KR20090031233A - Curing state measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자외선 경화 수지의 경화 처리에 적용된 경화 상태 측정 장치에 관한 것으로, 특히 다층막의 생산 라인에 적합한 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the hardening state measuring apparatus applied to the hardening process of ultraviolet curable resin, and especially relates to the apparatus suitable for the production line of a multilayer film.
근래, 많은 산업 분야에서, 접착제나 코팅제의 경화 방법으로서 자외선 경화법(Ultra Violet Curing)이 이용되고 있다. 자외선 경화법은, 열에너지를 이용하는 열경화 방법에 비교하여, 유해물질을 대기중에 방산하지 않는, 경화 시간이 짧은, 열에 약하는 제품에도 적용할 수 있는 등의 많은 이점을 갖고 있다.In recent years, the ultraviolet curing method (Ultra Violet Curing) is used as a hardening method of an adhesive agent or a coating agent in many industrial fields. The ultraviolet curing method has many advantages as compared with the thermal curing method using thermal energy, which can be applied to a heat-vulnerable product having a short curing time that does not dissipate harmful substances in the air.
자외선 경화법에서는, 자외선 조사(照射) 전에는 주로 액체인 한편, 자외선 조사 후에는 고체로 변화하는, 자외선 경화 수지가 사용된다. 이와 같은 자외선 경화 수지는, 주제로서 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 포함하고, 또한 광중합 개시제를 포함한다. 광중합 개시제는, 조사되는 자외선을 받아서 래디칼이나 카티온을 발생하고, 발생하는 래디칼이나 카티온이 모노머나 올리고머와 중합반응을 생기게 한다. 이 중합반응에 수반하여 모노머나 올리고머는 폴리머로 변화하고, 분자량이 극히 크게 됨과 함께, 융점이 저하된다. 이 결과, 자외선 경화 수지는 액체상 태를 유지할 수 없게 되어 고체로 변화한다.In the ultraviolet curing method, an ultraviolet curable resin is used which is mainly a liquid before ultraviolet irradiation but changes to a solid after ultraviolet irradiation. Such ultraviolet curable resin contains at least one of a monomer and an oligomer as a subject, and also contains a photoinitiator. The photopolymerization initiator receives the irradiated ultraviolet rays to generate radicals or cations, and the generated radicals and cations cause a polymerization reaction with the monomers and oligomers. With this polymerization reaction, monomers and oligomers change into polymers, the molecular weight becomes extremely large, and the melting point decreases. As a result, the ultraviolet curable resin cannot maintain the liquid state and changes to a solid.
그런데, 근래, 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display)를 비롯한 플랫 디스플레이의 기술 개발이 급속하게 진행되고 있다. 이와 같은 플랫 디스플레이의 표시 성능을 결정하는 요소로서, 디스플레이 표면에 형성되는 다층막이 있다. 이 다층막은, 각각이 독자적인 광학적 특성을 갖는 시트를 적층하여 형성한 것이다. 많은 경우, 이와 같은 다층막은, 자외선 경화 수지를 이용하여 이들의 시트를 적층함으로서 형성된다. 이와 같은 다층막의 생산 라인에서는, 비교적 고속(수10m/초)으로 복수의 접합 처리가 행하여진다.By the way, in recent years, the development of the technology of a flat display, including a liquid crystal display (LCD) is progressing rapidly. As a factor for determining the display performance of such a flat display, there is a multilayer film formed on the display surface. This multilayer film is formed by stacking sheets each having unique optical characteristics. In many cases, such a multilayer film is formed by laminating these sheets using an ultraviolet curable resin. In the production line of such a multilayer film, a plurality of bonding treatments are performed at a relatively high speed (a few 10 m / sec).
일반적으로, 자외선 경화 수지의 경화도를 측정하는 것은 용이하지가 않다. 자외선 경화 수지의 경화 상태를 측정하는 방법으로서, 푸리에 변환 적외분광 광도계(FT-IR : Fourier-Transform Infrared Spectrometer)를 이용하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 비특허문헌1).In general, it is not easy to measure the degree of curing of the ultraviolet curable resin. As a method of measuring the hardened state of an ultraviolet curable resin, the method of using a Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) is proposed (for example, nonpatent literature 1).
비특허문헌1 : 이와이 시게히코·마쓰하라 히데키, 「미분 적외분광법을 이용한 자외선 경화 수지의 경화율의 계측」, 2005년도 아이치현 공업기술시험소 연구보고[Non-Patent Document 1] Ikei Shigehiko, Matsuhara Hideki, "Measurement of the Curing Rate of Ultraviolet Curing Resin Using Differential Infrared Spectroscopy", 2005 Aichi Institute of Industrial Technology Research
그러나, 상술한 비특허문헌1에 개시된 방법으로는 8차 미분 처리를 행할 필요가 있는 등, 처리가 매우 복잡하다. 그 때문에, 연구실 레벨이나 파괴 검사(발취 검사) 등에 대해서는 적용할 수 있을 가능성이 있지만, 실제의 생산 라인에서, 적용하는 것은 곤란하다. 또한, 시트의 막두께에 비교하여 자외선 경화 수지(접착제)의 막두께는 얇기 때문에, 시트로부터 발생하는 적외선이 상대적으로 크고, 충분한 측정 정밀도를 얻는 것이 어렵다는 문제도 있다.However, in the method disclosed in the above-mentioned Non-Patent Document 1, the process is very complicated, for example, it is necessary to perform an eighth differential processing. Therefore, although it is possible to apply about a laboratory level, a destructive inspection (extraction inspection), etc., it is difficult to apply in an actual production line. Moreover, since the film thickness of ultraviolet curable resin (adhesive agent) is thin compared with the film thickness of a sheet | seat, there also exists a problem that the infrared rays generate | occur | produce from a sheet are relatively large, and it is difficult to obtain sufficient measurement precision.
그 때문에, 제조 후의 제품에 대해 발취 검사를 행하여, 해당 제품이 정상인지의 여부를 판단할 수밖에 방법이 없다. 그 때문에, 어떠한 원인으로, 자외선 경화 수지의 경화 정도가 적절하지 않았다고 하여도, 이것을 제조중에 시정할 수 없고, 사후적인 처리를 행할 수밖에 없었다.Therefore, the extraction test is performed on the product after manufacture, and there is no other way but to judge whether the said product is normal. Therefore, even if the degree of curing of the ultraviolet curable resin was not appropriate due to any cause, this could not be corrected during manufacturing, and the after-treatment was inevitably performed.
이와 같이, 복수의 시트형상 부재를 접합하는 생산 라인에서는, 실용에 감당할 수 있는 자외선 경화 수지의 측정 방법이 존재하지 않았다.Thus, in the production line which joins a some sheet-like member, the measuring method of the ultraviolet curable resin which can handle practically did not exist.
그래서, 본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 자외선 경화 수지를 이용하여 연속적으로 제조되는 다층막에서의 경화 상태를 측정할 수 있는 경화 상태 측정 장치를 제공하는 것이다.Then, this invention was made | formed in order to solve such a problem, The objective is to provide the hardening state measuring apparatus which can measure the hardening state in the multilayer film manufactured continuously using an ultraviolet curable resin.
본원 발명자들은, 자외선 경화 수지에 대한 자외선 조사에 따라, 자외선 경화 수지에 포함되는 광중합 개시제 자체가 자외선 경화 수지의 경화 상태와 상관이 있는 관측 가능한 형광을 방사하는 사실을 발견하고, 이 사실을 이용하여 본원 발명을 행한 것이다.The inventors of the present invention find that the photopolymerization initiator itself contained in the ultraviolet curable resin emits observable fluorescence correlated with the curing state of the ultraviolet curable resin in response to ultraviolet irradiation to the ultraviolet curable resin, and uses this fact. This invention is performed.
본 발명의 어느 국면에 따르면, 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽으로 이루어지는 주제와 광중합 개시제를 포함하는 자외선 경화 수지의 경화 상태를 측정하는 경화 상태 측정 장치를 제공한다. 경화 상태 측정 장치는, 자외선 경화 수지를 여기(勵起)하기 위한 자외선을 조사하는 제 1 조사 수단과, 자외선의 조사에 의해 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광을 수광하는 제 1 수광 수단과, 제 1 수광 수단에 의해 측정된 형광의 양에 의거하여, 자외선 경화 수지의 경화 상태의 양호/불량을 판단하는 판단 수단을 구비한다. 자외선 경화 수지는, 적어도 2개의 시트형상 부재 사이에 개재하고 있고, 제 1 조사 수단은, 한쪽의 시트형상 부재를 통하여 자외선을 자외선 경화 수지에 조사한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a curing state measuring apparatus for measuring a curing state of an ultraviolet curable resin comprising a main body and a photopolymerization initiator comprising at least one of a monomer and an oligomer. The curing state measuring apparatus includes a first irradiation means for irradiating ultraviolet rays for exciting the ultraviolet curable resin, first light receiving means for receiving fluorescence generated from the ultraviolet curable resin by irradiation of ultraviolet rays, and a first On the basis of the amount of fluorescence measured by the light receiving means, determination means for determining the good / bad of the curing state of the ultraviolet curable resin is provided. The ultraviolet curable resin is interposed between at least two sheet members, and the first irradiation means irradiates the ultraviolet curable resin with ultraviolet rays through one sheet member.
바람직하게는, 적어도 2개의 시트형상 부재는, 소정의 반송 방향에 따라 연속적으로 반송되고, 적어도 2개의 시트형상 부재의 반송 경로에는, 자외선 경화 수지에서의 경화반응을 촉진하기 위한 자외선을 조사하는 경화 장치가 배치된다. 제 1 조사 수단 및 제 1 수광 수단은, 반송 방향으로 직교하는 방향으로 배열된 복수의 헤드부로 이루어진다.Preferably, at least two sheet-like members are continuously conveyed along a predetermined conveyance direction, and the conveyance paths of at least two sheet-like members are cured to irradiate ultraviolet rays for promoting the curing reaction in the ultraviolet curable resin. The device is deployed. The 1st irradiation means and the 1st light receiving means consist of the some head part arranged in the direction orthogonal to a conveyance direction.
또한 바람직하게는, 판단 수단은, 경화 장치를 통과 후의 자외선 경화 수지로부터의 형광량의 크기에 의거하여, 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.Also preferably, the judging means judges the good / bad of the cured state based on the magnitude of the amount of fluorescence from the ultraviolet curable resin after passing through the curing device.
또한 더욱 바람직하게는, 판단 수단은, 반송 방향으로 직교하는 방향에서의 형광량의 편차에 의거하여, 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.More preferably, the judging means judges the good / bad of the hardened state based on the variation of the amount of fluorescence in the direction orthogonal to the conveying direction.
또한 더욱 바람직하게는, 경화 상태 측정 장치는, 경화 장치를 통과 전의 자외선 경화 수지에 대해, 여기하기 위한 자외선을 조사하는 제 2 조사 수단과, 제 2 조사 수단에 의한 자외선의 조사에 의해 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광을 수광하는 제 2 수광 수단을 또한 구비한다. 판단 수단은, 제 1 수광 수단에 의해 측정된 형광의 양과, 제 2 수광 수단에 의해 측정된 형광의 양에 의거하여, 자외선 경화 수지의 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.Moreover, More preferably, the hardening state measuring apparatus is ultraviolet-curable resin by the 2nd irradiation means which irradiates the ultraviolet-ray for excitation with respect to the ultraviolet curable resin before passing through a hardening apparatus, and the irradiation of the ultraviolet-ray by a 2nd irradiation means. Also provided is a second light receiving means for receiving the fluorescence generated from the. The judging means judges the good / bad of the cured state of the ultraviolet curable resin based on the amount of fluorescence measured by the first light receiving means and the amount of fluorescence measured by the second light receiving means.
