JP2014174352A - 光配向用偏光光照射装置及び光配向用偏光光照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状部材に対して光配向プロセスを行うことが可能な装置であって、高い生産性を実現できる装置を提供する。
【解決手段】 照射ユニット１が照射領域Ｒに偏光光を照射し、基板Ｓが搭載された第一第二のステージ２１，２２をステージ移動機構３が交互に照射領域Ｒに搬送して戻す。第一の基板搭載位置に位置した第一のステージ２１と照射領域Ｒの間には、第二のステージ上２２の基板Ｓが照射領域Ｒを通過する分以上のスペースＬ１が確保され、第二の基板搭載位置に位置した第二のステージ２２と照射領域Ｒの間には、第一のステージ２１上の基板Ｓが照射領域を通過する分以上のスペースＬ２が確保される。
【選択図】 図２

Description

本願の発明は、光配向を行う際に行われる偏光光の照射技術に関するものである。

近年、液晶パネルを始めとする液晶表示素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層を得る際、光照射により配向を行なう光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきた。以下、光照射により配向を生じさせた膜や層を総称して光配向膜と呼ぶ。尚、「配向」ないし「配向処理」とは、対象物の何らかの性質について方向性を与えることである。
光配向を行う場合、光配向膜用の膜（以下、膜材）に対して偏光光を照射することにより行われる。膜材は、例えばポリイミドのような樹脂製であり、所望の方向（配向させるべき方向）に偏光させた偏光光が膜材に照射される。所定の波長の偏光光の照射により、膜材の分子構造（例えば側鎖）が偏光光の向きに揃った状態となり、光配向膜が得られる。

光配向膜は、それが使用される液晶パネルの大型化と共に大型化している。そのため、要求される偏光光の照射領域の幅は、１５００ｍｍからそれ以上と幅広化してきている。このような幅の広い照射領域を備える偏光光照射装置として、例えば特許文献１に開示された装置がある。この装置は、照射領域の幅に相当する長さの棒状の光源と、この光源からの光を偏光するワイヤーグリッド偏光素子とを備え、光源の長手方向に対して直交する方向に搬送される膜材に対して偏光光を照射する。

