(57)【要約】【課題】ハロゲンランプ等との組み合わせによって、波長４３０〜６３０ｎｍにおいて均一な発光強度スペクトルを得ることができ、かつ信頼性の高いカラーフィルターの色特性の評価を可能とする、光学フィルターを提供すること。【解決手段】本発明は、青の着色剤と、赤の着色剤とを含有する単層膜を備え、上記青の着色剤と上記赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０である、光学フィルターを提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
青の着色剤と、赤の着色剤とを含有する単層膜を備え、前記青の着色剤と前記赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０である、光学フィルター。
【請求項２】
ハロゲンランプと、請求項１記載の光学フィルターと、投光側ピンホールと、投光側対物レンズと、サンプルホルダーと、受光側対物レンズと、分光ユニットと、を備える、カラーフィルターの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルター及びカラーフィルターの評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を活かし、テレビ、ノートパソコン、携帯情報端末、スマートフォン又はデジタルカメラ等、様々な用途で使用されている。特に、最新の高性能スマートフォンにおいては、３００ｐｐｉを超える高解像度の液晶表示装置が搭載されたものもある。
【０００３】
液晶表示装置をカラー表示にするために必要な部材であるカラーフィルターは、ブラックマトリクスの開口部に赤、緑及び青のそれぞれの画素が微細にパターンニングされている３色カラーフィルターが一般的であるが、３００ｐｐｉを超える高解像度の液晶表示装置を得るためには、ブラックマトリクスの開口部の幅、すなわち各画素の幅を、２５μｍ未満にする必要があり、同時に、これら微細な画素からなるカラーフィルターの色特性を正確に評価可能な評価方法が必要となる。
【０００４】
カラーフィルターの色特性を評価するための装置は、その構成要素として光源、ピンホール、対物レンズ及び分光ユニットを有するものが一般的である（特許文献１）。光源としては、安定性に優れかつ低コストであるハロゲンランプが一般的に使用されるが、発光スペクトル波長４３０〜４８０ｎｍの発光強度が相対的に不足し、測定バラツキが大きい。このため、ハロゲンランプに青色の光学フィルターを取り付け、長波長領域における発光強度を抑制することで、短波長領域の発光強度の相対的な不足を解消する方法が知られている（特許文献２）。
【０００５】
また、ハロゲンランプを青色の光学フィルターで補償して、高演色性のランプとする方法（特許文献３）や、キセノンランプを多層膜干渉フィルターで補償して、可視光領域（波長４３０〜６３０ｎｍ）において均一な発光強度スペクトルを得る方法が知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４６７４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２０５８２０号公報
【特許文献３】特表２００５−５２３５６４号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７７７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ハロゲンランプと青色の光学フィルターとを組み合わせでは波長５８０〜６３０ｎｍの発光強度が低下し、赤、緑及び青の各画素の測定バラツキが大きくなり、カラーフィルターの色特性の評価が不正確となる。
【０００８】
また、キセノンランプと多層膜干渉フィルターとを組み合わせでは、そもそもキセノンランプ自体の安定性が低く、やはり赤、緑及び青の画素の測定バラツキが大きくなって、カラーフィルターの色特性の評価が不正確となる。
【０００９】
そこで本発明は、ハロゲンランプ等との組み合わせによって、波長４３０〜６３０ｎｍにおいて均一な発光強度スペクトルを得ることができ、かつ信頼性の高いカラーフィルターの色特性の評価を可能とする、光学フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、以下の（１）及び（２）に記載した光学フィルター及びカラーフィルターの評価装置を提供する。
（１）  青の着色剤と、赤の着色剤とを含有する単層膜を備え、上記青の着色剤と上記赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０である、光学フィルター。