바람직하게는, 수광 수단은, 형광을 분광함으로써, 형광의 스펙트럼을 취득하는 제 1 분광 수단을 포함한다. 판단 수단은, 제 1 분광 수단에서 취득된 형광의 스펙트럼중, 자외선 경화 수지에 대응하는 특정 파장의 강도치에 의거하여, 자외선 경화 수지의 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.Preferably, the light receiving means includes first spectroscopic means for acquiring a spectrum of fluorescence by spectroscopy of fluorescence. The judging means judges the good / bad of the cured state of the ultraviolet curable resin based on the intensity value of the specific wavelength corresponding to the ultraviolet curable resin in the spectrum of the fluorescence acquired by the first spectroscopic means.
또한 바람직하게는, 경화 상태 측정 장치는, 경화 장치를 통과 전의 자외선 경화 수지에 대해, 여기하기 위한 자외선을 조사하는 제 2 조사 수단과, 제 2 조사 수단에 의한 자외선의 조사에 의해 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광을 수광함으로써, 형광의 스펙트럼을 취득하는 제 2 분광 수단을 또한 구비한다. 판단 수단은, 제 1 분광 수단에 의해 취득된 스펙트럼과, 제 2 분광 수단에 의해 취득된 스펙트럼에 의거하여, 자외선 경화 수지의 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.Also preferably, the curing state measuring device may be formed from the ultraviolet curable resin by the second irradiation means for irradiating ultraviolet rays for excitation to the ultraviolet curable resin before passing through the curing device and the irradiation of ultraviolet rays by the second irradiation means. By receiving the generated fluorescence, a second spectroscopic means for acquiring the spectrum of fluorescence is further provided. The judging means judges the good / bad of the curing state of the ultraviolet curable resin based on the spectrum acquired by the first spectroscopic means and the spectrum obtained by the second spectroscopic means.
본 발명에 의하면, 자외선 경화 수지를 이용하여 연속적으로 제조되는 다층막에서의 경화 상태를 측정할 수 있다.According to this invention, the hardening state in the multilayer film manufactured continuously using an ultraviolet curable resin can be measured.
본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 도면중의 동일 또는 상당 부분에 관해서는, 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of this invention is described in detail, referring drawings. In addition, about the same or equivalent part in drawing, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.
[실시의 형태 1][Embodiment 1]
(생산 라인의 개략 구성)(Schematic Configuration of Production Line)
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치를 구비한 자외선 조사 시스템(100A)의 개략 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the
도 1을 참조하면, 본 발명에 관한 경화 상태 측정 장치는, 대표적으로 2종류의 시트형상의 부재가 자외선 경화 수지로 이루어지는 UV 접착제에 의해 연속적으로 붙여지는 생산 라인에 적용된다. 구체적으로는, 제 1 시트(204)가 송출 롤러(102)에 의해 송출됨과 함께, 그 제 1 시트(204)의 한쪽면(접착면)에 대해, 소정의 위치에서 UV 접착제(206)가 도포된다. 그 UV 접착제(206)의 도포 위치보다 하류측에서, 제 2 시트(202)가 송출 롤러(104)에 의해, 제 1 시트(204)와 접합된다. 이와 같이, UV 접착제(206)를 통하여 적층된 제 1 시트(204) 및 제 2 시트(202)는, 또한 하류측에 있는 자외선 조사부(106)로부터 자외선이 조사된다. 자외선 조사부(106)는, 자외선 경화 수지(206)에서의 경화반응을 촉진시키기 위한 자외선을 조사하는 경화 장치이고, 대표적으로 복수의 자외선 램프 등으로 이루어지고, 이 자외선 조사부(106)로부터의 자외선을 받아 UV 접착제(206)가 경화반응이 생겨서, 제 1 시트(204)와 제 2 시트(202)가 접착된다.With reference to FIG. 1, the hardening state measuring apparatus which concerns on this invention is typically applied to the production line where two types of sheet-like members are continuously stuck by the UV adhesive which consists of an ultraviolet curable resin. Specifically, while the
이 자외선 조사부(106)의 하류측에, 본 실시의 형태에 따른 경화 상태 측정 장치를 구성하는 복수의 헤드부(112)가 배치된다. 이 복수의 헤드부(112)는, 반송 방향으로 직교하는 방향으로 배열되고, 반송되는 다층막의 일방향에서의 UV 접착제의 경화 상태를 측정한다. 경화 상태 측정 장치는, 제 1 시트(204)와 제 2 시트(202) 사이에 개재하는 UV 접착제(206)의 경화 상태를 리얼타임(인라인)으로 측정한다. 또한, 이 UV 접착제(206)에서의 경화 상태에 어떠한 이상(不具合)이 있으면, 이 이상의 원인에 따른 대처, 예를 들면 자외선 조사부(106)를 구성하는 자외선 램프의 교환 등이 행하여진다.On the downstream side of this
또한, 도 1에서는, 2종류의 시트형상 부재를 붙이는 구성에 관해 예시하였지만, 보다 많은 종류의 시트형상 부재를 붙이는 생산 라인에서도, 본 발명은 적용 가능하다.In addition, although the structure which attaches two types of sheet-like member was illustrated in FIG. 1, this invention is applicable also to the production line which attaches more types of sheet-like member.
(자외선 경화 수지)(Ultraviolet curing resin)
우선, 본 발명에 관한 자외선 조사 시스템에서 사용되는 자외선 경화 수지(UV 접착제(206))에 관해 설명한다. 자외선 경화 수지는, 자외선 조사 전에는 주로 액체인 한편, 자외선 조사 후에는 고체로 변화(경화)한다. 또한, 본 명세서에서, 「자외선 경화 수지」란, 그 상태(자외선 조사 전의 액체 상태, 또는 자외선 조사 후에서의 고체 상태)에 관계없이 총칭적인 의미로 사용한다.First, the ultraviolet curing resin (UV adhesive 206) used by the ultraviolet irradiation system which concerns on this invention is demonstrated. The ultraviolet curable resin is mainly a liquid before ultraviolet irradiation, but changes (cures) into a solid after ultraviolet irradiation. In addition, in this specification, a "ultraviolet curing resin" is used generically regardless of the state (liquid state before ultraviolet irradiation or the solid state after ultraviolet irradiation).
자외선 조사 전(경화 전)에서의 자외선 경화 수지는, 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽과, 광중합 개시제와, 각종 첨가제를 포함한다. 모노머 및 올리고머는 주제이고, 자외선을 받아서 광중합 개시제가 발생하는 래디칼이나 카티온에 의해 중합반응(주쇄(主鎖) 반응이나 가교 반응 등)이 생긴다. 그리고, 이 중합반응에 수 반하여 모노머 및 올리고머는, 폴리머로 변화하여 분자량이 극히 크게 됨과 함께 융점이 저하된다. 이 결과, 자외선 경화 수지는 액체로부터 고체로 변화한다.The ultraviolet curable resin before ultraviolet irradiation (before hardening) contains at least one of a monomer and an oligomer, a photoinitiator, and various additives. Monomers and oligomers are the subjects, and a polymerization reaction (main chain reaction, crosslinking reaction, etc.) is caused by radicals and cations in which a photopolymerization initiator is generated by receiving ultraviolet rays. And with this polymerization reaction, a monomer and an oligomer turn into a polymer, the molecular weight becomes extremely large, and a melting point falls. As a result, the ultraviolet curable resin changes from a liquid to a solid.
모노머 및 올리고머는, 한 예로서, 폴리에스테르아크릴레이트나, 우레탄아크릴레이트, 폴리부타디엔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 등으로 이루어진다. 모노머는, 단량체라고도 불리고, 중합반응에 의해 중합체를 합성한 경우의 원료가 되는 상태이다. 한편, 올리고머는, 저중합체라고도 불리고, 중합도가 2 내지 20 정도의 비교적 중합도가 낮은 상태이다.As an example, a monomer and an oligomer consist of polyester acrylate, a urethane acrylate, a polybutadiene acrylate, a silicone acrylate, an epoxy acrylate, etc. A monomer is also called a monomer and is a state used as a raw material when a polymer is synthesize | combined by a polymerization reaction. On the other hand, an oligomer is also called oligomer, and is a state with a comparatively low degree of polymerization of about 2-20 degrees.
광중합 개시제는, 자외선을 받아서 래디칼을 발생하는 래디칼 중합 개시제와, 자외선을 받아서 카티온을 발생하는 카티온 중합 개시제로 대별된다. 또한, 래디칼 중합 개시제는, 아크릴계의 모노머 및 올리고머에 대해 사용되고, 카티온 중합 개시제는, 에폭시계나 비닐에테르계의 모노머 및 올리고머에 대해 사용된다. 또한, 래디칼 중합 개시제 및 카티온 중합 개시제의 혼합물로 이루어지는 광중합 개시제를 이용하여도 좋다.Photopolymerization initiators are roughly classified into radical polymerization initiators that receive ultraviolet rays to generate radicals, and cationic polymerization initiators that receive ultraviolet rays to generate cations. In addition, a radical polymerization initiator is used with respect to an acryl-type monomer and oligomer, and a cationic polymerization initiator is used with respect to an epoxy-type and vinyl ether type monomer and oligomer. Moreover, you may use the photoinitiator which consists of a mixture of a radical polymerization initiator and a cationic polymerization initiator.
래디칼 중합 개시제는, 래디칼의 발생 과정에 따라, 수소인발형 및 분자내 개렬형으로 대별된다. 수소인발형은, 한 예로서, 벤조페논 및 올소벤조일 안식향산 메틸 등으로 이루어진다. 한편, 분자내 개렬형은, 한 예로서, 벤조인에테르나, 벤질디메틸케탈, α-히드록시알킬페논, α-아미노알킬페논, 옥소벤조일 안식향산 메틸(OBM), 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드(BMS), 이소프로필티옥산톤(IPTX), 디에틸티옥산톤(DETX), 에틸4-(디에틸아미노)벤조에이트(DAB), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-온, 벤질디메틸케탈(BDK), 1,2α히드록시알킬페논 등으로 이루어진다.The radical polymerization initiator is roughly classified into hydrogen drawing type and intramolecular cleavage type according to the radical generating process. The hydrogen drawing type consists of benzophenone, methyl oxobenzoyl benzoate, etc. as an example. On the other hand, the intramolecular cleavage is, for example, benzoin ether, benzyl dimethyl ketal, α-hydroxyalkylphenone, α-aminoalkylphenone, oxobenzoyl methyl benzoate (OBM), 4-benzoyl-4'-methyl Diphenyl sulfide (BMS), isopropyl thioxanthone (IPTX), diethyl thioxanthone (DETX), ethyl 4- (diethylamino) benzoate (DAB), 2-hydroxy-2-methyl-1 -Phenyl-propane-one, benzyl dimethyl ketal (BDK), 1,2 alpha hydroxyalkylphenone, and the like.
또한, 카티온 중합 개시제는, 한 예로서, 디페닐요드늄염 등으로 이루어진다.In addition, a cation polymerization initiator consists of diphenyl iodonium salt etc. as an example.
