JP4561415B2 - 水蒸気透過度測定装置及び水蒸気透過度測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水蒸気透過度を精度良く測定する装置及び方法に関するものである。
水分が透過することで材料の特性が低下する現象が昔から確認されている。例えば、鉄表面に亜鉛やアルミ等のメッキを施したメッキ鋼板や表面処理鋼板では、メッキ材の欠陥を通して水分が浸透しサビを発生させる。また、プラスチック表面に酸化ケイ素、酸化アルミまたはアルミ金属箔を蒸着した食品や薬品の包装材料では蒸着膜の欠陥を通して水蒸気が拡散し、食品または薬品に吸湿する等の問題が発生する。更に最近では、電子・電気装置の包装材料や液晶表示素子、有機ＥＬ表示素子のようなハイレベルな防湿性が要求されるプラスチックフィルムの開発がなされているため、吸湿を防止するためのバリア膜の開発が非常に活発に行なわれている。
従来から検討されている水蒸気透過度の評価は、カップ法（非特許文献１）、モコン法(非特許文献２)等であるが、ハイレベルな防湿性を評価することは不可能であった。モコン法の測定限界値は0.01g/m2/day程度であり、液晶基板や有機ＥＬ基板等に要求される10-3g/m2/day以下の水蒸気透過量は評価できない。
近年、カルシウムの腐食により、バリア膜付きプラスチックフィルムの防湿性を評価する方法が開発されている(例えば、非特許文献３、４)。この方法はバリア膜付きプラスチックフィルムのバリア欠陥を通して侵入した水分とカルシウムの反応を利用した測定方法である。内側に金属カルシウム膜を成膜したフィルム試験片を恒温恒湿環境下に置き、フィルムを透過した水蒸気と反応して腐食したカルシウムの量を画像処理等で測定することにより、フィルムの水蒸気透過量を測定する。このカルシウム腐食法による水蒸気透過量測定は従来のモコン法等と比べ非常に高感度な水蒸気透過量測定が可能である。
カルシウム腐食法によるフィルムの水蒸気透過度測定の際には、試験片表面を撮影し、画像処理にてカルシウムが腐食している領域を抽出することによりカルシウムの腐食量を算出する。試験片表面に異物が存在すると腐食領域と誤認識し、カルシウム腐食量の算出に誤差が生じ、水蒸気透過度の測定の精度が低下する可能性がある。画像処理を用いた異物の検出方法としては抽出した欠陥候補の形状や色といった特徴に基づく判別方法が多数提案されている（例えば、特許文献１、２）。しかしながら、試験片表面に付着する異物が空気中の塵埃の場合、形状や色はさまざまであるためデータベース化はしにくく、また、異物とは分離すべきカルシウム腐食も一般には円形であるものの、複数が連なって複雑な形状となることも有り、形状や色の情報で試験片表面に付着した異物を画像処理で抽出判別することは難しいという問題がある。
ＪＩＳ Ｚ ０２０８
ＪＩＳ Ｋ ７１２９ Ｂ法
Asia Display/IDW’01 pp.1435〜1438
藤本ら、第１２回ポリマー材料フォーラム、ｐ．２００、２００３
特開２００４−０２０２５４号公報
特開平１０−２７４６５０号公報
本発明は、試験片表面に付着した異物の悪影響を排除する高精度な水蒸気透過度測定装置及び水蒸気透過度測定方法を提供するものである。
本発明は、
（１）カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定装置であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射する照明手段と、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影する撮影手段と、撮影手段から得られる画像から腐食領域候補を抽出する腐食領域候補抽出手段と、抽出された腐食領域候補から試験片表面異物を判別する表面異物判別手段とを備え、
前記表面異物判別手段が、特定の腐食領域候補に対して所定の方向に前記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別する処理機能を有することを特徴とする水蒸気透過度測定装置、
（２）カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定方法であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射し、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影し、得られた画像から腐食領域候補を抽出し、抽出された特定の腐食領域候補に対して所定の方向に前記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別することを特徴とする水蒸気透過度測定方法、
