JPH0943427A - Light-collecting filter and manufacturing method thereof - Google Patents
Light-collecting filter and manufacturing method thereofInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集光性に優れ、その光利用効率を高め、液晶
表示素子等を構成する基板として適用し得る集光性フィ
ルタ−およびその製造法を提供することである。
【解決手段】 基板の上、またはカラ−フィルタ−層を
有する基板の該カラ−フタ−層の上に、相互に接する屈
折率の異なる少なくとも二つの樹脂層を有し、かつこれ
らの樹脂層の相互に接する界面が対向基板の各開口部に
入射光を集光するように曲面に構成されている集光性素
子からなる集光性フィルタ−およびその製造法である。
(57) An object of the present invention is to provide a light-collecting filter which is excellent in light-collecting property, enhances its light utilization efficiency, and can be applied as a substrate constituting a liquid crystal display device and the like, and a manufacturing method thereof. At least two resin layers having different refractive indexes that are in contact with each other are provided on a substrate or on the color lid layer of a substrate having a color filter layer, and these resin layers are The condensing filter is composed of a condensing element whose interface contacting each other is formed into a curved surface so as to condense incident light to each opening of the counter substrate, and a manufacturing method thereof.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透明電極間に液晶
を夾持してなる液晶表示素子を構成する場合のフィルタ
−およびその製造法に関し、更に詳しくは、液晶表示素
子の光利用効率を向上させた集光性フィルタ−およびそ
の製造法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter in the case of forming a liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched between transparent electrodes and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a light utilization efficiency of the liquid crystal display device. The present invention relates to an improved light collecting filter and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、固体撮像装置の感度を改善するた
めに、オンチップ方式においては、固体撮像素子の全面
にレンズを直接形成して取り付け、その受光部の集光性
を上げてその効率の改善を図っている。すなわち、固体
撮像素子の受光部に対応して、樹脂による凸状レンズを
形成するもので、空気（屈折率約１．０）とこれら樹脂
層（屈折率１．５ないし１．６）との間に比較的に大き
い屈折率が得られるため、空気層からレンズ層へ入光し
た場合、大きい集光効果が得られる。2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the sensitivity of a solid-state image pickup device, in the on-chip system, a lens is directly formed and attached on the entire surface of the solid-state image pickup device to improve the light collecting property of its light receiving portion to improve its efficiency. We are trying to improve. That is, a convex lens made of resin is formed corresponding to the light receiving portion of the solid-state image sensor, and the convex lens made of air (refractive index about 1.0) and these resin layers (refractive index 1.5 to 1.6) are formed. Since a relatively large refractive index is obtained between them, a large light-collecting effect is obtained when light enters the lens layer from the air layer.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これに対し、モノクロ
液晶表示素子、またはカラ−フィルタ−層を有するカラ
−液晶表示素子においては、液晶が接する基板面、ある
いはカラ−フィルタ−層面にレンズを設けた場合、液晶
の屈折率が１．５ないし１．６であるため、液晶中にレ
ンズを形成すると、レンズとの屈折率の差が小さすぎ、
また、液晶表示素子の外側にレンズを設ける場合は、レ
ンズと各液晶の画素間の距離が基板を介することとなる
ので、非常に大きな曲率のレンズが必要になり、かかる
レンズの作成が困難になるという問題点を生じて好まし
くないものである。そこで本発明は、上記の従来の問題
点を解決し、集光性に優れ、液晶表示素子に適用し得る
集光性フィルタ−およびその製造法を提供することであ
る。On the other hand, in a monochrome liquid crystal display device or a color liquid crystal display device having a color filter layer, a lens is provided on the substrate surface in contact with the liquid crystal or the color filter layer surface. In this case, since the liquid crystal has a refractive index of 1.5 to 1.6, when a lens is formed in the liquid crystal, the difference in the refractive index from the lens is too small,
Further, when a lens is provided outside the liquid crystal display element, the distance between the lens and the pixel of each liquid crystal is through the substrate, so that a lens having an extremely large curvature is required, which makes it difficult to make such a lens. This is not preferable because it causes the problem that Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a light-collecting filter which is excellent in light-collecting property and can be applied to a liquid crystal display element, and a manufacturing method thereof.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な問題点を解決すべく種々研究の結果、モノクロ液晶表
示素子またはカラ−液晶表示素子において、基板上に相
互に接する屈折率の異なる少なくとも二つの樹脂層を有
し、これら樹脂層の相互に接する界面が対向基板の各開
口部に入射光を集光するように曲面に構成されている集
光性素子を見出し、これを集光性フィルタ−とすること
によって、上記の問題点を解決することができたもので
ある。As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor has found that in a monochrome liquid crystal display element or a color liquid crystal display element We found a light-collecting element that has at least two different resin layers, and the interface between these resin layers that is in contact with each other is formed into a curved surface so as to collect incident light at each opening of the counter substrate. By using an optical filter, the above problems can be solved.
【０００５】その場合、モノクロ液晶表示素子、または
カラ−液晶表示素子において、各画素間の境界部、また
はカラ−フィルタ−層を構成する各色の境界部に相当す
る箇所に整列して凸部状に厚くなっている凹凸状の比較
的低屈折率の樹脂層を設け、この凹凸状に形成された樹
脂層表面に比較的高屈折率の別の樹脂層を設けて、その
表面を平坦に構成することからなる集光性素子が典型的
なものである。In that case, in a monochrome liquid crystal display element or a color liquid crystal display element, a convex portion is formed in alignment with a portion corresponding to a boundary portion between pixels or a boundary portion of each color forming a color filter layer. An uneven thick resin layer having a relatively low refractive index is provided on the surface, and another resin layer having a relatively high refractive index is provided on the uneven resin layer surface to form a flat surface. A light-collecting element consisting of the following is typical.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】上記の本発明について以下に更に
詳しく説明する。まず、本発明にかかる集光性フィルタ
−の製造法について説明すると、その製造法としては、
第１に、基板の上、またはカラ−フィルタ−層を有する
基板の該カラ−フィルタ−層の上に、比較的低屈折率で
あって、かつ感光性を有する樹脂を主体とする感光性樹
脂組成物による塗布膜を形成し、次いで各画素間の境界
部またはカラ−フィルタ−層を構成する各色の境界部に
相当する位置に凸部状になるように、上記の感光性樹脂
組成物による塗布膜をパタ−ン露光、現像して凹凸状の
比較的低屈折率の樹脂層を形成し、次に該凹凸状の樹脂
層面に比較的高屈折率の硬化性樹脂を主体とする樹脂組
成物による平坦状の比較的高屈折率の樹脂層を形成して
集光性素子を構成することからなる集光性フィルタ−を
製造する方法である。上記の製造法において、凹凸状の
比較的低屈折率の樹脂層を形成後、基板を加熱して該凹
凸状の比較的低屈折率の樹脂層を構成する樹脂を軟化さ
せて、その凸部状の形状を調整することが好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. First, the manufacturing method of the light-collecting filter according to the present invention will be described.
First, a photosensitive resin mainly composed of a resin having a relatively low refractive index and photosensitivity on a substrate or on a color filter layer of a substrate having a color filter layer. A coating film of the composition is formed, and then the photosensitive resin composition is used to form a convex shape at a position corresponding to a boundary between pixels or a boundary of each color forming a color filter layer. The coating film is subjected to pattern exposure and development to form an uneven resin layer having a relatively low refractive index, and then a resin composition mainly composed of a curable resin having a relatively high refractive index on the surface of the uneven resin layer. This is a method for producing a light-collecting filter, which comprises forming a light-collecting element by forming a flat resin layer having a relatively high refractive index with an object. In the above manufacturing method, after forming the uneven resin layer having a relatively low refractive index, the substrate is heated to soften the resin forming the uneven resin layer having a relatively low refractive index, and the convex portion thereof is formed. It is preferable to adjust the shape of the shape.