（２）  ハロゲンランプと、上記（１）に記載の光学フィルターと、投光側ピンホールと、投光側対物レンズと、サンプルホルダーと、受光側対物レンズと、分光ユニットと、を備える、カラーフィルターの評価装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学フィルターによれば、ハロゲンランプ等の発光強度スペクトルを補償して、波長４３０〜６３０ｎｍにおいて均一な発光強度スペクトルを得ることができる。またその結果として、カラーフィルターの色特性を精度良く評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＣＩＥ１９３１表色系の等色関数の分光感度スペクトルである。
【図２】ハロゲンランプと、本発明の光学フィルターとを組み合わせた場合の発光強度の相対強度スペクトルである。
【図３】本発明の光学フィルターの透過スペクトルである。
【図４】一般的なハロゲンランプの発光強度の相対強度スペクトルである。
【図５】本発明のカラーフィルターの評価装置の代表的な構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の光学フィルターは、青の着色剤と、赤の着色剤とを含有する単層膜を備え、上記青の着色剤と上記赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０であることを特徴とする。
【００１４】
図１に、ＣＩＥ１９３１表色系の等色関数の分光感度スペクトルを示す。等色関数の分光感度スペクトルは、人間の目の分光感度を示すものである。ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）は、波長４００〜７００ｎｍに感度があり、特に４３０〜６３０ｎｍにおいて高感度となっている。本発明の光学フィルターによれば、この波長４３０〜６３０ｎｍにおいて均一な発光強度スペクトルを得ることができる。
【００１５】
本発明の光学フィルターが備える単層膜は、青の着色剤と、赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０であることが必要であるが、青：赤  ＝  ８０：２０〜６０：４０であることが好ましい。青の着色剤の重量比率が２０未満であると、波長４３０〜４６０ｎｍにおける発光強度が低下してしまい、均一な発光強度スペクトルが得られない。一方で、青の着色剤の重量比率が９５を超えると、波長６００〜６３０ｎｍにおける発光強度が低下してしまい、均一な発光強度スペクトルが得られない。
【００１６】
本発明の光学フィルターが備える単層膜は、透明基板上に形成されることが好ましい。ここで透明基板としては、例えば、ガラス基板又は透明プラスチック基板が挙げられるが、耐久性に優れることから、ガラス基板が好ましい。
【００１７】
本発明の光学フィルターが備える単層膜が含有する着色剤としては、例えば、染料、有機顔料又は無機顔料が挙げられるが、耐久性及び色相に優れることから、有機顔料が好ましい。青の有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、１５：４、１５：６又は６０が挙げられる。また、赤の有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、２０９、１７７又は２５４が挙げられる。本発明の光学フィルターが備える単膜層は、上記の青及び赤の着色剤に加えて、さらにオレンジ、紫、黄又はピンク等の着色剤を含有させて色相を調整しても構わない。
【００１８】
本発明の光学フィルターが備える単層膜は、その均一性を向上させるため、着色剤に加えて樹脂を含有することが好ましい。単層膜が含有する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン又はポリイミドが挙げられるが、耐熱性に優れることから、ポリイミドが好ましい。
【００１９】
本発明の光学フィルターが備える単層膜の膜厚は、１．０〜３．０μｍが好ましい。膜厚が１．０μｍ未満であると、均一な発光強度スペクトルが得られない場。一方で、膜厚が３．０μｍを超えると、均一な単層膜が得られない。
【００２０】
光源であるハロゲンランプと、本発明の光学フィルターとを組み合わせた場合の、発光強度の相対強度スペクトルの一例を図２に示す。スペクトルは相対値であり、波長５３０ｎｍにおける発光強度が１．０で最大値であり、波長４３０ｎｍにおける発光強度が０．２７２で最小値である。ハロゲンランプと、本発明の光学フィルターとを組み合わせた場合の発光強度の相対強度スペクトルの波長４３０〜６３０ｎｍにおいて、最大の発光強度を１．０とした場合の、最小の発光強度の相対強度は、０．１０以上が好ましく、０．２０以上がより好ましく、０．２５以上がさらに好ましい。
