(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタの性能を理解しやすくするシステムを提供する。【解決手段】コントラスト画像記録システムにおいて、測定対象である平面状のカラーフィルタの両側に２枚の偏光板１４，１８が配置され、２枚の偏光板の偏光軸のなす角度は変更できる。光源が生成した光は、カラーフィルタ１６を透過し、ハーフミラー２８に達する。光検出センサ３０は、ハーフミラー２８を反射または透過した光を検出する。また、ディジタルカメラは、ハーフミラー２８を透過または反射した光を撮像する。画像処理装置は、光検出センサ３０により検出された光の輝度値とディジタルカメラの撮像素子により検出された画像を入力し、輝度値および画像を表示装置に表示させ、または、印刷装置で印刷させる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である平面状のカラーフィルタの両側に配置される２枚の偏光板と、
２枚の偏光板の一方を他方の偏光板に対して回転して、２枚の偏光板の偏光軸のなす角度を変更する回転装置と、
カラーフィルタを透過する光を生成する光源と、
光源により生成され、カラーフィルタを透過した光の一部分が反射し、残りの部分が透過するハーフミラーと、
ハーフミラーを反射または透過した光を検出する測光センサと、
ハーフミラーを透過または反射した光を撮像するディジタルカメラであって、絞りと露光時間の設定が可能なディジタルカメラと、
測光センサにより検出された光の輝度値とディジタルカメラの撮像素子により検出された画像を入力し、輝度値および画像を表示装置に表示させ、または、印刷装置で印刷させる画像処理装置と
からなるコントラスト画像記録システム。
【請求項２】
前記ディジタルカメラはF値7.3以上および露光時間8秒以上の設定が可能であることを特徴とする請求項１に記載されたコントラスト画像記録システム。
【請求項３】
前記画像処理装置は、同じ色の顔料で作成された複数のカラーフィルタについて、２枚の偏光板の偏光軸を互いに直交にした状態で測定された画像と輝度を同時に表示または印刷させることを特徴とする請求項１に記載されたコントラスト画像記録システム。
【請求項４】
前記画像処理装置は、異なる色の顔料で作成された複数のカラーフィルタについて、２枚の偏光板の偏光軸を互いに直交にした状態で測定された画像と輝度を同時に表示または印刷させることを特徴とする請求項１に記載されたコントラスト画像記録システム。
【請求項５】
前記画像処理装置は、さらに、撮影条件を同時に表示又は印刷させることを特徴とする請求項３または４に記載されたコントラスト画像記録システム。
【請求項６】
光源により生成され、カラーフィルタを透過した光の一部分を反射し、残りの部分を透過するハーフミラーと、
ハーフミラーを反射または透過した光を検出する測光センサと、
ハーフミラーを透過または反射した光を撮像するディジタルカメラであって、絞りと露光時間の設定が可能なディジタルカメラと
からなる光学装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、カラーフィルタのコントラスト画像記録に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタは、液晶表示装置のR，G，Bのフィルタ、有機EL表示装置などに用いられている。カラーフィルタ製造法には現在いくつかあるが、いずれも顔料分散液を用いる方法が主流となっている。カラーフィルタ用の顔料分散液には様々な要求特性がある。色特性としては、透過率、色純度、コントラスト（CR）比、塗布均一性、各種耐性、現像性その他が挙げられる（田畑米穂、UV・EB硬化技術
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, CMC (1997)）。なかでもコントラスト比は、カラーフィルタの性能を位置づける非常に重要な項目となっている。
【０００３】
特開２００６−１５３６９８号公報には、カラーフィルタのコントラスト比を測定する測定装置が記載されている。この装置では、２枚の偏光板の間にカラーフィルタを位置し、一方の偏光板を回転する。ここで、２枚の偏光板の偏光軸の平行度及び直交度を正確に保ち、測定値のバラツキを小さく、精度よく再現性のあるコントラスト比を測定する。
【０００４】
カラーフィルタには、有機顔料の分散体を塗膜として用いたものがある。そのようなカラーフィルタでは、２枚の偏光板の偏光軸が直交している状態でも、有機顔料膜の偏光により、コントラスト比が影響される。
【０００５】