特許第４８１５９９５号公報

このような光配向用の偏光光照射装置において、偏光光照射の対象物（ワーク）は、膜材が連続して連なった長尺なもの（以下、長尺ワーク）である場合と、膜材が液晶基板上に既に設けられていて、膜材付きの液晶基板がワークである場合とがある。
特許文献１では、長尺ワークがロール状に巻かれていて、ロールから長尺ワークを引き出して偏光光を照射する装置が開示されている。ロールツーロールの搬送の際に偏光光が照射された長尺ワークは、所定の位置で切断された後、液晶基板に貼り付けられる。一方、膜材付きの液晶基板に対して偏光光を照射する偏光光照射装置については、効率良く（短いタクトタイムで）プロセスが可能な装置構成を開示した先行文献は見あたらない。
本願発明は、このような状況に鑑みて為されたものであり、膜付き液晶基板のような膜材付きの板状部材に対して光配向プロセスを行うことが可能な装置であって、高い生産性を実現できる装置及び方法を提供することを解決課題とするものである。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、設定された照射領域に偏光光を照射する照射ユニットと、
基板が載置されるステージと、
照射領域にステージを移動させることでステージ上の基板に偏光光が照射されるようにするステージ移動機構とを備えており、
ステージとして第一第二の二つのステージが設けられており、
ステージ移動機構は、照射領域の一方の側に設定された第一の基板搭載位置から第一のステージを照射領域に移動させるものであるとともに、照射領域の他方の側に設定された第二の基板搭載位置から第二のステージを照射領域に移動させるものであり、
ステージ移動機構は、第一のステージ上の基板が照射領域を通過した後に第一のステージを第一の側に戻すとともに、第二のステージ上の基板が照射領域を通過した後に第二のステージを第二の側に戻すものであり、
第一の基板搭載位置に位置した第一のステージと照射領域の間には、第二のステージ上の基板が照射領域を通過する分以上のスペースが確保され、第二の基板搭載位置に位置した第二のステージと照射領域の間には、第一のステージ上の基板が照射領域を通過する分以上のスペースが確保されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記照射ユニットは、前記第一第二の各ステージが往路移動する際と復路移動する際の双方において各ステージ上の基板に偏光光を照射するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記第一第二の各ステージには、搭載された基板の向きを、照射される偏光光の偏光軸に対して所定の向きにする基板アライナーが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１、２又は３の構成において、前記ステージ移動機構は、前記第一第二のステージの移動方向に沿ってガイド部材を備えており、このガイド部材は、前記第一のステージの移動のガイドと前記第二のステージの移動のガイドとに兼用されるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の光配向用偏光光照射装置を使用して基板に光配向用の偏光光を照射する光配向用偏光光照射方法であって、
前記第一の基板搭載位置において前記第一のステージ上に基板を搭載する第一の基板搭載ステップと、
前記第二の基板搭載位置において前記第二のステージ上に基板を搭載する第二の基板搭載ステップと、
基板が搭載された前記第一のステージを前記第一の基板搭載位置から移動させ、前記照射領域を基板が通過した後、前記一方の側に設定された第一の基板回収位置まで前記第一のステージを戻す第一の移動ステップと、
基板が搭載された前記第二のステージを前記第二の基板搭載位置から移動させ、前記照射領域を基板が通過した後、前記他方の側に設定された第二の基板回収位置まで前記第二のステージを戻す第二の移動ステップと、
第一の基板回収位置において前記第一のステージから基板を回収する第一の基板回収ステップと、
第二の基板回収位置において前記第二のステージから基板を回収する第二の基板回収ステップと
を有しており、
第一の基板回収ステップ及び第一の基板搭載ステップが行われる時間帯は、第二の移動ステップが行われる時間帯と全部又は一部が重なっており、
第二の基板回収ステップ及び第二の基板搭載ステップが行われる時間帯は、第一の移動ステップが行われる時間帯と全部又は一部が重なっているという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１又は５記載の発明によれば、照射領域を二つのステージが交互に通過することで各ステージ上の基板に対して偏光光が照射されるようにすることができ、タクトタイムの削減によって生産性の高い光配向プロセスを実現することができる。この際、第一の基板搭載位置と照射領域の間には、第二のステージ上の基板が照射領域を通過できる分以上のスペースが確保され、第二の基板搭載位置と照射領域との間には、第一のステージ上の基板が照射領域を通過できる分以上のスペースが確保されているので、ステージ同士が干渉することなく均一性の高い光配向処理が行える。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、第一第二の各ステージ上の基板が、往路と復路の双方で光照射されるので、エネルギーの無駄無く効率良く光配向処理ができ、移動速度を速くすることでより生産性を高めることができる。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、基板アライナーを備えているので、偏光光の偏光軸に対して基板が所定の向きに向いた状態で精度良く偏光光が照射される。このため、光配向処理の精度や品質を高く維持できる。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、ガイド部材が第一第二のステージの移動に兼用されるので、ステージ移動機構の構成がシンプルになり、また装置のコストも安価にできる。

本願発明の実施形態に係る光配向用偏光光照射装置の斜視概略図である。 図１に示す偏光光照射装置の正面概略図である。 図１に示すステージ移動機構３の平面概略図である。 ステージ２１，２２における基板Ｓの搭載や回収のための機構を示した斜視概略図である。 実施形態の装置が備える基板アライナー６の概略について示した斜視図である。 制御ユニット４に実装されたシーケンスプログラムを説明するための図であり、装置の動作を概略的に示した図である。

次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係る光配向用偏光光照射装置の斜視概略図である。図１に示す偏光光照射装置は、膜材付き液晶基板のような基板Ｓをワークとして光配向処理する装置となっている。
具体的には、図１の装置は、設定された照射領域Ｒに偏光光を照射する照射ユニット１と、基板Ｓが載置されるステージ２１，２２と、照射領域Ｒにステージ２１，２２を移動させることでステージ２１，２２上の液晶基板Ｓに偏光光が照射されるようにするステージ移動機構３とを備えている。

図１に示すように、この実施形態では、二つの照射ユニット１が併設されている。併設の方向は、ステージ２１，２２の移動方向である。各照射ユニット１は同様の構成のものであり、ほぼ矩形のパターンＲ１で偏光光を照射するものとなっている。従って、この実施形態では、二つのほぼ矩形の照射パターンＲ１から成る（二つの照射パターンＲ１を包絡した）ほぼ矩形の領域が照射領域Ｒとして設定されている。尚、二つの照射パターンＲ１は、一部が重なっていても良いし、重ならなくても良い。また、図１に示すように、照射領域Ｒは水平な面内の領域である。

ステージ移動機構３は、上記照射領域Ｒを通過するようにしてステージ２１，２２を移動させる機構である。この実施形態では、ステージ２１，２２は水平な姿勢で配置され、移動方向は水平方向である。以下、説明の都合上、ステージ移動機構３による移動方向を長さ方向と呼び、移動方向に垂直な水平方向を幅方向と呼ぶ。

