JPH11142835A - Color filter substrate with micro lens - Google Patents

Color filter substrate with micro lens

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JPH11142835A
JPH11142835A JP9307333A JP30733397A JPH11142835A JP H11142835 A JPH11142835 A JP H11142835A JP 9307333 A JP9307333 A JP 9307333A JP 30733397 A JP30733397 A JP 30733397A JP H11142835 A JPH11142835 A JP H11142835A
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microlenses
color filter
filter substrate
microlens
layer
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忠 石松
Tomohito Kitamura
智史 北村
Osamu Koga
修 古賀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光の利用効率が高いマイクロレンズ付きカラー
フィルター基板を提供し、もって、マイクロレンズ付き
カラーフィルター基板を用いた画像表示装置の表示品位
を高める。 【解決手段】少なくとも、矩形状とした複数の着色画素
よりなるカラーフィルタ層と、マイクロレンズ層と、ブ
ラックマトリクス層とを透明基板上に順次積層形成した
マイクロレンズ付きカラーフィルタ基板において、前記
マイクロレンズ層を構成するマイクロレンズを、平面視
正方形状もしくは略正方形状としたことを特徴とするマ
イクロレンズ付きカラーフィルタ基板。
(57) [Summary] [Problem] To provide a color filter substrate with a microlens having high light use efficiency, thereby improving the display quality of an image display device using the color filter substrate with a microlens. In a color filter substrate with a micro lens, at least a color filter layer including a plurality of rectangular colored pixels, a micro lens layer, and a black matrix layer are sequentially laminated on a transparent substrate. A color filter substrate with microlenses, wherein the microlenses constituting the layer are square or substantially square in plan view.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に用
いられる液晶表示パネルを構成するマイクロレンズ付き
カラーフィルタ基板に係わり、特に、液晶プロジェクタ
ー等の投影型画像表示装置に用いられるカラー液晶表示
パネルを構成するマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter substrate with microlenses constituting a liquid crystal display panel used for an image display device, and more particularly to a color liquid crystal display panel used for a projection type image display device such as a liquid crystal projector. And a color filter substrate with microlenses.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロジェクションテレビ等に代表される
投影型画像表示装置は、表示画像をスクリーン上に拡大
投影するものであり、液晶表示パネルを用いたものが主
流となりつつある。液晶表示パネルは、所定のパターン
とした電極を有する対向した1対の基板間に液晶を挟
持、封止したものであり、各画素毎に電圧が印加される
液晶の配向状態の変化により、光源より照射された光の
透過、不透過を画素毎に制御することで画像表示を行う
ものである。
2. Description of the Related Art Projection-type image display devices such as projection televisions project a display image on a screen in an enlarged manner, and those using a liquid crystal display panel are becoming mainstream. A liquid crystal display panel is a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sandwiched and sealed between a pair of opposing substrates having electrodes in a predetermined pattern. The image display is performed by controlling the transmission and non-transmission of the irradiated light for each pixel.

【0003】通常、液晶表示パネルを構成する一方の基
板は、カラー化した画像を得るため、図7に示すよう
に、透明基板15上に複数の着色画素14を形成したカラー
フィルタ層13を有する基板(カラーフィルタ基板)とし
ているものである。なお、着色画素14は、顔料を分散し
た樹脂、または、無機材料を複数層積層した光干渉膜等
で形成され、例えばR(赤)色、G(緑)色、B(青)
色等の画素となっており、ランプ等の光源から照射され
た光は、各色の着色画素14を通過する際に画素に応じた
色が付けられるものである。次いで、カラーフィルタ基
板には、表示画像のコントラストを向上させるため、各
着色画素14と対向した部位を開口部18とし、その他の部
位を遮光部19としたブラックマトリクス層17が形成され
ている。
Usually, one substrate constituting a liquid crystal display panel has a color filter layer 13 in which a plurality of colored pixels 14 are formed on a transparent substrate 15, as shown in FIG. 7, in order to obtain a colored image. It is a substrate (color filter substrate). The colored pixels 14 are formed of a resin in which a pigment is dispersed, an optical interference film in which a plurality of inorganic materials are stacked, or the like, for example, R (red), G (green), and B (blue).
The light is emitted from a light source such as a lamp, and the light emitted from a light source such as a lamp is given a color according to the pixel when passing through the colored pixel 14 of each color. Next, on the color filter substrate, in order to improve the contrast of the displayed image, a black matrix layer 17 in which a portion facing each colored pixel 14 is an opening 18 and other portions are light shielding portions 19 is formed.

【0004】近年、投影型画像表示装置は大画面化が要
求されているものであり、そのため、液晶表示パネルで
表示される画像を高い拡大率にて投影することが要求さ
れているものである。また、画像表示装置は、画像の高
精細化も要求されているものであり、液晶表示画像を高
い拡大率にて高精細に投影するためには、液晶表示パネ
ルを構成する画素の数を増やすことが必要となるもので
ある。
In recent years, a projection type image display device has been required to have a large screen. Therefore, it is required to project an image displayed on a liquid crystal display panel at a high magnification. . Further, the image display device is also required to have a high definition image, and in order to project the liquid crystal display image with high definition at a high magnification, the number of pixels constituting the liquid crystal display panel is increased. It is necessary.