또한, 본 명세서에서, 「광중합 개시제」란, 광중합반응을 개시시키는 능력이 잔존하고 있는 것으로 한하지 않고, 당초의 광중합 개시제가 광중합반응에 기여함에 의해 변화하거나 광중합반응의 대상이 되는 모노머나 올리고머가 주위에 존재하지 않거나 함에 의해, 이미 광중합반응의 개시에 기여하지 않는 물질로 된 것도 포함하는 의미로 사용한다. 여기서, 광중합 개시 반응에 기여한 후의 광중합 개시제는, 많은 경우, 거의 당초의 분자의 크기를 유지한 채, 또는 2개 또는 그 이상의 수의 분자로 분열한 상태로, 폴리머의 말단에 결합하여 있다.In addition, in this specification, a "photoinitiator" does not mean that the ability to start a photoinitiation reaction remains, and the monomer and oligomer which change by the original photoinitiator contributes to a photoinitiation reaction, or which are a target of a photoinitiation reaction are It is used by the meaning including what consists of a substance which does not exist in the surrounding and which does not contribute to the start of photopolymerization reaction already. Here, the photopolymerization initiator after contributing to the photopolymerization initiation reaction is bound to the terminal of the polymer in many cases while maintaining the original size of the molecule or splitting into two or more molecules.
상술한 바와 같이, 본원 발명자들은, 이 자외선 경화 수지에 포함되는 광중합 개시제 자체가 자외선 조사에 따라, 자외선 경화 수지의 경화 상태와 상관이 있는 관측 가능한 형광을 방사하는 것을 발견하였다.As described above, the inventors of the present application found that the photopolymerization initiator itself contained in the ultraviolet curable resin emits observable fluorescence correlated with the curing state of the ultraviolet curable resin in response to ultraviolet irradiation.
보다 상세하게는, 본원 발명자들은, 대표적인 자외선 경화 수지에 대해, 파장 365㎚를 갖는 자외선을 조사한 경우에 방사되는 광의 파장에 관해, 스펙트럼 애널라이저를 이용하여 조사하였다. 이 결과, 어느 자외선 경화 수지로부터도, 자외선의 파장보다 긴 파장을 갖는 광(형광)이 방사되고 있는 것을 확인하였다.More specifically, the present inventors investigated the wavelength of the light radiated | emitted when the ultraviolet-ray which has wavelength 365nm was irradiated to typical ultraviolet curable resin using the spectrum analyzer. As a result, it was confirmed from the ultraviolet curable resin that light (fluorescence) having a wavelength longer than that of the ultraviolet rays was emitted.
여기서, 자외선 경화 수지에 포함된 광중합 개시제는, 이하와 같은 성질을 갖는다.Here, the photoinitiator contained in ultraviolet curable resin has the following properties.
(1) 중합반응을 개시시키기 위한 활성종(래디칼이나 산(酸) 등)을 생성하는 능력(양자 수율, 몰 흡광 계수)이 높다.(1) The ability (proton yield, molar extinction coefficient) to generate active species (radical, acid, etc.) for initiating a polymerization reaction is high.
(2) 반응성이 높은 활성종(活性種)을 생성한다.(2) Produces highly reactive active species.
(3) 활성종의 생성 능력을 발휘하기 위한 여기 에너지의 스펙트럼역(域)이 자외선 영역이다.(3) The spectral region of the excitation energy for exhibiting the ability to generate active species is in the ultraviolet region.
즉, 광중합 개시제는, 자외선을 흡수하기 쉬운 분자 구조의 것이 채용되고, 자외선을 흡수함에 의한 에너지(전자)를 다른 분자에 주기 쉬운 것으로 되어 있다.That is, the photoinitiator is a thing of the molecular structure which is easy to absorb an ultraviolet-ray, and is easy to give energy (electron) by absorbing an ultraviolet-ray to another molecule.
한편, 자외선 경화 수지의 주제인 모노머 및 올리고머는, 캐리어(전자)가 분자 내를 스무스하게 움직이기 어려운 구조를 취하기 때문에, 형광을 거의 발하지 않는다고 생각된다.On the other hand, since the monomer and oligomer which are the subject of ultraviolet curing resin have a structure in which a carrier (electron) does not move smoothly in a molecule | numerator, it is thought that it hardly emits fluorescence.
따라서 본원 발명자들은, 본질적으로 광중합 개시재가 자외선을 받아서 형광을 방사한 성질을 갖는 물질이라고 결론을 지었다. 본 발명에 관한 자외선 조사 시스템은, 이 광중합 개시재로부터 방사되는 형광을 측정하고, 측정 결과로부터 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단하는 것이다.Accordingly, the present inventors concluded that the photopolymerization initiator is essentially a material having a property of receiving ultraviolet rays and emitting fluorescence. The ultraviolet irradiation system which concerns on this invention measures the fluorescence radiated | emitted from this photoinitiator, and judges the hardening state of an ultraviolet curable resin from a measurement result.
(경화 상태 측정 장치의 구성)(Configuration of Curing State Measuring Device)
도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치(110)의 모식적인 외관도이다.FIG. 2: is a schematic external view of the hardening
도 2를 참조하면, 경화 상태 측정 장치(110)는, 헤드부(112)와 제어부(114)로 구성되어 있고, 제어부(114)에는, CPU(Central Processing Unit)나 RAM(Random Access Memory) 등을 탑재한 컨트롤 보드(114a) 등이 장착된다.Referring to FIG. 2, the curing
헤드부(112)는, 측정 대상인 경화반응이 생긴 후의 다층막 등에 대해 측정용 자외선(50)을 조사함과 함께, 이 측정용 자외선(50)에 의해 발생한 형광(52)을 수 광한다. 또한, 제어부(114)는, 이 헤드부(112)로부터의 측정용 자외선(50)의 조사 타이밍이나 조사량 등을 제어함과 함께, 헤드부(112)에서 수광된 형광량을 수신하여, 자외선 경화 수지(UV 접착제)의 경화 상태를 판단한다.The
도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치(110)의 개략 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a curing
도 3을 참조하면, 제어부(114)는, CPU(40)와, 패널부(38)와, 기억부(46)와, 네트워크 인터페이스부(I/F)(48)로 이루어진다. 또한, 패널부(38)는 표시부(42) 및 조작부(44)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
CPU(40)는, 경화 상태 측정 장치(110)에서의 전체 처리를 맡는 제어 장치이고, 미리 기억부(46) 등에 격납된 프로그램을 판독하여 실행함으로써, 이하에 나타내는 처리를 실현한다. 구체적으로는, CPU(40)는, 네트워크 인터페이스부(48)를 통하여, 도시하지 않은 생산 라인의 전체를 제어하는 제어 장치 등으로부터의 지령을 수신한다. 그리고, CPU(40)는, 이와 같은 지령에 응하여, 헤드부(112)로부터 측정 대상을 향하여 측정용 자외선(50)을 조사시킨다. 헤드부(112)는, 이 측정용 자외선(50)에 의해 발생하는 형광(52)을 수광하고, 이 수광량에 따른 측정치를 CPU(40)에 출력한다. CPU(40)는, 이 측정치에 의거하여, 대상이 되는 자외선 경화 수지(UV 접착제)에서의 경화 상태를 판단한다.The
표시부(42)는, 유저에 대해 경화반응에 관한 정보를 표시하기 위한 표시 장치이고, 한 예로서, LCD(Liquid Crystal Display)나 CRT(Cathode-Ray Tube) 등의 디스플레이를 포함하여 구성된다.The
조작부(44)는, 유저로부터의 조작 지령을 접수하는 지령 입력 장치이고, 한 예로서, 스위치, 터치 패널 또는 마우스 등으로 구성되고, 유저 조작에 응한 조작 지령을 CPU(40)에 출력한다.The
기억부(46)는, 프로그램이나 각종 설정을 기억하는 불휘발성 메모리 및 프로그램을 일시적으로 전개하기 위한 휘발성 메모리 등을 포함하여 구성된다.The
네트워크 인터페이스부(48)는, 상위의 제어 장치나 다른 경화 상태 측정 장치(110)와의 사이에서 데이터 통신을 행하기 위한 부위이고, 한 예로서, 이서넷(등록상표)이나 USB(Universal Serial Bus) 등으로 구성된다.The
한편, 헤드부(112)는, 투광 구동 회로(20)와, 투광 소자(22)와, 하프미러(24)와, 광필터(26)와, 수광 소자(28)와, 하이 패스 필터 회로(HPF : High Pass Filter)(30)와, 증폭 회로(32)와, 샘플 홀드 회로(S/h : Sample and Hold)(34)와, 아날로그 디지털 변환부(ADC)(36)로 이루어진다.On the other hand, the
투광 구동 회로(20)는, CPU(40)로부터의 제어 지령에 응하여, 투광 소자(22)에서 측정용 자외선(50)을 발생시키기 위한 구동 전력을 공급한다. 측정용 자외선(50)은, 광중합 개시제로부터 방사되는 형광량을 보다 정확히 측정할 수 있도록, 외란광을 제거하기 위해, 그 강도가 주기적으로 변화하는 것이 바람직하다. 그래서, 투광 구동 회로(20)는, CPU(40)로부터 조사를 지시하는 제어 지령이 주어지는 기간에서, 소정 주기로 변화하는 구동 전력을 투광 소자(22)에 공급한다.The
투광 소자(22)는, 측정용 자외선(50)을 발생하는 자외선 광원이고, 대표적으로 자외선 LED로 이루어진다. 또한, 투광 소자(22)에서 발생하는 측정용 자외 선(50)의 주(主)발광 피크는 365㎚가 바람직하다.The
투광 구동 회로(20)로부터 공급되는 구동 전력을 받아서 투광 소자(22)가 발생하는 측정용 자외선(50)은, 하프미러(24)를 통과하여 소정의 조사 위치에 집속한다. 이 측정용 자외선(50)을 받아서, 자외선 경화 수지에서는, 그 경화 상태에 따른 형광(52)이 발생한다. 발생하는 형광(52)의 일부는, 측정용 자외선(50)의 전파 경로와 실질적으로 동일한 전파 경로를 측정용 자외선(50)과는 역방향으로 전파되고, 하프미러(24)에 입사한다.The
하프미러(24)는, 이 형광(52)의 전반 방향을 지면(紙面) 하방향으로 변화시킨다. 그러면, 형광(52)은, 광필터(26)를 통과하여 수광 소자(28)에 입사한다. 즉, 하프미러(24)는, 투광 소자(22)로부터의 측정용 자외선(50)과, 자외선 경화 수지로부터 방사된 형광(52)을 분리한다. 이와 같이, 하프미러(24)가 동일한 광학 경로상을 전파하는 측정용 자외선(50)과 형광(52)을 분리함에 의해, 미약한 강도를 갖는 형광(52)을 수광 소자(28)에 의해 확실하게 검출할 수 있다.The
광필터(26)는, 투광 소자(22)로부터 방사된 측정용 자외선(50)이 직접적으로 수광 소자(28)에 입사하는 것을 억제하기 위해 배치된 것이고, 자외 영역의 광을 감쇠시키는 한편으로 가시 영역의 광을 투과하도록 구성된다. 한 예로서, 광필터(26)는, 파장이 410㎚ 이상의 광을 투과하는 유전체 다층막의 필터로 이루어진다.The
수광 소자(28)는, 한 예로서 포토 다이오드로 이루어지고, 하프미러(24) 및 광필터(26)를 통과하여 입사한 형광의 강도에 따른 전기 신호를 발생한다.The light-receiving