【０００７】また、第２の製造法としては、基板の上、
またはカラ−フィルタ−層を有する基板の該カラ−フィ
ルタ−層の上に、感光性樹脂を主体とする感光性樹脂組
成物による塗布膜を形成し、次いで上記の感光性樹脂組
成物による塗布膜をパタ−ン露光、現像して、各画素間
の境界部またはカラ−フィルタ−層を構成する各色の境
界部に相当する位置に凸部状素子を形成し、次に該凸部
状素子を含む全面に、比較的低屈折率の樹脂を含む樹脂
組成物を塗布、乾燥して凹凸状の比較的低屈折率の樹脂
層を形成し、しかる後上記の凹凸状の樹脂層を含む全面
に比較的高屈折率の硬化性樹脂を主体とする樹脂組成物
による平坦状の比較的高屈折率の樹脂層を形成して集光
性素子を構成することからなる集光性フィルタ−を製造
する方法である。As the second manufacturing method, on the substrate,
Alternatively, a coating film of a photosensitive resin composition containing a photosensitive resin as a main component is formed on the color filter layer of a substrate having a color filter layer, and then a coating film of the above-mentioned photosensitive resin composition. Is subjected to pattern exposure and development to form a convex element at a position corresponding to the boundary between pixels or the boundary of each color forming the color filter layer, and then the convex element is formed. A resin composition containing a resin having a relatively low refractive index is applied to the entire surface containing the resin composition and dried to form a resin layer having a relatively low refractive index having an uneven shape, and then the entire surface containing the resin layer having an uneven shape described above. A light-collecting filter is manufactured by forming a flat light-collecting element by forming a flat resin layer having a relatively high refractive index with a resin composition mainly composed of a curable resin having a relatively high refractive index. Is the way.
【０００８】更に、第３の製造法としては、予め遮光層
を形成した基板の上、またはカラ−フィルタ−層を有す
る予め遮光層を形成した基板の該カラ−フィルタ−層の
上に、ポジ型感光性樹脂を主体とする感光性樹脂組成物
による塗布膜を形成し、次いで上記の感光性樹脂組成物
による塗布膜に上記の遮光層を有する側から全面露光、
現像して、各画素間の境界部またはカラ−フィルタ−層
を構成する各色の境界部に相当する位置に凸部状素子を
形成し、次に該凸部状素子を含む全面に、比較的低屈折
率の樹脂を含む樹脂組成物を塗布、乾燥して凹凸状の比
較的低屈折率の樹脂層を形成し、しかる後上記の凹凸状
の樹脂層を含む全面に比較的高屈折率の硬化性樹脂を主
体とする樹脂組成物による平坦状の比較的高屈折率の樹
脂層を形成して集光性素子を構成することからなる集光
性フィルタ−を製造する方法である。Further, as a third manufacturing method, a positive film is formed on a substrate on which a light-shielding layer is previously formed or on a substrate on which a light-shielding layer having a color filter layer is formed in advance. Form a coating film of a photosensitive resin composition mainly composed of a photosensitive resin, and then expose the entire surface of the coating film of the photosensitive resin composition from the side having the light shielding layer,
By developing, a convex element is formed at a position corresponding to the boundary between each pixel or the boundary of each color forming the color filter layer, and then, on the entire surface including the convex element, relatively. A resin composition containing a resin having a low refractive index is applied and dried to form a resin layer having a relatively low refractive index having irregularities, and thereafter, a relatively high refractive index is applied to the entire surface including the resin layer having irregularities described above. A method for producing a light-collecting filter, which comprises forming a flat resin layer having a relatively high refractive index with a resin composition mainly composed of a curable resin to form a light-collecting element.
【０００９】上記のような製造法で得られる集光性フィ
ルタ−は、基板上に相互に接する屈折率の異なる少なく
とも二つの樹脂層の相互に接する界面が、対向基板、例
えば、ＴＦＴ基板の各開口部に入射光を集光するように
曲面になっているので、液晶表示素子において、集光効
果が得られ、その光利用効率を向上させることができ
る。また、上記の第１の製造法においては、感光性を有
する樹脂の選択露光、硬化によりその表面に所要の曲面
を形成しているものである。また、上記の第２および第
３の製造法においては、まず、凸部状素子を形成し、そ
の上に樹脂組成物を塗布して、その塗布条件等を選択す
ることにより、その表面が上記の凸部状素子により凹凸
状となり所要の凸面状を形成しているものである。而し
て、本発明においては、上記で得られる集光性フィルタ
−は、モノクロ液晶表示素子およびカラ−液晶表示素子
に用いられるものであり、２種以上の屈折率の異なる材
質を用いて、基板の上、またはカラ−フィルタ−層を有
する基板の該カラ−フィルタ−層の上に屈折率の異なる
材質の界面をレンズ形状に形成し、集光効果を得ようと
するものである。In the light-collecting filter obtained by the above-described manufacturing method, the interface between at least two resin layers having different refractive indexes, which are in contact with each other on the substrate, is in contact with each other on the opposing substrate, for example, the TFT substrate. Since the curved surface is formed so as to collect incident light in the opening, a light collecting effect can be obtained in the liquid crystal display element, and the light utilization efficiency thereof can be improved. In the first manufacturing method described above, a desired curved surface is formed on the surface of the resin having photosensitivity by selective exposure and curing. Further, in the above second and third manufacturing methods, first, a convex element is formed, a resin composition is applied onto the convex element, and the application conditions and the like are selected so that the surface is The convex-shaped element of (1) forms an uneven shape to form a desired convex shape. Therefore, in the present invention, the light-collecting filter obtained above is used for a monochrome liquid crystal display element and a color liquid crystal display element, and is made of two or more kinds of materials having different refractive indexes, An interface of materials having different refractive indexes is formed in a lens shape on a substrate or on a substrate having a color filter layer to obtain a light collecting effect.
【００１０】次に、本発明にかかる集光性フィルタ−に
ついて液晶表示素子に用いる例について説明すると、ま
ず、図９は、従来の液晶表示素子の概略の構成を示す断
面図であり、而して、図９に示すように、カラ−フィル
タ−層５８を有する基板５９と、対向基板であるＴＦＴ
基板５７よりなる液晶表示素子を構成し、入射光５５
は、カラ−フィルタ−層５８の各画素５３を透過して液
晶６１を介してＴＦＴ基板５７の開口部５１を通過す
る。その際に、光の利用率は、ＴＦＴ基板５７の開口部
５１の開口面積率により制限を受け、従来、代表的なＴ
ＦＴ基板では、この開口面積率は、約３０％位であり、
光の利用率が劣るものである。Next, an example in which the light-collecting filter according to the present invention is used in a liquid crystal display element will be described. First, FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal display element. As shown in FIG. 9, the substrate 59 having the color filter layer 58 and the TFT which is the counter substrate.
A liquid crystal display element composed of a substrate 57 is formed, and incident light 55
Passes through each pixel 53 of the color filter layer 58 and passes through the opening 51 of the TFT substrate 57 via the liquid crystal 61. At this time, the light utilization rate is limited by the opening area ratio of the opening portion 51 of the TFT substrate 57, and the conventional typical T
In the FT substrate, this opening area ratio is about 30%,
The light utilization rate is inferior.