【0005】しかるに、液晶表示パネルの画素数を増や
した場合、ブラックマトリクス層17に形成する開口部18
の数も増やさねばならず、それにともない、開口部18以
外の遮光部19の占める割合が増大するものである。ま
た、開口部18の数を増やした場合、各開口部18の面積を
小さくせざるを得ず、いわゆる開口率の低下となるもの
である。ブラックマトリクス層17の開口率が低下した場
合、開口部18を通過する光量が減るため画像表示装置の
表示画像が暗くなり、表示画像の品位が低下することに
なる。
However, when the number of pixels of the liquid crystal display panel is increased, an opening 18 formed in the black matrix layer 17 is formed.
Must be increased, and accordingly, the proportion of the light shielding portion 19 other than the opening 18 increases. Further, when the number of the openings 18 is increased, the area of each of the openings 18 has to be reduced, so that the so-called aperture ratio is reduced. When the aperture ratio of the black matrix layer 17 decreases, the amount of light passing through the opening 18 decreases, so that the display image on the image display device becomes dark and the quality of the display image decreases.

【0006】従来より、上述したブラックマトリクス層
17の開口率の低下による、表示画像の品位低下を防止す
る手段として、図7に示すように、着色画素14上にマイ
クロレンズ12を形成したマイクロレンズ付きカラーフィ
ルタ基板11とすることが行われているものである。すな
わち、従来は、ブラックマトリクス層17の遮光部19と対
向した着色画素14部位を通過した光は、ブラックマトリ
クス層17の遮光部19で遮られていたものである。しかる
に、着色画素14上にマイクロレンズ12を形成すると、従
来ブラックマトリクス層17の遮光部19にて遮られていた
光をマイクロレンズ12が集光し開口部18に導くことで、
開口部18を通過する光量が高まるものであり、マイクロ
レンズ12の形成により光の利用効率が高くなり、表示画
像の品位が向上するものである。
Conventionally, the above-described black matrix layer
As means for preventing the deterioration of the quality of the displayed image due to the decrease in the aperture ratio of 17, a color filter substrate 11 with microlenses formed by forming microlenses 12 on colored pixels 14, as shown in FIG. Is what it is. That is, in the related art, light that has passed through the colored pixels 14 facing the light-shielding portion 19 of the black matrix layer 17 has been blocked by the light-shielding portion 19 of the black matrix layer 17. However, when the microlenses 12 are formed on the colored pixels 14, the microlenses 12 condense the light that has been blocked by the light-shielding portions 19 of the black matrix layer 17 and guide the light to the openings 18.
The amount of light passing through the opening 18 is increased, and the use efficiency of light is increased by the formation of the microlenses 12, so that the quality of a displayed image is improved.

【0007】マイクロレンズ12は、各着色画素14と対向
するよう、かつ、平面視で各着色画素14と略同一形状に
てほぼ隙間なく形成している。すなわち、マイクロレン
ズ12を着色画素14と平面視略同一形状とすることで光の
集光効果が高まり、着色画素14を通過した光を無駄なく
最大限に利用しようとするためである。なお、マイクロ
レンズ12の焦点距離を稼ぐため、マイクロレンズ12とブ
ラックマトリクス層17との間には、透明なバッファー層
16を形成することが一般的といえる。
The microlenses 12 are formed so as to face the respective colored pixels 14 and have substantially the same shape as the respective colored pixels 14 in a plan view with substantially no gap. That is, by making the microlenses 12 have substantially the same shape as the colored pixels 14 in plan view, the light condensing effect is enhanced, and the light passing through the colored pixels 14 is to be used to the maximum without waste. In order to increase the focal length of the micro lens 12, a transparent buffer layer is provided between the micro lens 12 and the black matrix layer 17.
It is common to form 16.

【0008】ここで、マイクロレンズ付きカラーフィル
タ基板11に形成する各着色画素14および、対向するブラ
ックマトリクス層17の各開口部18の形状は、画像表示特
性上、平面視で矩形(長方形)状にて配設することが一
般的となっており、この傾向は、画素の解像度が要求さ
れる高精細化が進む程、顕著となっている。
Here, the shape of each of the colored pixels 14 formed on the color filter substrate 11 with microlenses and each of the openings 18 of the black matrix layer 17 facing each other is rectangular (rectangular) in plan view due to image display characteristics. In general, this tendency becomes more remarkable as the resolution of pixels is required to be higher.

