硬化状態測定装置
【課題】紫外線硬化樹脂を用いて連続的に製造される多層膜における硬化状態を測定することができる硬化状態測定装置を提供する。
【解決手段】紫外線照射部１０６の下流側に、本実施の形態に従う硬化状態測定装置を構成する複数のヘッド部１１２が配置される。この複数のヘッド部１１２は、搬送方向に直交する方向に配列され、搬送される多層膜の一方向におけるＵＶ接着剤の硬化状態を測定する。硬化状態測定装置は、第１シート２０４と第２シート２０２との間に介在するＵＶ接着剤２０６の硬化状態をリアルタイム（インライン）で測定する。さらに、このＵＶ接着剤２０６における硬化状態に何らかの不具合があれば、この不具合の原因に応じた対処、たとえば紫外線照射部１０６を構成する紫外線ランプの交換などが行なわれる。
【解決手段】紫外線照射部１０６の下流側に、本実施の形態に従う硬化状態測定装置を構成する複数のヘッド部１１２が配置される。この複数のヘッド部１１２は、搬送方向に直交する方向に配列され、搬送される多層膜の一方向におけるＵＶ接着剤の硬化状態を測定する。硬化状態測定装置は、第１シート２０４と第２シート２０２との間に介在するＵＶ接着剤２０６の硬化状態をリアルタイム（インライン）で測定する。さらに、このＵＶ接着剤２０６における硬化状態に何らかの不具合があれば、この不具合の原因に応じた対処、たとえば紫外線照射部１０６を構成する紫外線ランプの交換などが行なわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は紫外線硬化樹脂の硬化処理に向けられた硬化状態測定装置に関し、特に多層膜の生産ラインに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの産業分野において、接着剤やコーティング剤の硬化方法として紫外線硬化法（Ultra Violet Curing）が利用されている。紫外線硬化法は、熱エネルギーを利用する熱硬化方法に比較して、有害物質を大気中に放散しない、硬化時間が短い、熱に弱い製品にも適用できるなどの多くの利点を有している。
【０００３】
紫外線硬化法では、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化する、紫外線硬化樹脂が用いられる。このような紫外線硬化樹脂は、主剤としてモノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方を含み、さらに光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、照射される紫外線を受けてラジカルやカチオンを発生し、発生したラジカルやカチオンがモノマーやオリゴマーと重合反応を生じる。この重合反応に伴いモノマーやオリゴマーはポリマーに変化し、分子量が極めて大きくなるとともに、融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体状態を維持できなくなって固体に変化する。
【０００４】
ところで、近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をはじめとするフラットディスプレイの技術開発が急速に進んでいる。このようなフラットディスプレイの表示性能を決定する要素として、ディスプレイ表面に形成される多層膜がある。この多層膜は、それぞれが独自の光学的特性を有するシートを積層して形成したものである。多くの場合、このような多層膜は、紫外線硬化樹脂を用いてこれらのシートを積層することで形成される。このような多層膜の生産ラインでは、比較的高速（数１０ｍ／秒）で複数の貼り合わせ処理が行なわれる。
【０００５】
一般的に、紫外線硬化樹脂の硬化度を測定することが容易ではない。紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する方法として、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ：Fourier-Transform Infrared Spectrometer）を用いた方法が提案されている（たとえば、非特許文献１）。
【非特許文献１】岩井茂彦・松原秀樹、「微分赤外分光法を用いた紫外線硬化樹脂の硬化率の計測」、２００５年度 愛知県工業技術試験所研究報告
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非特許文献１に開示される方法では八次微分処理を行なう必要があるなど、処理が非常に複雑である。そのため、研究室レベルや破壊検査（抜き取り検査）などに対しては適用できる可能性があるが、実際の生産ラインにおいて、適用することは困難である。また、シートの膜厚に比較して紫外線硬化樹脂（接着剤）の膜厚は薄いので、シートから発生する赤外線が相対的に大きく、十分な測定精度を得ることが難しいという問題もある。
【０００７】
そのため、製造後の製品に対して抜き取り検査を行なって、当該製品が正常であるか否かを判断するしか方法がない。そのため、何らかの原因で、紫外線硬化樹脂の硬化度合いが適切でなかったとしても、これを製造中に是正することができず、事後的な処理を行なうしかなかった
このように、複数のシート状部材を貼り合わせるような生産ラインにおいては、実用に耐え得る紫外線硬化樹脂の測定方法が存在しなかった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、紫外線硬化樹脂を用いて連続的に製造される多層膜における硬化状態を測定することができる硬化状態測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者らは、紫外線硬化樹脂に対する紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤自体が紫外線硬化樹脂の硬化状態と相関のある観測可能な蛍光を放射する事実を見出し、この事実を利用して本願発明を行なったものである。
【００１０】
この発明のある局面に従えば、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置を提供する。硬化状態測定装置は、紫外線硬化樹脂を励起するための紫外線を照射する第１照射手段と、紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第１受光手段と、第１受光手段によって測定された蛍光の量に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する判断手段とを備える。紫外線硬化樹脂は、少なくとも２つのシート状部材の間に介在しており、第１照射手段は、一方のシート状部材を介して紫外線を紫外線硬化樹脂へ照射する。
【００１１】
好ましくは、少なくとも２つのシート状部材は、所定の搬送方向に沿って連続的に搬送され、少なくとも２つのシート状部材の搬送経路には、紫外線硬化樹脂における硬化反応を促進するための紫外線を照射する硬化装置が配置される。第１照射手段および第１受光手段は、搬送方向に直交する方向に配列された複数のヘッド部からなる。
【００１２】
さらに好ましくは、判断手段は、硬化装置を通過後の紫外線硬化樹脂からの蛍光量の大きさに基づいて、硬化状態の良否を判断する。
【００１３】
またさらに好ましくは、判断手段は、搬送方向に直交する方向における蛍光量のバラツキに基づいて、硬化状態の良否を判断する。
【００１４】
またさらに好ましくは、硬化状態測定装置は、硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、第２照射手段による紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第２受光手段とをさらに備える。判断手段は、第１受光手段によって測定された蛍光の量と、第２受光手段によって測定された蛍光の量とに基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【００１５】
好ましくは、受光手段は、蛍光を分光することで、蛍光のスペクトルを取得する第１分光手段を含む。判断手段は、第１分光手段において取得された蛍光のスペクトルのうち、紫外線硬化樹脂に対応する特定波長の強度値に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【００１６】
さらに好ましくは、硬化状態測定装置は、硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、第２照射手段による紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光することで、蛍光のスペクトルを取得する第２分光手段とをさらに備える。判断手段は、第１分光手段によって取得されたスペクトルと、第２分光手段によって取得されたスペクトルとに基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、紫外線硬化樹脂を用いて連続的に製造される多層膜における硬化状態を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
［実施の形態１］
（生産ラインの概略構成）
図１は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ａの概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明に係る硬化状態測定装置は、代表的に２種類のシート状の部材が紫外線硬化樹脂からなるＵＶ接着剤によって連続的に張り合わされる生産ラインに適用される。具体的には、第１シート２０４が送出ローラ１０２によって送り出されるとともに、その第１シート２０４の一方面（接着面）に対して、所定の位置からＵＶ接着剤２０６が塗布される。そのＵＶ接着剤２０６の塗布位置より下流側において、第２シート２０２が送出ローラ１０４によって、第１シート２０４と接合される。このように、ＵＶ接着剤２０６を介して積層された第１シート２０４および第２シート２０２は、さらに下流側にある紫外線照射部１０６から紫外線を照射される。紫外線照射部１０６は、紫外線硬化樹脂２０６における硬化反応を促進させるための紫外線を照射する硬化装置であり、代表的に複数の紫外線ランプなどからなり、この紫外線照射部１０６からの紫外線を受けてＵＶ接着剤２０６が硬化反応を生じて、第１シート２０４と第２シート２０２とが接着される。
【００２１】
この紫外線照射部１０６の下流側に、本実施の形態に従う硬化状態測定装置を構成する複数のヘッド部１１２が配置される。この複数のヘッド部１１２は、搬送方向に直交する方向に配列され、搬送される多層膜の一方向におけるＵＶ接着剤の硬化状態を測定する。硬化状態測定装置は、第１シート２０４と第２シート２０２との間に介在するＵＶ接着剤２０６の硬化状態をリアルタイム（インライン）で測定する。さらに、このＵＶ接着剤２０６における硬化状態に何らかの不具合があれば、この不具合の原因に応じた対処、たとえば紫外線照射部１０６を構成する紫外線ランプの交換などが行なわれる。
【００２２】
なお、図１では、２種類のシート状部材を貼り合わせる構成について例示したが、より多くの種類のシート状部材を貼り合わせるような生産ラインにおいても、本発明は適用可能である。
【００２３】
（紫外線硬化樹脂）
まず、本発明に係る紫外線照射システムにおいて使用される紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）について説明する。紫外線硬化樹脂は、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化（硬化）する。なお、本明細書において、「紫外線硬化樹脂」とは、その状態（紫外線照射前の液体状態、もしくは紫外線照射後における固体状態）にかかわらず総称的な意味で使用する。
【００２４】
紫外線照射前（硬化前）における紫外線硬化樹脂は、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方と、光重合開始剤と、各種添加剤とを含む。モノマーおよびオリゴマーは主剤であり、紫外線を受けて光重合開始剤が発生するラジカルやカチオンにより重合反応（主鎖反応や架橋反応など）を生じる。そして、この重合反応に伴いモノマーおよびオリゴマーは、ポリマーに変化して分子量が極めて大きくなるとともに融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体から固体へ変化する。
【００２５】
モノマーおよびオリゴマーは、一例として、ポリエステルアクリレートや、ウレタンアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、エポキシアクリレートなどからなる。モノマーは、単量体とも呼ばれ、重合反応によって重合体を合成する場合の原料となる状態である。一方、オリゴマーは、低重合体とも呼ばれ、重合度が２〜２０程度の比較的重合度の低い状態である。
【００２６】
光重合開始剤は、紫外線を受けてラジカルを発生するラジカル重合開始剤と、紫外線を受けてカチオンを発生するカチオン重合開始剤とに大別される。なお、ラジカル重合開始剤は、アクリル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用され、カチオン重合開始剤は、エポキシ系やビニールエーテル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用される。さらに、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤の混合物からなる光重合開始剤を用いてもよい。
【００２７】
ラジカル重合開始剤は、ラジカルの発生過程に応じて、水素引抜型および分子内開裂型に大別される。水素引抜型は、一例として、ベンゾフェノンおよびオルソベンゾイル安息香酸メチルなどからなる。一方、分子内開裂型は、一例として、ベンゾインエーテルや、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、オキソベンゾイル安息香酸メチル（ＯＢＭ）、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド（ＢＭＳ）、イソプロピルチオキサントン（ＩＰＴＸ）、ジエチルチオキサントン（ＤＥＴＸ）、エチル４−（ジエチルアミノ）ベンゾエート（ＤＡＢ）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−オン、ベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）、１，２αヒドロキシアルキルフェノンなどからなる。
【００２８】
また、カチオン重合開始剤は、一例として、ジフェニルヨードニウム塩などからなる。
なお、本明細書において、「光重合開始剤」とは、光重合反応を開始させる能力が残存しているものに限らず、当初の光重合開始剤が光重合反応に寄与することによって変化したり光重合反応の対象となるモノマーやオリゴマーが周囲に存在しなかったりすることにより、もはや光重合反応の開始に寄与しない物質となったものをも含む意味で使用する。ここで、光重合開始反応に寄与した後の光重合開始剤は、多くの場合、ほぼ当初の分子の大きさを保持したまま、あるいは２つまたはそれ以上の数の分子に分裂した状態で、ポリマーの末端に結合している。
【００２９】
上述したように、本願発明者らは、この紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤自体が紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂の硬化状態と相関のある観測可能な蛍光を放射することを見出した。
【００３０】
より詳細には、本願発明者らは、代表的な紫外線硬化樹脂に対して、波長３６５ｎｍをもつ紫外線を照射した場合に放射される光の波長について、スペクトルアナライザーを用いて調査した。この結果、いずれの紫外線硬化樹脂からも、紫外線の波長より長い波長をもつ光（蛍光）が放射されていることを確認した。
【００３１】
ここで、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤は、以下のような性質を有する。
（１）重合反応を開始させるための活性種（ラジカルや酸など）を生成する能力（量子収率、モル吸光係数）が高い。
