CN115210636B - 光照射装置以及具备该光照射装置的曝光装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够以简单的结构实施光取向处理的曝光装置用的光照射装置。光照射装置(10)利用具有多个LED(16)的光源(12)和接受来自光源(12)的光(L)并向工件(X)照射透过后的光(L)的偏振元件(14)而构成。并且，将各LED(16)的光轴(CL)设定为相对于工件(X)具有第一角度(θ1)，且将从各LED(16)放射的光(L)的配光角的一半的角度即第二角度(θ2)设定为比第一角度(θ1)小。

Description

光照射装置以及具备该光照射装置的曝光装置
技术领域
本发明涉及主要在制造液晶面板时的曝光用所使用的光照射装置以及具备该光照射装置的曝光装置。
背景技术
在使用液晶作为TN方式的显示面板时，若仅是在2片玻璃基板之间封入液晶后再对形成于这些玻璃板的内表面的透明电极施加电压，则也不会正常动作。这是因为液晶分子处于纷乱的状态。
为了使液晶进行正常的TN方式的动作，需要将液晶分子取向于一定方向，并且使液晶分子的立起方向恒定。具体而言，将液晶分子取向成相对于玻璃基板倾斜3°左右的方向，该倾斜的角度被称为预倾角。
而且，将具有液晶的取向性能的一对玻璃基板中的一方的玻璃基板以取向于X方向的方式配置，将对面的另一方的玻璃基板配置于与X方向正交的Y方向(TN方式)。
如此，在液晶面板的制造中需要液晶取向处理，与以往相比，进行了对玻璃基板的表面进行物理性摩擦的摩擦处理(例如，专利文献1)。该摩擦处理是指如下处理方法：通过用毛长的布等将形成在玻璃基板上的有机高分子膜以给定的方向摩擦，从而形成能够使液晶分子取向于一定方向的膜。
由于摩擦处理普及、响应速度快的TN方式已一般化，因此，能够以稳定的性能廉价地量产液晶面板，由此液晶监视器作为个人电脑等的OA设备用的显示监视器、游戏机用的监视器而普及。
但是，在摩擦方式中，缺乏均匀性，存在产生TFT的静电破坏的可能性，进而，存在摩擦时产生的粉末碎屑附着这样的关于可靠性的问题。
此外，能以摩擦方式实现的预倾角在如上所述的以水平取向液晶模式为代表的TN方式中为3°左右，难以用于构成在低电压驱动下与高速响应对应的液晶模式的显示面板。
为了应对这样的摩擦方式的问题，目前提出了能够实施光取向处理的曝光机，在该曝光机中，尝试了使用长弧的水银灯作为光源。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-17475号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
然而，认为使用长弧的水银灯的曝光机也存在问题。通常，在曝光材料中以与特定的波段的光进行反应的方式设定了感光特性，结果可知，当观察来自水银灯的光的分光特性时，该光由较多的水银灯的亮线构成。
因此，在将水银灯作为曝光用的光源的情况下，曝光材料的从感光特性偏离的波长的光增多，因此认为有可能通过偏离了该感光波段的波长的光来使曝光材料过度曝光。
当然，还能利用选择性波长反射膜对偏离感光特性的波长的光线(短波侧以及长波侧)进行切割，但需要窄带的截止滤波器(带通滤波器)，且要求高精度，因此结果导致装置的成本上升。
另外，从长弧的水银灯放射的光在大范围扩散，因此，为了实施光取向处理而难以控制来自重要的水银灯的光的照射角，例如还研究了利用百叶窗等遮挡多余的光的方法，但在该情况下，存在从水银灯放射的光的利用效率降低这样的其他问题。
而且，还存在对玻璃基板倾斜地照射准直后的(平行化后的)光的方法，但认为该方法由于光学系统变得复杂，因此存在装置大型化且昂贵的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够以简单的结构来实施光取向处理的曝光装置用的光照射装置。
(用于解决课题的技术方案)
根据本发明的一个方面，提供一种光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其具有多个LED；以及
偏振元件，其接受来自所述光源的光，并将透射后的所述光向工件照射，
各所述LED的光轴相对于所述工件具有第一角度，
从各所述LED放射的所述光的配光角的一半的角度即第二角度小于所述第一角度。