である。
（１）カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定装置であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射する照明手段と、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影する撮影手段と、撮影手段から得られる画像から腐食領域候補を抽出する腐食領域候補抽出手段と、抽出された腐食領域候補から試験片表面異物を判別する表面異物判別手段とを備え、
前記表面異物判別手段が、特定の腐食領域候補に対して所定の方向に前記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別する処理機能を有することを特徴とする水蒸気透過度測定装置、
（２）カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定方法であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射し、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影し、得られた画像から腐食領域候補を抽出し、抽出された特定の腐食領域候補に対して所定の方向に前記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別することを特徴とする水蒸気透過度測定方法、
である。
本発明によれば、カルシウム腐食法による水蒸気透過度測定装置において、試験片の表面に付着した異物の悪影響を測定結果から排除し、誤差を低減することが可能なため、精度の高い水蒸気透過度測定装置が提供可能となる。
本発明は、カルシウム腐食法による水蒸気透過度測定装置において、試験片の表面に付着した異物を誤って腐食と判定することなく、高精度に水蒸気透過度を算出する水蒸気透過度測定装置及び水蒸気透過度測定方法である。
図１は本発明の水蒸気透過度測定装置の一例を示す構成図である。試験片１に対し、照明手段２により斜め上方から所定の角度で照明光を照射する。照明手段２とは別方向の斜め上方に設置した撮影手段３により、試験片１を撮影する。試験片１からの正反射光を撮影手段３で捉えられるよう、試験片１と照明手段２と撮影手段３の位置と角度を設定する。腐食領域候補抽出手段４は撮影手段３で撮影した画像から特徴のある部分を抽出し、腐食領域の候補とする。撮影手段３で撮影した試験片１の画像は正反射光を捉えた明視野照明画像となっているため、カルシウムの腐食や異物は背景より暗い像となる。表面異物判別手段５は、腐食領域候補抽出手段４で得られた各腐食領域候補を所定の方向に所定の量だけずらした位置に特徴が類似する腐食領域候補が存在するかどうかを検索し、もし存在した場合はその腐食領域候補を表面異物と判定し腐食領域候補からは除外する。その後、表面異物判別手段５で表面異物とはみなされなかった腐食領域候補について、その面積から腐食に要した水蒸気量を算出し、水蒸気バリアフィルムの水蒸気透過度を求める。
図２は表面異物判別手段５の判別原理の説明図である。水蒸気バリアフィルム６の片面の一部にカルシウム層７を成膜し、カルシウム層７のうち水蒸気バリアフィルム６に接していない裏面側を封止層８で覆う。カルシウム腐食法では試験片を恒温恒湿処理し、水蒸気バリアフィルムを透過した水蒸気により腐食したカルシウムの量を算出することにより水蒸気の透過量を測定する。カルシウム層７の腐食状態を光学的に観測するために、水蒸気バリアフィルム６は透明である必要がある。封止層８には金属、ガラス、樹脂などを複数組み合わせて使用することが好ましい。
カルシウム層７の表面は光沢を持つため、試験片１に照明光を当てたときの正反射光の強度は大きい。しかしながら、カルシウム層７に腐食９が存在した場合、照明光は散乱、吸収され、腐食からの正反射光１０の強度は小さくなる。そのため、試験片１を撮影手段３で撮影したとき、腐食がないカルシウム層７に比べて腐食９は暗い像となる。水蒸気バリアフィルム６の表面に付着した表面異物１１についても、腐食９と同様の理由で周辺に比べて暗い像となる。さらに、表面異物１１の場合、表面異物からの正反射光１２による像に加えて、表面異物の影１３がカルシウム層７の表面で反射して現れる。つまり、撮影手段３の撮影画像において、表面異物１１は像が二重に現れることになる。