【００１１】これに対し、図１は、本発明にかかる集光
性フィルタ−を利用した液晶表示素子の概略の構成を示
す断面図であり、而して、図１に示すように、本発明に
かかる集光性フィルタ−を利用した液晶表示素子は、開
口部２を有するＴＦＴ基板１と、カラ−フィルタ−層４
を有するガラス等の基板３とが対向して配置され、その
間に液晶層６を夾持し、更に該カラ−フィルタ−層４を
有する基板３の該カラ−フィルタ−層４の上に樹脂層
Ａ、および樹脂層Ｂが積層された集光性素子から構成さ
れるものである。上記において、樹脂層Ａは、カラ−フ
ィルタ−層４の上であって、該カラ−フィルタ−層４を
構成する各色の境界部５に相当する位置の上部（図では
下であるが製造過程では上になる。）に凸部状になるよ
うに、凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層からなるもので
あり、更に該樹脂層Ａは、凹凸形状のものであってカラ
−フィルタ−層４を構成する各色の中央部に向かって所
定の傾きを持つレンズ状部Ｃを形成するものである。す
なわち、樹脂層Ａは、カラ−フィルタ−層４の各色の境
界部５に整列して厚みが最大になっており、カラ−フィ
ルタ−層４の中央部では最小の厚みになっている（図面
では零の厚みで表示している）。従って、各色の境界部
５上に、樹脂層Ａの凸形状のものであって各色の中央部
に向かって所定の傾きを持つレンズ状部Ｃが形成され凹
凸形状を形成していることになる。而して、樹脂層Ａ
は、比較的低屈折率のものであって、かつ感光性を有す
る樹脂を主体とする感光性樹脂組成物を塗布、乾燥して
該組成物による塗布膜を形成し、該塗布膜にパタ−ン露
光、現像等を行うことにより形成することができる。本
発明では、上記の樹脂層Ａの上に、該樹脂層Ａの凹凸形
状を埋めるように、上記の樹脂層Ａを構成する樹脂と比
較して、これよりも高屈折率を有する硬化性樹脂を主体
として含む組成物を塗布、乾燥して平坦状の比較的高屈
折率の樹脂層Ｂを形成する。On the other hand, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a liquid crystal display device using the light-collecting filter according to the present invention. Therefore, as shown in FIG. The liquid crystal display device using the light-collecting filter according to the first embodiment has a TFT substrate 1 having an opening 2 and a color filter layer 4
A substrate 3 made of glass or the like having a liquid crystal layer 6 sandwiched between them and a liquid crystal layer 6, and a resin layer on the color filter layer 4 of the substrate 3 having the color filter layer 4. A and a resin layer B are laminated to form a light-collecting element. In the above description, the resin layer A is on the color filter layer 4 and is located above the color filter layer 4 at a position corresponding to the boundary 5 of each color forming the color filter layer 4 (the lower side in the figure, but the manufacturing process). The upper part of the color filter is a convex-concave resin layer having a relatively low refractive index, and the resin layer A has a concave-convex shape and is a color filter. The lens-shaped portion C having a predetermined inclination toward the central portion of each color forming the layer 4 is formed. That is, the resin layer A is aligned with the boundary portion 5 of each color of the color filter layer 4 and has the maximum thickness, and has the minimum thickness in the central portion of the color filter layer 4 (see the drawing. Is displayed with a thickness of zero). Therefore, on the boundary portion 5 of each color, the lens-like portion C having a convex shape of the resin layer A and having a predetermined inclination toward the central portion of each color is formed to form an uneven shape. . Thus, the resin layer A
Is a photosensitive resin composition having a relatively low refractive index and mainly composed of a resin having photosensitivity and dried to form a coating film of the composition, and a pattern is formed on the coating film. It can be formed by performing exposure, development and the like. In the present invention, a curable resin having a higher refractive index than the resin forming the resin layer A on the resin layer A so as to fill the uneven shape of the resin layer A. Is applied and dried to form a flat resin layer B having a relatively high refractive index.
【００１２】次に上記で製造した本発明にかかる集光性
フィルタ−を利用した液晶表示素子の集光性効果につい
て説明すると、次のようになる。ガラス等の基板３から
入射した光７は、樹脂層Ａと樹脂層Ｂの界面の法線に対
する入射角をθ1 とすると、屈折率の差より、屈折角θ
2 は、 より、θ2 となる。上記の（１）式より明らかである
が、樹脂層Ａ、樹脂層Ｂの屈折率差がｎA ＜ｎB の場
合、θ2 ＜θ1 となり、入射光は開口部２の方向へ集光
する。この時、樹脂層Ｂを通過する光路長ｄ1 と樹脂層
Ｂと液晶層６の界面への入射角θ2 （θ2 ＝θ1 −
θ2 ）とにより集光領域が決定される。次に、樹脂層Ｂ
と液晶層６との界面において上記と同様な原理で、次の
（２）式より、入射角θ3 は、液晶層６（屈折率をｎC
とする）では、θ4 となる。 上記の（２）式より、樹脂層Ｂ、液晶層６の屈折率差
は、ｎC ＜ｎB の場合、θ4 ＞θ3 となる。この場合の
集光領域は、液晶層６の厚さｄ2 と屈折角θ4 により決
定される。従って、ト−タルの集光領域は、一辺に対し
て、 Δａ＝ｄ1 ・ｔａｎθ3 ＋ｄ2 ・ｔａｎθ4 ・・・（３） となり、２次元エリアでの集光効率は、図２の平面図か
ら明らかなように、 となる（図２の点線で囲まれた領域に入射する光が開口
部２に集光することになる。なお、ｙ1 −ｙ2 断面の集
光領域は、ｘ1 −ｘ2 断面での原理と同様にして、一辺
に対しΔｂ領域分の増加となる。）。以上の原理より、
集光領域を拡大するための条件として、以下の事項をあ
げることができる。 ・樹脂層Ａの屈折率に対して、樹脂層Ｂの屈折率がより
大きいこと。 ・樹脂層Ａと樹脂層Ｂの界面の角度が、対向基板１の開
口部２へより効率的に集光される適性角度を有すること
（この適性角度は、樹脂層Ａと樹脂層Ｂの屈折率差、樹
脂層Ｂの膜厚（光路長）、樹脂層Ｂと液晶層６の屈折率
差、液晶層６の厚さ、開口部２の受光エリアによって決
定される）。 ・樹脂層Ｂと液晶層６の界面は、屈折角の点でより平滑
化すること。 以上の原理は、ガラス等の基板３の上に設けたカラ−フ
ィルタ−層４の上に、樹脂層Ａおよび樹脂層Ｂを設けた
例で説明したが、ガラス等の基板３の上に樹脂層Ａおよ
び樹脂層Ｂを設けても同様に集光効果を得ることができ
る。なお、本発明においては、上記の例は、カラ−液晶
表示素子の例について述べたが、モノクロ液晶表示素子
にも適用することができ、同様な原理で集光効果を得る
ことができる。The light collecting effect of the liquid crystal display device using the light collecting filter according to the present invention manufactured as described above will be described below. The light 7 incident from the substrate 3 made of glass or the like has a refraction angle θ due to the difference in refractive index, where θ 1 is the incident angle with respect to the normal to the interface between the resin layers A and B.
2 is Therefore, it becomes θ 2 . As is clear from the above formula (1), when the refractive index difference between the resin layer A and the resin layer B is n A <n B , θ 2 <θ 1 and the incident light is condensed in the direction of the opening 2. To do. At this time, the optical path length d 1 passing through the resin layer B and the incident angle θ 2 (θ 2 = θ 1 − at the interface between the resin layer B and the liquid crystal layer 6).