【００２１】
本発明の光学フィルターの透過スペクトルの一例を図３に示す。透過スペクトルの測定は、例えば透明基板（リファレンス）の波長４３０〜６３０ｎｍにおける透過光強度と、透明基板上に形成された単層膜を備える光学フィルターの波長４３０〜６３０ｎｍにおける透過光強度との比から算出することができる。本発明の光学フィルターの透過スペクトルにおいて、波長４３０〜４８０ｎｍの透過率は７０〜９５％であることが好ましく、波長４８０〜５８０ｎｍの透過率は１０〜９０％であることが好ましく、波長５８０〜６３０ｎｍにおける透過率は５〜２０％であることが好ましい。それぞれの透過率を上記の範囲とすることによって、ハロゲンランプと、本発明の光学フィルターとを組み合わせた場合の発光強度の相対強度スペクトルを、均一なものにすることができる。
【００２２】
次に、本発明のカラーフィルター（以下、ＣＦ）の評価装置について説明する。本発明のＣＦの評価装置は、ハロゲンランプと、本発明の光学フィルターと、投光側ピンホールと、投光側対物レンズと、サンプルホルダーと、受光側対物レンズと、分光ユニットと、を備えることを特徴とする。ハロゲンランプと、本発明の光学フィルターとを組み合わせた場合の発光強度の相対強度が、等色関数の分光感度が特に高い波長４３０〜６３０ｎｍにおいて均一であるために、本発明のＣＦの評価装置は、ＣＦの色特性を精度良く評価することができる。
【００２３】
本発明のＣＦの評価装置の代表的な構成を図５に示す。透過光源から投光された光は、投光側ピンホール、投光側対物レンズ、光学フィルター、サンプルホルダー、評価対象であるＣＦ及び受光側対物レンズを経由して、分光ユニットに到達し、受光される。
【００２４】
透過光源から投光された光は、投光側ピンホール及び投光側対物レンズによって集光され、評価対象であるＣＦの画素に照射される。ここで測定スポットとは、ＣＦの画素の表面において、集光された光が照射された範囲をいう。測定スポットの面積は、投光側ピンホールの孔の面積又は投光側対物レンズの倍率を変更することで制御できる。
【００２５】
ピンホールの孔の形状としては、例えば、長方形、正方形、楕円形又は円形が挙げられるが、均一なピンホールを得るため、円形が好ましい。円形の孔の直径は、２０〜９０μｍφであることが好ましい。孔の直径が２０μｍφ未満であると、均一なピンホールを得ることが困難となる。一方で、孔の直径が９０μｍφを超えると、測定スポットの面積が大きくなりすぎて、ＣＦの評価結果が不良となる場合がある。ピンホールの孔は、例えば、アルミ、ニッケル若しくは銅又はそれら金属の合金の板に、レーザー等で穴を開けることで作製することができる。この場合の板の厚みは、１〜５００μｍが好ましい。
【００２６】
本発明のＣＦの評価装置が備えるサンプルホルダーとは、任意の画素の表面に光を照射して測定スポットを形成するため、ＣＦを保持しながら所望の位置にて静止させることを可能とする部材をいう。サンプルホルダーとしては、保持したＣＦを３次元方向に任意に動かせるものが好ましい。
【００２７】
本発明のＣＦの評価装置が備える分光ユニットは、ＣＦ及び受光側対物レンズを透過した光を分光する回折格子、分光した光を集光するミラー及びＣＣＤ等の検出器を有することが好ましい。また、ＣＦの色特性の評価精度をより高めるため、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲における分光ユニットの分解能は、１ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
本発明の評価装置を用いたＣＦの赤、緑及び青の画素の色特性の評価方法の一例を説明する。透明基板（リファレンス）の波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光強度と、ＣＦの赤、緑及び青の画素の波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光強度との比から、ＣＦの透過スペクトルを算出する。算出されたＣＦの透過スペクトルから、赤、緑又は青のＣＩＥ１９３１表色系の色度（ｘ、ｙ、Ｙ）を算出する。赤、緑又は青の色度（ｘ、ｙ、Ｙ）の測定を、同一の基板について３回以上の測定を行い、得られた標準偏差の値から測定装置の測定精度を判定する。
【００２９】
本発明の評価装置における評価対象となるＣＦは、透明基板上に格子上のブラックマトリクスを形成した後、ブラックマトリクスにより区画された開口部を完全に覆うように、赤、緑及び青の画素をそれぞれ形成することにより製造される。
【００３０】