カラーフィルタにおけるコントラスト比の評価は、多くの場合、各種条件下での光透過輝度に基づく数値（輝度値）のみによって比較するのが一般的である。従来は、輝度計を用いて全開状態と全閉状態で輝度を測定してコントラスト比が求められていた。しかし、輝度やコントラスト比の数値だけをみた第３者にとっては、カラーフィルタの性能（たとえば実用上どの程度の輝度の違いとなるのか）が具体的にイメージできにくい。また、測定システムによってコントラスト比の値に差があるため、異なる測定システムを使用している場合、実用上どの程度の違いとなるのか客観的な判断がむつかしい。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、コントラスト比の評価を理解し易くし、高性能のカラーフィルタを開発するための検討方針を考察し易くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案に係るコントラスト画像記録システムは、測定対象である平面状のカラーフィルタの両側に配置される２枚の偏光板と、２枚の偏光板の一方を他方の偏光板に対して回転して、２枚の偏光板の偏光軸のなす角度を変更する回転装置と、カラーフィルタを透過する光を生成する光源と、光源により生成され、カラーフィルタを透過した光の一部分が反射し、残りの部分が透過するハーフミラーと、ハーフミラーを反射または透過した光を検出する測光センサと、ハーフミラーを透過または反射した光を撮像するディジタルカメラであって、絞りと露光時間の設定が可能なディジタルカメラと、測光センサにより検出された光の輝度値とディジタルカメラの撮像素子により検出された画像を入力し、輝度値および画像を表示装置に表示させ、または、印刷装置で印刷させる画像処理装置とからなる。
【考案の効果】
【０００８】
輝度測定と画像の撮像とを組み合わせた結果、コントラスト比の異なるカラーフィルタのカラー画像すなわちコントラスト比と対応するカラーフィルタそのものの光の情報が直接撮影でき、画像としての記録が提供可能となった。コントラスト比を絶対的に表現するには至らないが、複数のカラーフィルタの間で、数値データを得ると同時にカメラ画像を表現することで、微妙な輝度や色差が視認可能になり、コントラスト比評価者の評価が容易にできるようになった。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して考案の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、コントラスト画像記録システムの構成の１例を示す。光源は標準光源であるフラットな白色光源（蛍光体：NEX）１０と乳白色拡散板（図示しない）で構成され、安定化電源１２で駆動される。その上に２枚の偏光板１４，１８を設置して、それらの間にサンプルである平面状のカラーフィルタ１６を挿入する。偏光板１４とカラーフィルタ１６の間は１mmに設定する。上部の偏光板１８は回転可能な回転ステージ２０の上に載せられる。下側の偏光板１４の偏光方向に対する上側の偏光板１８の偏光方向の角度は、ステッピングモータ（ディジタルコントロール）２２より回転ステージ２０を回転することにより、最小0.05度間隔で設定可能である。
【００１１】
さらに、その上に輝度計（たとえばコニカミノルタ社製LS-100、最小感度0.001cd/m2）２４を設置する。輝度計は、ハーフミラー２８と光検出センサ３０を含む。白色光源１０からの光（バックライト）は、偏光板１４、カラーフィルタ１６、偏光板１８を透過し、輝度計のレンズ（及びそのレンズに取り付けられる接写レンズ（図示しない））２６を経て、輝度計２４の内部に入る。接写レンズを用いると、最小の測定スポット径1.3mmになる。光は、輝度計の内部に設けられたハーフミラー２８に入射する。入射光のうち、ハーフミラー２８で反射または透過した光（図１の構成では、反射された光）は、光検出センサ（たとえばＳｉフォトダイオード）３０に入射して、入射光強度が出力される。なお、輝度計は、入射光の輝度を表示する表示装置（図示しない）を備えている。
【００１２】
入射光のうち、ハーフミラー２８を透過した光は、輝度計の接眼レンズ３２をとおる。接眼レンズ３２の光軸上にマウントアダプター（自作）３４を介して、マニュアル設定が可能なディジタルカメラ（たとえばCOOLPIX P5100：ニコン製）３６が取り付けられている。ディジタルカメラ３６は、測定視野の観察画像を記録可能な高画素数のカメラである。こうして、輝度計２４，アダプタ３４およびディジタルカメラ２６は、一体化される。なお、ディジタルカメラ３６は、好ましくは、F値7.3以上および露光時間8秒以上の撮影条件の設定が可能なものである。
【００１３】
輝度計２４の輝度データとディジタルカメラ３６の観察画像(JPEG)は、コンピュータ３８に入力され、保存される。これにより、輝度測定データと観察画像とが同時記録でき、また、全開時（０°）と全閉時（９０°）の輝度測定値よりコントラスト比が計算される。コンピュータ３８は、通常の構成を備えるパーソナルコンピュータであり、全体を制御するＣＰＵ、画像やプログラムを記録する大容量記憶装置、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ、キーボードなどの入力装置、入出力インタフェースなどが含まれる。コンピュータ３８には、さらに、表示装置４０とプリンタ４２が接続される。
【００１４】
