(57)【要約】【課題】透明または半透明の薄層塗膜の硬さを精度良く測定する。【解決手段】カラーフィルタ用転写感材をガラス基板の上に熱転写し、最上層のウェブを剥がす。熱転写には、装置として市販のラミネータを用い、処理条件として例えば熱転写温度を１３０℃、転写速度を０．２ｍ／分、押しつけ圧力を０．０８ＭＰａとする。ガラス基板上に熱転写された塗膜を、市販の複屈折測定装置を用いて、位相差Δｎｄを測定する。圧子押込深さ及び圧痕長さによる硬度測定結果と対照させると、塗膜の硬度と位相差Δｎｄには、位相差Δｎｄが小さいほど、塗膜は硬いという相関関係を見いだすことができ、さらに、厚みが１ｍｍ以下の薄層塗膜についても位相差Δｎｄの測定によって、その塗膜硬さを精度良く測定することが可能となる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明あるいは半透明の塗膜の硬さ測定方法において、前記塗膜の硬さを複屈折により測定することを特徴とする硬さ測定方法。
【請求項２】
カラーフィルタ用転写材料の塗膜の硬さ測定方法において、前記塗膜を基板に熱転写し、前記塗膜の硬さを複屈折により測定することを特徴とする硬さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄層塗膜の硬さ測定方法に関するものであり、特にカラーフィルタ用転写感材等の透明または半透明の薄層塗膜の硬さ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の硬さ測定は、材料の硬軟を定量的に表現するためのものであるが、硬さの定義は一定ではなく、実用環境に即した性能評価を行うための相対的尺度が広く使われている。硬さ測定法は、材料に対する負荷のかけかたの違いによって、大きく３つの方法に分けられている。ひとつは、材料の表面に垂直な静荷重を与えたときの歪みにより求める方法であり、例えば、ロックウェル硬度やブリネル硬さ、ビッカース硬度等である。ふたつめは、材料の表面に他の物質による引っ掻きのような移動荷重が与えられたときの材料の破壊抵抗を尺度とした方法であり、例えば、引っかき硬さやビアバム硬さがあげられる。３つめとしては、見かけの剛性率や反発弾性率を尺度とした硬さであり、この代表的尺度としてシェア硬度があげられる。
【０００３】
塗膜等のフィルム状物、特に５μｍ以下の薄膜の硬度の測定方法は、その材料形態ゆえに必然的に限られており、一般には上記測定法のうち、垂直荷重による測定法と移動荷重による測定法の一部であり、針状物等を材料に押し込み、その押し込み痕の形状測定、または、針状物等の動きを検知し、これを電気信号に変換して計測する方法を用いることが多い。例えば、ビッカース硬度は、対面角１３６度の正四角錐ダイアモンド圧子を用いて、材料に荷重を加え、その際の荷重量と材料面上のピラミッド形圧痕の対角線長さから評価される物性値で、一般的な測定法となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビッカース硬度測定をはじめとする従来の針状物を用いた方法は、測定対象物が薄膜の場合には、針の動きが微少であり、特に検知しにくい。薄膜の場合は、さらに、そのサンプル形状ゆえに何らかの基板によって支持されるが、あるいは基板上に形成されているので、それらの基板の影響を受けやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、透明または半透明の塗膜の硬さを、高精度で測定することができる硬さ測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の塗膜の硬さ測定方法は、透明あるいは半透明の塗膜の硬さ測定方法において、前記塗膜の硬さを複屈折により測定することを特徴として構成されている。
【０００７】
また、カラーフィルタ用転写材料の塗膜の硬さ測定方法においては、前記塗膜を板状物またはシート状物に熱転写し、前記塗膜の硬さを複屈折により測定することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の硬さ測定の対象であるカラーフィルタ用転写感材のサンプル作成工程の要部を示す断面図である。転写感材１０は、積層膜となっており、支持体１１の上に中間層１２、青色の着色層１３が順次付与されたものとなっている。この着色層１３をガラス基板１４と密着させる側の層として、転写感材１０をラミネータ１５でガラス基板１４上に熱転写する。熱転写は市販のラミネータ（例えば、型式；ＶＡＩＩ−７００Ｓ、大成ラミネーター（株）製）を用いて実施し、転写条件は、温度を１３０℃、転写速度を０．２ｍ／分、押しつけ圧力を０．０８ＭＰａとしている。熱転写処理の後、最上層となった支持体１１を剥がしてベタ露光をし、現像、洗浄及び乾燥工程を経て、ガラス基板１４に熱転写された測定サンプル１８を得る。