透明基板の材質としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス又は石英ガラスが挙げられる。
【００３１】
ブラックマトリクスは、その線幅を均一にするため、遮光剤を樹脂に分散させた遮光剤組成物を用いて、フォトリソ法により形成することが好ましい。またブラックマトリクスの膜厚は、０．５〜２．０μｍであることが好ましい。
【００３２】
ブラックマトリクスと同様に、赤緑青の画素もその線幅を均一にするため、着色剤を樹脂に分散させた着色剤組成物を用いて、フォトリソ法により形成することが好ましい。
【００３３】
着色剤組成物が含む赤画素の着色剤としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７又は２５４が挙げられる。緑画素の着色剤としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６又は５８が挙げられる。青画素の着色剤としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６が挙げられる。
【００３４】
着色剤組成物が含む樹脂としては、例えば、非感光性ポリイミド系樹脂又は感光性アクリル樹脂が挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明をその実施例及び比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
（光学フィルターの作製）
γ−ブチロラクトンとＮ−メチル−２−ピロリドンとの混合溶媒中で、３，３’、４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（０．９９モル当量）、４，４’−フェニレンジアミン（０．５０モル当量）、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン（０．４５モル当量）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン（０．０５モル当量）及び無水マレイン酸（０．０２モル当量）を反応させ、ポリアミック酸溶液（ポリマー濃度２０質量％）を得た。
【００３７】
得られたポリアミック酸溶液５０ｇに、青の着色剤として７．０ｇのＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６（７６０２；東洋インキ社製）を混合後、赤の着色剤として３．０ｇのＣ．Ｉ．ピグメントレッド２０９（スーパーレッド２Ｙ；ＤＩＣ社製）をさらに混合した。得られた混合液を循環式ビーズミル分散機（ダイノーミル  ＫＤＬ−Ａ；ウイリー・エ・バッコーフェン社製）とチューブでつなぎ、メディアとして直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを使用して、３２００ｒｐｍ、３時間の分散処理を行い、分散液を得た。
【００３８】
得られた分散液を、無アルカリガラス基板上（ＯＡ−１０；日本電気ガラス（株）製）にスピナーにより塗布した後、熱風オーブン中２８０℃で４０分の加熱処理を行い、ポリアミック酸を反応させて硬化させ、ポリイミドの単層膜を形成した。ガラス基板及び該ガラス基板上に形成された単層膜、すなわち、単層膜を備える光学フィルターにおいて、青の着色剤と赤の着色剤との重量比率は、青：赤  ＝  ７０：３０であり、着色剤と樹脂との重量比率は、着色剤：樹脂  ＝  ５０：５０であり、単層膜の膜厚は２．０μｍであった。
【００３９】
得られた光学フィルターと、ハロゲンランプとを組み合わせた場合の発光強度を、分光光度計（ＭＣＰＤ２０００；大塚電子（株）製）で測定した。得られた発光強度の相対強度スペクトルを、図２に示す。また、得られた光学フィルター単独での透過スペクトルを、図３に示す。
【００４０】
（比較例１）
表１に示すように、光学フィルター使用しなかった以外は、実施例１と同様にしてハロゲンランプのみの発光強度を測定した。得られた発光強度の相対強度スペクトルを、図４に示す。
【００４１】
（実施例２〜３及び比較例２〜３）
表１に示すように、着色剤の比率をそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして、ハロゲンランプと、光学フィルターとを組み合わせた場合の発光強度を測定した。
【００４２】
【表１】
2014126639.tif 000002
【００４３】
表１には、波長４３０〜６３０ｎｍにおいて、最大及び最小の発光強度となる波長、並びに、最大の発光強度を１．０とした場合の、最小の発光強度の相対強度の結果を併せて示す。
【００４４】