図２は、図１に示す偏光光照射装置の正面概略図である。図２に示すように、照射ユニット１は、光源１１と、光源１１の背後に設けられたミラー１２と、光源１１やミラー１２を内部に収容したランプハウス１３と、偏光素子１４等から構成されている。
光源１１には、棒状のランプが使用されている。本実施形態では、紫外域の光によって光配向を行うので、高圧水銀ランプや水銀に他の金属を加えたメタルハライドランプ等が使用される。紫外域の必要な波長の光を放射するＬＥＤを複数並べて長い照射パターンを得るようにしても良い。ミラー１２は、効率良く偏光光照射を行うためのもので、断面が楕円又は放物線の一部を成す形状の樋状ミラーが使用される。長尺な左右一対のミラーをスリットを形成しながら配置して、ほぼ樋状のミラーを形成する。

偏光素子１４は、光源１１から放射される光を光配向に必要な偏光光にするためのものである。偏光素子１４としては、透明基板上に縞状の誘電体（または導電性や半導体）材料より成る微細な格子を設けたワイヤーグリッド偏光素子を使用することができる。ランプハウス１３は、光照射口を有しており、偏光素子１４は、光源１１と光照射口との間の位置に配置されている。尚、一つの偏光素子１４は矩形の小さいものである場合が多く、通常、偏光素子１４を複数幅方向（光源１１の長さ方向）に並べて照射領域Ｒに偏光光を照射する構成が採用される。また、偏光素子１４は、ランプハウス１３とは別のユニット（偏光素子ユニット）としてランプハウス１３に対して装着される構造が採用されることもある。この他、波長選択等、照射する偏光光の特性を調整するためのフィルタが配置されることもある。

一方、図１に示すように、この実施形態の装置は、二つのステージ２１，２２を備えている。以下、二つのステージ２１，２２を第一のステージ２１、第二のステージ２２とする。これらステージ２１，２２を移動させるステージ移動機構３について、図１、図２及び図３を使用してさらに詳しく説明する。図３は、図１に示すステージ移動機構３の平面概略図である。また、図２には、図１に示すステージ移動機構３がその制御系とともに示されている。

図１〜図３に示すように、ステージ移動機構３は、照射領域Ｒを貫いて延びるガイド部材３１と、ガイド部材３１に沿って第一第二のステージ２１，２２を移動させる駆動源３２１，３２２とを含んでいる。図１及び図３に示すように、照射領域Ｒを挟んでガイド部材３１は二つ設けられている。ガイド部材３１は、具体的にはリニアガイドであり、互いに平行に延びている。二つのステージ２１，２２は、二つのガイド部材３１に沿って移動がガイドされる。即ち、二つのガイド部材３１は、第一のステージ２１のガイドと第二のステージ２２のガイドに兼用されるものとなっている。

第一のステージ２１の下面には、一対のガイドブロック２１１が固定されている。ガイドブロック２１１の固定位置は、両側のガイド部材３１の位置に対応している。ガイドブロック２１１内にはベアリングが設けられており、両側のガイド部材３１がガイドブロック２１１を貫通した状態で第一のステージ２１が配置されることで、第一のステージ２１はガイド部材３１によってガイドされるようになっている。第二のステージ２２も同様の構造であり、下面に固定された一対のガイドブロック２２１にガイド部材３１が貫通しており、これにより移動がガイドされる。

各ステージ２１，２２の移動は、駆動源３２１，３２２がボールねじ３３１，３３２を回すことで行われる。即ち、図１及び図３に示すように、ステージ移動機構３は、第一のステージ２１を移動させる第一のボールねじ３３１と、第二のステージ２２を移動させる第二のボールねじ３３２とを備えている。
第一のボールねじ３３１の一端は第一の駆動源３２１に連結され、他端は軸受け３３３で支えられている。同様に、第二のボールねじ３３２の一端は第二の駆動源３２２に連結され、他端は軸受け３３４で支えられている。第一第二のボールねじ３３１，３３２は、一対のガイド部材３１が延びる方向に対して精度良く平行に延びるように配置されている。

第一のステージ２１の下面のほぼ中央には、第一のボールねじ３３１に螺合された（ねじが噛み合っている）被駆動ブロック２１２が固定されている。第一の駆動源３２１は、ＡＣサーボモータのようなモータであり、第一の駆動源３２１が第一のボールねじ３３１を回転させると、一対のガイド部材３１にガイドされながら第一のステージ２１が直線移動する。同様に、第二のステージ２２の下面のほぼ中央には、第二のボールねじ３３２に螺合された被駆動ブロック２２２が固定され、第二の駆動源３２２が第二のボールねじ３３２を回転させると、一対のガイド部材３１にガイドされながら第二のステージ２２が直線移動する。