腐食領域候補抽出手段４は、撮影手段３で撮影した試験片１の画像から腐食領域候補を抽出する。画像中で腐食が生じていないカルシウム層７は明るく、腐食９や表面異物１１は暗い像となる。従って、適切な閾値による二値化画像処理により腐食領域候補が抽出可能である。抽出後はそれぞれの腐食領域候補について位置、面積、長さや周囲長など幾何学的な特徴を算出する。これら腐食領域候補抽出手段４の処理は専用のハードウェアで構成してもよく、コンピュータでソフトウェア的に実現しても良い。
表面異物からの正反射光１２と、表面異物の影１３の反射ずれ１５は、照明手段２からの照明の入射角１４をΘ、水蒸気バリアフィルムの屈折率をｍ、水蒸気バリアフィルムの厚みをｔとすると、数式１より算出することが出来る。
表面異物判別手段５は、腐食領域候補抽出手段４で抽出された各腐食領域候補について、式１で算出される反射ずれ量だけずれた位置に腐食領域候補が存在するかどうかを検索する。腐食領域候補が見つかった場合、両者の幾何学的特徴を比較し、その類似性が高いときには、見つかった腐食領域候補は表面異物１１の影であると判断し、見つかった腐食領域候補と検索の元となった腐食領域候補を共に腐食領域候補から除外する。つまり、表面異物判別手段５は、画像中で式１より計算される反射ずれ量だけずれて二重に映っている像は、腐食ではなく表面異物によるものとして判別する。これら表面異物判別手段５の処理は専用のハードウェアで構成してもよく、コンピュータでソフトウェア的に実現しても良い。
表面異物判別手段５で表面異物の影響を取り除いた後は、通常のカルシウム腐食法による水蒸気透過度測定装置と同じく、試験片のカルシウム腐食面積から水蒸気バリアフィルムを透過した水蒸気量を算出することにより、水蒸気バリアフィルムの水蒸気透過度を算出する。
本発明により、カルシウム腐食法による水蒸気透過度測定装置において、試験片の表面に付着したほこり等の異物をカルシウム腐食と誤判定することを抑制することが可能となるため、精度の高い水蒸気透過度測定が可能となる。
１ 試験片
２ 照明手段
３ 撮影手段
４ 腐食領域候補抽出手段
５ 表面異物判別手段
６ 水蒸気バリアフィルム
７ カルシウム層
８ 封止層
９ 腐食
１０ 腐食からの正反射光
１１ 表面異物
１２ 表面異物からの正反射光
１３ 表面異物の影
１４ 照明光の入射角
１５ 反射ずれ
２ 照明手段
３ 撮影手段
４ 腐食領域候補抽出手段
５ 表面異物判別手段
６ 水蒸気バリアフィルム
７ カルシウム層
８ 封止層
９ 腐食
１０ 腐食からの正反射光
１１ 表面異物
１２ 表面異物からの正反射光
１３ 表面異物の影
１４ 照明光の入射角
１５ 反射ずれ
Claims (2)
- カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定装置であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射する照明手段と、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影する撮影手段と、撮影手段から得られる画像から腐食領域候補を抽出する腐食領域候補抽出手段と、抽出された腐食領域候補から試験片表面異物を判別する表面異物判別手段とを備え、
前記表面異物判別手段が、特定の腐食領域候補に対して所定の方向に下記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別する処理機能を有することを特徴とする水蒸気透過度測定装置。
- カルシウム腐食法による試験片の水蒸気透過度測定方法であって、
試験片表面側の一方側斜め上方から所定の角度で照明光を照射し、試験片表面側の他方側斜め上方で試験片からの反射光を撮影し、得られた画像から腐食領域候補を抽出し、抽出された特定の腐食領域候補に対して所定の方向に下記式（１）で算出される反射ずれ量だけずれた位置に他の腐食領域候補が存在するか検索し、両者の画像の幾何学的特徴が類似する場合に腐食領域候補を試験片表面異物と判別することを特徴とする水蒸気透過度測定方法。
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