θ 2 ) and the condensing area are determined. Next, the resin layer B
At the interface between the liquid crystal layer 6 and the liquid crystal layer 6, the incident angle θ 3 is calculated by the following formula (2) from the liquid crystal layer 6 (refractive index n C
And) becomes θ 4 . From the above formula (2), the refractive index difference between the resin layer B and the liquid crystal layer 6 is θ 4 > θ 3 when n C <n B. In this case, the condensing area is determined by the thickness d 2 of the liquid crystal layer 6 and the refraction angle θ 4 . Therefore, the total light collection area is Δa = d 1 tan θ 3 + d 2 tan θ 4 (3) for one side, and the light collection efficiency in the two-dimensional area is the plane of FIG. As is clear from the figure, (The light incident on the area surrounded by the dotted line in FIG. 2 is condensed on the opening 2. The condensing area on the y 1 -y 2 cross section is the light on the x 1 -x 2 cross section. In the same manner as the principle, the amount increases by Δb area per side.). From the above principle,
The following items can be mentioned as conditions for expanding the light collecting region. The refractive index of the resin layer B is higher than the refractive index of the resin layer A. The angle of the interface between the resin layer A and the resin layer B has an appropriate angle at which the light is more efficiently condensed in the opening 2 of the counter substrate 1 (this appropriate angle is the refraction of the resin layer A and the resin layer B). It is determined by the refractive index difference, the film thickness (optical path length) of the resin layer B, the refractive index difference between the resin layer B and the liquid crystal layer 6, the thickness of the liquid crystal layer 6, and the light receiving area of the opening 2. The interface between the resin layer B and the liquid crystal layer 6 should be smoother in terms of refraction angle. The above principle has been described with an example in which the resin layer A and the resin layer B are provided on the color filter layer 4 provided on the substrate 3 made of glass or the like. Even if the layer A and the resin layer B are provided, the light collecting effect can be similarly obtained. In addition, in the present invention, the above example has been described with respect to the color liquid crystal display element, but the present invention can be applied to a monochrome liquid crystal display element, and a light collecting effect can be obtained by the same principle.
【００１３】ところで、上記の集光性フィルタ−の製造
法について説明すると、これは、第１の製造法にかかる
ものであり、ガラス等の基板３の上に、常法によってカ
ラ−フィルタ−層４を形成し、その上に、比較的低屈折
率であって、感光性を有する樹脂を主成分として含む感
光性樹脂組成物を塗布、乾燥して該組成物による塗布膜
を形成し、次に該塗布膜面に、上記のカラ−フィルタ−
層４の各色の境界部５に相当する位置が凸部状となるよ
うに、パタ−ン露光、現像して凹凸状の比較的低屈折率
の樹脂層Ａを形成する。すなわち、カラ−フィルタ−層
４の各色の境界部５に相当する位置が凸部状となってレ
ンズ状部Ｃを形成する。次に、本発明においては、上記
の凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層Ａの上に、比較的高
屈折率を有する硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物を
塗布、乾燥して平坦状の比較的高屈折率の樹脂層Ｂを形
成して集光性素子を構成する。上記の方法において、レ
ンズ状部Ｃのエッジの傾きは、例えば、光硬化後に樹脂
の軟化点まで加熱して調整することもできる。また、上
記の製造法において、樹脂層Ａを構成する樹脂として
は、例えば、比較的低屈折率であって、感光性を有し、
かつ透明性を有するもの、具体的には、ゼラチン、ガゼ
イン、またはポリビニルアルコ−ルと重クロム酸アンモ
ニウム系感光材、あるいは通常のアクリル系樹脂を主体
とする感光性樹脂組成物等を使用することができる。ま
た、上記において、樹脂層Ｂを構成する樹脂としては、
例えば、ポリイミド系樹脂、シリコ−ン系樹脂等の材料
を使用することができる。特に、本発明においては、樹
脂層Ｂを構成する材料としては、ポリイミド系樹脂を使
用すると、液晶表示素子としての配向膜塗布工程が不要
となり工程が短縮されるという利点があり、好ましい材
料である。次に、上記の第１の製造法の実施例をあげ
る。Now, the manufacturing method of the above-mentioned light-collecting filter will be described. This is the first manufacturing method, and the color filter layer is formed on the substrate 3 made of glass or the like by a conventional method. 4 is formed, and a photosensitive resin composition having a relatively low refractive index and a photosensitive resin as a main component is coated thereon and dried to form a coating film of the composition. On the coating film surface, the above-mentioned color filter
Pattern exposure and development are performed so that the resin layer A having a relatively low refractive index is formed so that the position corresponding to the boundary portion 5 of each color of the layer 4 becomes a convex shape. That is, a position corresponding to the boundary portion 5 of each color of the color filter layer 4 has a convex shape to form the lens-shaped portion C. Next, in the present invention, a resin composition containing a curable resin having a relatively high refractive index as a main component is applied onto the resin layer A having the above-mentioned unevenness and a relatively low refractive index, and dried. A light-collecting element is formed by forming a flat resin layer B having a relatively high refractive index. In the above method, the inclination of the edge of the lens-shaped portion C can be adjusted by, for example, heating to the softening point of the resin after photocuring. In the above manufacturing method, the resin forming the resin layer A has, for example, a relatively low refractive index and photosensitivity,
And those having transparency, specifically, use of gelatin, casein, or polyvinyl alcohol and ammonium dichromate-based photosensitive material, or a photosensitive resin composition mainly composed of ordinary acrylic resin You can Further, in the above, as the resin constituting the resin layer B,
For example, a material such as polyimide resin or silicone resin can be used. In particular, in the present invention, when a polyimide resin is used as a material forming the resin layer B, there is an advantage that an alignment film coating step as a liquid crystal display element is not necessary and the step is shortened, which is a preferable material. . Next, an example of the above-mentioned first manufacturing method will be described.
【００１４】[0014]
実施例１ 図３の（ａ）の断面図に示すように、透明なガラス基板
３の上に、ゼラチン／重クロム酸アンモニウム水溶液か
らなる感光液を塗布し、マスク露光、現像によりパタ−
ニングし、レッド染色後、固着処理を行い、レッド画素
９を作成した。同様のプロセスを繰り返し、グリ−ン染
色、ブル−染色して、グリ−ン画素１０、ブル−画素１
１を形成した。その上にゼラチン感光液を塗布後、プロ
キシミティ−露光、現像により、５μｍ段差形状の樹脂
層Ａを形成した。レンズ状部Ｃの電子顕微鏡による観察
形状によると、図３の（ａ）の領域Ｓのθ1 の角度は約
６０°であった。次に、上記の樹脂層Ａの上に、ポリイ
ミド樹脂を含む樹脂組成物を塗布、乾燥硬化させて図３
の（ｂ）の断面図に示すように、表面を平坦化した樹脂
層Ｂを形成して集光性素子を構成した。次に、上記で形
成した集光性素子からなる集光性フィルタ−を切断加工
後、ＴＦＴ基板１と液晶層６を介して貼り合わせて液晶
表示素子を製造した。上記において、樹脂層Ａ、樹脂層
Ｂおよび液晶層６の屈折率は、アッペ屈折計にて測定し
た結果、それぞれ、１．５６、１．７０、１．５０であ
った。上記で製造した液晶表示素子の平面図を図４の
（ａ）に示し、その断面図を図４の（ｂ）に示す。結果
として、図４に数値を記入した通り、ＴＦＴ基板１の開
口部２の６００μｍ2 に対し、実質入射光エリア（平面
図の点線内）は、約２倍の１５７５μｍ2となり、明る
さも２倍となった。Example 1 As shown in the sectional view of FIG. 3 (a), a transparent glass substrate 3 was coated with a photosensitive solution composed of an aqueous solution of gelatin / ammonium dichromate, and then patterned by mask exposure and development.
After dyeing and dyeing with red, a fixing process was performed to prepare red pixels 9. The same process is repeated, and the green pixel 10 and the blue pixel 1 are green-stained and blue-stained.