【００３２】
（２）反応性の高い活性種を生成する。
（３）活性種の生成能力を発揮するための励起エネルギーのスペクトル域が紫外線領域である。
【００３３】
すなわち、光重合開始剤は、紫外線を吸収しやすい分子構造のものが採用され、紫外線吸収したことによるエネルギー（電子）を他の分子に与えやすいものとなっている。
【００３４】
一方、紫外線硬化樹脂の主剤であるモノマーおよびオリゴマーは、キャリア（電子）が分子内をスムーズに動きにくい構造をとるため、蛍光をほとんど発しないと考えられる。
【００３５】
したがって、本願発明者らは、本質的に光重合開始材が紫外線を受けて蛍光を放射する性質を有する物質であると結論付けた。本発明に係る紫外線照射システムは、この光重合開始材から放射される蛍光を測定し、測定結果から紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断するものである。
【００３６】
（硬化状態測定装置の構成）
図２は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の模式的な外観図である。
【００３７】
図２を参照して、硬化状態測定装置１１０は、ヘッド部１１２と制御部１１４とから構成されており、制御部１１４には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを搭載したコントロールボード１１４ａなどが装着される。
【００３８】
ヘッド部１１２は、測定対象である硬化反応が生じた後の多層膜などに対して測定用紫外線５０を照射するとともに、この測定用紫外線５０によって発生した蛍光５２を受光する。なお、制御部１１４は、このヘッド部１１２からの測定用紫外線５０の照射タイミングや照射量などを制御するとともに、ヘッド部１１２で受光された蛍光量を受信して、紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）の硬化状態を判断する。
【００３９】
図３は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の概略構成図である。
図３を参照して、制御部１１４は、ＣＰＵ４０と、パネル部３８と、記憶部４６と、ネットワークインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）４８とからなる。また、パネル部３８は表示部４２および操作部４４を含む。
【００４０】
ＣＰＵ４０は、硬化状態測定装置１１０における全体処理を司る制御装置であって、予め記憶部４６などに格納されるプログラムを読込んで実行することで、以下に示す処理を実現する。具体的には、ＣＰＵ４０は、ネットワークインターフェイス部４８を介して、図示しない生産ラインの全体を制御する制御装置などからの指令を受信する。そして、ＣＰＵ４０は、このような指令に応じて、ヘッド部１１２から測定対象に向けて測定用紫外線５０を照射させる。ヘッド部１１２は、この測定用紫外線５０によって発生する蛍光５２を受光し、この受光量に応じた測定値をＣＰＵ４０へ出力する。ＣＰＵ４０は、この測定値に基づいて、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）における硬化状態を判断する。
【００４１】
表示部４２は、ユーザに対して硬化反応に係る情報を表示するための表示装置であり、一例として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）などのディスプレイを含んで構成される。
【００４２】
操作部４４は、ユーザからの操作指令を受付ける指令入力装置であり、一例として、スイッチ、タッチパネルもしくはマウスなどから構成され、ユーザ操作に応じた操作指令をＣＰＵ４０へ出力する。
【００４３】
記憶部４６は、プログラムや各種設定を記憶する不揮発性メモリおよびプログラムを一時的に展開するための揮発性メモリなどを含んで構成される。
【００４４】
ネットワークインターフェイス部４８は、上位の制御装置や他の硬化状態測定装置１１０との間でデータ通信を行なうための部位であり、一例として、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などで構成される。
【００４５】
一方、ヘッド部１１２は、投光駆動回路２０と、投光素子２２と、ハーフミラー２４と、光フィルタ２６と、受光素子２８と、ハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ：High Pass Filter）３０と、増幅回路３２と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample and Hold）３４と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）３６とからなる。
【００４６】
投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０からの制御指令に応じて、投光素子２２で測定用紫外線５０を発生させるための駆動電力を供給する。測定用紫外線５０は、光重合開始剤から放射される蛍光量をより正確に測定できるように、外乱光を除去するために、その強度が周期的に変化することが望ましい。そこで、投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０から照射を指示する制御指令が与えられる期間において、所定周期で変化する駆動電力を投光素子２２へ供給する。
【００４７】
投光素子２２は、測定用紫外線５０を発生する紫外線光源であって、代表的に紫外線ＬＥＤからなる。なお、投光素子２２で発生する測定用紫外線５０の主発光ピークは３６５ｎｍが好ましい。
【００４８】
投光駆動回路２０から供給される駆動電力を受けて投光素子２２が発生する測定用紫外線５０は、ハーフミラー２４を通過して所定の照射位置に集束する。この測定用紫外線５０を受けて、紫外線硬化樹脂では、その硬化状態に応じた蛍光５２が発生する。発生した蛍光５２の一部は、測定用紫外線５０の伝播経路と実質的に同一の伝播経路を測定用紫外線５０とは逆方向に伝播し、ハーフミラー２４に入射する。
【００４９】
ハーフミラー２４は、この蛍光５２の伝搬方向を紙面下方向に変化させる。すると、蛍光５２は、光フィルタ２６を通過して受光素子２８へ入射する。すなわち、ハーフミラー２４は、投光素子２２からの測定用紫外線５０と、紫外線硬化樹脂から放射される蛍光５２とを分離する。このように、ハーフミラー２４が同一の光学経路上を伝播する測定用紫外線５０と蛍光５２とを分離することによって、微弱な強度を有する蛍光５２を受光素子２８によって確実に検出できる。
【００５０】
光フィルタ２６は、投光素子２２から放射される測定用紫外線５０が直接的に受光素子２８へ入射することを抑制するために配置されたものであり、紫外領域の光を減衰させる一方で可視領域の光を透過するように構成される。一例として、光フィルタ２６は、波長が４１０ｎｍ以上の光を透過する誘電体多層膜のフィルタからなる。
【００５１】
受光素子２８は、一例としてフォトダイオードからなり、ハーフミラー２４および光フィルタ２６を通過して入射する蛍光の強度に応じた電気信号を発生する。
【００５２】
本実施の形態に従う硬化状態測定装置１１０では、照明光などの外乱光によっても紫外線硬化樹脂から蛍光が発生すると考えられる。この外乱光によって生じる蛍光は、主として直流（ＤＣ）成分からなるので、この外乱光による蛍光を周波数領域上で分離する。すなわち、その強度に交流成分（一例として、パルス状変化）を含む測定用紫外線５０を照射し、この照射によって測定される蛍光量を示す信号のうち、測定用紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分を抽出して、測定用紫外線５０によって生じた蛍光量として測定する。
【００５３】
ハイパスフィルタ回路３０は、受光素子２８で検出される蛍光量のうち、周期成分（測定用紫外線５０に起因する成分）を抽出するためのフィルタであり、測定用紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分より高周波の成分を通過させる。
【００５４】
増幅回路３２は、ＨＰＦ３０からの出力信号を所定の増幅率（電流電圧変換率）で増幅してサンプルホールド回路３４へ出力する。そして、サンプルホールド回路３４は、投光素子２２から照射される測定用紫外線５０のパルス周期に同期してＨＰＦ３０からの出力信号をサンプリングし、サンプリングした信号値を次回のサンプリング時まで保持する。これにより、各パルスの最大振幅値に応じた値がサンプルホールド回路３４から出力される。このサンプルホールド回路３４から出力される信号（アナログの電圧信号）はアナログデジタル変換部３６によってデジタル値に変換されて、蛍光量の測定値としてＣＰＵ４０へ出力される。
【００５５】
（測定用紫外線の照射エリア）
図４は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置のヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアを模式的に示す図である。図４（ａ）は、単一のヘッド部１１２を用いる場合を示し、図４（ｂ）は、複数のヘッド部１１２を生産ラインの搬送方向に直交する方向に配置した場合を示す。
【００５６】
図４（ａ）を参照して、本実施の形態に従う硬化状態測定装置１１０は、ヘッド部１１２から測定用紫外線５０を測定対象へ照射し、この測定用紫外線５０によって発生した蛍光５２を受光する。一般的に、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアの大きさは、ヘッド部１１２が蛍光を受光する受光エリアの大きさに比較して大きくなるように設計される。
【００５７】
一方、紫外線硬化樹脂は、この測定用紫外線５０によっても硬化反応を生じ得る。そのため、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の強度が相対的に大きい場合には、その測定用紫外線５０の照射エリアに相当する部分について、硬化反応が他の部分と比較して促進するおそれがある。
【００５８】
そこで、図４（ｂ）に示すように、複数のヘッド部１１２を搬送方向に直交する方向に配置するとともに、測定用紫外線の照射エリアを隣接するヘッド部１１２同士で重複させることが好ましい。すなわち、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度を可能な限り均一化することで、測定用紫外線の照射強度が相対的に高く、紫外線硬化樹脂がこの測定用紫外線によって硬化反応を生じる場合であっても、最終製品への影響（特に、面内における硬化ムラ）を抑制することができる。なお、紫外線硬化樹脂を硬化させる反応工程であるので、紫外線硬化樹脂へ余分な紫外線が照射されたとしても、最終製品に与える影響は無視できる。すなわち、最終製品に影響を与えるのは、シート面内における照射ムラ（硬化ムラ）だけと考えてよい。
【００５９】
図５は、測定用紫外線の照射ムラによる影響を説明するための図である。図５（ａ）は、測定用紫外線の重複部分が少ない場合を示し、図５（ｂ）は、測定用紫外線が所定範囲にわたって重複している場合を示す。
【００６０】
図５（ａ）を参照して、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線が搬送方向に直交する方向において十分に重複していない場合には、当該直交する方向において、測定用紫外線の照射強度のムラ（バラツキ）が相対的に大きくなる。一方、図５（ｂ）を参照して、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線が搬送方向に直交する方向において所定範囲にわたって重複している場合には、当該直交する方向において、測定用紫外線の照射強度のムラ（バラツキ）が相対的に小さくなる。
【００６１】
図５（ｂ）に示すように、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度のバラツキを抑制することで、最終製品に与える影響を抑制することができる。
【００６２】
（硬化状態と蛍光量との関係）
多くの紫外線硬化樹脂では、硬化反応の進行に伴って、発生する蛍光量は増加する。これは、次のようなメカニズムによるものと考えられる。すなわち、硬化反応（重合反応）の進行に伴って光重合開始剤が消費され、未反応の光重合開始剤が減少するので、光重合開始剤で吸収される紫外線照射による光エネルギーのうち、重合反応を生じるための活性種（ラジカルや酸など）の生成に使用される化学的エネルギーとしての使用量が減少することになる。一方で、光重合開始剤は、重合反応に使用された後であっても、紫外線を吸収しやすい性質を残しているため、光重合開始剤が測定用紫外線を吸収することで生じる光エネルギー量は維持されて、蛍光や熱といった化学的エネルギーとは異なる形のエネルギーに変換される。この結果、紫外線硬化樹脂の硬化反応の進行に従って蛍光量が増加する傾向が現れる。さらに、このような傾向は、紫外線硬化樹脂の基本的な組成に由来するものであるから、多くの紫外線硬化樹脂に共通してみられるものとなる。
【００６３】
図６は、一般的な紫外線硬化樹脂に対して所定強度の紫外線を照射した場合における照射時間と発生する蛍光量との関係を示すグラフである。
【００６４】
図６を参照して、紫外線の照射時間が長くなるほど、発生する蛍光量も単調に増加していることがわかる。紫外線の照射時間は、紫外線硬化樹脂の硬化度と高い相関があるので、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光量に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できることになる。一例として、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光量と所定のしきい値（図６では、しきい値α１）とを比較し、この蛍光量がしきい値α１を超過していれば、紫外線硬化樹脂が十分に硬化されていると判断できる。なお、このしきい値α１は、予め実験的に求めることができる。
【００６５】
（制御構造その１）
図７は、この発明の実施の形態１に従う制御部１１４における制御構造を示すブロック図である。本実施の形態では、複数の硬化状態測定装置が配置され、各硬化状態測定装置に対応する制御部１１４が測定対象の部分（以下では、「トラック」とも称す）における硬化状態の良否を判断する。
【００６６】
図７を参照して、各制御部１１４は、減算部３０２と比較部３０４とをその機能として含む。減算部３０２は、対応のヘッド部１１２で測定された蛍光量から所定のオフセット量βを減じる。このオフセット量βは、測定対象の多層膜を構成するシート状部材から発生する蛍光量に相当する。すなわち、ヘッド部１１２で測定される蛍光量は、紫外線硬化樹脂から発生する成分と、それぞれのシート状部材から発生する成分とを含む。そこで、減算部３０２は、このヘッド部１１２で測定される蛍光量から、シート状部材から発生する成分に相当する蛍光量を減じる。このオフセット量βは予め実験的に求めることができ、たとえば、紫外線硬化樹脂を塗布しない状態において、測定される蛍光量から決定できる。
【００６７】
比較部３０４は、減算部３０２から出力される値としきい値α１とを比較し、この値がしきい値α１を超過していれば、硬化状態が良好であると判断し、そうでなければ、硬化状態が不良であると判断する。このしきい値α１についても、予め実験的に求めることができる。
【００６８】
このように、複数の制御部１１４の各々が、対応のトラックにおける硬化状態の良否を判断し、その判断結果を出力する。これらの判断結果に基づいて、生産ラインのいずれの部位において何らかの不具合が発生しているかを判断できる。なお、生産ラインでは、搬送方向に沿って測定対象が搬送されるので、何らかの不具合が発生していれば、同一のトラックにおいて硬化不良が連続的に生じていると考えられる。
【００６９】
さらに、複数の制御部１１４からの硬化状態の良否判断結果と、ライン速度（延べ距離）とを関連付けて記憶することで、最終製品の中で硬化状態が不十分な部位を特定することもできる。さらに、このようなマッピングの結果を２次元的に表示してもよい。
【００７０】
（制御構造その２）