また、実施形態の偏光光照射装置は、装置全体を制御する制御ユニット４を備えている。制御ユニット４には、ステージ移動機構３などの各部の動作を制御するシーケンスプログラムを記憶した記憶部４１や、シーケンスプログラムを実行する演算処理部４２等を有している。制御ユニット４からの制御信号は、二つの駆動源３２１，３２２を含む装置の各部に送られるようになっている。

一方、実施形態の偏光光照射装置は、ステージ２１，２２上への基板Ｓの搭載やステージ２１，２２からの基板Ｓの回収のための機構も備えている。この点について、図４を使用して説明する。図４は、ステージ２１，２２における基板Ｓの搭載や回収のための機構を示した斜視概略図である。
偏光光照射のためには基板Ｓをステージ２１，２２上に載置する必要があり、また偏光光照射が終了した基板Ｓについてはステージ２１，２２から回収する必要がある。これらの動作は、手作業で行われる場合もあるが、量産ラインでは、通常ロボットで行われる。この際、ロボットのハンドがステージ２１，２２に干渉しないようにする必要がある。このための構成として、実施形態のステージ２１，２２は、昇降ピン５を内蔵している。

即ち、図４に示すように、ステージ２１，２２には、ピン用孔５０が設けられている。ピン用孔５０は、上下に延びる孔であり、ステージ２１，２２表面に達している。ピン用孔５０はステージ２１，２２の中央に対して均等な位置に３〜４個程度設けられており、各ピン用孔５０内に昇降ピン５が配置されている。各昇降ピン５は、不図示の昇降機構により同期して昇降可能となっている。ステージ２１，２２上に基板Ｓを載置する際には、各昇降ピン５を上限位置に上昇させる。この状態で、基板Ｓを保持したロボットが、ステージ２１，２２の上方に基板Ｓを移動させ、そのまま下降させて基板Ｓを各ピン上に載せる。その後、ロボットのハンドを退避させた後、各昇降ピン５を一体に下降させて基板Ｓをステージ２１，２２上に載置する。

偏光光照射後に基板Ｓを回収する際は、これとは逆の動作であり、各昇降ピン５を一体に上昇させて基板Ｓを持ち上げ、持ち上げられた基板Ｓの下側にロボットのハンドを進入させて基板Ｓを回収するようにする。尚、ロボットの稼働範囲まで基板Ｓを搬送する機構としては、ＡＧＶ（Auto Guided Vehicle)のようなロット搬送機構、又はエアコンベアのような枚葉搬送機構が使用される。

実施形態の装置は、ステージ移動機構３により第一第二のステージ２１，２２を移動させ、交互に照射領域Ｒを通過させることで各ステージ２１，２２上の基板Ｓに交互に偏光光を照射する。この際、基板Ｓ上の各点における偏光光の積算露光量が不均一にならないように工夫している。以下、この点について図３を参照して説明する。
実施形態の装置において、第一のステージ２１への基板Ｓの搭載と第一のステージ２１からの基板Ｓの回収は同じ位置で行われる。以下、この位置を第一の基板搭載回収位置という。また、第二のステージ２２への基板Ｓの搭載と第二のステージ２２からの基板Ｓの回収も同じ位置で行われる。以下、この位置を第二の基板搭載回収位置という。第一の基板搭載回収位置は、照射領域Ｒの一方の側（例えば図３に示すように左側）に設定され、第二の基板搭載回収位置は、照射領域Ｒの他方の側に（例えば図３に示すように右側）に設定される。

ステージ移動機構３は、第一の基板搭載位置で基板Ｓが搭載された第一のステージ２１を照射領域Ｒまで移動させて通過させ、その後、引き戻す。そして、第一の基板搭載位置で基板Ｓが第一のステージ２１から回収される。また、ステージ移動機構３は、第二の基板搭載回収位置で基板Ｓが搭載された第二のステージ２２を照射領域Ｒまで移動させて通過させ、その後、引き戻す。そして、第二の基板搭載回収で第二のステージ２２から基板Ｓが回収される。尚、説明の都合上、第一のステージ２１が前進して後退に転じる際の位置を第一の前進到達位置と呼び、第二のステージ２２が前進して後退に転じる際の位置を第二の前進到達位置と呼ぶ。また、図２及び図３において、第一の前進到達位置に位置した第一のステージを符号２１’で示し、第二の前進到達位置に位置した第二のステージを符号２２’で示す。