1 was formed. A gelatin photosensitive solution was applied thereon, and proximity-exposure and development were performed to form a resin layer A having a step shape of 5 μm. According to the electron microscope observation shape of the lens-like portion C, the angle θ 1 of the region S in FIG. 3A was about 60 °. Next, a resin composition containing a polyimide resin is applied onto the resin layer A, dried and cured, and the resin composition shown in FIG.
As shown in the sectional view of (b), a resin layer B having a flat surface was formed to form a light-collecting element. Next, after the light-collecting filter formed of the light-collecting element formed above was cut and processed, it was bonded to the TFT substrate 1 through the liquid crystal layer 6 to manufacture a liquid crystal display element. In the above, the refractive indices of the resin layer A, the resin layer B, and the liquid crystal layer 6 were 1.56, 1.70, and 1.50, respectively, as a result of measuring with an Appe refractometer. A plan view of the liquid crystal display element manufactured as described above is shown in FIG. 4 (a), and a sectional view thereof is shown in FIG. 4 (b). As a result, as shown in the numerical values in FIG. 4, the actual incident light area (within the dotted line in the plan view) is about twice as large as 600 μm 2 in the opening 2 of the TFT substrate 1, which is 1575 μm 2 , and the brightness is also twice as large. Became.
【００１５】実施例２ 図５の（ａ）に示す断面図のように、厚さ０．５ｍｍの
透明ガラス基板３の上に、カゼイン／重クロム酸アンモ
ニウムからなる感光液を塗布して樹脂層Ａを形成し、該
樹脂層Ａ面にプロキシミティ−露光、現像により図５の
（ｂ）に示す断面図のように、ストライプ状の樹脂層Ａ
を形成し、その中心はレンズ状部Ｃとなるようにした。
この樹脂層Ａは、屈折率が１．５５であった。次に、図
５の（ｃ）に示す断面図のように、シリコ−ン系樹脂
（屈折率 １．６８）を含む組成物を塗布、乾燥硬化し
て表面が平坦である樹脂層Ｃを形成してモノクロフィル
タ−を製造した。次に、図５の（ｄ）に示す断面図およ
び図５の（ｅ）に示す平面図のように、上記で製造した
モノクロフィルタ−をＴＦＴ基板１と液晶層６を介して
貼り合わせてモノクロ液晶表示素子を製造した。上記で
製造したモノクロ液晶表示素子について、光利用効率を
測定した結果、約１．５倍の光利用効率の上昇が可能と
なった。Example 2 As shown in the sectional view of FIG. 5 (a), a resin solution was formed by applying a photosensitive solution of casein / ammonium dichromate onto a transparent glass substrate 3 having a thickness of 0.5 mm. A is formed on the surface of the resin layer A by proximity exposure and development, as shown in the sectional view of FIG.
Was formed, and the center thereof was the lens-like portion C.
This resin layer A had a refractive index of 1.55. Next, as shown in the sectional view of FIG. 5C, a composition containing a silicone-based resin (refractive index 1.68) is applied, dried and cured to form a resin layer C having a flat surface. Then, a monochrome filter was manufactured. Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5D and the plan view of FIG. 5E, the monochrome filter manufactured above is bonded to the TFT substrate 1 through the liquid crystal layer 6 to monochrome. A liquid crystal display device was manufactured. As a result of measuring the light use efficiency of the monochrome liquid crystal display element manufactured as described above, it was possible to increase the light use efficiency by about 1.5 times.
【００１６】以上が、本発明の集光性フィルタ−の第１
の製造法であるが、この製造法によると、レンズ状部Ｃ
の形成が重要である。樹脂層Ａによりレンズ状部Ｃを形
成するために、感光性を有する樹脂を使用し、露光方
式、光の照射量等を制御してレンズ状部Ｃの凸部状のエ
ッジの傾きをつけたり、または、光硬化した樹脂を軟化
点まで加熱して、このエッジ部の傾きをつけるが、エッ
ジの形状を安定的に制御して集光性フィルタ−を製造す
るのは容易ではない。また、この方法でレンズ状部Ｃを
形成する場合には、光硬化後のエッジ形状、および、熱
軟化特性等のため、樹脂層Ａを構成する樹脂の材料に制
約があり、また、適性な屈折率や、透過率等の条件を含
めると、材料の選択範囲が限定されるものである。The above is the first of the light collecting filters of the present invention.
According to this manufacturing method, the lens-shaped portion C
Formation is important. In order to form the lens-shaped portion C by the resin layer A, a resin having photosensitivity is used, and the exposure method, the irradiation amount of light and the like are controlled to make the convex edge of the lens-shaped portion C inclined. Alternatively, the photo-cured resin is heated to the softening point to incline the edge portion, but it is not easy to stably control the shape of the edge to manufacture the light collecting filter. Further, when the lens-like portion C is formed by this method, the material of the resin forming the resin layer A is limited due to the edge shape after photocuring, thermal softening characteristics, etc. When the conditions such as the refractive index and the transmittance are included, the selection range of the material is limited.
【００１７】上記のような第１の製造法の問題点を克服
し、レンズ状部Ｃを安定的に製造することができる製造
法として、本発明にかかる集光性フィルタ−の第２の製
造法がある。上記の第２の製造法につて説明すると、図
６は、本発明にかかる集光性フィルタ−を使用した液晶
表示素子を示す断面図であり、而して、図６に示すよう
に、まず、ガラス等の基板３の上に、前述と同様にカラ
−フィルタ−層４を形成し、次に該カラ−フィルタ−層
４の上に、まず、感光性樹脂を主体とする感光性樹脂組
成物を塗布して、該組成物による塗布膜を形成し、次い
で該塗布膜面にパタ−ン露光、現像して、カラ−フィル
タ−層４を構成する各色の境界部５に相当する位置に凸
部状素子からなる樹脂層Ｄを形成し、しかる後該樹脂層
Ｄを含む面に、比較的低屈折率の樹脂を含む樹脂組成物
を塗布、乾燥して凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層Ａを
形成する。而して、図６に示すように、本発明にかかる
集光性フィルタ−を利用した液晶表示素子は、開口部２
を有するＴＦＴ基板１と、上記で製造したカラ−フィル
タ−層４を有するガラス等の基板３とが対向して配置さ
れ、その間に液晶層６を夾持し、更に該カラ−フィルタ
−層４を有する基板３の該カラ−フィルタ−層４の上に
樹脂層Ｄ、樹脂層Ａ、および樹脂層Ｂが積層された集光
性素子から構成されるものである。上記において、レン
ズ状部Ｃは、樹脂層Ｄの膜厚、および樹脂層Ａを構成す
る樹脂組成物の粘度、塗布条件等によって制御可能であ
る。また、樹脂層Ｄは、一般的にパタ−ニングに用いら
れる感光性樹脂を主体とする感光性樹脂組成物を使用し
て構成することができ、また、樹脂層Ａは、必要な光学
特性を満足する一般的な光または熱硬化性樹脂等を主体
とする樹脂組成物を使用して構成することができる。上
記の製造法においてレンズ状部Ｃの形成について更に詳
しく説明すると、まず、カラ−フィルタ−層４の上に、
ゼラチン、カゼイン、またはポリビニルアルコ−ルに感
光性を持たせた樹脂、あるいは各種市販されている感光
性レジストを用いて、まず、これを塗布し、該塗布膜面
にパタ−ン露光、現像して凸部状素子からなる樹脂層Ｄ
を形成する。この場合、露光方式および露光条件等は、
各感光性樹脂に対して通常パタ−ニングする適性条件で
よく、特に、エッジ部等の傾きを制御する必要性はな
い。次に、上記で形成した樹脂層Ｄの上に、比較的低屈
折率の樹脂を主体とする樹脂組成物を塗布、乾燥硬化さ
せて樹脂層Ａを形成して、目的とするレンズ状部Ｃのエ
ッジ部の傾きを出すことになる。この場合、樹脂層Ｄの
膜厚と、樹脂層Ａを構成する樹脂組成物の粘度、塗布回
転数等がレンズ状部Ｃのエッジ部の傾きを決定する重要
な因子となる。而して、樹脂層Ａを構成する樹脂として
は、光または熱硬化される条件を満足すれば、屈折率お
よび透過率特性等を主体にしてその素材を選択すること
ができる。具体的には、上記の樹脂としては、樹脂層Ｂ
を構成する樹脂との屈折率差が大きければ、より集光効
果がある、例えば、屈折率１．５付近の樹脂として、ア
クリル系、ウレタン系、アクリル−スチレン系、エポキ
シ系等の各種の樹脂を幅広く挙げることができる。な
お、樹脂層Ｂを形成する方法は、前述の第１の製造法と
同じである。次に、上記の第２の製造法について具体例