【0009】このため、図6に示すように、マイクロレ
ンズ12の平面形状も、着色画素14の平面形状に合わせ
て、矩形(長方形)状にて形成しているものである。な
お、図6は、従来のマイクロレンズ付きカラーフィルタ
基板11のカラーフィルタ層13を構成する複数の着色画素
14中の一個の着色画素(例えば、R(赤)色着色画素)
部位を拡大した平面図である。
For this reason, as shown in FIG. 6, the plane shape of the microlenses 12 is also formed in a rectangular (rectangular) shape in accordance with the plane shape of the colored pixels 14. FIG. 6 shows a plurality of colored pixels constituting a color filter layer 13 of a conventional color filter substrate 11 with microlenses.
One colored pixel in 14 (for example, R (red) colored pixel)
It is the top view which expanded the part.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、マイ
クロレンズ付きカラーフィルタ基板11に形成された従来
のマイクロレンズ12は、図6に示すように、平面視で矩
形(長方形)状となっているものである。
As described above, the conventional microlenses 12 formed on the color filter substrate 11 with microlenses have a rectangular (rectangular) shape in plan view as shown in FIG. Is what it is.

【0011】平面視で矩形(長方形)状としたマイクロ
レンズ12においては、当然のことながら、レンズ効果を
もたせるため、各側面は曲面状となっているものであ
る。しかし、図6中のX−X’線におけるマイクロレン
ズ12の断面図である図5(a)および、Y−Y’線にお
けるマイクロレンズ12の断面図である図5(b)に示す
ように、マイクロレンズ12の長辺側の曲率(R1 )と短
辺側の曲率(R2 )とが大きく異なってしまうものであ
る。このため、長辺側の焦点距離f1 と短辺側の焦点距
離f2 が異なるものとなり、マイクロレンズ12で集光し
た光が一点に集光しない、いわゆる非点収差をもたらす
ものとなる。
In the microlens 12 having a rectangular shape (rectangular shape) in plan view, each side surface is naturally curved to provide a lens effect. However, as shown in FIG. 5A, which is a cross-sectional view of the microlens 12 along line XX ′ in FIG. 6, and FIG. 5B, which is a cross-sectional view of the microlens 12 along line YY ′. The curvature (R 1 ) on the long side of the microlens 12 and the curvature (R 2 ) on the short side are greatly different. Therefore, it is assumed that the focal length f 2 of the focal length f 1 and short side of the long side is different, the collected light is not condensing on one point by the microlens 12, and those that result in the so-called astigmatism.

【0012】着色画素14を通過した光を矩形(長方形)
状のマイクロレンズ12にて集光する様子を模式的に示す
図4に示すように、長辺側の焦点距離f1 の位置に集光
する焦点Bがブラックマトリクス層17の開口部18に位置
したとしても、短辺側の焦点距離f2 の位置に集光する
焦点Aは、ブラックマトリクス層17の開口部18の手前と
なる。このように、矩形(長方形)状のマイクロレンズ
12においては焦点箇所が複数存在することになり、か
つ、各焦点ではスポット光(一点に集光)とならずスリ
ット光(矩形状に集光)となるものである。
The light that has passed through the colored pixels 14 is rectangular (rectangular).
As shown in FIG. 4, which schematically shows a state where light is condensed by a microlens 12 having a shape, a focus B condensed at a position of a focal length f 1 on the long side is located at an opening 18 of a black matrix layer 17. Even if it does, the focal point A condensed at the position of the focal length f 2 on the short side is in front of the opening 18 of the black matrix layer 17. Thus, a rectangular (rectangular) micro lens
In FIG. 12, there are a plurality of focal points, and at each focal point, spot light (condensed at one point) is not formed but slit light (condensed in a rectangular shape).

【0013】このため、いかにマイクロレンズ12とブラ
ックマトリクス層17との間にバッファー層16を形成して
も、マイクロレンズ12にて集光した光が一点で集光しな
いため、ブラックマトリクス層17の面で焦点を結ばない
光束(例えば、図4の焦点Aで集光した光)は、ブラッ
クマトリクス層17の開口部18に入射することなく蹴られ
る(遮光部19で遮られる)という現象が発生するもので
ある。
Therefore, no matter how the buffer layer 16 is formed between the microlens 12 and the black matrix layer 17, the light collected by the microlens 12 does not converge at one point. A light beam that is out of focus on the surface (for example, light collected at the focus A in FIG. 4) is kicked without being incident on the opening 18 of the black matrix layer 17 (obstructed by the light shielding portion 19). Is what you do.

【0014】すなわち、従来の矩形(長方形)状とした
マイクロレンズ12を有するカラーフィルタ基板(マイク
ロレンズ付きカラーフィルタ基板11)においては、光の
利用効率を高くすることができず、要求される高い品位
の画像表示が出来なくなるという問題が生じるものであ
る。
That is, in the conventional color filter substrate having the rectangular (rectangular) microlenses 12 (the color filter substrate 11 with microlenses), the light use efficiency cannot be increased, and the required high efficiency is required. There is a problem that it is impossible to display a high-quality image.