본 실시의 형태에 따른 경화 상태 측정 장치(110)에서는, 조명광 등의 외란광에 의해서도 자외선 경화 수지로부터 형광이 발생한다고 생각된다. 이 외란광에 의해 생기는 형광은, 주로 직류(DC)성분으로 이루어지기 때문에, 이 외란광에 의한 형광을 주파수 영역상에서 분리한다. 즉, 그 강도에 교류 성분(한 예로서, 펄스모양 변화)을 포함하는 측정용 자외선(50)을 조사하고, 이 조사에 의해 측정되는 형광량을 나타내는 신호중, 측정용 자외선(50)의 강도 변화 주기에 대응하는 주기 성분을 추출하여, 측정용 자외선(50)에 의해 생긴 형광량으로서 측정한다.In the hardening
하이 패스 필터 회로(30)는, 수광 소자(28)에서 검출된 형광량중, 주기 성분(측정용 자외선(50)에 기인한 성분)을 추출하기 위한 필터이고, 측정용 자외선(50)의 강도 변화 주기에 대응하는 주기 성분보다 고주파의 성분을 통과시킨다.The high
증폭 회로(32)는, HPF(30)로부터의 출력 신호를 소정의 증폭률(전류 전압 변환률)로 증폭하여 샘플 홀드 회로(34)에 출력한다. 그리고, 샘플 홀드 회로(34)는, 투광 소자(22)로부터 조사되는 측정용 자외선(50)의 펄스 주기에 동기하여 HPF(30)로부터의 출력 신호를 샘플링하고, 샘플링한 신호치를 다음회의 샘플링시까지 보존한다. 이로써, 각 펄스의 최대 진폭치에 따른 값이 샘플 홀드 회로(34)로부터 출력된다. 이 샘플 홀드 회로(34)로부터 출력되는 신호(아날로그의 전압 신호)는 아날로그 디지털 변환부(36)에 의해 디지털 값으로 변환되어, 형광량의 측정치로서 CPU(40)에 출력된다.The amplifying
(측정용 자외선의 조사 에어리어)(Irradiation area of ultraviolet rays for measurement)
도 4는, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치의 헤드 부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선(50)의 조사 에어리어를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4의 (a)는, 단일한 헤드부(112)를 이용하는 경우를 나타내고, 도 4의 (b)는, 복수의 헤드부(112)를 생산 라인의 반송 방향으로 직교하는 방향으로 배치한 경우를 나타낸다.FIG. 4: is a figure which shows typically the irradiation area of the ultraviolet-ray for
도 4의 (a)를 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 경화 상태 측정 장치(110)는, 헤드부(112)로부터 측정용 자외선(50)을 측정 대상으로 조사하고, 이 측정용 자외선(50)에 의해 발생한 형광(52)을 수광한다. 일반적으로, 헤드부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선(50)의 조사 에어리어의 크기는, 헤드부(112)가 형광을 수광하는 수광 에어리어의 크기에 비교하여 커지도록 설계된다.Referring to FIG. 4A, the curing
한편, 자외선 경화 수지는, 이 측정용 자외선(50)에 의해서도 경화반응이 생길 수 있다. 그 때문에, 헤드부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선(50)의 강도가 상대적으로 큰 경우에는, 그 측정용 자외선(50)의 조사 에어리어에 상당하는 부분에 대해, 경화반응이 다른 부분과 비교하여 촉진할 우려가 있다.On the other hand, in the ultraviolet curable resin, hardening reaction may generate | occur | produce also by this ultraviolet-
그래서, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 복수의 헤드부(112)를 반송 방향으로 직교하는 방향으로 배치함과 함께, 측정용 자외선의 조사 에어리어를 인접하는 헤드부(112)끼리에서 중복시키는 것이 바람직하다. 즉, 반송 방향으로 직교하는 방향에서의 측정용 자외선의 조사 강도를 가능한 한 균일화함으로써, 측정용 자외선의 조사 강도가 상대적으로 높고, 자외선 경화 수지가 이 측정용 자외선에 의해 경화반응이 생기는 경우라도, 최종 제품에의 영향(특히, 면 내에서의 경화 얼룩)을 억제할 수 있다. 또한, 자외선 경화 수지를 경화시키는 반응 공정이기 때문에, 자 외선 경화 수지에 여분의 자외선이 조사되었다고 하여도, 최종 제품에 주는 영향은 무시할 수 있다. 즉, 최종 제품에 영향을 주는 것은, 시트면 내에서의 조사 얼룩(경화 얼룩)만이라고 생각하면 좋다.Thus, as shown in FIG. 4B, the plurality of
도 5는, 측정용 자외선의 조사 얼룩에 의한 영향을 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a)는, 측정용 자외선의 중복 부분이 적은 경우를 나타내고, 도 5의 (b)는, 측정용 자외선이 소정 범위에 걸쳐 중복되어 있는 경우를 나타낸다.It is a figure for demonstrating the influence by the irradiation unevenness of the ultraviolet-ray for measurement. FIG.5 (a) shows the case where there exist few overlapping parts of the ultraviolet-ray for measurement, and FIG.5 (b) shows the case where the ultraviolet-ray for measurement overlaps over a predetermined range.
도 5의 (a)를 참조하면, 헤드부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선이 반송 방향으로 직교하는 방향에서 충분히 중복되지 않는 경우에는, 해당 직교하는 방향에서, 측정용 자외선의 조사 강도의 얼룩(편차)이 상대적으로 커진다. 한편, 도 5의 (b)를 참조하면, 헤드부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선이 반송 방향으로 직교하는 방향에서 소정 범위에 걸쳐서 중복되어 있는 경우에는, 해당 직교하는 방향에서, 측정용 자외선의 조사 강도의 얼룩(편차)이 상대적으로 작아진다.Referring to FIG. 5A, when the ultraviolet rays for measurement irradiated from the
도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 반송 방향으로 직교하는 방향에서의 측정용 자외선의 조사 강도의 편차를 억제함으로써, 최종 제품에 주는 영향을 억제할 수 있다.As shown in FIG.5 (b), the influence on a final product can be suppressed by suppressing the dispersion | variation in the irradiation intensity of the ultraviolet-ray for measurement in the direction orthogonal to a conveyance direction.
(경화 상태와 형광량과의 관계)(Relationship between Cured State and Fluorescence)
많은 자외선 경화 수지에서는, 경화반응의 진행에 수반하여, 발생하는 형광량은 증가한다. 이것은, 다음과 같은 메커니즘에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 경화반응(중합반응)의 진행에 수반하여 광중합 개시제가 소비되고, 미반응의 광중합 개시제가 감소하기 때문에, 광중합 개시제에서 흡수된 자외선 조사에 의한 광에너 지중, 중합반응이 생기기 위한 활성종(래디칼이나 산 등)의 생성에 사용되는 화학적 에너지로서의 사용량이 감소하게 된다. 한편으로, 광중합 개시제는, 중합반응에 사용된 후라도, 자외선을 흡수하기 쉬운 성질을 남기고 있기 때문에, 광중합 개시제가 측정용 자외선을 흡수함으로써 생기는 광에너지 양은 유지되고, 형광이나 열이라는 화학적 에너지와는 다른 형태의 에너지로 변환된다. 이 결과, 자외선 경화 수지의 경화반응의 진행에 따라 형광량이 증가한 경향이 나타난다. 또한, 이와 같은 경향은, 자외선 경화 수지의 기본적인 조성에 유래하는 것이기 때문에, 많은 자외선 경화 수지에 공통으로 보이는 것이 된다.In many ultraviolet curing resins, the amount of fluorescence generated increases with the progress of the curing reaction. This is considered to be due to the following mechanism. That is, the photopolymerization initiator is consumed with the progress of the curing reaction (polymerization reaction), and the unreacted photopolymerization initiator is reduced, so that the active species for the photoenergy in the photoenergy due to the ultraviolet irradiation absorbed by the photopolymerization initiator and the polymerization reaction ( The amount of chemical energy used for the production of radicals, acids, etc.) is reduced. On the other hand, since the photopolymerization initiator retains the property of easily absorbing ultraviolet rays even after being used in the polymerization reaction, the amount of light energy generated by the photopolymerization initiator absorbs ultraviolet rays for measurement is maintained, and is different from chemical energy such as fluorescence or heat. Is converted into energy of form. As a result, the amount of fluorescence tends to increase as the curing reaction of the ultraviolet curable resin proceeds. In addition, since such a tendency originates in the basic composition of ultraviolet curable resin, it becomes what is common to many ultraviolet curable resins.
도 6은, 일반적인 자외선 경화 수지에 대해 소정 강도의 자외선을 조사한 경우에 있어서의 조사 시간과 발생하는 형광량과의 관계를 도시하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the relationship between the irradiation time and the amount of generated fluorescence when irradiating ultraviolet rays having a predetermined intensity to a general ultraviolet curable resin.
도 6을 참조하면, 자외선의 조사 시간이 길어질수록, 발생하는 형광량도 단조롭게 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 자외선의 조사 시간은, 자외선 경화 수지의 경화도와 높은 상관이 있기 때문에, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광량에 의거하여, 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단할 수 있게 된다. 한 예로서, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광량과 소정의 임계치(도 6에서는, 임계치(α1))를 비교하고, 이 형광량이 임계치(α1)를 초과하고 있으면, 자외선 경화 수지가 충분히 경화되어 있다고 판단할 수 있다. 또한, 이 임계치(α1)는, 미리 실험적으로 구할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that as the irradiation time of ultraviolet rays increases, the amount of generated fluorescence monotonously increases. Since the irradiation time of an ultraviolet-ray has a high correlation with the hardening degree of an ultraviolet curable resin, the hardening state of an ultraviolet curable resin can be judged based on the amount of fluorescence which generate | occur | produces from an ultraviolet curable resin. As an example, when the amount of fluorescence generated from the ultraviolet curable resin is compared with a predetermined threshold (threshold α1 in FIG. 6), and the amount of fluorescence exceeds the threshold α1, the ultraviolet curable resin is sufficiently cured. You can judge. In addition, this threshold value α1 can be experimentally obtained in advance.