実施例１〜３では、光学フィルターが備える単膜層が含有する、青の着色剤と赤の着色剤との重量比率が、青：赤  ＝  ９５：５〜２０：８０の範囲内あるため、波長４３０〜６３０ｎｍにおいて、最小の発光強度が０．１０以上であることが確認された。
【００４５】
比較例１では、光学フィルターを使用しなかったため、波長４３０ｎｍにおける最小の発光強度が０．１０未満となった。
【００４６】
比較例２では、光学フィルターにおいて青の着色剤の重量比率が９５を超えていたため、波長６１５ｎｍにおける最小の発光強度が０．１０未満となった。
【００４７】
比較例３では、光学フィルターにおいて青の着色剤の重量比率が２０未満であったため、波長４３０ｎｍにおける最小の発光強度が０．１０未満となった。
【００４８】
（実施例４）
（ＣＦの評価装置）
図４に示すように、ＣＦの評価装置を構成した。投光側対物レンズとサンプルホルダーとの間に、実施例１で得られた光学フィルターを配置した。光源にはハロゲンランプを使用し、投光側ピンホールの孔の径は５０μｍφ、投光側対物レンズの倍率は１０倍にした。
（ＣＦ基板の作製）
無アルカリガラス基板上（ＯＡ−１０；日本電気ガラス（株）製）に、開口幅が１０μｍ×３０μｍとなるようにブラックマトリクスを形成した。ブラックマトリクスは、ポリイミド樹脂中にカーボンブラック（ＭＡ１００；三菱化学（株）製）を分散させた遮光剤組成物を用いて形成した（膜厚：１．５μｍ、線幅：１０μｍ）。
【００４９】
次に、ブラックマトリクスの開口部を完全に覆うように、赤、青及び緑の画素をそれぞれ形成して、ＣＦを作製した。
【００５０】
赤の画素は、ポリイミド樹脂中に着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４（ＢＫＣＦ；チバ・スペシャルティケミカルズ（株）製）及びＣ．Ｉ．ピグメントレッド１７７（６１２５ＥＣ；大日精化（株）製）を分散させた着色剤組成物を用いて形成した（膜厚：２．０μｍ、画素幅：１０μｍ×３０μｍ）。
【００５１】
緑の画素は、ポリイミド樹脂中に、着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントグリーン３６（２ＹＫ−ＣＦ；ＤＩＣ（株）製）及びＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０（Ｅ４ＧＮＧＴ；ランクセス（株）製）を分散させた着色剤組成物を用いて形成した（膜厚：２．０μｍ、画素幅：１０μｍ×３０μｍ）。
【００５２】
青の画素は、ポリイミド樹脂中に、着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６（７６０２；東洋インキ社製）を分散させた着色剤組成物を用いて形成した（膜厚：２．０μｍ、画素幅：１０μｍ×３０μｍ）。
【００５３】
上記のように構成した評価装置を用いて、作成したＣＦ基板の色特性を５回繰り返し評価した。表２に、赤、緑及び青の各画素のＣＩＥ１９３１色度（ｘ、ｙ、Ｙ）を示す。
【００５４】
（比較例４）
光学フィルターを配置しなかった以外は、実施例４と同様にして、作成したＣＦ基板の色特性を５回繰り返し評価した。
【００５５】
【表２】
2014126639.tif 000003
【００５６】
表２には、５回の繰り返し評価の平均値及び標準偏差を併せて示す。
【００５７】
実施例４では、ＣＦの評価装置が本発明の光学フィルターを備えるため、標準偏差が３色ともに０．５未満であり、ＣＦ基板の色特性を正確に評価できることが確認された。
【００５８】
比較例４では、ＣＦの評価装置が本発明の光学フィルターを備えないため、標準偏差が３色ともに０．５を超えてしまい、ＣＦ基板の色特性を正確に評価することができなかった。
【符号の説明】
【００５９】
１−１  ：  ハロゲンランプ
１−２  ：  光学フィルター
２      ：  投光側ピンホール
３      ：  投光側対物レンズ
４      ：  サンプルホルダー
５      ：  評価対象のＣＦ
６      ：  受光側対物レンズ
７      ：  分光ユニット
８      ：  測定スポットの面積
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の光学フィルターは、分光分析装置や顕微鏡等に用いることができ、中でもＣＦの色特性の評価装置に用いることができる。
【図１】
2014126639.tif 000004
【図２】
2014126639.tif 000005
【図３】
2014126639.tif 000006
【図４】
2014126639.tif 000007
【図５】
2014126639.tif 000008