【0015】本発明は、上述した問題に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、光の利用効率が高いマ
イクロレンズ付きカラーフィルタ基板を提供し、もっ
て、マイクロレンズ付きカラーフィルタ基板を用いた画
像表示装置の表示品位を高めるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide a color filter substrate with microlenses having high light use efficiency. The display quality of the image display device is improved.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成すべ
く、本発明者らは鋭意検討を行ったものであり、その結
果、マイクロレンズの平面形状を正方形もしくは略正方
形状とすることに着目したものである。すなわち、請求
項1は、少なくとも、矩形状とした複数の着色画素より
なるカラーフィルタ層と、マイクロレンズ層と、ブラッ
クマトリクス層とを透明基板上に順次積層形成したマイ
クロレンズ付きカラーフィルタ基板において、前記マイ
クロレンズ層を構成するマイクロレンズを、平面視正方
形状もしくは略正方形状としたことを特徴とするマイク
ロレンズ付きカラーフィルタ基板としたものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made intensive studies, and as a result, have noticed that the planar shape of the microlens is square or substantially square. It was done. That is, claim 1 is a color filter substrate with a micro lens in which at least a color filter layer formed of a plurality of rectangular colored pixels, a micro lens layer, and a black matrix layer are sequentially formed on a transparent substrate. The microlens forming the microlens layer is a color filter substrate with a microlens, wherein the microlens has a square shape or a substantially square shape in plan view.

【0017】前述したように、従来のマイクロレンズは
矩形(長方形)状としていたため、長辺側の曲率
(R1 )と短辺側の曲率(R2 )とが異なることで、長
辺側の焦点距離f1 と短辺側の焦点距離f2 が異なり、
一点に集光しなかったものである。しかるに、本発明に
係わるマイクロレンズは、正方形、もしくは略正方形と
し、四辺の長さを略等しくしたものであり、各辺側に形
成される曲面の曲率を等しくでき、各辺側の焦点距離も
等しくすることができる。すなわち、本発明の係わるマ
イクロレンズで集光した光は一点に集光できる。これに
より、バッファー層の厚みを調節し、マイクロレンズと
ブラックマトリクス層の距離を調節することで、マイク
ロレンズを通過した光は蹴られることなくブラックマト
リクス層の開口部に導くことができ、光の利用効率を高
くすることができる。
As described above, since the conventional microlens has a rectangular (rectangular) shape, the curvature (R 1 ) on the long side and the curvature (R 2 ) on the short side are different from each other. Unlike the focal length f 2 of the focal length f 1 and short side,
It was not focused at one point. However, the microlens according to the present invention is a square or a substantially square, and the lengths of the four sides are substantially equal, the curvature of the curved surface formed on each side can be equal, and the focal length on each side is also Can be equal. That is, light condensed by the microlens according to the present invention can be condensed at one point. By adjusting the thickness of the buffer layer and the distance between the microlens and the black matrix layer, light that has passed through the microlens can be guided to the opening of the black matrix layer without being kicked. Usage efficiency can be increased.

【0018】ここで、前述したように、マイクロレンズ
と対向する着色画素の形状は、平面視で矩形(長方形)
状となっているものである。このため、マイクロレンズ
の形状を正方形、もしくは略正方形とするとマイクロレ
ンズと着色画素との平面形状が異なるため、1個の着色
画素領域を1個のマイクロレンズでカバーすることは不
可能といえる。請求項2に係わる発明は、これを解決し
たものである。すなわち、請求項2に係わる発明は、カ
ラーフィルタ層を構成する各着色画素毎に、複数のマイ
クロレンズを形成したことを特徴とするマイクロレンズ
付きカラーフィルタ基板としたものであり、各着色画素
領域を複数のマイクロレンズでカバーするようにしたも
のである。
Here, as described above, the shape of the colored pixel facing the microlens is rectangular (rectangular) in plan view.
It is in a shape. For this reason, when the shape of the microlens is square or substantially square, the planar shapes of the microlens and the colored pixel are different, and it can be said that it is impossible to cover one colored pixel region with one microlens. The invention according to claim 2 solves this. That is, the invention according to claim 2 is a color filter substrate with microlenses, wherein a plurality of microlenses are formed for each colored pixel forming the color filter layer. Is covered by a plurality of microlenses.

【0019】ここで、各着色画素毎に、複数のマイクロ
レンズを形成した場合、各着色画素領域に配列するマイ
クロレンズ同志を隙間なく配置することは、各着色画素
に対するマイクロレンズの充填率を高め、光を一点に集
光するうえで有利となる。すなわち、請求項3において
は、各着色画素毎に形成する複数のマイクロレンズを略
密着した状態にて形成したことを特徴とするマイクロレ
ンズ付きカラーフィルタ基板としたものである。
Here, when a plurality of microlenses are formed for each colored pixel, arranging the microlenses arranged in each colored pixel region without gaps increases the filling ratio of the microlenses for each colored pixel. This is advantageous in condensing light at one point. That is, in the third aspect of the present invention, there is provided a color filter substrate with microlenses, wherein a plurality of microlenses formed for each colored pixel are formed in a state of being substantially adhered.