(제어 구조 그 1)(Control structure 1)
도 7은, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 제어부(114)에서의 제어 구조를 도 시하는 블록도이다. 본 실시의 형태에서, 복수의 경화 상태 측정 장치가 배치되고, 각 경화 상태 측정 장치에 대응하는 제어부(114)가 측정 대상의 부분(이하에서는, 「트랙」이라고도 칭한다)에서 경화 상태의 양호/불량을 판단한다.7 is a block diagram showing a control structure of the
도 7을 참조하면, 각 제어부(114)는, 감산부(302)와 비교부(304)를 그 기능으로서 포함한다. 감산부(302)는, 대응하는 헤드부(112)에서 측정된 형광량으로부터 소정의 오프셋량(β)을 뺀다. 이 오프셋량(β)은, 측정 대상의 다층막을 구성하는 시트형상 부재로부터 발생하는 형광량에 상당한다. 즉, 헤드부(112)에서 측정되는 형광량은, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 성분과, 각각의 시트형상 부재로부터 발생하는 성분을 포함한다. 그래서, 감산부(302)는, 이 헤드부(112)에서 측정되는 형광량으로부터, 시트형상 부재로부터 발생하는 성분에 상당하는 형광량을 뺀다. 이 오프셋량(β)은 미리 실험적으로 구할 수 있고, 예를 들면, 자외선 경화 수지를 도포하지 않는 상태에서, 측정된 형광량으로부터 결정할 수 있다.Referring to FIG. 7, each
비교부(304)는, 감산부(302)로부터 출력되는 값과 임계치(α1)를 비교하고, 이 값이 임계치(α1)를 초과하고 있으면, 경화 상태가 양호하다고 판단하고, 그렇지 않으면, 경화 상태가 불량이라고 판단한다. 이 임계치(α1)에 대해서도, 미리 실험적으로 구할 수 있다.The
이와 같이, 복수의 제어부(114)의 각각이, 대응하는 트랙에서의 경화 상태의 양호/불량을 판단하고, 그 판단 결과를 출력한다. 이들의 판단 결과에 의거하여, 생산 라인의 어느 부위에서 어떠한 이상이 발생하고 있는지를 판단할 수 있다. 또한, 생산 라인에서는, 반송 방향에 따라 측정 대상이 반송되기 때문에, 어떠한 이 상이 발생하고 있으면, 동일한 트랙에서 경화 불량이 연속적으로 생기고 있다고 생각된다.In this way, each of the plurality of
또한, 복수의 제어부(114)로부터의 경화 상태의 양호/불량 판단 결과와, 라인 속도(늘어나는 거리)를 관련지어서 기억함으로써, 최종 제품중에서 경화 상태가 불충분한 부위를 특정할 수도 있다. 또한, 이와 같은 매핑의 결과를 2차원적으로 표시하여도 좋다.Further, by storing the good / bad judgment result of the hardened state from the plurality of
(제어 구조 그 2)(Control structure 2)
플랫 디스플레이 등에 사용되는 다층막에 관해서는, 면 내에서의 경화 얼룩을 억제할 필요가 있다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 각 트랙으로부터의 형광량의 크기의 절대치에 의거하여 판단할뿐만 아니라, 트랙 사이의 형광량의 편차에 대해서도 허용 범위 내에 수납되어 있는지의 여부를 판단할 필요가 있다.Regarding the multilayer film used for a flat display etc., it is necessary to suppress hardening unevenness in surface. Therefore, as described above, it is necessary not only to judge based on the absolute value of the magnitude of the fluorescence amount from each track, but also to determine whether the deviation of the fluorescence amount between the tracks is stored within the allowable range.
도 8은, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 양호/불량을 판단하기 위한 제어 구조를 도시하는 블록도이다. 이와 같은 제어 구조는, 복수의 제어부(114)중의 하나에 실장하여도 좋고, 복수의 제어부(114)를 통괄하는 제어 장치 등에 실장하여도 좋다.8 is a block diagram showing a control structure for determining the curing good / failure according to Embodiment 1 of the present invention. Such a control structure may be mounted on one of the plurality of
도 8에 도시하는 제어 구조는, 최대치 추출부(MAX)(312)와, 최소치 추출부(MIN)(314)와, 감산부(316)와, 비교부(318)를 포함한다.The control structure shown in FIG. 8 includes a maximum value extraction section (MAX) 312, a minimum value extraction section (MIN) 314, a
최대치 추출부(312)는, 복수의 헤드부(112)에서 각각 측정된 형광량중 최대의 것을 추출한다. 또한, 최소치 추출부(314)는, 복수의 헤드부(112)에서 각각 측정된 형광량중 최소의 것을 추출한다. 그리고, 감산부(316)가, 최대치 추출부(312) 에서 추출된 형광량과, 최소치 추출부(314)에서 추출된 형광량의 차를 산출한다. 즉, 감산부(316)는, 복수의 헤드부(112)에서 각각 측정된 형광량중, 최대치와 최소치의 차를 산출한다.The maximum
비교부(318)가, 이 감산부(316)가 산출한 형광량의 최대치와 최소치의 차를 소정의 임계치(α2)와 비교하고, 이 값이 임계치(α2)를 초과하고 있으면, 다층막의 면 내에서 경화 얼룩이 생기고 있다고 간주하고, 경화 상태가 불량이라고 판단한다. 그렇지 않으면, 경화 상태가 양호하다고 판단한다. 즉, 비교부(318)가, 복수의 헤드부(112)에서 각각 측정되는 형광량중, 최대치와 최소치의 차(편차)가 허용할 수 있는 범위를 초과하고 있으면, 경화 불량이라고 판단한다. 이 임계치(α2)에 관해서는, 미리 실험적으로 구할 수 있다.The
본 발명의 실시의 형태에 의하면, 복수의 시트형상 부재를 자외선 경화 수지(UV 접착제)를 이용하여 붙이는 생산 라인에서, 인라인으로 그 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단할 수 있다. 그 때문에, 제조 도중에 이상 등이 생긴 경우라도, 그 이상의 발생을 검지할 수 있음과 함께, 그 이상의 내용에 의거하여, 생산 라인의 조정 등을 행할 수 있다. 이로써, 사후적으로 발취 검사를 행한 경우와는 달리, 제품 전체가 불량품이라고 제조 후에 판명되는 사태를 회피할 수 있다.According to embodiment of this invention, the hardening state of the ultraviolet curable resin can be judged inline in the production line which attaches a some sheet-like member using an ultraviolet curable resin (UV adhesive). Therefore, even when abnormality etc. arise in the middle of manufacture, while the occurrence of the abnormality can be detected, the production line etc. can be adjusted based on the above content. This makes it possible to avoid the situation where the whole product is found to be defective after the manufacture, unlike the case where the extraction inspection is carried out after the fact.
[실시의 형태 1의 제 1 변형예][First Modification of Embodiment 1]
상술한 실시의 형태 1에서는, 동일한 헤드부가 측정용 자외선을 조사함과 함께, 형광을 수광하는 구성에 관해 예시하였지만, 각 기능을 분리하여 구성하여도 좋다.In Embodiment 1 mentioned above, although the same head part irradiated the ultraviolet-ray for measurement, and demonstrated the structure which receives fluorescence, you may comprise each function separately.
도 9는, 본 발명의 실시의 형태 1의 제 1 변형예에 따른 경화 상태 측정 장치를 구비하는 자외선 조사 시스템(100B)의 개략 구성도이다.FIG. 9: is a schematic block diagram of the
도 9를 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 자외선 조사 시스템(100B)에서는, 제 1 시트(204) 및 제 2 시트(202)가 UV 접착제(206)를 통하여 적층된 위치의 하류측에, 측정용 자외선을 조사하기 위한 조사 헤드부(122) 및 복수의 수광 헤드부(124)가 배치된다.Referring to FIG. 9, in the
도 10은, 조사 헤드부(122)와 수광 헤드부(124)와의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10: is a figure for demonstrating the positional relationship of the
도 10을 참조하면, 조사 헤드부(122)는, 반송 방향으로 직교하는 방향으로 개략 균일한 측정용 자외선을 조사하고(투광 에어리어), 각 수광 헤드부(124)는, 각각의 수광 에어리어에서 발생하는 형광량을 수광하여, 그 형광량을 측정한다. 그 밖의 부위(제어부 등)에 관해서는, 상술한 실시의 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.Referring to FIG. 10, the
도 11은, 조사 헤드부(122)의 주요부를 도시하는 사시도이다.11 is a perspective view illustrating a main part of the
도 12는, 조사 헤드부(122)를 구성하는 광학 모듈(602)의 한 예를 도시하는 사시도이다.12 is a perspective view illustrating an example of the
도 11을 참조하면, 조사 헤드부(122)는, 한 예로서, 복수의 광학 모듈(602)이 1렬로 정렬 배치되고 구성된다. 이 연결되는 광학 모듈(602)의 수는, 적용되는 생산 라인의 폭 등에 따라 적절히 선택된다.Referring to FIG. 11, as an example, the
도 12를 참조하면, 광학 모듈(602)의 각각은, 측정용 자외선을 발생하는 광 원(604)과, 광원(604)으로부터 발생하는 측정용 자외선이 투과한 렌즈부(606)와, 광원(604) 및 렌즈부(606)를 지지한 홀더부(608)와, 홀더부(608)의 노치부를 덮는 커버부(610)를 포함한다. 광원(604)은, 대표적으로 자외선 LED(Light Emitting Diode) 등으로 구성되고, 광원(604)에서 발생한 측정용 자외선은, 렌즈부(606)에 의해 확산된 다음, 측정 대상으로 조사된다. 상술한 바와 같은 구성에 의해, 조사 헤드부(122)는, 반송 방향으로 직교하는 방향으로 개략 균일한 측정용 자외선을 조사한다.Referring to FIG. 12, each of the
그 밖의 제어 구조 등에 관해서는, 상술한 실시의 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.Other control structures and the like are the same as those in the first embodiment described above, and thus detailed description thereof will not be repeated.
본 발명의 실시의 형태에 의하면, 상술한 실시의 형태 1에서 얻어지는 효과에 더하여, 반송 방향으로 직교하는 방향에서의 측정용 자외선의 조사 강도를 보다 균일화할 수 있다.According to embodiment of this invention, in addition to the effect obtained by Embodiment 1 mentioned above, irradiation intensity of the ultraviolet-ray for a measurement in the direction orthogonal to a conveyance direction can be made more uniform.
[실시의 형태 1의 제 2 변형예]Second Modification of Embodiment 1
상술한 실시의 형태 1 및 그 제 1 변형예에서는, 복수의 광원을 이용하여 측정용 자외선을 발생하는 구성에 관해 설명하였지만, 실시의 형태 1의 제 2 변형예에서는, 단일한 광원을 이용한 구성에 관해 설명한다.In Embodiment 1 and the first modified example described above, the configuration of generating ultraviolet rays for measurement using a plurality of light sources has been described. In the second modified example of Embodiment 1, the configuration using a single light source is used. Explain.
본 발명의 실시의 형태 1의 제 2 변형예에 따른 자외선 조사 시스템의 개략 구성은, 도 9에 도시하는 본 발명의 실시의 형태 1의 제 1 변형예에 따른 자외선 조사 시스템(100B)과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.The schematic structure of the ultraviolet irradiation system which concerns on the 2nd modified example of Embodiment 1 of this invention is the same as that of the
도 13은, 본 발명의 실시의 형태 1의 제 2 변형예에 따른 조사 헤드부(132) 의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면, 조사 헤드부(132)는, 측정용 자외선을 라인 빔 형상으로 방사한다.FIG. 13: is a figure for demonstrating the operation state of the
도 14는, 조사 헤드부(132)의 광학계의 모식도이다. 도 14를 참조하면, 조사 헤드부(132)는, 자외선을 발생하는 레이저 광원(502)과, 레이저 광원(502)의 광축상에 배치된 콜리메이트 렌즈(504)와, 마찬가지로 레이저 광원(502)의 광축상에 배치된 확산 렌즈(506)를 포함한다. 레이저 광원(502)으로부터 방사된 측정용 자외선은, 콜리메이트 렌즈(504)를 통과함에 의해 평행광으로 변환되고, 확산 렌즈(506)로 유도된다. 이 확산 렌즈(506)에서, 측정용 자외선은 확산 빔으로 변환되고, 측정 대상에 방사된다.14 is a schematic diagram of an optical system of the
그 밖의 제어 구조 등에 관해서는, 상술한 실시의 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.Other control structures and the like are the same as those in the first embodiment described above, and thus detailed description thereof will not be repeated.