なお、輝度計とカメラの組み合わせとして、従来は、輝度測定に際し、塗面にブツがない最適部位を測定するための位置決め用の画素数の小さい、感度の低いカメラと輝度計を組み合わせたものは知られている。しかし、この場合、位置の情報は得られるが、光の情報（輝度・色度）は得られなかった。
【００１５】
コントラスト比の測定においては、フラットな光源１０の上に偏光板１４を設置し、偏光板１４とサンプル（ガラス塗板）１６の間が１mmになるように設置し、さらにその上部に回転可能な偏光板１８を設置する。光源１０のバックライトの輝度が十分安定したことを確認した後、ガラス塗板１６の輝度を測定した。まず偏光板１４，１８をクロスニコルの位置（全閉）に調節して輝度を測定し、かつ画像を撮影した。次いで偏光板１８を90°回転させパラレルの位置（全開）で輝度を測定し、かつ画像を撮影した。
【００１６】
評価指標であるコントラスト(CR)比は次のように定義して、求めた。
CR比＝輝度の最大値Lmax（平行時）／輝度の最小値Lmin（直交時）
もしカラーフィルタ１６の代わりに入射光に対して完全に透明なフィルタが設置されていれば、輝度の最小値Lminはクロスニコルで最小値になる。しかし、カラーフィルタ１６における塗布層（有機顔料の分散体）は完全には透明でなく、偏光を生じる。このため、カラーフィルタ１６がない状態での直交時の輝度値より、カラーフィルタ１６を設置した状態での直交時の輝度値が大きくなる。逆に、カラーフィルタが完全に透明でない有機顔料の分散体のために、2枚の偏光板が平行位置で光が透過する際に、その分散状態に左右される形の散乱を生じる。そこで、カラーフィルタ１６がない状態での平行時の輝度値より、カラーフィルタ１６を設置した状態での平行時の輝度値が小さくなる。
【００１７】
同時に、ディジタルカメラ３６により、輝度の傾向を画像に記録するため、カラーフィルタ１６に対し最適な撮影条件を決め、0度と90度の位置で観察画像を撮影した。これにより、コントラスト比が異なる複数のカラーフィルタ１６のカラー画像が直接撮影できる。これにより、コントラスト比と対応するカラーフィルタそのものの光の情報が得られ、画像としての記録が可能となった。ディジタル画像データとして記録した観察画像は、そのままコンピュータ３８に取り込まれ、表示画面上および印刷物の両方で比較することが可能になった。表示する画像の大きさは、トリミングで変更でき、たとえば輝度計の視野と同じにする。また、コンピュータ３８は、画像の可視化のため、発光色の混合（加法混合）で表示をする表示装置４０に観察画像を表示し、また、非発光色の混合（減法混合）を用いるプリンタ４２で観察画像を印刷する。これにより、微妙な輝度や色差が視認可能となった。
【００１８】
上述のコントラスト画像記録システムについてさらに説明する。
まず、有機顔料の分散体を用いたカラーフィルタ１６のサンプルの作成について説明する。例として、赤、緑、青の３種の顔料を素材として用いた。それぞれの顔料について、組成、分散条件を調整して分散液を作成し、各色で同じ色度となるようにスピンコート法を用いて分散液をガラス板の上に塗布して、ガラス塗板を作成した。この塗板作成方法は従来から知られている方法である。
【００１９】
塗板作成についてさらに説明すると、まず、有機顔料を含む分散体を作製する。１例では、顔料13部、分散剤7部、溶剤（PMA＝プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）80部、微小ビーズX部からなる合計100部の組成物をサンドミル分散機で分散する。これにより、粘度が数〜数十〔mPa・sec〕の流動性の良い分散体を得る。次に、各分散体の粘度を粘弾性測定装置（アントンパール社製、Physica MCR301）で測定する。また、分散体を乾燥させて固形分を確認する。分散体中の顔料分とバインダー等その他固形分が１：１になるようにスピンコート液を調製する。次に、スピンコート液を厚さ１mm、100mm角のガラス板の上にスピンコーター（ミカサ（株）製、MS-150A）で塗布し、次に、エアバスで９０℃で乾燥させる。このとき、スピンコーターの回転数は、色ごとに塗板のｘまたはｙの色度値が一定の値になるように決定される。こうして、コントラスト比評価用のガラス塗板（カラーフィルタ）が作製される。
【００２０】
次に、こうして作成されたカラーフィルタ１６について、コントラスト比測定と画像撮影が行われる。ここで、バックライト１０の上に偏光板１４を設置し、偏光板１４とガラス塗板１６の間が１mmになるように設置し、さらにその上に回転可能な偏光板１８を設置する。バックライト１０の輝度が十分安定したことを確認した後、作成したガラス塗板１６の輝度を輝度計（LS-100：コニカミノルタ社製、最小感度0.001cd/m2）で測定する。ここで、偏光板１４，１８をクロスニコルの位置に調節して輝度を測定し、次いで９０°回転させ、パラレルの位置で輝度を測定する。
【００２１】