【０００９】
転写感材１０を構成する中間層１２は、支持体１１の剥離を容易にしたり、着色層１３のクッションの役割を担っている。また、着色層１３は、その主成分が、光重合開始剤と光重合性化合物とバインダを有する樹脂組成物中に顔料を分散させた感光性材料である。着色層１３の形成は、塗布で行い、塗布方法はローラコータ、カーテンコータ、ワイヤーバーコータ、エクストルーダ等の塗布装置を用いる。
【００１０】
転写感材１０をガラス基板１４に熱転写したとき、ラミネータ１５の熱及び応力によって、転写感材１０は引きのばされながら転写される。この変形部位を含め、支持体を除いた転写感材のサンプル１８の硬度測定及び複屈折測定を行う。
【００１１】
複屈折とは、光が物質中を透過するときに、振動面の向きによってその進行速度に差があることをいう。直交するｘ軸とｙ軸の方向に振動する光がそれぞれ存在し、ｘ軸方向に振動する光がｙ軸方向に振動する光よりも、通過する速度が遅い場合、その差の分だけ位相差が生じる。これは、ｘ軸とｙ軸とで光学的に違う性質、つまり異なる屈折率をもつからである。一般に、真空中での光の速度をｃとし、物質内を透過するときの光の速度をｖとするとき、その比ｎ＝ｃ／ｖをもって屈折率と称しており、複屈折とは、上記のように、物質が異なる屈折率を２つもつ場合の現象である。
【００１２】
振動が進む２つの方位が、複屈折の主軸と呼ばれるものであり、位相が進む方位、つまり光が透過する速度が大きい方位をその位相子の進相軸といい、一方、位相が遅れる方位、つまり透過速度が小さい方位をその位相子の遅相軸という。複屈折の大きさは、進相軸と遅相軸の位相差として検出及び定量化され、光の波の位相を角度で表した値を用いるのが基本ではあるが、３６０°に対応する波長によってその絶対量を表すことはできないため、一般には検出された位相差を波長で規格化し、長さ（単位：ｎｍ）に換算して表すことになっている。
【００１３】
複屈折測定装置では、測定対象物質における主軸の検出、及び位相差（リタデーション）Δｎｄが測定される。位相差Δｎｄは、ｄをサンプルの厚みとし，入射光に対し平行な振動面の光が示す屈折率をｎｅ、垂直な振動面の光が示す屈折率をｎｏとしたとき、波長分散を無視して、
Δｎｄ＝ｄ（ｎｅ−ｎｏ）・・・（１）
で定義される値となっている。
【００１４】
図２は、カラーフィルタ用転写感材に対する硬膜剤の添加率と位相差Δｎｄの測定結果との関係を示す図である。縦軸を位相差Δｎｄ（単位；ｎｍ）とし、横軸を硬膜剤の添加率（単位；重量％）としている。ここで、硬膜剤の添加率とは、塗膜の固形分全重量に対する硬膜剤の重量の割合である。本実施形態において硬膜剤の添加率を３通りに変化させて３種類のサンプル１８を作製し、１種類あたり３回の位相差Δｎｄの測定を実施している。また、図２中の位相差Δｎｄの１データを、１３カ所を測定した平均値としており、さらにこれを上記のように３回繰り返しているが、信頼するに十分な測定箇所数及び実施回数であればこれに限定されない。図２によると、硬膜剤の添加率を上げるにつれてカラーフィルタ用転写感材の位相差Δｎｄは小さくなっている。
【００１５】
一方、図３は、位相差Δｎｄの測定を実施したカラーフィルタ用転写感材に対する、硬膜剤の添加率と硬度測定結果との関係を示す図である。縦軸を図２と同様に硬度とし、横軸を硬膜剤の添加率（単位；重量％）としている。
【００１６】
硬度計には、圧子押込深さおよび圧痕長さによる硬度測定を行うものとして、株式会社アカシ製微小表面材料特性測定機ＭＺＴ−４を用いている。５点測定を３回行い、測定結果の平均値をもって指定した対象点の硬度値としている。なお、測定対象部位は位相差Δｎｄの測定と同じ部位としている。硬膜剤の添加率を上げるにつれてカラーフィルタ用転写感材の硬度値は大きくなる。
【００１７】