フラットディスプレイなどに使用される多層膜については、面内における硬化ムラを抑制する必要がある。そのため、上述のように各トラックからの蛍光量の大きさの絶対値に基づいて判断するだけではなく、トラック間の蛍光量のバラツキについても許容範囲内に収まっているか否かを判断する必要がある。
【００７１】
図８は、この発明の実施の形態１に従う硬化良否を判断するための制御構造を示すブロック図である。このような制御構造は、複数の制御部１１４のうちの１つに実装してもよいし、複数の制御部１１４を統括する制御装置などに実装してもよい。
【００７２】
図８に示す制御構造は、最大値抽出部（ＭＡＸ）３１２と、最小値抽出部（ＭＩＮ）３１４と、減算部３１６と、比較部３１８とを含む。
【００７３】
最大値抽出部３１２は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定された蛍光量のうち最大のものを抽出する。また、最小値抽出部３１４は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定された蛍光量のうち最小のものを抽出する。そして、減算部３１６が、最大値抽出部３１２で抽出された蛍光量と、最小値抽出部３１４で抽出された蛍光量との差を算出する。すなわち、減算部３１６は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定される蛍光量のうち、最大値と最小値との差を算出する。
【００７４】
比較部３１８が、この減算部３１６が算出した蛍光量の最大値と最小値との差を所定のしきい値α２と比較し、この値がしきい値α２を超過していれば、多層膜の面内において硬化ムラが生じているとみなし、硬化状態が不良であると判断する。そうでなければ、硬化状態が良好であると判断する。すなわち、比較部３１８が、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定される蛍光量のうち、最大値と最小値との差（バラツキ）が許容できる範囲を超えていれば、硬化不良と判断する。このしきい値α２については、予め実験的に求めることができる。
【００７５】
この発明の実施の形態によれば、複数のシート状部材を紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）を用いて張り合わる生産ラインにおいて、インラインでその紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できる。そのため、製造途中に不具合などが生じた場合であっても、その不具合の発生を検知することができるとともに、その不具合の内容に基づいて、生産ラインの調整などを行なうことができる。これにより、事後的に抜き取り検査を行なう場合とは異なり、製品全体が不良品であると製造後に判明するような事態を回避することができる。
【００７６】
［実施の形態１の第１変形例］
上述の実施の形態１では、同一のヘッド部が測定用紫外線を照射するとともに、蛍光を受光する構成について例示したが、各機能を分離して構成してもよい。
【００７７】
図９は、この発明の実施の形態１の第１変形例に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ｂの概略構成図である。
【００７８】
図９を参照して、本実施の形態に従う紫外線照射システム１００Ｂでは、第１シート２０４および第２シート２０２がＵＶ接着剤２０６を介して積層される位置の下流側に、測定用紫外線を照射するための照射ヘッド部１２２および複数の受光ヘッド部１２４が配置される。
【００７９】
図１０は、照射ヘッド部１２２と受光ヘッド部１２４との位置関係を説明するための図である。
【００８０】
図１０を参照して、照射ヘッド部１２２は、搬送方向に直交する方向に略均一の測定用紫外線を照射し（投光エリア）、各受光ヘッド部１２４は、各々の受光エリアから発生する蛍光量を受光して、その蛍光量を測定する。その他の部位（制御部など）については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８１】
図１１は、照射ヘッド部１２２の主要部を示す斜視図である。
図１２は、照射ヘッド部１２２を構成する光学モジュール６０２の一例を示す斜視図である。
【００８２】
図１１を参照して、照射ヘッド部１２２は、一例として、複数の光学モジュール６０２が一列に整列配置されて構成される。この連結される光学モジュール６０２の数は、適用される生産ラインの幅などに応じて適宜選択される。
【００８３】
図１２を参照して、光学モジュール６０２の各々は、測定用紫外線を発生する光源６０４と、光源６０４から発生する測定用紫外線が透過するレンズ部６０６と、光源６０４およびレンズ部６０６を保持するホルダ部６０８と、ホルダ部６０８の切欠部を覆うカバー部６１０とを含む。光源６０４は、代表的に紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などから構成され、光源６０４で発生した測定用紫外線は、レンズ部６０６によって拡散された上で、測定対象へ照射される。上述のような構成によって、照射ヘッド部１２２は、搬送方向に直交する方向に略均一の測定用紫外線を照射する。
【００８４】
その他の制御構造などについては、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８５】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度をより均一化できる。
【００８６】
［実施の形態１の第２変形例］
上述の実施の形態１およびその第１変形例では、複数の光源を用いて測定用紫外線を発生する構成について説明したが、実施の形態１の第２変形例では、単一の光源を用いた構成について説明する。
【００８７】
この発明の実施の形態１の第２変形例に従う紫外線照射システムの概略構成は、図９に示すこの発明の実施の形態１の第１変形例に従う紫外線照射システム１００Ｂと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８８】
図１３は、この発明の実施の形態１の第２変形例に従う照射ヘッド部１３２の動作状態を説明するための図である。図１３を参照して、照射ヘッド部１３２は、測定用紫外線をラインビーム状に放射する。
【００８９】
図１４は、照射ヘッド部１３２の光学系の模式図である。図１４を参照して、照射ヘッド部１３２は、紫外線を発生するレーザ光源５０２と、レーザ光源５０２の光軸上に配置されたコリメートレンズ５０４と、同じくレーザ光源５０２の光軸上に配置された拡散レンズ５０６とを含む。レーザ光源５０２から放射された測定用紫外線は、コリメートレンズ５０４を通過することによって平行光へ変換され、拡散レンズ５０６へ導かれる。この拡散レンズ５０６において、測定用紫外線は拡散ビームに変換され、測定対象へ放射される。
【００９０】
その他の制御構造などについては、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９１】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、構造を簡素に維持しつつ、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度をより均一化できる。
【００９２】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１およびその変形例では、２種類のシート状部材を１層の紫外線硬化樹脂を介して貼り合わせた多層膜を測定対象とする場合について例示したが、本実施の形態では、複数の紫外線硬化樹脂の層をもつ多層膜の硬化状態を測定する場合について例示する。
【００９３】
（多層膜の構造）
まず、図１５を参照して、代表的なフラットディスプレイに用いられる多層膜について説明する。
【００９４】
図１５は、代表的な液晶ディスプレイの断面構造の一例を示す図である。
図１５を参照して、液晶ディスプレイは、各々が特定の機能を実現する複数の層から構成されている。具体的には、２つのガラス層４１６によって挟まれた液晶層４１８が中心に位置し、その表示面側には、光学補償シート４２０、偏光板４２２、反射防止シート４２４がその順序で積層される。また、液晶層４１８のバックライト側には、光学補償シート４１４、偏光板４１２、輝度向上シート４１０、レンズシート４０８、光拡散シート４０６がその順序で積層される。また、バックライトとしては、光源４００と、光源からの光の伝搬方向を変更する導光板４０２と、反射板４０４とからなる。
【００９５】
光拡散シート４０６は、光源４００からの光を拡散して、面内方向に均一化する。レンズシート４０８は、光拡散シート４０６で拡散した光を所定の位置に収束する。輝度向上シート４１０は、色温度などを調整して輝度を高める。偏光板４１２，４２２は、液晶の配向方向などに応じて、光源４００からの光を所定方向に偏光する。光学補償シート４１４，４２０は、具体的には１／４波長シートなどであり、光学位相や偏光方向などを調整する。また、反射防止シート４２４は、環境光などの外乱光による乱反射を防止する。
【００９６】
さらに、光学補償シート４１４，４２０や偏光板４１２，４２２などは、要求される光学特性を実現するために、複数のシートを貼り合わせて形成されることも多い。
【００９７】
このような液晶ディスプレイに使用される多層膜を製造する過程においては、多くのシートが積層された状態で、特定の層にある紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定しなければならない場合もある。
【００９８】
そこで、本実施の形態においては、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長に基づいて、紫外線硬化樹脂の各層における硬化状態を測定する。
【００９９】
（硬化状態測定装置の構成）
図１６は、この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１１０Ａの概略構成図である。
【０１００】
図１６を参照して、硬化状態測定装置１１０Ａは、ヘッド部１４２と、制御部１１４Ａとからなり、測定用紫外線の照射によって発生する蛍光のスペクトルを測定するとともに、この蛍光スペクトルに基づいて、紫外線硬化樹脂の各層における硬化状態を判断する。また、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光とシートそのものから発生する蛍光とを分離するのにも有効である。
【０１０１】
ヘッド部１４２は、ＬＥＤ投光モジュール１５２と、レンズモジュール１５４と、分光モジュール１５６と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１５８とを含む。
【０１０２】
ＬＥＤ投光モジュール１５２は、たとえば、波長３６５ｎｍをもつ測定用紫外線を発生する紫外線ＬＥＤ１５２ａと、この紫外線ＬＥＤ１５２ａから発生する測定用紫外線を平行光に変換するコリメートレンズ１５２ｂとを含む。このコリメートレンズ１５２ｂを透過した測定用紫外線は、レンズモジュール１５４へ導かれる。
【０１０３】
レンズモジュール１５４は、ＬＥＤ投光モジュール１５２からの測定用紫外線５０を反射して測定位置へ導くためのダイクロックミラー１５４ａと、ダイクロックミラー１５４ａと測定位置との間の光学経路上に配置されたコリメートレンズ１５４ｂと、コリメートレンズ１５４ｂおよびダイクロックミラー１５４ａの光軸の延長線上に配置されたミラー１５４ｃとを含む。
【０１０４】
なお、図示のレンズモジュール１５４の構成に代えて、ダイクロックミラー１５４ａに代えてハーフミラーを設けるとともに、当該ハーフミラーと分光モジュール１５６との間の光学経路上に、蛍光を透過しつつ紫外線を遮断するフィルタを設ける構成を採用してもよい。
【０１０５】
ＬＥＤ投光モジュール１５２から放射された測定用紫外線５０は、ダイクロックミラー１５４ａで反射された紙面下向きに伝搬方向を変化し、コリメートレンズ１５４ｂを透過して測定対象へ照射される。この測定用紫外線５０によって測定対象から生じる蛍光５２は、測定用紫外線５０と略同一の光学経路を測定用紫外線５０と逆方向に伝搬し、コリメートレンズ１５４ｂおよびダイクロックミラー１５４ａを通過してミラー１５４ｃへ入射する。ミラー１５４ｃで反射された蛍光５２は、分光モジュール１５６へ導かれる。
【０１０６】
分光モジュール１５６は、蛍光５２を波長別に分離する分光素子と、波長別に分離された蛍光５２を受光して、その受光強度に応じた信号を出力する強度検出部１５６ｂとを含む。強度検出部１５６ｂとしては、代表的にラインＣＣＤ（Charged Couple Device）などが用いられる。
【０１０７】
このような構成によって、測定用紫外線に応じて測定対象から発生する蛍光のスペクトルを測定することができる。
【０１０８】
（蛍光の波長特性）
まず、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長特性について説明する。
【０１０９】
表１は、代表的な紫外線硬化樹脂に対する蛍光放射の有無を調べた結果を示す。表１においては、スペクトルアナライザーを用いて、複数の紫外線硬化樹脂の各々に対して、波長３６５ｎｍの紫外線を照射した場合における蛍光放射の有無、および蛍光放射に係るピーク波長について調査した結果を示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
図１７は、さまざまな種類の紫外線硬化樹脂について、発生する蛍光の主発光ピークをプロットしたグラフである。図１７に示すグラフの横軸は、対象とした紫外線硬化樹脂に便宜上付した通し番号である。
【０１１２】
表１および図１７を参照して、対象としたすべての紫外線硬化樹脂において、照射紫外線（波長３６５ｎｍ）に比較して波長の長い蛍光が放射されていることを確認できた。
【０１１３】
このように測定用紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長は、測定用紫外線の波長より長く、かつその波長は紫外線硬化樹脂の種類に依存するといえる。
【０１１４】
以下、図１８〜図２５を参照して、測定された蛍光のスペクトル特性の一例について説明する。なお、図１９〜図２５は、予め所定量の紫外線を照射して硬化反応を生じさせた紫外線硬化樹脂を対象とし、これらの紫外線硬化樹脂に対して、いずれも主発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を照射した場合に測定された蛍光のスペクトル特性を示す。
【０１１５】
図１８は、測定用紫外線（主発光ピーク：３６５ｎｍ）のスペクトル特性を示す。
図１９は、スリーボンド社製３０３４のスペクトル特性を示す。図２０は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５８２のスペクトル特性を示す。図２１は、ケミテック社製ケミシールＵ−１４８１のスペクトル特性を示す。図２２は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５９５のスペクトル特性を示す。図２３は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２のスペクトル特性を示す。図２４は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２Ｊのスペクトル特性を示す。図２５は、ケミテック社製ケミシールＵ−１４５５Ｂのスペクトル特性を示す。
【０１１６】
図１８に示すスペクトル特性と比較して、図１９〜図２５に示すスペクトル特性には、異なる波長に主発光ピークが存在していることがわかる。このように、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光のスペクトルを測定することによって、紫外線硬化樹脂の種類を特定できるとともに、その主発光ピークの絶対値に基づいて、当該紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できる。
【０１１７】