を挙げる。As a manufacturing method capable of overcoming the above-mentioned problems of the first manufacturing method and stably manufacturing the lens-like portion C, the second manufacturing method of the light-collecting filter according to the present invention. There is a law. Explaining the second manufacturing method described above, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display element using the light-collecting filter according to the present invention, and as shown in FIG. A color filter layer 4 is formed on a substrate 3 made of glass, glass or the like in the same manner as described above, and then a photosensitive resin composition mainly containing a photosensitive resin is first formed on the color filter layer 4. To form a coating film of the composition, and then pattern-expose and develop the coating film surface to a position corresponding to the boundary portion 5 of each color constituting the color filter layer 4. A resin layer D composed of convex elements is formed, and then a resin composition containing a resin having a relatively low refractive index is applied to the surface containing the resin layer D and dried to form an uneven relatively low refractive index. The resin layer A is formed. Thus, as shown in FIG. 6, the liquid crystal display device using the condensing filter according to the present invention has an opening 2
And the substrate 3 made of glass or the like having the color filter layer 4 manufactured above are arranged so as to face each other, and the liquid crystal layer 6 is held between them, and the color filter layer 4 is further held. And a resin layer D, a resin layer A, and a resin layer B are laminated on the color filter layer 4 of the substrate 3 having a light collecting element. In the above, the lens-shaped portion C can be controlled by the film thickness of the resin layer D, the viscosity of the resin composition forming the resin layer A, the coating conditions, and the like. Further, the resin layer D can be constituted by using a photosensitive resin composition mainly composed of a photosensitive resin generally used for patterning, and the resin layer A has a required optical characteristic. It can be constituted by using a resin composition mainly containing a satisfactory general light or thermosetting resin. The formation of the lens-shaped portion C in the above manufacturing method will be described in more detail. First, on the color filter layer 4,
First, using gelatin, casein, or polyvinyl alcohol-sensitized resin, or various commercially available photosensitive resists, this is coated, and the coated film surface is subjected to pattern exposure and development. Resin layer D consisting of convex elements
To form In this case, the exposure method and exposure conditions are
Appropriate conditions for normal patterning with respect to each photosensitive resin may be used, and it is not particularly necessary to control the inclination of the edge portion or the like. Next, on the resin layer D formed as described above, a resin composition containing a resin having a relatively low refractive index as a main component is applied and dried and cured to form a resin layer A. The inclination of the edge part of In this case, the film thickness of the resin layer D, the viscosity of the resin composition forming the resin layer A, the coating rotation speed, and the like are important factors that determine the inclination of the edge portion of the lens-shaped portion C. Thus, as the resin constituting the resin layer A, if the condition of being cured by light or heat is satisfied, the material can be selected mainly based on the refractive index and the transmittance characteristics. Specifically, as the above resin, the resin layer B
If there is a large difference in the refractive index with the resin constituting the above, for example, various resins such as acryl-based, urethane-based, acryl-styrene-based, and epoxy-based resins have a refractive index of around 1.5. Can be widely mentioned. The method of forming the resin layer B is the same as the above-mentioned first manufacturing method. Next, a specific example of the second manufacturing method will be given.
【００１８】実施例３ まず、図７の（ａ）の断面図に示すように、厚さ０．５
ｍｍのガラス基板３野上に、常法によって、レッド９、
ブル−１１、グリ−ン１０等からなるモザイク状のカラ
−フィルタ−層４を染色にて形成した。次に、上記で形
成したカラ−フィルタ−層４の上で、その各色の境界部
に相当する位置に、ＦＶＲ（フジ薬品株式会社製、商品
名）レジストを使用して、通常のパタ−ン露光、現像に
より、膜厚５μｍの樹脂層Ｄを形成した。次に、図７の
（ｂ）の断面図に示すように、上記で形成した樹脂層Ｄ
を含む全面に、アクリル−ウレタン系樹脂（屈折率
１．５５）を主体とする樹脂組成物を３０００ｒｐｍで
スピン塗布し、１５０℃、１時間の加熱硬化をすること
により、凸状のレンズ状部Ｃを含む樹脂層Ａを形成し
た。上記のレンズ状部Ｃについて電子顕微鏡による観察
形状によると、そのエッジ部の傾き（図７の（ｂ）の領
域Ｓ）θ1 は、約６０°であった。次に、図７の（ｃ）
の断面図に示すように、上記の樹脂層Ａを含む全面に、
屈折率１．７０のポリイミド樹脂を含む組成物を８００
ｒｐｍでスピン塗布し、表面を平坦化して樹脂層Ｂを形
成した。上記で製造した基板３を、ＴＦＴ基板１と屈折
率１．５０の液晶層６を介して貼り合わせて、本発明に
かかるカラ−液晶表示素子を製造した。上記で製造した
液晶表示素子の光利用効率は、従来のものに比べて約２
倍のものであった。Example 3 First, as shown in the sectional view of FIG.
mm glass substrate 3 Nogami, by the conventional method, red 9,
A mosaic-shaped color filter layer 4 composed of blue-11, green 10, etc. was formed by dyeing. Next, on the color filter layer 4 formed as described above, an FVR (Fuji Chemical Co., Ltd., trade name) resist was used at a position corresponding to the boundary of each color, and a normal pattern was used. A resin layer D having a film thickness of 5 μm was formed by exposure and development. Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7B, the resin layer D formed above
Acrylic-urethane resin (refractive index
A resin composition containing 1.55) as a main component was spin-coated at 3000 rpm and heat-cured at 150 ° C. for 1 hour to form a resin layer A including a convex lens-shaped portion C. According to the shape of the lens-shaped portion C observed by an electron microscope, the inclination of the edge portion (region S in FIG. 7B) θ 1 was about 60 °. Next, FIG. 7C
As shown in the cross-sectional view of FIG.
A composition containing a polyimide resin having a refractive index of 1.70 is 800
The resin layer B was formed by spin coating at rpm and flattening the surface. The substrate 3 manufactured above was bonded to the TFT substrate 1 via the liquid crystal layer 6 having a refractive index of 1.50 to manufacture a color liquid crystal display device according to the present invention. The light utilization efficiency of the liquid crystal display device manufactured above is about 2 compared to the conventional one.
It was double.