优选地，所述光照射装置在所述光源与所述偏振元件之间还具备与所述工件平行地配设的透光板。
根据本发明的另一方面，提供一种光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其具有多个LED；
偏振元件，其接受来自所述光源的光，并将透射后的所述光向工件照射；以及
滤光器，其选择性地透射从所述光源放射的光当中的给定波长以上的光，
所述滤光器构成为：随着给定波长以上的所述光相对于所述滤光器的入射角变大，提高给定波长以上的所述光的透射率。
根据本发明的又一方面，提供一种光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其具有多个LED；
偏振元件，其接受来自所述光源的光，并将透射后的所述光向工件照射；以及
罩部件，其透射来自所述光源的光，
所述偏振元件具有线栅的形成面，
所述罩部件配设于所述偏振元件中的与所述形成面对置的位置，
所述罩部件与所述形成面之间的空间被密闭。
根据本发明的另一方面，提供一种具备上述光照射装置的曝光装置
(发明效果)
根据本发明的光照射装置，通过将多个LED的光轴相对于工件倾斜第一角度，将与从各LED放射的光的取向角的一半相当的第二角度设定得比该第一角度小，从而从各LED放射的全部光比从LED朝向工件的垂线更朝向LED的光轴侧。
由此，能够提供一种能够以简单的结构实施具有有效的照射角的光的量多的光取向处理的曝光装置用的光照射装置。
附图说明
图1是表示应用了本发明的第一实施方式的光照射装置10的图。
图2是表示应用了本发明的第二实施方式的光照射装置10的图。
图3是表示应用了本发明的第三实施方式的光照射装置10的图。
图4是用于说明滤光器30的光透射特性的曲线图。
图5是表示应用了本发明的第四实施方式的光照射装置10的图。
图6是表示变形例1的光照射装置10的图。
图7是表示变形例1的光照射装置10的图。
图8是表示变形例2的光源12的图。
图9是表示变形例2的光源12的图。
图10是表示变形例2的光源12的图。
具体实施方式
(第一实施方式的光照射装置10的结构)
以下，对应用了本发明的第一实施方式的光照射装置10进行说明。光照射装置10主要为了制造液晶面板时的曝光而组装于曝光装置而使用。如图1所示，该光照射装置10大致具备光源12和偏振元件14。
光源12是朝向载置工件(曝光对象物)X的曝光面A照射曝光用光L的部件，在第一实施方式中使用多个LED16。这些LED16以对在曝光面A上沿一定方向移动的工件X进行扫描的方式照射曝光用光L，因此该光源12通过在与工件X的移动方向正交的方向上大致串联地配置多个LED16而形成。
另外，构成光源12的各LED16以这些LED16的光轴CL相对于工件X具有第一角度θ1(即，入射角θ1)的方式相对于工件X(即，相对于曝光面A)倾斜地配置。通过将从斜向照射角度分量的偏差少的光而制成的取向膜用于液晶面板，能够使稳定的预倾角和取向状态出现，能够实现任意的取向模式的液晶面板。
而且，从各LED16放射的光L的配光角的一半即第二角度θ2设定为比上述第一角度θ1小。
偏振元件14是仅使从光源12照射的光中的沿一个方向振动的光分量透射而偏振的元件，在第一实施方式中，使用线栅偏振元件。线栅偏振元件是在透明基板(玻璃基板)的一个表面形成线栅的元件。在该第一实施方式中，线栅的形成面18可以是偏振元件14中的光源12侧的面，也可以是与光源12相反侧的面。另外，偏振元件14优选配设成相对于工件X(曝光面A)平行。
(第一实施方式的光照射装置10的效果)
根据第一实施方式的光照射装置10，通过将多个LED16的光轴CL相对于工件X倾斜第一角度θ1，将相当于从各LED16放射的光L的取向角的一半的第二角度θ2设定为小于该第一角度θ1，从而从各LED16放射的全部光L比从LED16朝向工件X的垂线更朝向LED16的光轴CL侧。
由此，能够提供能够以简单的结构实施具有有效的照射角的光的量多的光取向处理的曝光装置用的光照射装置10。
(第二实施方式的光照射装置10的结构)
如图2所示，第二实施方式的光照射装置10是在上述的第一实施方式的光照射装置10附加有透光板20的装置。
透光板20是使来自光源12的光L透射的例如玻璃制的板材，在光源12与偏振元件14之间，与工件X平行地配设。另外，优选在透光板20的表面(两面)不进行防反射膜等的防反射处理。