すなわち、複数の紫外線硬化樹脂の層を含む多層膜に対しても、各紫外線硬化樹脂の種類を特定できていれば、発生する蛍光のスペクトルのうち、対応する波長を選択的に抽出することで、各層の硬化状態を判断することができる。但し、複数の製造工程を経て順々に積層される多層膜に対して、いずれかの製造工程において硬化状態を判断することは難しい場合もある。これは、前工程における処理内容が明らかにされていないような場合には、既に使用されている紫外線硬化樹脂の種類を特定することができないからである。
【０１１８】
そこで、本実施の形態に従う紫外線照射システムでは、紫外線硬化樹脂に対して硬化反応を促進させるための紫外線の照射前および照射後の位置において、それぞれ蛍光のスペクトルを測定し、このスペクトルの差に基づいて、対象とする紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断する。これにより、前工程での処理に依存することなく、対象となる工程における紫外線硬化樹脂の硬化反応を評価できる。
【０１１９】
（全体構成）
図２６は、この発明の実施の形態２に従う紫外線照射システム１００Ｃの概略構成図である。
【０１２０】
図２６を参照して、本実施の形態に従う紫外線照射システム１００Ｃでは、紫外線照射部１０６の上流側および下流側のそれぞれにおいて、複数のヘッド部１４２が配置される。すなわち、紫外線照射部１０６の上流側に配置される複数のヘッド部１４２は、ＵＶ接着剤２０６の硬化反応前の初期状態における蛍光のスペクトルを測定し、紫外線照射部１０６の下流側に配置される複数のヘッド部１４２は、ＵＶ接着剤２０６の硬化反応後における蛍光のスペクトルを測定する。
【０１２１】
（制御構造）
図２７は、この発明の実施の形態２に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。本実施の形態では、紫外線硬化樹脂の硬化反応を促進させるための紫外線の照射前後において測定された２つの蛍光スペクトルに基づいて、硬化状態の良否を判断する。なお、硬化反応を促進させるための紫外線の照射前後において、それぞれ共通のトラックからの蛍光量を受光するように、それぞれのヘッド部１４２が配置される。なお、図２７には、代表的に、１つのトラックにおける硬化状態の良否を判断する構成を示すが、複数のトラックにわたってヘッド部１４２が配置される場合には、図２７に示す制御構造が複数設けられる。
【０１２２】
図２７を参照して、本実施の形態に従う制御部は、波長選択部３６２，３６４と、減算部３６６と、比較部３６８とを含む。波長選択部３６２は、紫外線照射部１０６（図２６）の下流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される蛍光スペクトルのうち、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）の主発光ピークに相当する特定波長λに対応する強度値を選択して出力する。同様に、波長選択部３６４は、紫外線照射部１０６（図２６）の上流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される蛍光スペクトルのうち、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）の主発光ピークに相当する特定波長λに対応する強度値を選択して出力する。ここで、波長λは、ユーザによって設定、もしくは上位の制御装置などからの指令によって設定される。なお、特定波長λを中心とする所定範囲に含まれる強度値を積算した値を出力してもよい。
【０１２３】
減算部３６６は、波長選択部３６２からの出力値から波長選択部３６４からの出力値を減じる。すなわち、減算部３６６は、紫外線照射部１０６の上流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される特定波長λの強度値を初期値として、波長選択部３６２からの出力値から減じる。これにより、第１シート２０４や第２シート２０２に予め紫外線硬化樹脂が含まれている場合であっても、減算部３６６から出力される値には、このような初期条件に依存する要素は除外される。
【０１２４】
比較部３６８は、減算部３６６から出力される出力値としきい値α３とを比較し、この出力値がしきい値α３を超過していれば、硬化状態が良好であると判断し、そうでなければ、硬化状態が不良であると判断する。このしきい値α３についても、予め実験的に求めることができる。
【０１２５】
上述した方法に加えて、上流側で測定され蛍光スペクトルと、下流側で測定された蛍光スペクトルとの差を算出しておいてから、ピーク波長を求めたり、特定波長範囲の強度を求めたりしてもよい。
【０１２６】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、複数の紫外線硬化樹脂層を含む多層膜に対しても、硬化状態を判断することができる。すなわち、紫外線硬化樹脂の種類に応じて発生する蛍光の特定波長の成分に基づいて、特定の紫外線硬化樹脂を特定することができる。また、どのような種類の紫外線硬化樹脂が含まれているかが不明である場合であっても、新たに塗布した紫外線硬化樹脂の硬化反応前と硬化反応後とにおいて測定した蛍光に基づいて、当該紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断する。そのため、多数の工程を経て製造されるフラットディスプレイに用いられる多層膜の品質を向上させることができる
［その他の態様］
（ヘッド部間の校正）
複数のヘッド部が搬送方向に直交する方向に配列された場合であって、この直交方向における硬化状態のバラツキを検査するためには、各ヘッド部における測定用紫外線５０を発生するための紫外線光源や、発生した蛍光を受光するための受光素子の特性を互いに一致させておく必要がある。すなわち、これらの素子のバラツキによって、硬化状態にバラツキがあると誤って判断されるおそれがあるからである。また、上述したように、上流側で測定された蛍光スペクトルと、下流側で測定された蛍光スペクトルとの差に基づいて、硬化状態の良否を判断するような構成においても、上流側に配置された受光素子と下流側に配置された受光素子との間のバラツキを低減することが有効である。
【０１２７】
そこで、これらのヘッド部の特性を揃えるために、以下に説明するような校正方法を採用することが好ましい。
【０１２８】
図２８は、複数のヘッド部１１２を校正する方法を説明するための図である。
図２８を参照して、代表的な校正方法として、予め発生すべき蛍光量が既知のサンプルを用いる方法がある。具体的には、複数のヘッド部１１２が配置される幅（あるいは、ライン幅）をもつ基準サンプル１および基準サンプル２を用意する。ここで、基準サンプル１は、発生する蛍光量が相対的に少なく、基準サンプル２は発生する蛍光量が相対的に多いものを選択する。代表的に、基準サンプル１は金属から構成され、基準サンプル２は有機物から構成される。
【０１２９】
そして、それぞれの基準サンプルをヘッド部１１２の照射エリア（受光エリア）に配置し、それぞれにおいて蛍光量を測定する。
【０１３０】
図２９は、測定された蛍光量から校正を行なう方法を説明するための図である。
図２９を参照して、基準サンプル１から測定されるべき測定値と、実際に測定された値との差に基づいて、オフセット校正を行なう。さらに、基準サンプル２から測定されるべき測定値と実際に測定された値とが一致するように、ヘッド部１１２における蛍光の検出感度を調整するためのゲイン校正を行なう。
【０１３１】
なお、オフセット校正およびゲイン校正は、図３に示す増幅回路３２を調整することで実現される。
【０１３２】
（温度補正）
測定用紫外線を受けて、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光は温度依存性をもつ。すなわち、紫外線硬化樹脂を含む多層膜の温度に依存して、発生する蛍光の量は変動するので、このような変動による誤判断を避けるために、各制御構造において使用されるしきい値などをこのような多層膜の温度に関係付けて最適化することが好ましい。
【０１３３】
（走査機構）
上述の実施の形態では、ラインに対して硬化状態測定装置が固定されている場合について例示したが、Ｘ‐Ｙステージなどを用いて、硬化状態測定装置自身を自在に移動させるようにしてもよい。
【０１３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ａの概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の模式的な外観図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置のヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアを模式的に示す図である。
【図５】測定用紫外線の照射ムラによる影響を説明するための図である。
【図６】一般的な紫外線硬化樹脂に対して所定強度の紫外線を照射した場合における照射時間と発生する蛍光量との関係を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態１に従う制御部１１４における制御構造を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１に従う硬化良否を判断するための制御構造を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態１の第１変形例に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ｂの概略構成図である。
【図１０】照射ヘッド部１２２と受光ヘッド部１２４との位置関係を説明するための図である。
【図１１】照射ヘッド部１２２の主要部を示す斜視図である。
【図１２】照射ヘッド部１２２を構成する光学モジュール６０２の一例を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態１の第２変形例に従う照射ヘッド部１３２の動作状態を説明するための図である。
【図１４】照射ヘッド部１３２の光学系の模式図である。
【図１５】代表的な液晶ディスプレイの断面構造の一例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１１０Ａの概略構成図である。
【図１７】さまざまな種類の紫外線硬化樹脂について、発生する蛍光の主発光ピークをプロットしたグラフである。
【図１８】測定用紫外線（主発光ピーク：３６５ｎｍ）のスペクトル特性を示す。
【図１９】スリーボンド社製３０３４のスペクトル特性を示す。
【図２０】ケミテック社製ケミシールＵ−１５８２のスペクトル特性を示す。
【図２１】ケミテック社製ケミシールＵ−１４８１のスペクトル特性を示す。
【図２２】ケミテック社製ケミシールＵ−１５９５のスペクトル特性を示す。
【図２３】ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２のスペクトル特性を示す。
【図２４】ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２Ｊのスペクトル特性を示す。
【図２５】ケミテック社製ケミシールＵ−１４５５Ｂのスペクトル特性を示す。
【図２６】この発明の実施の形態２に従う紫外線照射システム１００Ｃの概略構成図である。
【図２７】この発明の実施の形態２に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。
【図２８】複数のヘッド部１１２を校正する方法を説明するための図である。
【図２９】測定された蛍光量から校正を行なう方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３６】
２０ 投光駆動回路、２２ 投光素子、２４ ハーフミラー、２６ 光フィルタ、２８ 受光素子、３０ ハイパスフィルタ回路、３２ 増幅回路、３４ サンプルホールド回路、３６ アナログデジタル変換部、３８ パネル部、４２ 表示部、４４ 操作部、４６ 記憶部、４８ ネットワークインターフェイス部、５０ 測定用紫外線、５２ 蛍光、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 紫外線照射システム、１０２，１０４ 送出ローラ、１０６ 紫外線照射部、１１０，１１０Ａ 硬化状態測定装置、１１２，１４２ ヘッド部、１１４，１１４Ａ 制御部、１１４ａ コントロールボード、１２２，１３２ 照射ヘッド部、１２４ 受光ヘッド部、１５２ 投光モジュール、１５２ａ 紫外線ＬＥＤ、１５２ｂ コリメートレンズ、１５４ レンズモジュール、１５４ａ ダイクロックミラー、１５４ｂ コリメートレンズ、１５４ｃ ミラー、１５６ 分光モジュール、１５６ｂ 強度検出部、１５８ ＡＤ変換部、２０２，２０４ シート、２０６ 外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）、３０２，３１６，３６６ 減算部、３０４，３１８，３６８ 比較部、３１２ 最大値抽出部、３１４ 最小値抽出部、３６２，３６４ 波長選択部、４００ 光源、４０２ 導光板、４０４ 反射板、４０６ 光拡散シート、４０８ レンズシート、４１０ 輝度向上シート、４１２，４２２ 偏光板、４１４，４２０ 光学補償シート、４１６ ガラス層、４１８ 液晶層、４２４ 反射防止シート、５０２ レーザ光源、５０４ コリメートレンズ、５０６ 拡散レンズ、６０２ 光学モジュール、６０４ 光源、６０６ レンズ部、６０８ ホルダ部、６１０ カバー部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は紫外線硬化樹脂の硬化処理に向けられた硬化状態測定装置に関し、特に多層膜の生産ラインに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの産業分野において、接着剤やコーティング剤の硬化方法として紫外線硬化法（Ultra Violet Curing）が利用されている。紫外線硬化法は、熱エネルギーを利用する熱硬化方法に比較して、有害物質を大気中に放散しない、硬化時間が短い、熱に弱い製品にも適用できるなどの多くの利点を有している。
【０００３】
紫外線硬化法では、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化する、紫外線硬化樹脂が用いられる。このような紫外線硬化樹脂は、主剤としてモノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方を含み、さらに光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、照射される紫外線を受けてラジカルやカチオンを発生し、発生したラジカルやカチオンがモノマーやオリゴマーと重合反応を生じる。この重合反応に伴いモノマーやオリゴマーはポリマーに変化し、分子量が極めて大きくなるとともに、融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体状態を維持できなくなって固体に変化する。
【０００４】
ところで、近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をはじめとするフラットディスプレイの技術開発が急速に進んでいる。このようなフラットディスプレイの表示性能を決定する要素として、ディスプレイ表面に形成される多層膜がある。この多層膜は、それぞれが独自の光学的特性を有するシートを積層して形成したものである。多くの場合、このような多層膜は、紫外線硬化樹脂を用いてこれらのシートを積層することで形成される。このような多層膜の生産ラインでは、比較的高速（数１０ｍ／秒）で複数の貼り合わせ処理が行なわれる。
【０００５】
一般的に、紫外線硬化樹脂の硬化度を測定することが容易ではない。紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する方法として、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ：Fourier-Transform Infrared Spectrometer）を用いた方法が提案されている（たとえば、非特許文献１）。
【非特許文献１】岩井茂彦・松原秀樹、「微分赤外分光法を用いた紫外線硬化樹脂の硬化率の計測」、２００５年度 愛知県工業技術試験所研究報告