【００１９】実施例４ まず、図８の（ａ）の断面図に示すように、厚さ１．５
ｍｍの透明なガラス基板３の上に、ゼラチン／重クロム
酸アンモニウム感光液を塗布して塗布膜Ｄ′を形成し、
更に図８の（ｂ）の断面図に示すように、上記の塗布膜
Ｄの面に、ステッパ−露光、現像により、凸部状４．５
μｍの樹脂層Ｄを形成した。次に上記の樹脂層Ｄを含む
面にウレタン系樹脂（屈折率１．５６）を含む組成物を
スピンコ−ト後、１５０℃で３０分間熱硬化して、レン
ズ状部Ｃを有する凹凸状の樹脂層Ａを形成した。上記の
樹脂層Ａの表面凹凸は、４μｍであった。次に、図８の
（ｃ）の断面図に示すように、上記の樹脂層Ａを含む全
面に、ポリイミド樹脂を含む組成物をスピン塗布し、１
８０℃で３時間熱硬化し、モノクロ用集光性フィルタ−
を製造した 次に、図８の（ｄ）の断面図に示すように、上記で製造
したモノクロ用集光性フィルタ−を使用し、上記の基板
３とＴＦＴ基板１とを、液晶層６を介してはりあわせ
て、モノクロ用液晶表示素子を製造した。上記の液晶表
示素子の光利用効率は、図８の（ｅ）の平面図に示すよ
うに、従来のものと比較して約１．５倍となり集光効果
を確認することができた。Example 4 First, as shown in the sectional view of FIG.
On a transparent glass substrate 3 mm, a gelatin / ammonium dichromate photosensitive solution is applied to form a coating film D ',
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8B, the surface of the coating film D was exposed to a stepper and developed, and then a convex shape 4.5 was formed.
A resin layer D having a thickness of μm was formed. Then, a composition containing a urethane resin (refractive index 1.56) is spin-coated on the surface containing the resin layer D and then heat-cured at 150 ° C. for 30 minutes to form an uneven surface having a lens-like portion C. The resin layer A was formed. The surface roughness of the resin layer A was 4 μm. Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8C, a composition containing a polyimide resin is spin-coated on the entire surface including the resin layer A, and 1
Heat curing at 80 ° C for 3 hours, monochrome light collecting filter-
Then, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8D, the monochrome condenser filter manufactured as described above is used to connect the substrate 3 and the TFT substrate 1 to the liquid crystal layer 6. Then, the liquid crystal display device for monochrome was manufactured by laminating the above. As shown in the plan view of FIG. 8 (e), the light utilization efficiency of the above liquid crystal display element was about 1.5 times that of the conventional one, and the light collection effect could be confirmed.
【００２０】実施例５ 厚さ１．５ｍｍの透明なガラス基板３の裏面に、クロム
による遮光層を形成し、他方、上記の基板の表面に、ノ
ボラック系のポジ型感光性樹脂からなる感光液を塗布し
て塗布膜Ｄ′を形成した。次に、上記の基板３の裏面か
ら全面露光し、しかる後塗布膜Ｄ′を現像して、凸部状
４．５μｍの樹脂層Ｄを形成した。以下、上記の実施例
４に記載した方法と同様に行って、同様なモノクロ用液
晶表示素子を製造し、同様な効果を得た。以上、本発明
について、二三の実施例を挙げたが、本発明は、これら
の実施例により限定されるものではなく、種々の変形が
可能である。Example 5 A light-shielding layer made of chromium is formed on the back surface of a transparent glass substrate 3 having a thickness of 1.5 mm, while a photosensitive liquid made of a novolac-type positive photosensitive resin is formed on the surface of the substrate. Was applied to form a coating film D '. Next, the entire surface of the back surface of the substrate 3 was exposed, and then the coating film D ′ was developed to form a resin layer D having a convex shape of 4.5 μm. Thereafter, a similar monochrome liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in the method described in Example 4 above, and similar effects were obtained. The present invention has been described above with reference to a few examples, but the present invention is not limited to these examples and various modifications can be made.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる集光性フィルタ−は、ＴＦＴ基板と貼り合わせ
て、カラ−液晶表示素子またはモノクロ液晶表示素子等
を構成することができるものである。而して、その特徴
とするところは、透明基板上に相互に接する屈折率の異
なる少なくとも二つの樹脂層を設け、これら樹脂層の相
互に接する界面をＴＦＴ基板の各開口部に入射光を集光
するように曲面に形成しているので、相互の屈折率差を
比較的大きくすること、曲面形状を制御すること、およ
び液晶層の屈折率をフィルタ−の屈折率より小さくする
ことにより、集光効果を上げることができるものであ
る。また、その製造法においては、集光性フィルタ−を
容易に製造することができ、特に、第２の製造法におい
ては、レンズ形状を安定的に制御でき、また、使用する
素材の自由度を大きくすることができるものである。As is apparent from the above description, the light-collecting filter according to the present invention can be bonded to a TFT substrate to form a color liquid crystal display device or a monochrome liquid crystal display device. Is. The feature of this is that at least two resin layers having different refractive indexes, which are in contact with each other, are provided on the transparent substrate, and the interface where these resin layers are in contact with each other is used to collect incident light into each opening of the TFT substrate. Since it is formed on a curved surface so as to emit light, the refractive index difference between them is relatively large, the curved surface shape is controlled, and the refractive index of the liquid crystal layer is smaller than the refractive index of the filter. The light effect can be increased. Further, in the manufacturing method thereof, the condensing filter can be easily manufactured, and in particular, in the second manufacturing method, the lens shape can be stably controlled, and the degree of freedom of materials used can be increased. It can be increased.
【図１】本発明にかかる集光性フィルタ−を利用した液
晶表示素子の概略の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device using a light collecting filter according to the present invention.
【図２】図１で表す液晶表示素子の概略を示す平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view showing an outline of the liquid crystal display element shown in FIG.
【図３の（ａ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view showing a configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図３の（ｂ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view showing a configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図４の（ａ）】図３の（ａ）および図３の（ｂ）で表
す集光性フィルタ−を使用してなる液晶表示素子の構成
を示す平面図である。FIG. 4 (a) is a plan view showing a configuration of a liquid crystal display device using the light collecting filter shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
【図４の（ｂ）】図４の（ａ）で表す集光性フィルタ−
を使用してなる液晶表示素子の構成を示す断面図であ
る。FIG. 4 (b) is a light collecting filter shown in FIG. 4 (a).
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display element using the.
【図５の（ａ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view showing a configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図５の（ｂ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view showing the configuration of the step of manufacturing the light-collecting filter.
【図５の（ｃ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 5C is a cross-sectional view showing the configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図５の（ｄ）】図５の（ａ）、図５の（ｂ）および図
５の（ｃ）で表す集光性フィルタ−を使用してなる液晶
表示素子の構成を示す断面図である。5 (d) is a cross-sectional view showing the configuration of a liquid crystal display element using the light-collecting filter shown in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b) and FIG. 5 (c). is there.
【図５の（ｅ）】図５の（ｄ）で表す集光性フィルタ−
を使用してなる液晶表示素子の構成を示す平面図であ
る。FIG. 5E is a light-collecting filter shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of a liquid crystal display element using the.
【図６】本発明にかかる集光性フィルタ−を利用した液
晶表示素子の概略の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device using a light collecting filter according to the present invention.
【図７の（ａ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view showing the structure of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図７の（ｂ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view showing a configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図７の（ｃ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 7C is a cross-sectional view showing the configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図８の（ａ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view showing a configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図８の（ｂ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view showing the configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図８の（ｃ）】集光性フィルタ−を製造する工程の構
成を示す断面図である。FIG. 8C is a cross-sectional view showing the configuration of a process for manufacturing a light collecting filter.
【図８の（ｄ）】図８の（ａ）、図８の（ｂ）および図
８の（ｃ）で表す集光性フィルタ−を使用してなる液晶
表示素子の構成を示す断面図である。8 (d) is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display element using the light collecting filter shown in FIGS. 8 (a), 8 (b) and 8 (c). is there.