このように、図２及び図３の結果より、硬度と位相差Δｎｄは、ともに、硬膜剤の添加率に対して同様の傾向を示しており、両者には相関関係があることが認められる。つまり、硬度値が大きいほど位相差Δｎｄが小さいことがわかる。この相関関係を実験等によって求めておくが、定性的のみならず定量的な相関データを作成しておくことも有効である。この際に、スタンダードサンプルを用いて相関データを作成してもよい。したがって、硬度測定対象物が厚み数１０μｍ以下の薄膜等の場合であっても、その薄膜の基板の影響を受けることなく、正確な相対値としての硬度を求めることができる。さらに、薄膜の非常に微少な部位的延びなどによる変形箇所であっても、そのような歪みを複屈折により検知して測定が可能となり、有効である。これによって、材料の膜中移動の傾向を推定するのに重要な指標である硬度を、正確な検出値として得ることができる。
【００１８】
特に、カラーフィルタ用転写感材の場合、その硬度は、凹凸のある基板へ熱転写したときの断面形状や、あるいは熱転写したときに生じる局部的延び等によって発生する表示不良等の有無を推定するための重要な物性である。複屈折は通常、高分子配向膜や液晶高分子、光学結晶等の配向性材料に検出される現象であるが、等方性の材料であっても外部から応力を加えると、一時的あるいは永続的に示される。つまり、材料に生じたわずかなひずみであっても、それを分子配向の不均一化の結果として検知することが可能なので、カラーフィルタ用転写感材等における微少な硬度差あるいは硬度変化を検知することができる。
【００１９】
本発明の硬さ測定方法は、複屈折を測定することができる材料、つまり、透明または半透明の材料に適用することができる。さらに、そのサンプル形態が、厚み１ｍｍ以下の単層および積層膜等の膜状物であっても可能であり、膜を支持、あるいは形成している基板の影響を受けることなく測定可能である。ただし、この場合の基板は、光学的に等方で、かつ、透明な材料に限られる。特に、５μｍ以下の薄膜や、カラーフィルタ用転写感材に対する適応が好ましい。測定可能な対象材料は、光透過率で約１０％以上のものである。また、測定可能な形状については、用いる複屈折測定装置に依存するものの、式（１）に示したように位相差Δｎｄは、測定対象物の厚みをその変数値としてもつ値なので、基本的に厚みがわかればよく、一般的なものとして塗膜、フィルム、ブロック等が挙げられる。
【００２０】
また、測定対象物が、高分子化合物等を主成分とする透明あるいは半透明の塗膜などの使用形態として得られている場合には、ラミネータ１５による転写を行わずにそのまま複屈折測定を行ってもよい。以上のように、本発明の硬さ測定方法では、測定対象物に関して、従来は、使用形態となる前、たとえば成形前に測定せざるを得ないものであっても、歪みや伸びなどの変形を有する部位を含めて、使用形態での硬さ測定を行うことができる。
【００２１】
本発明のカラーフィルタ用転写感材の硬さ測定において、カラーフィルタ用転写感材を有する積層膜を作製する際の支持体の材料としては、公知の各種支持体（ウェブ）を用いることができる。一般的にセルロースダイアセテート（ＤＡＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）等の公知の各種プラスチックフィルム、紙、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔や、これらの積層材料が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塗膜の硬さ測定方法により、複屈折を測定することによって、その測定値を薄膜の変形部位等も対象とした硬さ測定値とすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を硬さ測定を実施したカラーフィルタ転写感材の熱転写工程要部の断面図である。
【図２】カラーフィルタ転写感材の硬化剤添加率とΔｎｄ測定結果を示すグラフである。
【図３】カラーフィルタ転写感材の硬化剤添加率と硬度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　カラーフィルタ用転写感材
１４　　ガラス基板
１５　　ラミネータ
１８　　測定サンプル部位
【図１】
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【図２】
2004053280.tif 000004
【図３】
2004053280.tif 000005