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非特許文献１に開示される方法では八次微分処理を行なう必要があるなど、処理が非常に複雑である。そのため、研究室レベルや破壊検査（抜き取り検査）などに対しては適用できる可能性があるが、実際の生産ラインにおいて、適用することは困難である。また、シートの膜厚に比較して紫外線硬化樹脂（接着剤）の膜厚は薄いので、シートから発生する赤外線が相対的に大きく、十分な測定精度を得ることが難しいという問題もある。
【０００７】
そのため、製造後の製品に対して抜き取り検査を行なって、当該製品が正常であるか否かを判断するしか方法がない。そのため、何らかの原因で、紫外線硬化樹脂の硬化度合いが適切でなかったとしても、これを製造中に是正することができず、事後的な処理を行なうしかなかった
このように、複数のシート状部材を貼り合わせるような生産ラインにおいては、実用に耐え得る紫外線硬化樹脂の測定方法が存在しなかった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、紫外線硬化樹脂を用いて連続的に製造される多層膜における硬化状態を測定することができる硬化状態測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者らは、紫外線硬化樹脂に対する紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤自体が紫外線硬化樹脂の硬化状態と相関のある観測可能な蛍光を放射する事実を見出し、この事実を利用して本願発明を行なったものである。
【００１０】
この発明のある局面に従えば、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置を提供する。硬化状態測定装置は、紫外線硬化樹脂を励起するための紫外線を照射する第１照射手段と、紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第１受光手段と、第１受光手段によって測定された蛍光の量に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する判断手段とを備える。紫外線硬化樹脂は、少なくとも２つのシート状部材の間に介在しており、第１照射手段は、一方のシート状部材を介して紫外線を紫外線硬化樹脂へ照射する。
【００１１】
好ましくは、少なくとも２つのシート状部材は、所定の搬送方向に沿って連続的に搬送され、少なくとも２つのシート状部材の搬送経路には、紫外線硬化樹脂における硬化反応を促進するための紫外線を照射する硬化装置が配置される。第１照射手段および第１受光手段は、搬送方向に直交する方向に配列された複数のヘッド部からなる。
【００１２】
さらに好ましくは、判断手段は、硬化装置を通過後の紫外線硬化樹脂からの蛍光量の大きさに基づいて、硬化状態の良否を判断する。
【００１３】
またさらに好ましくは、判断手段は、搬送方向に直交する方向における蛍光量のバラツキに基づいて、硬化状態の良否を判断する。
【００１４】
またさらに好ましくは、硬化状態測定装置は、硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、第２照射手段による紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第２受光手段とをさらに備える。判断手段は、第１受光手段によって測定された蛍光の量と、第２受光手段によって測定された蛍光の量とに基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【００１５】
好ましくは、受光手段は、蛍光を分光することで、蛍光のスペクトルを取得する第１分光手段を含む。判断手段は、第１分光手段において取得された蛍光のスペクトルのうち、紫外線硬化樹脂に対応する特定波長の強度値に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【００１６】
さらに好ましくは、硬化状態測定装置は、硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、第２照射手段による紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光することで、蛍光のスペクトルを取得する第２分光手段とをさらに備える。判断手段は、第１分光手段によって取得されたスペクトルと、第２分光手段によって取得されたスペクトルとに基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、紫外線硬化樹脂を用いて連続的に製造される多層膜における硬化状態を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
［実施の形態１］
（生産ラインの概略構成）
図１は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ａの概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明に係る硬化状態測定装置は、代表的に２種類のシート状の部材が紫外線硬化樹脂からなるＵＶ接着剤によって連続的に張り合わされる生産ラインに適用される。具体的には、第１シート２０４が送出ローラ１０２によって送り出されるとともに、その第１シート２０４の一方面（接着面）に対して、所定の位置からＵＶ接着剤２０６が塗布される。そのＵＶ接着剤２０６の塗布位置より下流側において、第２シート２０２が送出ローラ１０４によって、第１シート２０４と接合される。このように、ＵＶ接着剤２０６を介して積層された第１シート２０４および第２シート２０２は、さらに下流側にある紫外線照射部１０６から紫外線を照射される。紫外線照射部１０６は、紫外線硬化樹脂２０６における硬化反応を促進させるための紫外線を照射する硬化装置であり、代表的に複数の紫外線ランプなどからなり、この紫外線照射部１０６からの紫外線を受けてＵＶ接着剤２０６が硬化反応を生じて、第１シート２０４と第２シート２０２とが接着される。
【００２１】
この紫外線照射部１０６の下流側に、本実施の形態に従う硬化状態測定装置を構成する複数のヘッド部１１２が配置される。この複数のヘッド部１１２は、搬送方向に直交する方向に配列され、搬送される多層膜の一方向におけるＵＶ接着剤の硬化状態を測定する。硬化状態測定装置は、第１シート２０４と第２シート２０２との間に介在するＵＶ接着剤２０６の硬化状態をリアルタイム（インライン）で測定する。さらに、このＵＶ接着剤２０６における硬化状態に何らかの不具合があれば、この不具合の原因に応じた対処、たとえば紫外線照射部１０６を構成する紫外線ランプの交換などが行なわれる。
【００２２】
なお、図１では、２種類のシート状部材を貼り合わせる構成について例示したが、より多くの種類のシート状部材を貼り合わせるような生産ラインにおいても、本発明は適用可能である。
【００２３】
（紫外線硬化樹脂）
まず、本発明に係る紫外線照射システムにおいて使用される紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）について説明する。紫外線硬化樹脂は、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化（硬化）する。なお、本明細書において、「紫外線硬化樹脂」とは、その状態（紫外線照射前の液体状態、もしくは紫外線照射後における固体状態）にかかわらず総称的な意味で使用する。
【００２４】
紫外線照射前（硬化前）における紫外線硬化樹脂は、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方と、光重合開始剤と、各種添加剤とを含む。モノマーおよびオリゴマーは主剤であり、紫外線を受けて光重合開始剤が発生するラジカルやカチオンにより重合反応（主鎖反応や架橋反応など）を生じる。そして、この重合反応に伴いモノマーおよびオリゴマーは、ポリマーに変化して分子量が極めて大きくなるとともに融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体から固体へ変化する。
【００２５】
モノマーおよびオリゴマーは、一例として、ポリエステルアクリレートや、ウレタンアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、エポキシアクリレートなどからなる。モノマーは、単量体とも呼ばれ、重合反応によって重合体を合成する場合の原料となる状態である。一方、オリゴマーは、低重合体とも呼ばれ、重合度が２〜２０程度の比較的重合度の低い状態である。
【００２６】
光重合開始剤は、紫外線を受けてラジカルを発生するラジカル重合開始剤と、紫外線を受けてカチオンを発生するカチオン重合開始剤とに大別される。なお、ラジカル重合開始剤は、アクリル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用され、カチオン重合開始剤は、エポキシ系やビニールエーテル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用される。さらに、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤の混合物からなる光重合開始剤を用いてもよい。
【００２７】
ラジカル重合開始剤は、ラジカルの発生過程に応じて、水素引抜型および分子内開裂型に大別される。水素引抜型は、一例として、ベンゾフェノンおよびオルソベンゾイル安息香酸メチルなどからなる。一方、分子内開裂型は、一例として、ベンゾインエーテルや、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、オキソベンゾイル安息香酸メチル（ＯＢＭ）、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド（ＢＭＳ）、イソプロピルチオキサントン（ＩＰＴＸ）、ジエチルチオキサントン（ＤＥＴＸ）、エチル４−（ジエチルアミノ）ベンゾエート（ＤＡＢ）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−オン、ベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）、１，２αヒドロキシアルキルフェノンなどからなる。
【００２８】
また、カチオン重合開始剤は、一例として、ジフェニルヨードニウム塩などからなる。
なお、本明細書において、「光重合開始剤」とは、光重合反応を開始させる能力が残存しているものに限らず、当初の光重合開始剤が光重合反応に寄与することによって変化したり光重合反応の対象となるモノマーやオリゴマーが周囲に存在しなかったりすることにより、もはや光重合反応の開始に寄与しない物質となったものをも含む意味で使用する。ここで、光重合開始反応に寄与した後の光重合開始剤は、多くの場合、ほぼ当初の分子の大きさを保持したまま、あるいは２つまたはそれ以上の数の分子に分裂した状態で、ポリマーの末端に結合している。
【００２９】
上述したように、本願発明者らは、この紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤自体が紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂の硬化状態と相関のある観測可能な蛍光を放射することを見出した。
【００３０】
より詳細には、本願発明者らは、代表的な紫外線硬化樹脂に対して、波長３６５ｎｍをもつ紫外線を照射した場合に放射される光の波長について、スペクトルアナライザーを用いて調査した。この結果、いずれの紫外線硬化樹脂からも、紫外線の波長より長い波長をもつ光（蛍光）が放射されていることを確認した。
【００３１】
ここで、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤は、以下のような性質を有する。
（１）重合反応を開始させるための活性種（ラジカルや酸など）を生成する能力（量子収率、モル吸光係数）が高い。
【００３２】
（２）反応性の高い活性種を生成する。
（３）活性種の生成能力を発揮するための励起エネルギーのスペクトル域が紫外線領域である。
【００３３】
すなわち、光重合開始剤は、紫外線を吸収しやすい分子構造のものが採用され、紫外線吸収したことによるエネルギー（電子）を他の分子に与えやすいものとなっている。
【００３４】
一方、紫外線硬化樹脂の主剤であるモノマーおよびオリゴマーは、キャリア（電子）が分子内をスムーズに動きにくい構造をとるため、蛍光をほとんど発しないと考えられる。
【００３５】
したがって、本願発明者らは、本質的に光重合開始材が紫外線を受けて蛍光を放射する性質を有する物質であると結論付けた。本発明に係る紫外線照射システムは、この光重合開始材から放射される蛍光を測定し、測定結果から紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断するものである。
【００３６】
（硬化状態測定装置の構成）
図２は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の模式的な外観図である。
【００３７】
図２を参照して、硬化状態測定装置１１０は、ヘッド部１１２と制御部１１４とから構成されており、制御部１１４には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを搭載したコントロールボード１１４ａなどが装着される。
【００３８】
ヘッド部１１２は、測定対象である硬化反応が生じた後の多層膜などに対して測定用紫外線５０を照射するとともに、この測定用紫外線５０によって発生した蛍光５２を受光する。なお、制御部１１４は、このヘッド部１１２からの測定用紫外線５０の照射タイミングや照射量などを制御するとともに、ヘッド部１１２で受光された蛍光量を受信して、紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）の硬化状態を判断する。
【００３９】
図３は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の概略構成図である。
図３を参照して、制御部１１４は、ＣＰＵ４０と、パネル部３８と、記憶部４６と、ネットワークインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）４８とからなる。また、パネル部３８は表示部４２および操作部４４を含む。
【００４０】
ＣＰＵ４０は、硬化状態測定装置１１０における全体処理を司る制御装置であって、予め記憶部４６などに格納されるプログラムを読込んで実行することで、以下に示す処理を実現する。具体的には、ＣＰＵ４０は、ネットワークインターフェイス部４８を介して、図示しない生産ラインの全体を制御する制御装置などからの指令を受信する。そして、ＣＰＵ４０は、このような指令に応じて、ヘッド部１１２から測定対象に向けて測定用紫外線５０を照射させる。ヘッド部１１２は、この測定用紫外線５０によって発生する蛍光５２を受光し、この受光量に応じた測定値をＣＰＵ４０へ出力する。ＣＰＵ４０は、この測定値に基づいて、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）における硬化状態を判断する。
【００４１】
表示部４２は、ユーザに対して硬化反応に係る情報を表示するための表示装置であり、一例として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）などのディスプレイを含んで構成される。
【００４２】
操作部４４は、ユーザからの操作指令を受付ける指令入力装置であり、一例として、スイッチ、タッチパネルもしくはマウスなどから構成され、ユーザ操作に応じた操作指令をＣＰＵ４０へ出力する。
【００４３】
記憶部４６は、プログラムや各種設定を記憶する不揮発性メモリおよびプログラムを一時的に展開するための揮発性メモリなどを含んで構成される。
【００４４】
ネットワークインターフェイス部４８は、上位の制御装置や他の硬化状態測定装置１１０との間でデータ通信を行なうための部位であり、一例として、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などで構成される。
【００４５】