【図８の（ｅ）】図８の（ｄ）で表す集光性フィルタ−
を使用してなる液晶表示素子の構成を示す平面図であ
る。FIG. 8 (e) is a light-collecting filter shown in FIG. 8 (d).
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of a liquid crystal display element using the.
【図９】従来の液晶表示素子の概略の構成を示す断面図
である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal display element.
１ ＴＦＴ基板 ２ 開口部 ３ ガラス等の基板 ４ カラ−フィルタ−層 ５ カラ−フィルタ−層の各色の境界部 ６ 液晶層 Ａ 凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層 Ｂ 平坦状の比較的高屈折率の樹脂層 Ｃ レンズ状部 Ｄ 凸部状素子からなる樹脂層 1 TFT substrate 2 Opening 3 Substrate such as glass 4 Color filter layer 5 Boundary of each color of color filter layer 6 Liquid crystal layer A Concavo-convex resin layer with relatively low refractive index B Flat relatively high Resin layer with refractive index C Lens portion D Resin layer composed of convex elements
Claims (7)
示素子において、基板の上、またはカラ−フィルタ−層
を有する基板の該カラ−フィルタ−層の上に、相互に接
する屈折率の異なる少なくとも二つの樹脂層を有し、か
つこれらの樹脂層の相互に接する界面が対向基板の各開
口部に入射光を集光するように曲面に構成されている集
光性素子を設けたことを特徴とする集光性フィルタ−。1. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal sandwiched between transparent electrodes, wherein the refractive index is in contact with each other on a substrate or on a color filter layer of a substrate having a color filter layer. A light condensing element having at least two different resin layers, and the interface of these resin layers in contact with each other is formed into a curved surface so as to condense incident light to each opening of the counter substrate. A condensing filter characterized by the following.
界部、または基板上のカラ−フィルタ−層を構成する各
色の境界部に相当する位置に凸部状になるように凹凸状
の比較的低屈折率の樹脂層を設け、更に該凹凸状の樹脂
層表面に平坦状の比較的高屈折率の樹脂層を設けたこと
を特徴とする上記の請求項１に記載する集光性フィルタ
−。2. The light-collecting element is formed in a convex shape at a position corresponding to a boundary between pixels on a substrate or a boundary between colors forming a color filter layer on the substrate. The resin layer having a relatively low refractive index having an uneven shape is provided, and the resin layer having a relatively high refractive index having a flat shape is further provided on the surface of the resin layer having an uneven shape. Light collecting filter.
有する基板の該カラ−フィルタ−層の上に、比較的低屈
折率であって、かつ感光性を有する樹脂を主体とする感
光性樹脂組成物による塗布膜を形成し、次いで各画素間
の境界部またはカラ−フィルタ−層を構成する各色の境
界部に相当する位置に凸部状になるように、上記の感光
性樹脂組成物による塗布膜をパタ−ン露光、現像して凹
凸状の比較的低屈折率の樹脂層を形成し、次に該凹凸状
の樹脂層面に比較的高屈折率の硬化性樹脂を主体とする
樹脂組成物による平坦状の比較的高屈折率の樹脂層を形
成することを特徴とする集光性フィルタ−の製造法。3. Photosensitivity based on a resin having a relatively low refractive index and photosensitivity on a substrate or on the color filter layer of a substrate having a color filter layer. The above photosensitive resin composition is formed so that a coating film of the resin composition is formed, and then a convex portion is formed at a position corresponding to a boundary portion between pixels or a boundary portion of each color forming a color filter layer. The coating film is subjected to pattern exposure and development to form a concave-convex resin layer having a relatively low refractive index, and then a resin mainly composed of a curable resin having a relatively high refractive index on the surface of the concave-convex resin layer. A method for producing a light-collecting filter, which comprises forming a flat resin layer having a relatively high refractive index with a composition.
後、基板を加熱して該凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層
を構成する樹脂を軟化させて、その凸部状の形状を調整
することを特徴とする上記の請求項３に記載する集光性
フィルタ−の製造法。4. After forming a concavo-convex resin layer having a relatively low refractive index, the substrate is heated to soften the resin constituting the concavo-convex resin layer having a relatively low refractive index to form a convex portion. The method for producing a light-collecting filter according to claim 3, wherein the shape is adjusted.
有する基板の該カラ−フィルタ−層の上に、感光性樹脂
を主体とする感光性樹脂組成物による塗布膜を形成し、
次いで上記の感光性樹脂組成物による塗布膜をパタ−ン
露光、現像して、各画素間の境界部またはカラ−フィル
タ−層を構成する各色の境界部に相当する位置に凸部状
素子を形成し、次に該凸部状素子を含む全面に、比較的
低屈折率の樹脂を含む樹脂組成物を塗布、乾燥して凹凸
状の比較的低屈折率の樹脂層を形成し、しかる後上記の
凹凸状の樹脂層を含む全面に比較的高屈折率の硬化性樹
脂を主体とする樹脂組成物による平坦状の比較的高屈折
率の樹脂層を形成することを特徴とする集光性フィルタ
−の製造法。5. A coating film of a photosensitive resin composition containing a photosensitive resin as a main component is formed on a substrate or on the color filter layer of a substrate having a color filter layer,
Next, the coating film of the above-mentioned photosensitive resin composition is pattern-exposed and developed to form convex elements at positions corresponding to the boundary between pixels or the boundary of each color forming the color filter layer. Then, a resin composition containing a resin having a relatively low refractive index is applied to the entire surface including the convex-shaped element and dried to form a resin layer having an uneven relatively low refractive index. A light-collecting property, characterized in that a flat resin layer having a relatively high refractive index is formed on the entire surface including the above-mentioned uneven resin layer by a resin composition mainly composed of a curable resin having a relatively high refractive index. Filter manufacturing method.
カラ−フィルタ−層を有する予め遮光層を形成した基板
の該カラ−フィルタ−層の上に、ポジ型感光性樹脂を主
体とする感光性樹脂組成物による塗布膜を形成し、次い
で上記の感光性樹脂組成物による塗布膜に上記の遮光層
を有する側から全面露光、現像して、各画素間の境界部
またはカラ−フィルタ−層を構成する各色の境界部に相
当する位置に凸部状素子を形成し、次に該凸部状素子を
含む全面に、比較的低屈折率の樹脂を含む樹脂組成物を
塗布、乾燥して凹凸状の比較的低屈折率の樹脂層を形成
し、しかる後上記の凹凸状の樹脂層を含む全面に比較的
高屈折率の硬化性樹脂を主体とする樹脂組成物による平
坦状の比較的高屈折率の樹脂層を形成することを特徴と
する集光性フィルタ−の製造法。6. A positive photosensitive resin is mainly used on a substrate on which a light-shielding layer is formed in advance or on a color filter layer of a substrate on which a light-shielding layer having a color filter layer is formed in advance. A coating film made of a photosensitive resin composition is formed, and then the coating film made of the above-mentioned photosensitive resin composition is entirely exposed and developed from the side having the above-mentioned light-shielding layer to develop a boundary portion between each pixel or a color filter. A convex element is formed at a position corresponding to the boundary of each color constituting the layer, and then a resin composition containing a resin having a relatively low refractive index is applied to the entire surface including the convex element and dried. To form a concavo-convex resin layer having a relatively low refractive index, and then compare the flatness by a resin composition mainly composed of a curable resin having a relatively high refractive index on the entire surface including the concavo-convex resin layer. Light-collecting filter characterized by forming a resin layer having a relatively high refractive index -The manufacturing method of.
リイミド系樹脂を使用することを特徴とする上記の請求
項３、４、５または６に記載する集光性フィルタ−の製
造法。7. The method for producing a light-collecting filter according to claim 3, 4, 5 or 6, wherein a polyimide resin is used as the curable resin having a relatively high refractive index.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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