画像撮影では、たとえばBlue顔料のカラーフィルタの場合、ディジタルカメラ３６の撮影条件は、0度でF値7.3、露光時間1/60秒、および90度でF値7.3、露光時間8秒とした。輝度は、たとえば、最小測定サイズである１．３ｍｍφで測定されるが、このサイズには限定されない。９０度（直交）でＦ値を7.3としているのは、ディジタルカメラ３６の限界（最大値）であるからであり、露光時間を８秒としたのも、ディジタルカメラ３６の最長の露光時間であるからであり、これらの値には制限されない。輝度値に対応して適当な露光値に設定すればよい。０度（平行）で露光時間を1/60秒としたのも適当に設定した値であり、これに限定されない。これらの条件において、コントラスト比の異なるサンプルのカラー画像が直接撮影でき、また、微妙な輝度や色差が視認可能であった。また、赤色・緑色顔料分散液から作製した塗板についても、同様に、撮影条件の最適化により画像を記録できた。
【００２２】
次に実際の評価例で説明する。
まず、本システムの基本的な光学特性として、サンプル板が無い条件での輝度値と２枚の偏光板の間の角度の関係を測定した。図２にその結果を示した。0度（平行：全開）では輝度が1878(cd/m2)であり、角度を増すにしたがって漸減して、90度（直交：全閉）で0.072(cd/m2)となった。このブランクテストではコントラスト比が26000であった。
【００２３】
評価するガラス塗板（カラーフィルタ）は、赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)の顔料の分散体を用いて作成された。それぞれの顔料について、組成と分散条件を調整して分散液とし、各色では同じ色度となるようにスピンコート法によりガラス板に塗布して、ガラス塗板が作成された。表１は、各色について２枚のガラス塗板について測定された２つの角度位置での輝度およびコントラスト比のデータを示す。コントラスト比が高くなるほど、0度での輝度は大きくなり、90度での輝度は小さくなる傾向が観察された。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
図３は、コンピュータ３８における画像処理の１例のフローチャートを示す。輝度値を入力し（Ｓ１０），観察画像を入力する（Ｓ１２）。次に、入力された輝度値と観察画像データを基に、あらかじめ用意しているフォーマットに、輝度などの数値と表示する画像を入力する（Ｓ１４）。そして、表示装置４０に表示し、および／または、プリンタ３２で印刷する（Ｓ１６）。
【００２６】
コントラスト比の可視化のため、１例では、図４に示すフォーマットで画像を出力する。ここで、同じ色の３枚のガラス塗板（カラーフィルタ）について、0度（平行）と90度（直交）で、カメラ画像と数値データが対になって表示または印刷される。また、図５に示すフォーマットでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のガラス塗板（カラーフィルタ）について、0度と90度で、カメラ画像と数値データが対になって表示または印刷される。図４，図５において、円形や四角形の部分は画像であり、「数値0-1」などは数値データ（輝度値などの測定データ）であり、０°、９０°は平行と直交を表す。さらにコントラスト比、撮影条件（Ｆ値、絞り値、露出値など）などを同時に表示または印刷してもよい。このように、ディジタルデータとして記録した画像は、画面上および印刷物の両方で比較することが可能である。
【００２７】
以上より、顔料分散液のコントラスト比評価において、コントラスト比画像記録システムの利用が有効であることを確認できた。このシステムでは、目視観察の代わりに、ディジタルカメラ３６を用いて輝度測定と同時に観察画像も記録する。ディジタルデータとして記録した画像は、そのままコンピュータ３８に取り込まれ、画面上および印刷物の両方で比較可能である。これにより、コントラスト比が可視化でき、輝度の差が視認可能なコントラスト比画像を提供できる。
【００２８】
また、コントラスト比を絶対的に表現するには至らないが、複数のカラーフィルタの間で、数値データを得ると同時にカメラ画像（色見本）を表示することで、微妙な輝度や色差が視認可能になり、コントラスト比評価者の評価が容易にできるようになった。また、高性能のカラーフィルタを開発するための検討方針を考察しやすくなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】コントラスト画像記録システムの構成の１例の図
【図２】サンプル板が無い条件での輝度値と２枚の偏光板間の角度の関係をしめす測定データのグラフ
【図３】画像処理のフローチャート
【図４】輝度の傾向を画像に記録する画像のフォーマットの図
【図５】輝度の傾向を画像に記録する別の画像のフォーマットの図
【符号の説明】
【００３０】
１２  光源、    １４，１８  偏光板、    １６  カラーフィルタ、    １８  回転ステージ、    ２４  輝度計、    ２８  ハーフミラー、    ３０  光検出センサ、    ３６  ディジタルカメラ、    ３８  コンピュータ、    ４０  表示装置、    ４２  プリンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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