一方、ヘッド部１１２は、投光駆動回路２０と、投光素子２２と、ハーフミラー２４と、光フィルタ２６と、受光素子２８と、ハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ：High Pass Filter）３０と、増幅回路３２と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample and Hold）３４と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）３６とからなる。
【００４６】
投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０からの制御指令に応じて、投光素子２２で測定用紫外線５０を発生させるための駆動電力を供給する。測定用紫外線５０は、光重合開始剤から放射される蛍光量をより正確に測定できるように、外乱光を除去するために、その強度が周期的に変化することが望ましい。そこで、投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０から照射を指示する制御指令が与えられる期間において、所定周期で変化する駆動電力を投光素子２２へ供給する。
【００４７】
投光素子２２は、測定用紫外線５０を発生する紫外線光源であって、代表的に紫外線ＬＥＤからなる。なお、投光素子２２で発生する測定用紫外線５０の主発光ピークは３６５ｎｍが好ましい。
【００４８】
投光駆動回路２０から供給される駆動電力を受けて投光素子２２が発生する測定用紫外線５０は、ハーフミラー２４を通過して所定の照射位置に集束する。この測定用紫外線５０を受けて、紫外線硬化樹脂では、その硬化状態に応じた蛍光５２が発生する。発生した蛍光５２の一部は、測定用紫外線５０の伝播経路と実質的に同一の伝播経路を測定用紫外線５０とは逆方向に伝播し、ハーフミラー２４に入射する。
【００４９】
ハーフミラー２４は、この蛍光５２の伝搬方向を紙面下方向に変化させる。すると、蛍光５２は、光フィルタ２６を通過して受光素子２８へ入射する。すなわち、ハーフミラー２４は、投光素子２２からの測定用紫外線５０と、紫外線硬化樹脂から放射される蛍光５２とを分離する。このように、ハーフミラー２４が同一の光学経路上を伝播する測定用紫外線５０と蛍光５２とを分離することによって、微弱な強度を有する蛍光５２を受光素子２８によって確実に検出できる。
【００５０】
光フィルタ２６は、投光素子２２から放射される測定用紫外線５０が直接的に受光素子２８へ入射することを抑制するために配置されたものであり、紫外領域の光を減衰させる一方で可視領域の光を透過するように構成される。一例として、光フィルタ２６は、波長が４１０ｎｍ以上の光を透過する誘電体多層膜のフィルタからなる。
【００５１】
受光素子２８は、一例としてフォトダイオードからなり、ハーフミラー２４および光フィルタ２６を通過して入射する蛍光の強度に応じた電気信号を発生する。
【００５２】
本実施の形態に従う硬化状態測定装置１１０では、照明光などの外乱光によっても紫外線硬化樹脂から蛍光が発生すると考えられる。この外乱光によって生じる蛍光は、主として直流（ＤＣ）成分からなるので、この外乱光による蛍光を周波数領域上で分離する。すなわち、その強度に交流成分（一例として、パルス状変化）を含む測定用紫外線５０を照射し、この照射によって測定される蛍光量を示す信号のうち、測定用紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分を抽出して、測定用紫外線５０によって生じた蛍光量として測定する。
【００５３】
ハイパスフィルタ回路３０は、受光素子２８で検出される蛍光量のうち、周期成分（測定用紫外線５０に起因する成分）を抽出するためのフィルタであり、測定用紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分より高周波の成分を通過させる。
【００５４】
増幅回路３２は、ＨＰＦ３０からの出力信号を所定の増幅率（電流電圧変換率）で増幅してサンプルホールド回路３４へ出力する。そして、サンプルホールド回路３４は、投光素子２２から照射される測定用紫外線５０のパルス周期に同期してＨＰＦ３０からの出力信号をサンプリングし、サンプリングした信号値を次回のサンプリング時まで保持する。これにより、各パルスの最大振幅値に応じた値がサンプルホールド回路３４から出力される。このサンプルホールド回路３４から出力される信号（アナログの電圧信号）はアナログデジタル変換部３６によってデジタル値に変換されて、蛍光量の測定値としてＣＰＵ４０へ出力される。
【００５５】
（測定用紫外線の照射エリア）
図４は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置のヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアを模式的に示す図である。図４（ａ）は、単一のヘッド部１１２を用いる場合を示し、図４（ｂ）は、複数のヘッド部１１２を生産ラインの搬送方向に直交する方向に配置した場合を示す。
【００５６】
図４（ａ）を参照して、本実施の形態に従う硬化状態測定装置１１０は、ヘッド部１１２から測定用紫外線５０を測定対象へ照射し、この測定用紫外線５０によって発生した蛍光５２を受光する。一般的に、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアの大きさは、ヘッド部１１２が蛍光を受光する受光エリアの大きさに比較して大きくなるように設計される。
【００５７】
一方、紫外線硬化樹脂は、この測定用紫外線５０によっても硬化反応を生じ得る。そのため、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の強度が相対的に大きい場合には、その測定用紫外線５０の照射エリアに相当する部分について、硬化反応が他の部分と比較して促進するおそれがある。
【００５８】
そこで、図４（ｂ）に示すように、複数のヘッド部１１２を搬送方向に直交する方向に配置するとともに、測定用紫外線の照射エリアを隣接するヘッド部１１２同士で重複させることが好ましい。すなわち、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度を可能な限り均一化することで、測定用紫外線の照射強度が相対的に高く、紫外線硬化樹脂がこの測定用紫外線によって硬化反応を生じる場合であっても、最終製品への影響（特に、面内における硬化ムラ）を抑制することができる。なお、紫外線硬化樹脂を硬化させる反応工程であるので、紫外線硬化樹脂へ余分な紫外線が照射されたとしても、最終製品に与える影響は無視できる。すなわち、最終製品に影響を与えるのは、シート面内における照射ムラ（硬化ムラ）だけと考えてよい。
【００５９】
図５は、測定用紫外線の照射ムラによる影響を説明するための図である。図５（ａ）は、測定用紫外線の重複部分が少ない場合を示し、図５（ｂ）は、測定用紫外線が所定範囲にわたって重複している場合を示す。
【００６０】
図５（ａ）を参照して、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線が搬送方向に直交する方向において十分に重複していない場合には、当該直交する方向において、測定用紫外線の照射強度のムラ（バラツキ）が相対的に大きくなる。一方、図５（ｂ）を参照して、ヘッド部１１２から照射される測定用紫外線が搬送方向に直交する方向において所定範囲にわたって重複している場合には、当該直交する方向において、測定用紫外線の照射強度のムラ（バラツキ）が相対的に小さくなる。
【００６１】
図５（ｂ）に示すように、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度のバラツキを抑制することで、最終製品に与える影響を抑制することができる。
【００６２】
（硬化状態と蛍光量との関係）
多くの紫外線硬化樹脂では、硬化反応の進行に伴って、発生する蛍光量は増加する。これは、次のようなメカニズムによるものと考えられる。すなわち、硬化反応（重合反応）の進行に伴って光重合開始剤が消費され、未反応の光重合開始剤が減少するので、光重合開始剤で吸収される紫外線照射による光エネルギーのうち、重合反応を生じるための活性種（ラジカルや酸など）の生成に使用される化学的エネルギーとしての使用量が減少することになる。一方で、光重合開始剤は、重合反応に使用された後であっても、紫外線を吸収しやすい性質を残しているため、光重合開始剤が測定用紫外線を吸収することで生じる光エネルギー量は維持されて、蛍光や熱といった化学的エネルギーとは異なる形のエネルギーに変換される。この結果、紫外線硬化樹脂の硬化反応の進行に従って蛍光量が増加する傾向が現れる。さらに、このような傾向は、紫外線硬化樹脂の基本的な組成に由来するものであるから、多くの紫外線硬化樹脂に共通してみられるものとなる。
【００６３】
図６は、一般的な紫外線硬化樹脂に対して所定強度の紫外線を照射した場合における照射時間と発生する蛍光量との関係を示すグラフである。
【００６４】
図６を参照して、紫外線の照射時間が長くなるほど、発生する蛍光量も単調に増加していることがわかる。紫外線の照射時間は、紫外線硬化樹脂の硬化度と高い相関があるので、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光量に基づいて、紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できることになる。一例として、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光量と所定のしきい値（図６では、しきい値α１）とを比較し、この蛍光量がしきい値α１を超過していれば、紫外線硬化樹脂が十分に硬化されていると判断できる。なお、このしきい値α１は、予め実験的に求めることができる。
【００６５】
（制御構造その１）
図７は、この発明の実施の形態１に従う制御部１１４における制御構造を示すブロック図である。本実施の形態では、複数の硬化状態測定装置が配置され、各硬化状態測定装置に対応する制御部１１４が測定対象の部分（以下では、「トラック」とも称す）における硬化状態の良否を判断する。
【００６６】
図７を参照して、各制御部１１４は、減算部３０２と比較部３０４とをその機能として含む。減算部３０２は、対応のヘッド部１１２で測定された蛍光量から所定のオフセット量βを減じる。このオフセット量βは、測定対象の多層膜を構成するシート状部材から発生する蛍光量に相当する。すなわち、ヘッド部１１２で測定される蛍光量は、紫外線硬化樹脂から発生する成分と、それぞれのシート状部材から発生する成分とを含む。そこで、減算部３０２は、このヘッド部１１２で測定される蛍光量から、シート状部材から発生する成分に相当する蛍光量を減じる。このオフセット量βは予め実験的に求めることができ、たとえば、紫外線硬化樹脂を塗布しない状態において、測定される蛍光量から決定できる。
【００６７】
比較部３０４は、減算部３０２から出力される値としきい値α１とを比較し、この値がしきい値α１を超過していれば、硬化状態が良好であると判断し、そうでなければ、硬化状態が不良であると判断する。このしきい値α１についても、予め実験的に求めることができる。
【００６８】
このように、複数の制御部１１４の各々が、対応のトラックにおける硬化状態の良否を判断し、その判断結果を出力する。これらの判断結果に基づいて、生産ラインのいずれの部位において何らかの不具合が発生しているかを判断できる。なお、生産ラインでは、搬送方向に沿って測定対象が搬送されるので、何らかの不具合が発生していれば、同一のトラックにおいて硬化不良が連続的に生じていると考えられる。
【００６９】
さらに、複数の制御部１１４からの硬化状態の良否判断結果と、ライン速度（延べ距離）とを関連付けて記憶することで、最終製品の中で硬化状態が不十分な部位を特定することもできる。さらに、このようなマッピングの結果を２次元的に表示してもよい。
【００７０】
（制御構造その２）
フラットディスプレイなどに使用される多層膜については、面内における硬化ムラを抑制する必要がある。そのため、上述のように各トラックからの蛍光量の大きさの絶対値に基づいて判断するだけではなく、トラック間の蛍光量のバラツキについても許容範囲内に収まっているか否かを判断する必要がある。
【００７１】
図８は、この発明の実施の形態１に従う硬化良否を判断するための制御構造を示すブロック図である。このような制御構造は、複数の制御部１１４のうちの１つに実装してもよいし、複数の制御部１１４を統括する制御装置などに実装してもよい。
【００７２】
図８に示す制御構造は、最大値抽出部（ＭＡＸ）３１２と、最小値抽出部（ＭＩＮ）３１４と、減算部３１６と、比較部３１８とを含む。
【００７３】
最大値抽出部３１２は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定された蛍光量のうち最大のものを抽出する。また、最小値抽出部３１４は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定された蛍光量のうち最小のものを抽出する。そして、減算部３１６が、最大値抽出部３１２で抽出された蛍光量と、最小値抽出部３１４で抽出された蛍光量との差を算出する。すなわち、減算部３１６は、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定される蛍光量のうち、最大値と最小値との差を算出する。
【００７４】
比較部３１８が、この減算部３１６が算出した蛍光量の最大値と最小値との差を所定のしきい値α２と比較し、この値がしきい値α２を超過していれば、多層膜の面内において硬化ムラが生じているとみなし、硬化状態が不良であると判断する。そうでなければ、硬化状態が良好であると判断する。すなわち、比較部３１８が、複数のヘッド部１１２でそれぞれ測定される蛍光量のうち、最大値と最小値との差（バラツキ）が許容できる範囲を超えていれば、硬化不良と判断する。このしきい値α２については、予め実験的に求めることができる。
【００７５】
この発明の実施の形態によれば、複数のシート状部材を紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）を用いて張り合わる生産ラインにおいて、インラインでその紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できる。そのため、製造途中に不具合などが生じた場合であっても、その不具合の発生を検知することができるとともに、その不具合の内容に基づいて、生産ラインの調整などを行なうことができる。これにより、事後的に抜き取り検査を行なう場合とは異なり、製品全体が不良品であると製造後に判明するような事態を回避することができる。
【００７６】
［実施の形態１の第１変形例］
上述の実施の形態１では、同一のヘッド部が測定用紫外線を照射するとともに、蛍光を受光する構成について例示したが、各機能を分離して構成してもよい。
【００７７】
図９は、この発明の実施の形態１の第１変形例に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ｂの概略構成図である。
【００７８】
図９を参照して、本実施の形態に従う紫外線照射システム１００Ｂでは、第１シート２０４および第２シート２０２がＵＶ接着剤２０６を介して積層される位置の下流側に、測定用紫外線を照射するための照射ヘッド部１２２および複数の受光ヘッド部１２４が配置される。
【００７９】
図１０は、照射ヘッド部１２２と受光ヘッド部１２４との位置関係を説明するための図である。
【００８０】
図１０を参照して、照射ヘッド部１２２は、搬送方向に直交する方向に略均一の測定用紫外線を照射し（投光エリア）、各受光ヘッド部１２４は、各々の受光エリアから発生する蛍光量を受光して、その蛍光量を測定する。その他の部位（制御部など）については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８１】
図１１は、照射ヘッド部１２２の主要部を示す斜視図である。
図１２は、照射ヘッド部１２２を構成する光学モジュール６０２の一例を示す斜視図である。
【００８２】
図１１を参照して、照射ヘッド部１２２は、一例として、複数の光学モジュール６０２が一列に整列配置されて構成される。この連結される光学モジュール６０２の数は、適用される生産ラインの幅などに応じて適宜選択される。
【００８３】