【0020】次いで、形成するマイクロレンズの大きさ
は、極力大きくするほうが望ましいといえ、以下に理由
を記す。
Next, it is desirable that the size of the microlens formed be as large as possible. The reason will be described below.

【0021】マイクロレンズを形成するにあたり、熱フ
ロー方式のマイクロレンズ形成方法を用いることが一般
的に行われている。すなわち、マイクロレンズとなる素
材(例えば、透明な感光性樹脂)を基板上に塗布する。
次いで、所定のパターンを有するパターン露光用マスク
を介し感光性樹脂にパターン露光した後、現像を行い、
マイクロレンズを形成する部位に透明樹脂層を形成す
る。次いで、基板に加熱処理を行い透明樹脂層の表面を
溶かすことで、曲面を有するマイクロレンズを形成する
ものである。熱フロー方式にてマイクロレンズを形成す
る際、個々のマイクロレンズ同志に隙間が無いと、加熱
処理時、隣接したマイクロレンズ同志が溶着し、所望す
る曲面が形成できないことになる。このため、隣接する
マイクロレンズ同志の距離をある程度離す必要が生じ、
各マイクロレンズ間に隙間を持たせる必要が生じるもの
である。
In forming a microlens, a heat flow type microlens forming method is generally used. That is, a material (for example, a transparent photosensitive resin) to be a microlens is applied on the substrate.
Then, after pattern exposure to the photosensitive resin through a pattern exposure mask having a predetermined pattern, development is performed,
A transparent resin layer is formed at a portion where a microlens is to be formed. Next, a heat treatment is performed on the substrate to melt the surface of the transparent resin layer, thereby forming a microlens having a curved surface. When microlenses are formed by the heat flow method, if there is no gap between individual microlenses, adjacent microlenses are welded during heat treatment, and a desired curved surface cannot be formed. For this reason, it is necessary to keep the distance between adjacent microlenses to some extent,
It is necessary to provide a gap between the microlenses.

【0022】ここで、本発明においては、各着色画素毎
に、複数のマイクロレンズを形成するものであるが、マ
イクロレンズの大きさを小さくし、各着色画素に形成す
るマイクロレンズの数を増やした場合、マイクロレンズ
間にとった隙間の占める割合が増え、かえって、着色画
素に対するマイクロレンズの充填率(マイクロレンズが
着色画素領域を覆う割合)が下がり、マイクロレンズで
集光する光の強度を下げることになる。すなわち、正方
形状のマイクロレンズを極力大きくし、少ない数のマイ
クロレンズで着色画素を覆うことで、マイクロレンズ間
の隙間の割合を少なくでき、マイクロレンズの充填率が
上げられ、集光する光強度を上げることができるといえ
る。
Here, in the present invention, a plurality of microlenses are formed for each colored pixel, but the size of the microlenses is reduced and the number of microlenses formed for each colored pixel is increased. In this case, the ratio of the space between the microlenses increases, and the filling ratio of the microlenses to the colored pixels (the ratio of the microlens covering the colored pixel area) decreases, and the intensity of the light condensed by the microlenses decreases. Will be lowered. That is, by enlarging the square microlenses as much as possible and covering the colored pixels with a small number of microlenses, the ratio of the gaps between the microlenses can be reduced, the filling rate of the microlenses is increased, and the light intensity of the condensed light is increased. Can be raised.

【0023】本発明者らは、極力大きい正方形状のマイ
クロレンズにて着色画素を覆い、集光する光強度を上げ
るべく鋭意検討を行ったものであり、その結果、矩形
(長方形)状である着色画素の形状を以下のようにする
ことを提案するものである。すなわち、請求項4に係わ
る発明は、矩形状の着色画素の短辺の長さをBx、長辺
の長さをByとするとき、By=k×Bx(kは2以上
の整数)を満たす矩形状としたことを特徴とするマイク
ロレンズ付きカラーフィルタ基板としたものである。
The present inventors have made intensive studies to cover the colored pixels with a square-shaped microlens as large as possible and to increase the intensity of light to be condensed. As a result, the colored pixels are rectangular (rectangular). It is proposed that the shape of the colored pixel be as follows. That is, the invention according to claim 4 satisfies By = k × Bx (k is an integer of 2 or more) when the length of the short side of the rectangular colored pixel is Bx and the length of the long side is By. This is a color filter substrate with a microlens characterized by having a rectangular shape.