본 발명의 실시의 형태에 의하면, 상술한 실시의 형태 1에서 얻어지는 효과에 더하여, 구조를 간소하게 유지하면서, 반송 방향으로 직교하는 방향에서의 측정용 자외선의 조사 강도를 보다 균일화할 수 있다.According to embodiment of this invention, in addition to the effect obtained by Embodiment 1 mentioned above, the irradiation intensity of the ultraviolet-ray for a measurement in the direction orthogonal to a conveyance direction can be made more uniform, keeping a structure simple.
[실시의 형태 2][Embodiment 2]
상술한 실시의 형태 1 및 그 변형예에서는, 2종류의 시트형상 부재를 1층의 자외선 경화 수지를 이용하여 접합한 다층막을 측정 대상으로 하는 경우에 관해 예시하였지만, 본 실시의 형태에서, 복수의 자외선 경화 수지의 층을 갖는 다층막의 경화 상태를 측정하는 경우에 관해 예시한다.Although Embodiment 1 mentioned above and the modified example demonstrated the case where the multilayer film which bonded two types of sheet-like members using one layer of ultraviolet curing resin as a measurement object was used, in this Embodiment, The case where the hardening state of the multilayer film which has a layer of ultraviolet curable resin is measured is illustrated.
(다층막의 구조)(Structure of Multilayer Film)
우선, 도 15를 참조하여, 대표적인 플랫 디스플레이에 이용되는 다층막에 관해 설명한다.First, with reference to FIG. 15, the multilayer film used for a typical flat display is demonstrated.
도 15는, 대표적인 액정 디스플레이의 단면 구조의 한 예를 도시하는 도면이다.15 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of a representative liquid crystal display.
도 15를 참조하면, 액정 디스플레이는, 각각이 특정한 기능을 실현하는 복수의 층으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 2개의 유리층(416)에 의해 끼워진 액정층(418)이 중심에 위치하고, 그 표시면측에는, 광학 보상 시트(420), 편광판(422), 반사 방지 시트(424)가 그 순서로 적층된다. 또한, 액정층(418)의 백라이트측에는, 광학 보상 시트(414), 편광판(412), 휘도 향상 시트(410), 렌즈 시트(408), 광확산 시트(40)가 그 순서로 적층된다. 또한, 백라이트로서는, 광원(400)과, 광원으로부터의 광의 전반 방향을 변경하는 도광판(402)과, 반사판(404)으로 이루어진다.Referring to Fig. 15, the liquid crystal display is composed of a plurality of layers each of which realizes a specific function. Specifically, the
광확산 시트(406)는, 광원(400)으로부터의 광을 확산하여, 면내 방향으로 균일화한다. 렌즈 시트(408)는, 광확산 시트(406)에서 확산한 광을 소정의 위치로 수속한다. 휘도 향상 시트(410)는, 색온도 등을 조정하여 휘도를 높인다. 편광판(412, 422)은, 액정의 배향 방향 등에 따라, 광원(400)으로부터의 광을 소정 방향으로 편광한다. 광학 보상 시트(414, 420)는, 구체적으로는 1/4파장 시트 등이고, 광학 위상이나 편광 방향 등을 조정한다. 또한, 반사 방지 시트(424)는, 환경광 등의 외란광에 의한 난반사를 방지한다.The
또한, 광학 보상 시트(414, 420)나 편광판(412, 422) 등은, 요구되는 광학 특성을 실현하기 위해, 복수의 시트를 접합시켜서 형성된 것도 많다.In addition, the
이와 같은 액정 디스플레이에 사용된 다층막을 제조하는 과정에서는, 많은 시트가 적층된 상태에서, 특정한 층에 있는 자외선 경화 수지의 경화 상태를 측정하여야 하는 경우도 있다.In the process of manufacturing the multilayer film used for such a liquid crystal display, it may be necessary to measure the hardening state of the ultraviolet curable resin in a specific layer in the state in which many sheets are laminated | stacked.
그래서, 본 실시의 형태에서는, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광의 파장에 의거하여, 자외선 경화 수지의 각 층에서의 경화 상태를 측정한다.So, in this embodiment, the hardening state in each layer of an ultraviolet curable resin is measured based on the wavelength of the fluorescence which arises from an ultraviolet curable resin.
(경화 상태 측정 장치의 구성)(Configuration of Curing State Measuring Device)
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 경화 상태 측정 장치(110A)의 개략 구성도이다.FIG. 16: is a schematic block diagram of the hardening
도 16을 참조하면, 경화 상태 측정 장치(110A)는, 헤드부(142)와, 제어부(114A)로 이루어지고, 측정용 자외선의 조사에 의해 발생하는 형광의 스펙트럼을 측정함과 함께, 이 형광 스펙트럼에 의거하여, 자외선 경화 수지의 각 층에서의 경화 상태를 판단한다. 또한, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광과 시트 그 자체부터 발생하는 형광을 분리하는데도 유효하다.Referring to FIG. 16, the curing
헤드부(142)는, LED 투광 모듈(152)과, 렌즈 모듈(154)과, 분광 모듈(156)과, AD(Analog to Digital) 변환부(158)를 포함한다.The
LED 투광 모듈(152)은, 예를 들면, 파장 365㎚를 갖는 측정용 자외선을 발생하는 자외선 LED(152a)와, 이 자외선 LED(152a)로부터 발생하는 측정용 자외선을 평행광으로 변환한 콜리메이트 렌즈(152b)를 포함한다. 이 콜리메이트 렌즈(152b)를 투과한 측정용 자외선은, 렌즈 모듈(154)에 유도된다.The
렌즈 모듈(154)은, LED 투광 모듈(152)로부터의 측정용 자외선(50)을 반사하 여 측정 위치에 유도하기 위한 다이크로익 미러(154a)와, 다이크로익 미러(154a)와 측정 위치 사이의 광학 경로상에 배치된 콜리메이트 렌즈(154b)와, 콜리메이트 렌즈(154b) 및 다이크로익 미러(154a)의 광축의 연장선상에 배치된 미러(154c)를 포함한다.The
또한, 도시의 렌즈 모듈(154)의 구성에 대신하여, 다이크로익 미러(154a)에 대신하여 하프미러를 마련함과 함께, 해당 하프미러와 분광 모듈(156) 사이의 광학 경로상에, 형광을 투과하면서 자외선을 차단하는 필터를 마련하는 구성을 채용하여도 좋다.In addition to the configuration of the
LED 투광 모듈(152)로부터 방사된 측정용 자외선(50)은, 다이크로익 미러(154a)에서 반사된 지면(紙面) 하향에 전반 방향을 변화하고, 콜리메이트 렌즈(154b)를 투과하여 측정 대상으로 조사된다. 이 측정용 자외선(50)에 의해 측정 대상으로부터 생기는 형광(52)은, 측정용 자외선(50)과 개략 동일한 광학 경로를 측정용 자외선(50)과 역방향으로 전반하고, 콜리메이트 렌즈(154b) 및 다이크로익 미러(154a)를 통과하여 미러(154c)에 입사한다. 미러(154c)에서 반사된 형광(52)은, 분광 모듈(156)에 유도된다.The
분광 모듈(156)은, 형광(52)을 파장별로 분리한 분광 소자와, 파장별로 분리된 형광(52)을 수광하여, 그 수광 강도에 따른 신호를 출력하는 강도 검출부(156b)를 포함한다. 강도 검출부(156b)로서는, 대표적으로 라인 CCD(Charged Couple Device) 등이 이용된다.The
이와 같은 구성에 의해, 측정용 자외선에 따라 측정 대상으로부터 발생하는 형광의 스펙트럼을 측정할 수 있다.By such a structure, the spectrum of the fluorescence which arises from a measurement object according to the ultraviolet-ray for a measurement can be measured.
(형광의 파장 특성)(Wavelength characteristics of fluorescence)
우선, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광의 파장 특성에 관해 설명한다.First, the wavelength characteristic of the fluorescence which arises from an ultraviolet curable resin is demonstrated.
표 1은, 대표적인 자외선 경화 수지에 대한 형광 방사의 유무를 조사한 결과를 표시한다. 표 1에서는, 스펙트럼 애널라이저를 이용하여, 복수의 자외선 경화 수지의 각각에 대해, 파장 365㎚의 자외선을 조사한 경우에서의 형광 방사의 유무, 및 형광 방사에 관한 피크 파장에 관해 조사한 결과를 나타낸다.Table 1 shows the result of having investigated the presence or absence of the fluorescence emission with respect to typical ultraviolet curable resin. In Table 1, the result of having investigated the presence or absence of fluorescence emission in the case of irradiating the ultraviolet-ray of wavelength 365nm with respect to each of some ultraviolet curable resin using the spectrum analyzer, and the peak wavelength which concerns on fluorescence emission is shown.
[표 1]TABLE 1
도 17은, 다양한 종류의 자외선 경화 수지에 관해, 발생하는 형광의 주발광 피크를 플롯한 그래프이다. 도 17에 도시하는 그래프의 횡축은, 대상으로 한 자외선 경화 수지에 편의상 붙인 일련번호이다.17 is a graph plotting the main luminescence peak of fluorescence generated for various types of ultraviolet curable resins. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 17 is a serial number attached to the ultraviolet curable resin made into object for convenience.
표 1 및 도 17을 참조하면, 대상으로 한 모든 자외선 경화 수지에서, 조사 자외선(파장 365㎚)에 비교하고 파장이 긴 형광이 방사되고 있는 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1 and FIG. 17, it was confirmed that fluorescence with a long wavelength was emitted from all ultraviolet curable resins as a target compared with irradiation ultraviolet rays (wavelength 365nm).
이와 같이 측정용 자외선의 조사에 의해 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광의 파장은, 측정용 자외선의 파장보다 길고, 또한 그 파장은 자외선 경화 수지의 종류에 의존한다고 할 수 있다.Thus, it can be said that the wavelength of the fluorescence which arises from ultraviolet curable resin by irradiation of the ultraviolet-ray for measurement is longer than the wavelength of the ultraviolet-ray for measurement, and that wavelength depends on the kind of ultraviolet curable resin.
이하, 도 18 내지 도 25를 참조하여, 측정된 형광의 스펙트럼 특성의 한 예에 관해 설명한다. 또한, 도 19 내지 도 25는, 미리 소정량의 자외선을 조사하여 경화반응을 발생시킨 자외선 경화 수지를 대상으로 하고, 이들의 자외선 경화 수지에 대해, 어느것이나 주발광 피크가 365㎚의 자외선을 조사한 경우에 측정된 형광의 스펙트럼 특성을 도시한다.Hereinafter, an example of the spectral characteristics of the measured fluorescence will be described with reference to FIGS. 18 to 25. 19 to 25 are directed to ultraviolet curable resins which have been previously irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays to cause a curing reaction, and all of these ultraviolet curable resins are irradiated with ultraviolet rays having a main emission peak of 365 nm. The spectral characteristics of the measured fluorescence in the case are shown.
도 18은, 측정용 자외선(주발광 피크 : 365㎚)의 스펙트럼 특성을 도시한다.Fig. 18 shows the spectral characteristics of the ultraviolet rays for measurement (main emission peak: 365 nm).
