a flat surface, and was irradiated with ultraviolet rays in a nitrogen atmosphere to be cured to prevent polymerization inhibition by oxygen, thereby forming an overcoat layer 13. The transparent electrode 2 is formed by plasma-treating the surface of the overcoat layer 13 in a vacuum chamber and then continuously sputtering the film without taking it out of the vacuum chamber.

【0039】そして、この実施例に係るカラーフィルタ
ー基板1を適用して液晶表示装置を組み立てたところ、
図2に示す従来例のカラーフィルター基板を使用した場
合に較べて、およそ30%明るい表示画面を得ることが
できた。
When the liquid crystal display device is assembled by applying the color filter substrate 1 according to this embodiment,
It was possible to obtain a display screen that is approximately 30% brighter than when the conventional color filter substrate shown in FIG. 2 is used.

【0040】[0040]

【発明の効果】請求項1〜2に係る発明によれば、カラ
ーフィルター層の各絵素に向けて入射された光線と絵素
間部位に向けて入射された光線が各絵素の中央方向に向
けて屈折されるため入射光線の全体を画面表示に利用す
ることが可能となる。
According to the inventions of claims 1 and 2, a light ray incident on each picture element of the color filter layer and a light ray incident on a portion between picture elements are directed toward the center of each picture element. Since it is refracted toward, the entire incident light beam can be used for screen display.

【0041】従って、見掛け上の開口率が増大されて表
示画面の明るさを向上できる効果を有している。
Therefore, the apparent aperture ratio is increased and the brightness of the display screen can be improved.

【0042】他方、請求項3〜4に係る発明によれば、
カラーフィルター層に形成されたオーバーコート層上に
透明電極や配向膜を設けることにより液晶物質の配向性
や応答性が向上するためその応答むらや表示むらを防止
することが可能となる。
On the other hand, according to the inventions of claims 3 to 4,
By providing the transparent electrode or the alignment film on the overcoat layer formed on the color filter layer, the alignment property and the responsiveness of the liquid crystal substance are improved, so that it is possible to prevent the response unevenness and the display unevenness.

【0043】従って、明るくかつ高品質の表示画面を可
能にする効果を有している。
Therefore, it has an effect of enabling a bright and high quality display screen.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例に係るカラーフィルター基板の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter substrate according to an example.

【図2】従来例に係るカラーフィルター基板の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a color filter substrate according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カラーフィルター基板 2 透明電極 11 ガラス基板 12 カラーフィルター層 13 オーバーコート層 12R 絵素 12G 絵素 12B 絵素 1 Color Filter Substrate 2 Transparent Electrode 11 Glass Substrate 12 Color Filter Layer 13 Overcoat Layer 12R Picture Element 12G Picture Element 12B Picture Element

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の絵素から成りかつ各絵素を透過する
透過光をそれぞれ対応する色に着色するカラーフィルタ
ー層が透明基板上に設けられた液晶表示装置用カラーフ
ィルター基板において、 上記カラーフィルター層の各絵素が、各絵素を透過する
透過光をそれぞれ各絵素の中央方向へ集束させるマイク
ロレンズにより構成されていることを特徴とする液晶表
示装置用カラーフィルター基板。
1. A color filter substrate for a liquid crystal display device, wherein a color filter layer comprising a plurality of picture elements and coloring the transmitted light passing through each picture element with a corresponding color is provided on a transparent substrate. A color filter substrate for a liquid crystal display device, characterized in that each picture element of the filter layer is composed of a microlens that focuses transmitted light passing through each picture element toward the center of each picture element.
【請求項2】カラーフィルター層の各絵素を構成するマ
イクロレンズが、屈折率1.5以上の透明樹脂と着色剤
とを主成分とし断面凸でその表面形状がなだらかな曲面
を有することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置
用カラーフィルター基板。
2. A microlens constituting each picture element of the color filter layer has a transparent resin having a refractive index of 1.5 or more as a main component and a colorant as a main component, and has a convex surface in section, and a surface shape which is gentle. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項3】カラーフィルター層上に、このカラーフィ
ルター層よりその屈折率が小さく表面平坦なオーバーコ
ート層が設けられていることを特徴とする請求項1又は
2記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
3. A color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein an overcoat layer having a smaller refractive index than the color filter layer and a flat surface is provided on the color filter layer. substrate.
【請求項4】上記オーバーコート層がフッ素系樹脂によ
り構成されていることを特徴とする請求項3記載の液晶
表示装置用カラーフィルター基板。
4. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 3, wherein the overcoat layer is made of a fluororesin.
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