【0024】上述したように、長辺の長さを、短辺の長
さの整数倍とした着色画素の形状とすることで、着色画
素に対向するマイクロレンズの形状を正方形とした際、
最小の数のマイクロレンズにて着色画素をカバーするこ
とが可能となる。例えば、長辺の長さを、短辺の長さの
2倍とした着色画素とすれば、一辺の長さを着色画素の
短辺の長さとした正方形状のマイクロレンズを着色画素
の長手方向に2個並べることで、着色画素をマイクロレ
ンズでカバーすることが可能となる。
As described above, by setting the length of the long side to be an integer multiple of the length of the short side, the shape of the colored pixel can be reduced.
The colored pixels can be covered with the minimum number of microlenses. For example, if a colored pixel whose long side is twice as long as the short side is used, a square microlens whose one side is the length of the short side of the colored pixel is formed in the longitudinal direction of the colored pixel. The colored pixels can be covered with the microlenses by arranging two of them.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のマイクロレンズ
付きカラーフィルタ基板の一実施例の形態を示す図面に
基づきさらに説明を続ける。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a color filter substrate with microlenses according to an embodiment of the present invention.

【0026】図3は、ブラックマトリクス層7側から見
た本実施例におけるマイクロレンズ付きカラーフィルタ
基板1の平面図である。図3中のK部は、透明基板5上
に形成したカラーフィルタ層3の一部を露出させたもの
であり、R(赤)色、G(緑)色、B(青)色の着色画
素4は、顔料分散法等の従来公知の形成手段にて形成し
ている。図3中のK部に示すように、本実施例のマイク
ロレンズ付きカラーフィルタ基板1においては、矩形状
の着色画素4をほぼ隙間のないよう多数配列し、かつ、
各着色画素4は等間隔のピッチ寸法で配列している。
FIG. 3 is a plan view of the color filter substrate 1 with microlenses according to the present embodiment as viewed from the black matrix layer 7 side. A portion K in FIG. 3 exposes a part of the color filter layer 3 formed on the transparent substrate 5 and includes R (red), G (green), and B (blue) colored pixels. No. 4 is formed by a conventionally known forming means such as a pigment dispersion method. As shown in the portion K in FIG. 3, in the color filter substrate 1 with microlenses of the present embodiment, a large number of rectangular colored pixels 4 are arranged so as to have almost no gap, and
The colored pixels 4 are arranged at equal pitches.

【0027】本実施例においては、図3に示すように、
各着色画素4を配列するピッチ寸法を、X方向をDx、
Y方向をDyとすると、Dy=2×Dxとしている。ま
た、R(赤)色、G(緑)色、B(青)色の各着色画素
4は等寸法とし、短辺の長さをBx、長辺の長さをBy
とすると、By=2×Bxとした。さらに、着色画素4
の配列ピッチと着色画素4の寸法とは略同一として設定
した。すなわち、Bx=Dx、By=Dyとしたもので
ある。
In this embodiment, as shown in FIG.
The pitch dimension for arranging the colored pixels 4 is Dx in the X direction,
Assuming that the Y direction is Dy, Dy = 2 × Dx. The R (red), G (green), and B (blue) colored pixels 4 have the same size, the short side length is Bx, and the long side length is By.
Then, By = 2 × Bx. Further, the colored pixel 4
And the dimensions of the colored pixels 4 are set to be substantially the same. That is, Bx = Dx and By = Dy.

【0028】次いで、図3中のL部は、着色画素4上
に、着色画素4と相対させて形成したマイクロレンズ層
の一部を露出させたものである。図3中のL部に示すよ
うに、本実施例のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板1においては、各着色画素4毎に、正方形であるマイ
クロレンズ2を着色画素4の長手方向に2個形成した。
Next, part L in FIG. 3 shows a part of the microlens layer formed on the colored pixel 4 so as to be opposed to the colored pixel 4. As shown in a portion L in FIG. 3, in the color filter substrate with microlenses 1 of this embodiment, two square microlenses 2 are formed for each colored pixel 4 in the longitudinal direction of the colored pixel 4. .

【0029】また、本実施例で形成した正方形状のマイ
クロレンズ2の一辺の長さMxは、本実施例の要部を拡
大して示す図面である図1に示すように、着色画素4の
端辺からマイクロレンズ2までの距離をSとして、Mx
=(Bx−2S)としている。
Further, the length Mx of one side of the square microlens 2 formed in the present embodiment is, as shown in FIG. The distance from the edge to the microlens 2 is S, and Mx
= (Bx-2S).

【0030】本実施例においては、前述したように、B
y=2×Bxとし、矩形状の着色画素4の長手方向に正
方形状のマイクロレンズ2を2個形成しているが、着色
画素4の縦横の寸法をBy=K×Bx(Kは2以上の整
数)とした場合、着色画素4の長手方向に正方形状のマ
イクロレンズ2をK個形成しても構わない。その場合に
おいても、正方形状のマイクロレンズ2の一辺の長さM
xは、Mx=(Bx−2S)とするものである。
In this embodiment, as described above, B
y = 2 × Bx, and two square microlenses 2 are formed in the longitudinal direction of the rectangular colored pixel 4. The vertical and horizontal dimensions of the colored pixel 4 are By = K × Bx (K is 2 or more). ), K colored microlenses 2 may be formed in the longitudinal direction of the colored pixel 4. Even in that case, the length M of one side of the square microlens 2 is M
x is set as Mx = (Bx−2S).