도 19는, 스리본드사제 3034의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 20은, 케미텍사제 케미실U-1582의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 21은, 케미텍사제 케미실U-1481의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 22는, 케미텍사제 케미실U-1595의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 23은, 케미텍사제 케미실U-1542의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 24는, 케미텍사제 케미실U-1542J의 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 25는, 케미텍사제 케미실U-1455B의 스펙트럼 특성을 도시한다.Fig. 19 shows the spectral characteristics of 3034 manufactured by Three Bonds. FIG. 20 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1582 manufactured by Chemitech. Fig. 21 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1481 manufactured by Chemitech. Fig. 22 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1595 manufactured by Chemtech. 23 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1542 manufactured by Chemitech Co., Ltd. Fig. 24 shows the spectral characteristics of Chemitech Co., Ltd. Chemisil U-1542J. 25 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1455B.
도 18에 도시하는 스펙트럼 특성과 비교하여, 도 19 내지 도 25에 도시하는 스펙트럼 특성에는, 다른 파장에 주발광 피크가 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광의 스펙트럼을 측정함에 의해, 자외선 경화 수지의 종류를 특정할 수 있음과 함께, 그 주발광 피크의 절대치에 의거하여, 해당 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단할 수 있다.Compared with the spectral characteristics shown in FIG. 18, it turns out that the main emission peak exists in another wavelength in the spectral characteristics shown in FIGS. 19-25. In this way, by measuring the spectrum of the fluorescence generated from the ultraviolet curable resin, the type of the ultraviolet curable resin can be specified, and the curing state of the ultraviolet curable resin can be determined based on the absolute value of the main emission peak. Can be.
즉, 복수의 자외선 경화 수지의 층을 포함하는 다층막에 대해서도, 각 자외선 경화 수지의 종류를 특정할 수 있으면, 발생하는 형광의 스펙트럼중, 대응하는 파장을 선택적으로 추출함으로써, 각 층의 경화 상태를 판단할 수 있다. 단, 복수의 제조 공정을 거치고 차례 차례로 적층된 다층막에 대해, 어느 하나의 제조 공정에서 경화 상태를 판단하는 것은 어려운 경우도 있다. 이것은, 앞(前)공정에서의 처리 내용이 명백하게 되어 있지 않은 경우에는, 이미 사용되고 있는 자외선 경화 수지의 종류를 특정할 수 없기 때문이다.That is, also about the multilayer film containing the layer of several ultraviolet curable resin, if the kind of each ultraviolet curable resin can be specified, the hardening state of each layer will be selected by selectively extracting a corresponding wavelength from the spectrum of the fluorescence which arises. You can judge. However, it may be difficult to judge the hardening state in any one manufacturing process with respect to the multilayer film laminated | sequentially laminated | stacked through several manufacturing processes. This is because the type of ultraviolet curable resin already used cannot be specified when the content of the process in the previous step is not clear.
그래서, 본 실시의 형태에 따른 자외선 조사 시스템에서는, 자외선 경화 수지에 대해 경화반응을 촉진시키기 위한 자외선의 조사 전 및 조사 후의 위치에서, 각각 형광의 스펙트럼을 측정하고, 이 스펙트럼의 차에 의거하여, 대상으로 하는 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단한다. 이로써, 앞공정에서의 처리에 의존하는 일 없고, 대상이 되는 공정에서 자외선 경화 수지의 경화반응을 평가할 수 있다.Therefore, in the ultraviolet irradiation system according to the present embodiment, the spectrum of fluorescence is respectively measured at the positions before and after irradiation of ultraviolet rays for promoting the curing reaction with respect to the ultraviolet curable resin, and based on the difference of this spectrum, The hardening state of the ultraviolet curable resin made into the object is judged. Thereby, the hardening reaction of an ultraviolet curable resin can be evaluated in the process made into the object, without depending on the process in a previous process.
(전체 구성)(Overall configuration)
도 26은, 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 자외선 조사 시스템(100C)의 개략 구성도이다.FIG. 26: is a schematic block diagram of the ultraviolet irradiation system 100C which concerns on Embodiment 2 of this invention.
도 26을 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 자외선 조사 시스템(100C)에서는, 자외선 조사부(106)의 상류측 및 하류측의 각각에서, 복수의 헤드부(142)가 배치된다. 즉, 자외선 조사부(106)의 상류측에 배치되는 복수의 헤드부(142)는, UV 접착제(206)의 경화반응 전의 초기 상태에서의 형광의 스펙트럼을 측정하고, 자외선 조사부(106)의 하류측에 배치되는 복수의 헤드부(142)는, UV 접착제(206)의 경화반응 후에서 형광의 스펙트럼을 측정한다.Referring to FIG. 26, in the ultraviolet irradiation system 100C according to the present embodiment, a plurality of
(제어 구조)(Control structure)
도 27은, 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 제어부에서의 제어 구조를 도시하는 블록도이다. 본 실시의 형태에서는, 자외선 경화 수지의 경화반응을 촉진시키기 위한 자외선의 조사 전후에서 측정된 2개의 형광 스펙트럼에 의거하여, 경화 상태의 양호/불량을 판단한다. 또한, 경화반응을 촉진시키기 위한 자외선의 조사 전후에서, 각각 공통의 트랙으로부터의 형광량을 수광하도록, 각각의 헤드부(142)가 배치된다. 또한, 도 27에는, 대표적으로, 하나의 트랙에서의 경화 상태의 양호/불량을 판단하는 구성을 나타내지만, 복수의 트랙에 걸쳐서 헤드부(142)가 배치되는 경우에는, 도 27에 도시하는 제어 구조가 복수 마련된다.27 is a block diagram showing a control structure of the control unit according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the good / bad of a hardened state is judged based on the two fluorescence spectra measured before and after irradiation of the ultraviolet-ray for accelerating hardening reaction of an ultraviolet curable resin. Further, before and after irradiation of ultraviolet rays for promoting the curing reaction, each
도 27을 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 제어부는, 파장 선택부(362, 364)와, 감산부(366)와, 비교부(368)를 포함한다. 파장 선택부(362)는, 자외선 조사부(106)(도 26)의 하류측에 배치된 헤드부(142)에 의해 측정된 형광 스펙트럼중, 대상이 되는 자외선 경화 수지(UV 접착제(206))의 주발광 피크에 상당하는 특정 파장(λ)에 대응하는 강도치를 선택하고 출력한다. 마찬가지로, 파장 선택부(364)는, 자외선 조사부(106)(도 26)의 상류측에 배치된 헤드부(142)에 의해 측정된 형광 스펙트럼중, 대상이 되는 자외선 경화 수지(UV 접착제(206))의 주발광 피크에 상당하는 특정 파장(λ)에 대응하는 강도치를 선택하여 출력한다. 여기서, 파장(λ)은, 유저에 의해 설정, 또는 상위의 제어 장치 등으로부터의 지령에 의해 설정된다. 또한, 특정 파장(λ)을 중심으로 하는 소정 범위에 포함되는 강도치를 적산한 값을 출력하여도 좋다.Referring to FIG. 27, the control unit according to the present embodiment includes
감산부(366)는, 파장 선택부(362)로부터의 출력치로부터 파장 선택부(364)로부터의 출력치를 뺀다. 즉, 감산부(366)는, 자외선 조사부(106)의 상류측에 배치된 헤드부(142)에 의해 측정된 특정 파장(λ)의 강도치를 초기치로 하여, 파장 선택부(362)로부터의 출력치로부터 뺀다. 이로써, 제 1 시트(204)나 제 2 시트(202)에 미리 자외선 경화 수지가 포함되어 있는 경우라도, 감산부(366)로부터 출력되는 값에는, 이와 같은 초기 조건에 의존하는 요소는 제외된다.The
비교부(368)는, 감산부(366)로부터 출력되는 출력치와 임계치(α3)를 비교하고, 이 출력치가 임계치(α3)를 초과하고 있으면, 경화 상태가 양호하다고 판단하고, 그렇지 않으면, 경화 상태가 불량이라고 판단한다. 이 임계치(α3)에 대해서도, 미리 실험적으로 구할 수 있다.The
상술한 방법에 더하여, 상류측에서 측정되는 형광 스펙트럼과, 하류측에서 측정된 형광 스펙트럼과의 차를 산출해 두고 나서, 피크 파장을 구하거나, 특정 파장 범위의 강도를 구하거나 하여도 좋다.In addition to the above-described method, after calculating the difference between the fluorescence spectrum measured on the upstream side and the fluorescence spectrum measured on the downstream side, the peak wavelength may be obtained or the intensity of a specific wavelength range may be obtained.
본 발명의 실시의 형태에 의하면, 상술한 실시의 형태 1에서 얻어지는 효과 에 더하여, 복수의 자외선 경화 수지층을 포함하는 다층막에 대해서도, 경화 상태를 판단할 수 있다. 즉, 자외선 경화 수지의 종류에 따라 발생하는 형광의 특정 파장의 성분에 의거하여, 특정한 자외선 경화 수지를 특정할 수 있다. 또한, 어떤 종류의 자외선 경화 수지가 포함되어 있는지가 불명한 경우라도, 새롭게 도포한 자외선 경화 수지의 경화반응 전과 경화반응 후에 있어서 측정한 형광에 의거하여, 해당 자외선 경화 수지의 경화 상태를 판단한다. 그 때문에, 다수가 공정을 경유하여 제조되는 플랫 디스플레이에 이용되는 다층막의 품질을 향상시킬 수 있다.According to embodiment of this invention, in addition to the effect obtained by Embodiment 1 mentioned above, a hardening state can also be judged also about the multilayer film containing a some ultraviolet curable resin layer. That is, specific ultraviolet curable resin can be specified based on the component of the specific wavelength of the fluorescence which generate | occur | produces according to the kind of ultraviolet curable resin. Moreover, even if it is unknown what kind of ultraviolet curable resin is contained, the hardening state of this ultraviolet curable resin is judged based on the fluorescence measured before and after the hardening reaction of the newly apply | coated ultraviolet curable resin. Therefore, the quality of the multilayer film used for the flat display manufactured by many via a process can be improved.
[그 밖의 양태][Other Aspects]
(헤드부 사이의 교정)(Calibration between heads)
복수의 헤드부가 반송 방향으로 직교하는 방향으로 배열된 경우이고, 이 직교 방향에서의 경화 상태의 편차를 검사하기 위해서는, 각 헤드부에서의 측정용 자외선(50)을 발생하기 위한 자외선 광원이나, 발생하는 형광을 수광하기 위한 수광 소자의 특성을 서로 일치시켜 둘 필요가 있다. 즉, 이들의 소자의 편차에 의해, 경화 상태에 편차가 있다고 잘못 판단될 우려가 있기 때문이다. 또한, 상술한 바와 같이, 상류측에서 측정된 형광 스펙트럼과, 하류측에서 측정된 형광 스펙트럼의 차에 의거하여, 경화 상태의 양호/불량을 판단하는 구성에 있어서도, 상류측에 배치된 수광 소자와 하류측에 배치된 수광 소자 사이의 편차를 저감하는 것이 유효하다.In the case where a plurality of head portions are arranged in a direction orthogonal to the conveying direction, in order to check the variation in the state of hardening in this orthogonal direction, an ultraviolet light source for generating the ultraviolet rays 50 for measurement in each head portion, or generation It is necessary to match the characteristics of the light receiving element for receiving fluorescence. That is, it is because there exists a possibility that it may be erroneously judged that there exists a deviation in hardening state by the deviation of these elements. In addition, as described above, the light-receiving element disposed on the upstream side also in the configuration for determining the good / bad of the curing state based on the difference between the fluorescence spectrum measured on the upstream side and the fluorescence spectrum measured on the downstream side. It is effective to reduce the deviation between the light receiving elements arranged on the downstream side.