(第二实施方式的光照射装置10的效果)
根据第二实施方式的光照射装置10，从光源12放射的光L中的相对于透光板20的入射角θ3大的光L在该透光板20的表面反射，因此无法到达偏振元件14、工件X。
由此，能够将到达工件X的光L相对于该工件X的入射角限制在给定值以下，因此能够实现更稳定的预倾角的光取向处理。
(第三实施方式的光照射装置10的结构)
如图3所示，第三实施方式所涉及的光照射装置10大致具备光源12、偏振元件14以及滤光器30。
光源12与第一、第二实施方式同样，是朝向载置工件X的曝光面A照射曝光用光L的部件，使用多个LED16。这些LED16以对在曝光面A上沿一定方向移动的工件X进行扫描的方式照射曝光用光L，因此该光源12通过在与工件X的移动方向正交的方向上大致串联地配置多个LED16而形成。
另外，在第三实施方式所涉及的光照射装置10中，不需要与第一、第二实施方式同样地规定第一角度θ1以及第二角度θ2，第一角度θ1以及第二角度θ2是任意的。当然，也可以与第一、第二实施方式同样地规定第一角度θ1以及第二角度θ2。
偏振元件14是仅使从光源12照射的光中的沿一个方向振动的光分量透射而偏振的元件，与第一、第二实施方式同样地使用线栅偏振元件。
另外，线栅的形成面18可以是偏振元件14中的光源12侧的面，也可以是与光源12相反侧的面。另外，偏振元件14优选配设成相对于工件X(曝光面A)平行。
滤光器30配设在光源12与偏振元件14之间，是选择性地透射从光源12放射的光L当中的给定波长以上的光L的部件，在表面形成有波长选择膜。另外，滤光器30与偏振元件14同样，优选以相对于工件X(曝光面A)平行的方式配设。另外，作为滤光器30，只要满足以下说明的条件，则能够使用使给定波长以上的光透射的长通滤波器、或使给定波长范围的光透射且遮断波长比其长的波长以及波长比其短的波长的光的带通滤波器。进而，滤光器30也可以配设于偏振元件14的与光源12侧的相反侧。
在此，滤光器30具有角度依赖性，进入该滤光器30的光的入射角θ1变大，并且透射该滤光器30的光的波长的区域向低波长侧扩展。图4表示该情况的一个例子。例如，对于325nm的光进行考虑时，在光相对于滤光器30的入射角θ1为0°的情况下(即，相对于滤光器30垂直地入射的情况下)，325nm的光的透射率约为5％。
而且，当将325nm的光相对于滤光器30的入射角增大至15°、30°、45°时，该325nm的光的透射率提高到15％、70％、95％。
利用这样的滤光器30的性质，将滤光器30设定为：随着相对于该滤光器30的给定波长以上的光L的入射角θ1变大，提高给定波长以上的光L的透射率，由此能够在与期望的预倾角对应的向滤光器30的入射角(第一角度θ1)时充分地透射所希望的波长以上的光L。
(第三实施方式的光照射装置10的效果)
根据第三实施方式的光照射装置10，从光源12放射的光L中的向滤光器30的入射角θ1小的光L(相对于滤光器30大致垂直地入射的光)难以透射该滤光器30，能够以相对于工件X的接近所希望的入射角θ1的光L为中心进行曝光，因此能够得到更稳定的预倾角。
(第四实施方式的光照射装置10的结构)
如图5所示，第四实施方式所涉及的光照射装置10大致具备光源12、偏振元件14以及罩部件40。
光源12与上述的实施方式同样，是朝向载置工件X的曝光面A照射曝光用光L的部件，使用多个LED16。这些LED16以对在曝光面A上沿一定方向移动的工件X进行扫描的方式照射曝光用光L，因此该光源12通过在与工件X的移动方向正交的方向上大致串联地配置多个LED16而形成。
另外，在第四实施方式所涉及的光照射装置10中，也与第一、第二实施方式同样地，不需要规定第一角度θ1以及第二角度θ2，第一角度θ1以及第二角度θ2是任意的。当然，也可以与第一、第二实施方式同样地规定第一角度θ1以及第二角度θ2。
偏振元件14是仅使从光源12照射的光中的沿一个方向振动的光分量透射而偏振的元件，与第一、第二实施方式同样地使用线栅偏振元件。
另外，线栅的形成面18可以是偏振元件14中的光源12侧的面，也可以是与光源12相反侧的面。另外，偏振元件14优选配设成相对于工件X(曝光面A)平行。