【0031】但し、前述したように、Kを大きくし過ぎ
ると、マイクロレンズ2の配列個数が増し、着色画素の
端辺からマイクロレンズまでの距離S(所謂、デッドス
ペース)の占める割合が増加するため、着色画素に対す
るマイクロレンズの充填率が下がるため、Kは2〜3程
度が望ましい。
However, as described above, if K is too large, the number of arranged microlenses 2 increases, and the proportion of the distance S (so-called dead space) from the edge of the colored pixel to the microlens increases. For this reason, the filling rate of the microlenses with respect to the colored pixels decreases, so that K is desirably about 2 to 3.

【0032】なお、本実施例のマイクロレンズ付きカラ
ーフィルタ基板1においては、図3のZ−Z’線におけ
る断面を示す図面である図2に示すように、従来通りマ
イクロレンズ2層上にバッファー層6を形成した後、ブ
ラックマトリクス層7を形成している。
In the color filter substrate 1 with microlenses according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, which is a drawing showing a cross section taken along the line ZZ 'in FIG. After forming the layer 6, a black matrix layer 7 is formed.

【0033】また、本実施例のマイクロレンズ付きカラ
ーフィルタ基板1は、以下に記す従来公知の製造手段に
て製造したものである。すなわち、まず、ガラス等の透
明基板5上に、顔料分散法、または、無機多層膜蒸着法
等により、R(赤)色、G(緑)色、B(青)色等の着
色画素4を上述した配列パターンにて形成した。
The color filter substrate 1 with microlenses according to the present embodiment is manufactured by the following known manufacturing means. That is, first, a colored pixel 4 of R (red) color, G (green) color, B (blue) color, or the like is formed on a transparent substrate 5 such as glass by a pigment dispersion method, an inorganic multilayer film deposition method, or the like. It was formed in the above-described arrangement pattern.

【0034】次いで、着色画素4を形成後、透明基板5
上に透明なレンズ材(感光性樹脂)を塗布(コート)し
た。次いで、正方形状のパターンを有するパターン露光
用マスクをレンズ材上に重ねてパターン露光を行った
後、現像処理を行った。これにより、平面視正方形状の
レンズ母材が得られた。
Next, after the colored pixels 4 are formed, the transparent substrate 5
A transparent lens material (photosensitive resin) was applied (coated) on the top. Next, a pattern exposure mask having a square pattern was overlaid on the lens material to perform pattern exposure, followed by development processing. As a result, a lens base material having a square shape in plan view was obtained.

【0035】次いで、透明基板5に熱処理を行った。こ
れにより、レンズ母材が溶融し、レンズ母材の表面が曲
面状の凸面となる。次いで、レンズ母材の表面を凸面に
保持した状態で、レンズ母材の硬化を行った。これによ
り、所望する平面視正方形状のマイクロレンズ2が得ら
れた。
Next, a heat treatment was performed on the transparent substrate 5. As a result, the lens base material is melted, and the surface of the lens base material becomes a curved convex surface. Next, the lens base material was cured while the surface of the lens base material was kept convex. As a result, a desired square microlens 2 in a plan view was obtained.

【0036】次いで、マイクロレンズ2上に、マイクロ
レンズ2の焦点距離を考慮し、例えばマイクロレンズ2
の焦点距離分の層厚とした透明なバッファー層6を透明
樹脂等で形成した。次いで、バッファー層6上にブラッ
クマトリクス層7を形成する。なお、ブラックマトリク
ス層7の形成手段として、バッファー層6上に金属クロ
ム膜を蒸着後、フォトエッチング法により開口部8を形
成する、または、バッファー層6上に黒色樹脂を塗布
後、パターン露光、現像を行う等の方法があげられる。
Next, the focal length of the microlens 2 is considered on the microlens 2 and, for example, the microlens 2
The transparent buffer layer 6 having a layer thickness corresponding to the focal length of was formed of a transparent resin or the like. Next, a black matrix layer 7 is formed on the buffer layer 6. As a means for forming the black matrix layer 7, after depositing a metal chromium film on the buffer layer 6, an opening 8 is formed by a photo-etching method, or after applying a black resin on the buffer layer 6, pattern exposure, For example, there is a method of performing development.

【0037】以上、本発明の実施例につき説明を行った
が、本発明の実施の形態は、上述した説明および図面に
限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の
変形を行っても構わないことは言うまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above description and drawings, and various modifications are made based on the spirit of the present invention. Needless to say, it does not matter.

【0038】[0038]

【発明の効果】上述したように、本発明のマイクロレン
ズ付きカラーフィルタ基板においては、矩形状の着色画
素を有するカラーフィルタ層上に正方形、あるいは、略
正方形状のマイクロレンズを形成するものである。これ
により、本発明に係わるマイクロレンズにおいては、従
来形成していた矩形状のマイクロレンズに比べて、レン
ズ面の曲率差を小さくすることができる。
As described above, in the color filter substrate with microlenses of the present invention, square or substantially square microlenses are formed on a color filter layer having rectangular colored pixels. . Thereby, in the microlens according to the present invention, the difference in the curvature of the lens surface can be made smaller than that of a conventionally formed rectangular microlens.