図１２を参照して、光学モジュール６０２の各々は、測定用紫外線を発生する光源６０４と、光源６０４から発生する測定用紫外線が透過するレンズ部６０６と、光源６０４およびレンズ部６０６を保持するホルダ部６０８と、ホルダ部６０８の切欠部を覆うカバー部６１０とを含む。光源６０４は、代表的に紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などから構成され、光源６０４で発生した測定用紫外線は、レンズ部６０６によって拡散された上で、測定対象へ照射される。上述のような構成によって、照射ヘッド部１２２は、搬送方向に直交する方向に略均一の測定用紫外線を照射する。
【００８４】
その他の制御構造などについては、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８５】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度をより均一化できる。
【００８６】
［実施の形態１の第２変形例］
上述の実施の形態１およびその第１変形例では、複数の光源を用いて測定用紫外線を発生する構成について説明したが、実施の形態１の第２変形例では、単一の光源を用いた構成について説明する。
【００８７】
この発明の実施の形態１の第２変形例に従う紫外線照射システムの概略構成は、図９に示すこの発明の実施の形態１の第１変形例に従う紫外線照射システム１００Ｂと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８８】
図１３は、この発明の実施の形態１の第２変形例に従う照射ヘッド部１３２の動作状態を説明するための図である。図１３を参照して、照射ヘッド部１３２は、測定用紫外線をラインビーム状に放射する。
【００８９】
図１４は、照射ヘッド部１３２の光学系の模式図である。図１４を参照して、照射ヘッド部１３２は、紫外線を発生するレーザ光源５０２と、レーザ光源５０２の光軸上に配置されたコリメートレンズ５０４と、同じくレーザ光源５０２の光軸上に配置された拡散レンズ５０６とを含む。レーザ光源５０２から放射された測定用紫外線は、コリメートレンズ５０４を通過することによって平行光へ変換され、拡散レンズ５０６へ導かれる。この拡散レンズ５０６において、測定用紫外線は拡散ビームに変換され、測定対象へ放射される。
【００９０】
その他の制御構造などについては、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９１】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、構造を簡素に維持しつつ、搬送方向に直交する方向における測定用紫外線の照射強度をより均一化できる。
【００９２】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１およびその変形例では、２種類のシート状部材を１層の紫外線硬化樹脂を介して貼り合わせた多層膜を測定対象とする場合について例示したが、本実施の形態では、複数の紫外線硬化樹脂の層をもつ多層膜の硬化状態を測定する場合について例示する。
【００９３】
（多層膜の構造）
まず、図１５を参照して、代表的なフラットディスプレイに用いられる多層膜について説明する。
【００９４】
図１５は、代表的な液晶ディスプレイの断面構造の一例を示す図である。
図１５を参照して、液晶ディスプレイは、各々が特定の機能を実現する複数の層から構成されている。具体的には、２つのガラス層４１６によって挟まれた液晶層４１８が中心に位置し、その表示面側には、光学補償シート４２０、偏光板４２２、反射防止シート４２４がその順序で積層される。また、液晶層４１８のバックライト側には、光学補償シート４１４、偏光板４１２、輝度向上シート４１０、レンズシート４０８、光拡散シート４０６がその順序で積層される。また、バックライトとしては、光源４００と、光源からの光の伝搬方向を変更する導光板４０２と、反射板４０４とからなる。
【００９５】
光拡散シート４０６は、光源４００からの光を拡散して、面内方向に均一化する。レンズシート４０８は、光拡散シート４０６で拡散した光を所定の位置に収束する。輝度向上シート４１０は、色温度などを調整して輝度を高める。偏光板４１２，４２２は、液晶の配向方向などに応じて、光源４００からの光を所定方向に偏光する。光学補償シート４１４，４２０は、具体的には１／４波長シートなどであり、光学位相や偏光方向などを調整する。また、反射防止シート４２４は、環境光などの外乱光による乱反射を防止する。
【００９６】
さらに、光学補償シート４１４，４２０や偏光板４１２，４２２などは、要求される光学特性を実現するために、複数のシートを貼り合わせて形成されることも多い。
【００９７】
このような液晶ディスプレイに使用される多層膜を製造する過程においては、多くのシートが積層された状態で、特定の層にある紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定しなければならない場合もある。
【００９８】
そこで、本実施の形態においては、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長に基づいて、紫外線硬化樹脂の各層における硬化状態を測定する。
【００９９】
（硬化状態測定装置の構成）
図１６は、この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１１０Ａの概略構成図である。
【０１００】
図１６を参照して、硬化状態測定装置１１０Ａは、ヘッド部１４２と、制御部１１４Ａとからなり、測定用紫外線の照射によって発生する蛍光のスペクトルを測定するとともに、この蛍光スペクトルに基づいて、紫外線硬化樹脂の各層における硬化状態を判断する。また、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光とシートそのものから発生する蛍光とを分離するのにも有効である。
【０１０１】
ヘッド部１４２は、ＬＥＤ投光モジュール１５２と、レンズモジュール１５４と、分光モジュール１５６と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１５８とを含む。
【０１０２】
ＬＥＤ投光モジュール１５２は、たとえば、波長３６５ｎｍをもつ測定用紫外線を発生する紫外線ＬＥＤ１５２ａと、この紫外線ＬＥＤ１５２ａから発生する測定用紫外線を平行光に変換するコリメートレンズ１５２ｂとを含む。このコリメートレンズ１５２ｂを透過した測定用紫外線は、レンズモジュール１５４へ導かれる。
【０１０３】
レンズモジュール１５４は、ＬＥＤ投光モジュール１５２からの測定用紫外線５０を反射して測定位置へ導くためのダイクロックミラー１５４ａと、ダイクロックミラー１５４ａと測定位置との間の光学経路上に配置されたコリメートレンズ１５４ｂと、コリメートレンズ１５４ｂおよびダイクロックミラー１５４ａの光軸の延長線上に配置されたミラー１５４ｃとを含む。
【０１０４】
なお、図示のレンズモジュール１５４の構成に代えて、ダイクロックミラー１５４ａに代えてハーフミラーを設けるとともに、当該ハーフミラーと分光モジュール１５６との間の光学経路上に、蛍光を透過しつつ紫外線を遮断するフィルタを設ける構成を採用してもよい。
【０１０５】
ＬＥＤ投光モジュール１５２から放射された測定用紫外線５０は、ダイクロックミラー１５４ａで反射された紙面下向きに伝搬方向を変化し、コリメートレンズ１５４ｂを透過して測定対象へ照射される。この測定用紫外線５０によって測定対象から生じる蛍光５２は、測定用紫外線５０と略同一の光学経路を測定用紫外線５０と逆方向に伝搬し、コリメートレンズ１５４ｂおよびダイクロックミラー１５４ａを通過してミラー１５４ｃへ入射する。ミラー１５４ｃで反射された蛍光５２は、分光モジュール１５６へ導かれる。
【０１０６】
分光モジュール１５６は、蛍光５２を波長別に分離する分光素子と、波長別に分離された蛍光５２を受光して、その受光強度に応じた信号を出力する強度検出部１５６ｂとを含む。強度検出部１５６ｂとしては、代表的にラインＣＣＤ（Charged Couple Device）などが用いられる。
【０１０７】
このような構成によって、測定用紫外線に応じて測定対象から発生する蛍光のスペクトルを測定することができる。
【０１０８】
（蛍光の波長特性）
まず、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長特性について説明する。
【０１０９】
表１は、代表的な紫外線硬化樹脂に対する蛍光放射の有無を調べた結果を示す。表１においては、スペクトルアナライザーを用いて、複数の紫外線硬化樹脂の各々に対して、波長３６５ｎｍの紫外線を照射した場合における蛍光放射の有無、および蛍光放射に係るピーク波長について調査した結果を示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
図１７は、さまざまな種類の紫外線硬化樹脂について、発生する蛍光の主発光ピークをプロットしたグラフである。図１７に示すグラフの横軸は、対象とした紫外線硬化樹脂に便宜上付した通し番号である。
【０１１２】
表１および図１７を参照して、対象としたすべての紫外線硬化樹脂において、照射紫外線（波長３６５ｎｍ）に比較して波長の長い蛍光が放射されていることを確認できた。
【０１１３】
このように測定用紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂から発生する蛍光の波長は、測定用紫外線の波長より長く、かつその波長は紫外線硬化樹脂の種類に依存するといえる。
【０１１４】
以下、図１８〜図２５を参照して、測定された蛍光のスペクトル特性の一例について説明する。なお、図１９〜図２５は、予め所定量の紫外線を照射して硬化反応を生じさせた紫外線硬化樹脂を対象とし、これらの紫外線硬化樹脂に対して、いずれも主発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を照射した場合に測定された蛍光のスペクトル特性を示す。
【０１１５】
図１８は、測定用紫外線（主発光ピーク：３６５ｎｍ）のスペクトル特性を示す。
図１９は、スリーボンド社製３０３４のスペクトル特性を示す。図２０は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５８２のスペクトル特性を示す。図２１は、ケミテック社製ケミシールＵ−１４８１のスペクトル特性を示す。図２２は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５９５のスペクトル特性を示す。図２３は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２のスペクトル特性を示す。図２４は、ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２Ｊのスペクトル特性を示す。図２５は、ケミテック社製ケミシールＵ−１４５５Ｂのスペクトル特性を示す。
【０１１６】
図１８に示すスペクトル特性と比較して、図１９〜図２５に示すスペクトル特性には、異なる波長に主発光ピークが存在していることがわかる。このように、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光のスペクトルを測定することによって、紫外線硬化樹脂の種類を特定できるとともに、その主発光ピークの絶対値に基づいて、当該紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断できる。
【０１１７】
すなわち、複数の紫外線硬化樹脂の層を含む多層膜に対しても、各紫外線硬化樹脂の種類を特定できていれば、発生する蛍光のスペクトルのうち、対応する波長を選択的に抽出することで、各層の硬化状態を判断することができる。但し、複数の製造工程を経て順々に積層される多層膜に対して、いずれかの製造工程において硬化状態を判断することは難しい場合もある。これは、前工程における処理内容が明らかにされていないような場合には、既に使用されている紫外線硬化樹脂の種類を特定することができないからである。
【０１１８】
そこで、本実施の形態に従う紫外線照射システムでは、紫外線硬化樹脂に対して硬化反応を促進させるための紫外線の照射前および照射後の位置において、それぞれ蛍光のスペクトルを測定し、このスペクトルの差に基づいて、対象とする紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断する。これにより、前工程での処理に依存することなく、対象となる工程における紫外線硬化樹脂の硬化反応を評価できる。
【０１１９】
（全体構成）
図２６は、この発明の実施の形態２に従う紫外線照射システム１００Ｃの概略構成図である。
【０１２０】
図２６を参照して、本実施の形態に従う紫外線照射システム１００Ｃでは、紫外線照射部１０６の上流側および下流側のそれぞれにおいて、複数のヘッド部１４２が配置される。すなわち、紫外線照射部１０６の上流側に配置される複数のヘッド部１４２は、ＵＶ接着剤２０６の硬化反応前の初期状態における蛍光のスペクトルを測定し、紫外線照射部１０６の下流側に配置される複数のヘッド部１４２は、ＵＶ接着剤２０６の硬化反応後における蛍光のスペクトルを測定する。
【０１２１】
（制御構造）
図２７は、この発明の実施の形態２に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。本実施の形態では、紫外線硬化樹脂の硬化反応を促進させるための紫外線の照射前後において測定された２つの蛍光スペクトルに基づいて、硬化状態の良否を判断する。なお、硬化反応を促進させるための紫外線の照射前後において、それぞれ共通のトラックからの蛍光量を受光するように、それぞれのヘッド部１４２が配置される。なお、図２７には、代表的に、１つのトラックにおける硬化状態の良否を判断する構成を示すが、複数のトラックにわたってヘッド部１４２が配置される場合には、図２７に示す制御構造が複数設けられる。
【０１２２】
図２７を参照して、本実施の形態に従う制御部は、波長選択部３６２，３６４と、減算部３６６と、比較部３６８とを含む。波長選択部３６２は、紫外線照射部１０６（図２６）の下流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される蛍光スペクトルのうち、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）の主発光ピークに相当する特定波長λに対応する強度値を選択して出力する。同様に、波長選択部３６４は、紫外線照射部１０６（図２６）の上流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される蛍光スペクトルのうち、対象となる紫外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤２０６）の主発光ピークに相当する特定波長λに対応する強度値を選択して出力する。ここで、波長λは、ユーザによって設定、もしくは上位の制御装置などからの指令によって設定される。なお、特定波長λを中心とする所定範囲に含まれる強度値を積算した値を出力してもよい。
【０１２３】
減算部３６６は、波長選択部３６２からの出力値から波長選択部３６４からの出力値を減じる。すなわち、減算部３６６は、紫外線照射部１０６の上流側に配置されたヘッド部１４２によって測定される特定波長λの強度値を初期値として、波長選択部３６２からの出力値から減じる。これにより、第１シート２０４や第２シート２０２に予め紫外線硬化樹脂が含まれている場合であっても、減算部３６６から出力される値には、このような初期条件に依存する要素は除外される。
【０１２４】
比較部３６８は、減算部３６６から出力される出力値としきい値α３とを比較し、この出力値がしきい値α３を超過していれば、硬化状態が良好であると判断し、そうでなければ、硬化状態が不良であると判断する。このしきい値α３についても、予め実験的に求めることができる。
【０１２５】
上述した方法に加えて、上流側で測定され蛍光スペクトルと、下流側で測定された蛍光スペクトルとの差を算出しておいてから、ピーク波長を求めたり、特定波長範囲の強度を求めたりしてもよい。
【０１２６】