罩部件40是使来自光源12的光L透射的例如玻璃制的板材，在偏振元件14中的与线栅的形成面18对置的位置，与工件X大致平行地配设。即，如图所示，在偏振元件14中的线栅的形成面18形成在与光源12侧相反侧的情况下，罩部件40也配设在偏振元件14中的与光源12侧相反侧。相反，在偏振元件14中的线栅的形成面18形成于光源12侧的情况下(未图示)，罩部件40也配设在偏振元件14中的光源12侧。
需要说明的是，罩部件40的表面(两面均)也可以不进行防反射膜等防反射处理，但优选在一侧或两侧的表面进行防反射膜等防反射处理。
另外，优选使罩部件40与偏振元件14中的线栅的形成面18之间的空间S密闭。例如，考虑设置保持罩部件40以及偏振元件14的周缘的保持框42，利用该保持框42将罩部件40与偏振元件14中的线栅的形成面18之间的空间S密闭。
需要说明的是，上述的“密闭”是指硅氧烷化合物等微小固态物不会侵入该空间S的程度的含义，不需要完全意义上的“密闭”。
另外，偏振元件14优选使用所谓的“反射型”的线栅。这是因为，如果是“反射型”，则通过来自光源12的光L加热线栅，密闭的空间的温度非期望地上升，由此，使线栅的形成面18等损伤的可能性低。
进而，以对密闭的空间S进行冷却为目的，也可以利用强制空冷或水冷的方法对罩部件40、偏振元件14或保持框42这样的构成该空间S的部件进行冷却。
(第四实施方式的光照射装置10的结构)
根据第四实施方式的光照射装置10，由于在偏振元件14中的与线栅的形成面18对置的位置配设有罩部件40，因此例如能够避免在光照射装置10的维护等时错误地使线栅的形成面18损伤，并且能够避免硅氧烷化合物等微小固态物的污染附着于线栅的形成面18。
(变形例1)
上述的第一至第四实施例的光照射装置10的结构能够相互组合。例如，通过组合第三实施例的滤光器30和第四实施例的罩部件40，如图6所示，能够从靠近光源12的一侧依次形成配置有滤光器30、偏振元件14、罩部件40的光照射装置10。
当然，也可以使偏振元件14以及罩部件40的位置相反，从靠近光源12的一侧起依次形成配置有滤光器30、罩部件40、偏振元件14的光照射装置10。
进一步而言，如图7所示，也可以将滤光器30配置于最接近工件的位置，从靠近光源12的一侧起依次形成配置有罩部件40、偏振元件14、滤光器30的光照射装置10。
(变形例2)
另外，对于在上述的第一至第四实施例的光照射装置10中使用的光源12，也可以如图8所示，还设置用于控制来自LED16的光L的配光角的透镜50。该透镜50的数量可以如图所示为1个，也可以为2个以上。
而且，对于在上述的第一至第四实施例的光照射装置10中使用的光源12，也可以如图9所示，还设置用于控制来自LED16的光L的配光角的反射器52。
另外，如图10所示，也可以将透镜50与反射器52进行组合来控制来自LED16的光L的配光角。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由专利请求的范围示出，意在包括与专利请求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。
(标号说明)
10 光照射装置，12 光源，14 偏振元件，16 LED，18 线栅的形成面，
20 透光板，
30 滤光器，
40 罩部件，42 保持框，
50 透镜，52 反射器，
X 工件(曝光对象物)，A 曝光面，L 曝光用光，CL (LED16的)光轴，θ1 第一角度，θ2 第二角度，θ3 (向透光板20的)入射角，S (罩部件40与线栅的形成面18之间的)空间。

Claims (2)

1.一种光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其具有多个LED；以及
偏振元件，其接受来自所述光源的光，并将透射后的所述光向工件照射，
各所述LED的光轴相对于所述工件具有第一角度，
从各所述LED放射的所述光的配光角的一半的角度即第二角度小于所述第一角度，
所述光照射装置在所述光源与所述偏振元件之间还具备与所述工件平行地配设的透光板，所述透光板将所述光当中的相对于所述透光板的入射角大的光在表面进行反射，以将到达所述工件的光相对于该工件的入射角限制在给定值以下。
2.一种曝光装置，具备权利要求1所述的光照射装置。
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