【0039】そのため、着色画素およびマイクロレンズ
を通過した光が、ブラックマトリクス層の開口部を通過
することなく遮光部にて蹴られる(遮光される)という
現象を防止できる。
Therefore, it is possible to prevent a phenomenon that the light passing through the colored pixels and the microlenses is kicked (shielded) by the light shielding portion without passing through the opening of the black matrix layer.

【0040】また、本発明においては、上記形状のマイ
クロレンズを各着色画素内にほぼ隙間無きよう複数個配
列するものであり、着色画素に対する充填率を高めるこ
とができる。
Further, in the present invention, a plurality of microlenses having the above-mentioned shape are arranged in each colored pixel so that there is almost no gap, so that the filling rate for the colored pixels can be increased.

【0041】すなわち、本発明のマイクロレンズ付きカ
ラーフィルタ基板を用いることで、着色画素を通過した
光の光利用効率を高めることができ、本発明のマイクロ
レンズ付きカラーフィルタ基板を用いた画像表示装置に
おいては、明るい表示画像を得ることが可能となる。
That is, by using the color filter substrate with a microlens of the present invention, the light utilization efficiency of the light passing through the colored pixels can be increased, and an image display device using the color filter substrate with a microlens of the present invention can be obtained. In, a bright display image can be obtained.

【0042】[0042]

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

【図1】本発明のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板の一実施例の要部を示す平面説明図。
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a main part of an embodiment of a color filter substrate with microlenses of the present invention.

【図2】本発明のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板の一実施例を示す断面説明図。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing one embodiment of a color filter substrate with microlenses of the present invention.

【図3】本発明のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板の一実施例を示す平面説明図。
FIG. 3 is an explanatory plan view showing one embodiment of a color filter substrate with microlenses of the present invention.

【図4】従来のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基板
に形成したマイクロレンズの焦点の相違の一例を示す説
明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a difference in focus of a micro lens formed on a conventional color filter substrate with a micro lens.

【図5】(a)〜(b)は、従来のマイクロレンズ付き
カラーフィルタ基板に形成したマイクロレンズの焦点距
離の一例を示す説明図。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing an example of a focal length of a microlens formed on a conventional color filter substrate with microlenses. FIGS.

【図6】従来のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基板
の一例の要部を示す拡大説明図。
FIG. 6 is an enlarged explanatory view showing a main part of an example of a conventional color filter substrate with microlenses.

【図7】従来のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基板
の一例を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of a conventional color filter substrate with microlenses.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11 カラーフィルタ基板 2、12 マイクロレンズ 3、13 カターフィルタ層 4、14 着色画素 5、15 透明基板 6、16 バッファー層 7、17 ブラックマトリクス層 8、18 開口部 9、19 遮光部 1,11 color filter substrate 2,12 micro lens 3,13 cutter filter layer 4,14 colored pixel 5,15 transparent substrate 6,16 buffer layer 7,17 black matrix layer 8,18 opening 9,19 light shielding part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、矩形状とした複数の着色画素
よりなるカラーフィルタ層と、マイクロレンズ層と、ブ
ラックマトリクス層とを透明基板上に順次積層形成した
マイクロレンズ付きカラーフィルタ基板において、前記
マイクロレンズ層を構成するマイクロレンズを、平面視
正方形状もしくは略正方形状としたことを特徴とするマ
イクロレンズ付きカラーフィルタ基板。
1. A color filter substrate with microlenses, wherein at least a color filter layer comprising a plurality of rectangular colored pixels, a microlens layer, and a black matrix layer are sequentially formed on a transparent substrate. A color filter substrate with microlenses, wherein the microlenses constituting the lens layer are square or substantially square in plan view.
【請求項2】カラーフィルタ層を構成する各着色画素毎
に、複数のマイクロレンズを形成したことを特徴とする
請求項1に記載のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板。
2. The color filter substrate with microlenses according to claim 1, wherein a plurality of microlenses are formed for each colored pixel constituting the color filter layer.
【請求項3】各着色画素毎に形成する複数のマイクロレ
ンズを略密着した状態にて形成したことを特徴とする請
求項2に記載のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基
板。
3. The color filter substrate with microlenses according to claim 2, wherein a plurality of microlenses formed for each of the colored pixels are formed in a substantially close contact state.
【請求項4】矩形状の着色画素の短辺の長さをBx、長
辺の長さをByとするとき、By=k×Bx(kは2以
上の整数)を満たす矩形状としたことを特徴とする請求
項1に記載のマイクロレンズ付きカラーフィルタ基板。
4. A rectangular pixel which satisfies By = k × Bx (k is an integer of 2 or more), where Bx is the length of the short side and By is the length of the long side of the rectangular colored pixel. The color filter substrate with a micro lens according to claim 1, wherein:
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