그래서, 이들의 헤드부의 특성을 정돈하기 위해, 이하에 설명하는 바와 같은 교정 방법을 채용하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to trim the characteristics of these head portions, it is preferable to employ a calibration method as described below.
도 28은, 복수의 헤드부(112)를 교정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.28 is a diagram for explaining a method of calibrating a plurality of
도 28을 참조하면, 대표적인 교정 방법으로서, 미리 발생해야 할 형광량이 기지(旣知)의 샘플을 이용하는 방법이 있다. 구체적으로는, 복수의 헤드부(112)가 배치되는 폭(또는, 라인 폭)을 갖는 기준 샘플(1) 및 기준 샘플(2)을 준비한다. 여기서, 기준 샘플(1)은, 발생하는 형광량이 상대적으로 적고, 기준 샘플(2)은 발생하는 형광량이 상대적으로 많은 것을 선택한다. 대표적으로, 기준 샘플(1)은 금속으로 구성되고, 기준 샘플(2)은 유기물로 구성된다.Referring to Fig. 28, a typical calibration method is a method in which a sample having a known amount of fluorescence to be generated in advance is used. Specifically, the reference sample 1 and the reference sample 2 which have the width | variety (or line width) in which the some
그리고, 각각의 기준 샘플을 헤드부(112)의 조사 에어리어(수광 에어리어)에 배치하고, 각각에서 형광량을 측정한다.And each reference sample is arrange | positioned in the irradiation area (light receiving area) of the
도 29는, 측정된 형광량으로부터 교정을 행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.It is a figure for demonstrating the method of correcting from the measured fluorescent amount.
도 29를 참조하면, 기준 샘플(1)로부터 측정되어야 할 측정치와, 실제로 측정된 값의 차에 의거하여, 오프셋 교정을 행한다. 또한, 기준 샘플(2)로부터 측정되어야 할 측정치와 실제로 측정된 값이 일치하도록, 헤드부(112)에서의 형광의 검출 감도를 조정하기 위한 게인 교정을 행한다.Referring to Fig. 29, offset calibration is performed based on the difference between the measured value to be measured from the reference sample 1 and the actually measured value. Further, a gain calibration is performed to adjust the detection sensitivity of the fluorescence in the
또한, 오프셋 교정 및 게인 교정은, 도 3에 도시하는 증폭 회로(32)를 조정함으로써 실현된다.In addition, offset correction and gain correction are realized by adjusting the
(온도 보정)(Temperature correction)
측정용 자외선을 받아서, 자외선 경화 수지로부터 발생하는 형광은 온도 의존성을 갖는다. 즉, 자외선 경화 수지를 포함하는 다층막의 온도에 의존하여, 발생 하는 형광의 양은 변동하기 때문에, 이와 같은 변동에 의한 오판단을 피하기 위해, 각 제어 구조에서 사용되는 임계치 등을 이와 같은 다층막의 온도에 관계지어서 최적화하는 것이 바람직하다.Receiving ultraviolet rays for measurement, the fluorescence generated from the ultraviolet curable resin has a temperature dependency. That is, depending on the temperature of the multilayer film containing the ultraviolet curable resin, the amount of fluorescence generated fluctuates. Therefore, in order to avoid misjudgment caused by such fluctuations, the threshold value used in each control structure or the like is applied to the temperature of such multilayer film. It is desirable to optimize accordingly.
(주사 기구)(Injection apparatus)
상술한 실시의 형태에서는, 라인에 대해 경화 상태 측정 장치가 고정되어 있는 경우에 관해 예시하였지만, X-Y 스테이지 등을 이용하여, 경화 상태 측정 장치 자신을 자유롭게 이동시키도록 하여도 좋다.Although the above-mentioned embodiment demonstrated the case where the hardening state measuring apparatus is being fixed with respect to a line, you may make it possible to move a hardening state measuring apparatus itself freely using an X-Y stage or the like.
금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 특허청구의 범위에 의해 나타나고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown by above-described not description but Claim, and it is intended that the meaning of a claim and equality and all the changes within a range are included.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치를 구비하는 자외선 조사 시스템(100A)의 개략 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치(110)의 모식적인 외관도.2 is a schematic external view of a curing
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치(110)의 개략 구성도.3 is a schematic configuration diagram of a curing
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 상태 측정 장치의 헤드부(112)로부터 조사되는 측정용 자외선(50)의 조사 에어리어를 모식적으로 도시하는 도면.4 is a diagram schematically showing an irradiation area of the ultraviolet ray for
도 5는 측정용 자외선의 조사 얼룩에 의한 영향을 설명하기 위한 도면.5 is a diagram for explaining the effect of irradiation unevenness of ultraviolet rays for measurement.
도 6은 일반적인 자외선 경화 수지에 대해 소정 강도의 자외선을 조사한 경우에 있어서의 조사 시간과 발생하는 형광량과의 관계를 도시하는 그래프.6 is a graph showing the relationship between the irradiation time and the amount of fluorescence generated when ultraviolet rays having a predetermined intensity are irradiated with a general ultraviolet curable resin.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 제어부(114)에서의 제어 구조를 도시하는 블록도.7 is a block diagram showing a control structure of the
도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 경화 양호/불량을 판단하기 위한 제어 구조를 도시하는 블록도.FIG. 8 is a block diagram showing a control structure for determining curing good / failure according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 1의 제 1 변형예에 따른 경화 상태 측정 장치를 구비하는 자외선 조사 시스템(100B)의 개략 구성도.9 is a schematic configuration diagram of an
도 10은 조사 헤드부(122)와 수광 헤드부(124)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.10 is a view for explaining the positional relationship between the
도 11은 조사 헤드부(122)의 주요부를 도시하는 사시도.11 is a perspective view illustrating a main part of the
도 12는 조사 헤드부(122)를 구성하는 광학 모듈(602)의 한 예를 도시하는 사시도.12 is a perspective view illustrating an example of an
도 13은 본 발명의 실시의 형태 1의 제 2 변형예에 따른 조사 헤드부(132)의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.Fig. 13 is a view for explaining an operating state of the
도 14는 조사 헤드부(132)의 광학계의 모식도.14 is a schematic view of an optical system of the
도 15는 대표적인 액정 디스플레이의 단면 구조의 한 예를 도시하는 도면.15 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of a representative liquid crystal display.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 경화 상태 측정 장치(110A)의 개략 구성도.16 is a schematic configuration diagram of a hardened
도 17은 다양한 종류의 자외선 경화 수지에 관해, 발생하는 형광의 주발광 피크를 플롯한 그래프.17 is a graph plotting the main luminescence peak of fluorescence generated for various kinds of ultraviolet curing resins.
도 18은 측정용 자외선(주발광 피크 : 365㎚)의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.18 is a diagram showing spectral characteristics of ultraviolet rays for measurement (main emission peak: 365 nm).
도 19는 스리본드사제 3034의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.Fig. 19 is a diagram showing the spectral characteristics of Three Bonds Co., Ltd. 3034.
도 20은 케미텍사제 케미실U-1582의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.Fig. 20 is a diagram showing the spectral characteristics of Chemisil U-1582 manufactured by Chemtech.
도 21은 케미텍사제 케미실U-1481의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.Fig. 21 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1481 manufactured by Chemtech.
도 22는 케미텍사제 케미실U-1595의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.Fig. 22 is a diagram showing the spectral characteristics of Chemitec U-1595.
도 23은 케미텍사제 케미실U-1542의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.The figure which shows the spectral characteristic of the chemical compound Chemisil U-1542.
도 24는 케미텍사제 케미실U-1542J의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.The figure which shows the spectral characteristic of the chemical compound Chemisil U-1542J.
도 25는 케미텍사제 케미실U-1455B의 스펙트럼 특성을 도시하는 도면.Fig. 25 shows the spectral characteristics of Chemisil U-1455B manufactured by Chemitech Co., Ltd .;
도 26은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 자외선 조사 시스템(100C)의 개략 구성도.Fig. 26 is a schematic configuration diagram of an ultraviolet irradiation system 100C according to Embodiment 2 of the present invention.
도 27은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 제어부에서의 제어 구조를 도시하는 블록도.Fig. 27 is a block diagram showing a control structure of a control unit according to the second embodiment of the present invention.
도 28은 복수의 헤드부(112)를 교정하는 방법을 설명하기 위한 도면.28 is a diagram for explaining a method of calibrating a plurality of
도 29는 측정된 형광량으로부터 교정을 행하는 방법을 설명하기 위한 도면.29 is a diagram for explaining a method for performing calibration from the measured amount of fluorescence.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
20 : 투광 구동 회로 22 : 투광 소자20: Light transmitting drive circuit 22: Light transmitting element
24 : 하프미러 26 : 광필터24: half mirror 26: optical filter
28 : 수광 소자 30 : 하이 패스 필터 회로28: light receiving element 30: high pass filter circuit
32 : 증폭 회로 34 : 샘플 홀드 회로32: amplification circuit 34: sample hold circuit
36 : 아날로그 디지털 변환부 38 : 패널부36: analog-to-digital conversion unit 38: panel unit
42 : 표시부 44 : 조작부42: display unit 44: operation unit
46 : 기억부 48 : 네트워크 인터페이스부46: storage unit 48: network interface unit
50 : 측정용 자외선 52 : 형광50 UV for
100A, 100B, 100C : 자외선 조사 시스템 102, 104 : 송출 롤러100A, 100B, 100C:
106 : 자외선 조사부 110, 110A : 경화 상태 측정 장치106:
112, 142 : 헤드부 114, 114A : 제어부112, 142:
114a : 컨트롤 보드 122, 132 : 조사 헤드부114a: control
124 : 수광 헤드부 152 : 투광 모듈124: light receiving head 152: light transmitting module
152a : 자외선 LED 152b : 콜리메이트 렌즈152a:
154 : 렌즈 모듈 154a : 다이크로익 미러154
154b : 콜리메이트 렌즈 154c : 미러154b: collimated
156 : 분광 모듈 156b : 강도 검출부156:
158 : AD변환부 202, 204 : 시트158:
206 : 자외선 경화 수지(UV 접착제) 302, 316, 366 : 감산부206: UV curable resin (UV adhesive) 302, 316, 366: subtraction part
304, 318, 368 : 비교부 312 : 최대치 추출부304, 318, 368: comparison unit 312: maximum value extraction unit
314 : 최소치 추출부 362, 364 : 파장 선택부314: minimum
400 : 광원 402 : 도광판400: light source 402: light guide plate
404 : 반사판 406 : 광확산 시트404: reflector 406: light diffusion sheet
408 : 렌즈 시트 410 : 휘도 향상 시트408
412, 422 : 편광판 414, 420 : 광학 보상 시트412 and 422
416 : 유리층 418 : 액정층416: glass layer 418: liquid crystal layer
424 : 반사 방지 시트 502 : 레이저 광원424: antireflection sheet 502: laser light source
504 : 콜리메이트 렌즈 506 : 확산 렌즈504: collimated lens 506: diffused lens
602 : 광학 모듈 604 : 광원602: optical module 604: light source
606 : 렌즈부 608 : 홀더부606: lens portion 608: holder portion
610 : 커버부610: cover part
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