この発明の実施の形態によれば、上述の実施の形態１において得られる効果に加えて、複数の紫外線硬化樹脂層を含む多層膜に対しても、硬化状態を判断することができる。すなわち、紫外線硬化樹脂の種類に応じて発生する蛍光の特定波長の成分に基づいて、特定の紫外線硬化樹脂を特定することができる。また、どのような種類の紫外線硬化樹脂が含まれているかが不明である場合であっても、新たに塗布した紫外線硬化樹脂の硬化反応前と硬化反応後とにおいて測定した蛍光に基づいて、当該紫外線硬化樹脂の硬化状態を判断する。そのため、多数の工程を経て製造されるフラットディスプレイに用いられる多層膜の品質を向上させることができる
［その他の態様］
（ヘッド部間の校正）
複数のヘッド部が搬送方向に直交する方向に配列された場合であって、この直交方向における硬化状態のバラツキを検査するためには、各ヘッド部における測定用紫外線５０を発生するための紫外線光源や、発生した蛍光を受光するための受光素子の特性を互いに一致させておく必要がある。すなわち、これらの素子のバラツキによって、硬化状態にバラツキがあると誤って判断されるおそれがあるからである。また、上述したように、上流側で測定された蛍光スペクトルと、下流側で測定された蛍光スペクトルとの差に基づいて、硬化状態の良否を判断するような構成においても、上流側に配置された受光素子と下流側に配置された受光素子との間のバラツキを低減することが有効である。
【０１２７】
そこで、これらのヘッド部の特性を揃えるために、以下に説明するような校正方法を採用することが好ましい。
【０１２８】
図２８は、複数のヘッド部１１２を校正する方法を説明するための図である。
図２８を参照して、代表的な校正方法として、予め発生すべき蛍光量が既知のサンプルを用いる方法がある。具体的には、複数のヘッド部１１２が配置される幅（あるいは、ライン幅）をもつ基準サンプル１および基準サンプル２を用意する。ここで、基準サンプル１は、発生する蛍光量が相対的に少なく、基準サンプル２は発生する蛍光量が相対的に多いものを選択する。代表的に、基準サンプル１は金属から構成され、基準サンプル２は有機物から構成される。
【０１２９】
そして、それぞれの基準サンプルをヘッド部１１２の照射エリア（受光エリア）に配置し、それぞれにおいて蛍光量を測定する。
【０１３０】
図２９は、測定された蛍光量から校正を行なう方法を説明するための図である。
図２９を参照して、基準サンプル１から測定されるべき測定値と、実際に測定された値との差に基づいて、オフセット校正を行なう。さらに、基準サンプル２から測定されるべき測定値と実際に測定された値とが一致するように、ヘッド部１１２における蛍光の検出感度を調整するためのゲイン校正を行なう。
【０１３１】
なお、オフセット校正およびゲイン校正は、図３に示す増幅回路３２を調整することで実現される。
【０１３２】
（温度補正）
測定用紫外線を受けて、紫外線硬化樹脂から発生する蛍光は温度依存性をもつ。すなわち、紫外線硬化樹脂を含む多層膜の温度に依存して、発生する蛍光の量は変動するので、このような変動による誤判断を避けるために、各制御構造において使用されるしきい値などをこのような多層膜の温度に関係付けて最適化することが好ましい。
【０１３３】
（走査機構）
上述の実施の形態では、ラインに対して硬化状態測定装置が固定されている場合について例示したが、Ｘ‐Ｙステージなどを用いて、硬化状態測定装置自身を自在に移動させるようにしてもよい。
【０１３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ａの概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の模式的な外観図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１１０の概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置のヘッド部１１２から照射される測定用紫外線５０の照射エリアを模式的に示す図である。
【図５】測定用紫外線の照射ムラによる影響を説明するための図である。
【図６】一般的な紫外線硬化樹脂に対して所定強度の紫外線を照射した場合における照射時間と発生する蛍光量との関係を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態１に従う制御部１１４における制御構造を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１に従う硬化良否を判断するための制御構造を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態１の第１変形例に従う硬化状態測定装置を備える紫外線照射システム１００Ｂの概略構成図である。
【図１０】照射ヘッド部１２２と受光ヘッド部１２４との位置関係を説明するための図である。
【図１１】照射ヘッド部１２２の主要部を示す斜視図である。
【図１２】照射ヘッド部１２２を構成する光学モジュール６０２の一例を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態１の第２変形例に従う照射ヘッド部１３２の動作状態を説明するための図である。
【図１４】照射ヘッド部１３２の光学系の模式図である。
【図１５】代表的な液晶ディスプレイの断面構造の一例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１１０Ａの概略構成図である。
【図１７】さまざまな種類の紫外線硬化樹脂について、発生する蛍光の主発光ピークをプロットしたグラフである。
【図１８】測定用紫外線（主発光ピーク：３６５ｎｍ）のスペクトル特性を示す。
【図１９】スリーボンド社製３０３４のスペクトル特性を示す。
【図２０】ケミテック社製ケミシールＵ−１５８２のスペクトル特性を示す。
【図２１】ケミテック社製ケミシールＵ−１４８１のスペクトル特性を示す。
【図２２】ケミテック社製ケミシールＵ−１５９５のスペクトル特性を示す。
【図２３】ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２のスペクトル特性を示す。
【図２４】ケミテック社製ケミシールＵ−１５４２Ｊのスペクトル特性を示す。
【図２５】ケミテック社製ケミシールＵ−１４５５Ｂのスペクトル特性を示す。
【図２６】この発明の実施の形態２に従う紫外線照射システム１００Ｃの概略構成図である。
【図２７】この発明の実施の形態２に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。
【図２８】複数のヘッド部１１２を校正する方法を説明するための図である。
【図２９】測定された蛍光量から校正を行なう方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３６】
２０ 投光駆動回路、２２ 投光素子、２４ ハーフミラー、２６ 光フィルタ、２８ 受光素子、３０ ハイパスフィルタ回路、３２ 増幅回路、３４ サンプルホールド回路、３６ アナログデジタル変換部、３８ パネル部、４２ 表示部、４４ 操作部、４６ 記憶部、４８ ネットワークインターフェイス部、５０ 測定用紫外線、５２ 蛍光、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 紫外線照射システム、１０２，１０４ 送出ローラ、１０６ 紫外線照射部、１１０，１１０Ａ 硬化状態測定装置、１１２，１４２ ヘッド部、１１４，１１４Ａ 制御部、１１４ａ コントロールボード、１２２，１３２ 照射ヘッド部、１２４ 受光ヘッド部、１５２ 投光モジュール、１５２ａ 紫外線ＬＥＤ、１５２ｂ コリメートレンズ、１５４ レンズモジュール、１５４ａ ダイクロックミラー、１５４ｂ コリメートレンズ、１５４ｃ ミラー、１５６ 分光モジュール、１５６ｂ 強度検出部、１５８ ＡＤ変換部、２０２，２０４ シート、２０６ 外線硬化樹脂（ＵＶ接着剤）、３０２，３１６，３６６ 減算部、３０４，３１８，３６８ 比較部、３１２ 最大値抽出部、３１４ 最小値抽出部、３６２，３６４ 波長選択部、４００ 光源、４０２ 導光板、４０４ 反射板、４０６ 光拡散シート、４０８ レンズシート、４１０ 輝度向上シート、４１２，４２２ 偏光板、４１４，４２０ 光学補償シート、４１６ ガラス層、４１８ 液晶層、４２４ 反射防止シート、５０２ レーザ光源、５０４ コリメートレンズ、５０６ 拡散レンズ、６０２ 光学モジュール、６０４ 光源、６０６ レンズ部、６０８ ホルダ部、６１０ カバー部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置であって、
前記紫外線硬化樹脂を励起するための紫外線を照射する第１照射手段と、
前記紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第１受光手段と、
前記第１受光手段によって測定された蛍光の量に基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する判断手段とを備え、
前記紫外線硬化樹脂は、少なくとも２つのシート状部材の間に介在しており、
前記第１照射手段は、一方の前記シート状部材を介して前記紫外線を前記紫外線硬化樹脂へ照射する、硬化状態測定装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのシート状部材は、所定の搬送方向に沿って連続的に搬送され、
前記少なくとも２つのシート状部材の搬送経路には、前記紫外線硬化樹脂における硬化反応を促進するための紫外線を照射する硬化装置が配置され、
前記第１照射手段および前記第１受光手段は、前記搬送方向に直交する方向に配列された複数のヘッド部からなる、請求項１に記載の硬化状態測定装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記硬化装置を通過後の紫外線硬化樹脂からの蛍光量の大きさに基づいて、前記硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記搬送方向に直交する方向における蛍光量のバラツキに基づいて、前記硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項５】
前記硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、
前記第２照射手段による紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第２受光手段とをさらに備え、
前記判断手段は、前記第１受光手段によって測定された蛍光の量と、前記第２受光手段によって測定された蛍光の量とに基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項６】
前記受光手段は、前記蛍光を分光することで、前記蛍光のスペクトルを取得する第１分光手段を含み、
前記判断手段は、前記第１分光手段において取得された前記蛍光のスペクトルのうち、前記紫外線硬化樹脂に対応する特定波長の強度値に基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項１または２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項７】
前記硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、
前記第２照射手段による紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光することで、前記蛍光のスペクトルを取得する第２分光手段とをさらに備え、
前記判断手段は、前記第１分光手段によって取得されたスペクトルと、前記第２分光手段によって取得されたスペクトルとに基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項６に記載の硬化状態測定装置。
【請求項１】
モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置であって、
前記紫外線硬化樹脂を励起するための紫外線を照射する第１照射手段と、
前記紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第１受光手段と、
前記第１受光手段によって測定された蛍光の量に基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する判断手段とを備え、
前記紫外線硬化樹脂は、少なくとも２つのシート状部材の間に介在しており、
前記第１照射手段は、一方の前記シート状部材を介して前記紫外線を前記紫外線硬化樹脂へ照射する、硬化状態測定装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのシート状部材は、所定の搬送方向に沿って連続的に搬送され、
前記少なくとも２つのシート状部材の搬送経路には、前記紫外線硬化樹脂における硬化反応を促進するための紫外線を照射する硬化装置が配置され、
前記第１照射手段および前記第１受光手段は、前記搬送方向に直交する方向に配列された複数のヘッド部からなる、請求項１に記載の硬化状態測定装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記硬化装置を通過後の紫外線硬化樹脂からの蛍光量の大きさに基づいて、前記硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記搬送方向に直交する方向における蛍光量のバラツキに基づいて、前記硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項５】
前記硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、
前記第２照射手段による紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光する第２受光手段とをさらに備え、
前記判断手段は、前記第１受光手段によって測定された蛍光の量と、前記第２受光手段によって測定された蛍光の量とに基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項６】
前記受光手段は、前記蛍光を分光することで、前記蛍光のスペクトルを取得する第１分光手段を含み、
前記判断手段は、前記第１分光手段において取得された前記蛍光のスペクトルのうち、前記紫外線硬化樹脂に対応する特定波長の強度値に基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項１または２に記載の硬化状態測定装置。
【請求項７】
前記硬化装置を通過前の紫外線硬化樹脂に対して、励起するための紫外線を照射する第２照射手段と、
前記第２照射手段による紫外線の照射によって前記紫外線硬化樹脂から発生する蛍光を受光することで、前記蛍光のスペクトルを取得する第２分光手段とをさらに備え、
前記判断手段は、前記第１分光手段によって取得されたスペクトルと、前記第２分光手段によって取得されたスペクトルとに基づいて、前記紫外線硬化樹脂の硬化状態の良否を判断する、請求項６に記載の硬化状態測定装置。
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図１】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図２６】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図１】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−７５００２（Ｐ２００９−７５００２Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４５７５６（Ｐ２００７−２４５７５６）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５９９１１３８２２）株式会社センテック (7)
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５９９１１３８２２）株式会社センテック (7)
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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