このような実施形態の装置において、各基板搭載回収位置は、各ステージ２１，２２の大きさ、照射領域Ｒの位置や大きさ等に応じて最適化されている。即ち、実施形態の装置では、第一の基板搭載回収位置に位置した第一のステージ２１と照射領域Ｒの間のスペース（以下、第一のスペース）として、少なくとも第二のステージ２２上の基板Ｓの長さ（ステージ２１，２２の移動方向の長さ）以上が確保されている。即ち、第一のスペースは、第二の前進到達位置に第二のステージ２２’が到達した際にも第一のステージ２１と干渉しないだけのスペースとなっている。好ましくは、第一のスペースの長さ（図２にＬ１で示す）は、第二のステージ２２の長さ以上とされる。

また、第二の基板搭載回収位置に位置した第二のステージ２２と照射領域Ｒの間のスペース（以下、第二のスペース）として、少なくとも第一のステージ２１上の基板Ｓの長さ以上が確保されている。即ち、第二のスペースは、第一の前進到達位置に第一のステージ２１’が到達した際にも第二のステージ２２と干渉しないだけのスペースとなっている。好ましくは、第二のスペースの長さ（図２にＬ２で示す）は、第一のステージ２１の長さ以上とされる。
この実施形態では、第一のステージ２１と第二のステージ２２は同じサイズＷであり、従ってＬ１＝Ｌ２＞Ｗである。より具体的な一例を示すと、例えば基板Ｓが１５００×１８００ｍｍ程度のサイズとすると、各ステージ２１，２２の長さＷは１５５０×１８５０ｍｍ程度とされ、Ｌ１＝Ｌ２は２６００ｍｍ程度とされる。このようなスペースが確保されるよう、ステージ移動機構３におけるボールねじ３３１，３３２等の長さが選定され、各ステージ２１，２２の移動ストロークが設定されている。

また、実施形態の装置は、光配向のための偏光光照射が正しく行われるように基板Ｓの位置や向きを調節する基板アライナー６を備えている。基板アライナー６について、図５を使用して説明する。図５は、実施形態の装置が備える基板アライナー６の概略について示した斜視図である。図５には、一例として第一のステージ２１に設けられた基板アライナー６が示されているが、第二のステージ２２についても同様である。
図５に示すように、第一のステージ２１は、固定ベース２０Ａと、固定ベース２０Ａ上の可動ベース２０Ｂ等から構成されている。前述した被駆動ブロック２１２やガイドブロック２１１は、固定ベース２０Ａの下面に固定された部材となっている。

可動ベース２０Ｂは、固定ベース２０Ａ上においてＸＹθの方向に移動可能に設けられている。即ち、固定ベース２０Ａ上にはＸＹθ移動機構６２が設けられており、ＸＹθ移動機構６２は可動ベース２０ＢをＸＹθ方向に移動させて可動ベース２０Ｂの位置や姿勢を微調節するものとなっている。尚、この際のＸＹ方向とは水平な面内の直交方向であり、例えばＸ方向が長さ方向（移動方向）、Ｙ方向が幅方向とされる。θは、ＸＹ方向に対して垂直な軸の回りの円周方向であり、この例では鉛直な軸の回りの円周方向である。このようなＸＹθ移動機構６２は、各社から種々のタイプのものが市販されており、適宜のものを選択して組み込むことができるので、詳細な説明及び図示は省略する。
なお、ＸＹθ移動機構６２については、ＸＹ方向のうちのいずれか一方向についてステージ移動機構３の移動と兼用し、Ｘθ移動機構またはＹθ移動機構としてもよい。

一方、ステージ２１，２２に載置される基板Ｓには、アライメントマークＳ１が施されている。基板アライナー６は、アライメントマークＳ１を撮像するアライメントセンサ６１と、上記ＸＹθ移動機構６２と、アライメントセンサ６１からの出力に従ってＸＹθ移動機構６２を制御するアライメント用制御部６３とから主に構成されている。
アライメントマークＳ１は、通常、基板Ｓ上の所定位置に２カ所設けられている。アライメントセンサ６１は、アライメントマークＳ１の位置及びアライメントすべき基準位置や基準方向に従って所定の位置でアライメントマークＳ１の撮像をするよう二つ設けられている。

一例を示すと、図５に示すように、アライメントマークＳ１は、方形の基板Ｓの幅方向に沿った二つの角部に設けられる。アライメントセンサ６１は、第一のステージ２１に対して基板Ｓの搭載動作を行う位置（以下、搭載位置）の上方に配置されている。二つのアライメントセンサ６１の位置は、基板Ｓ上のアライメントマークＳ１の離間距離に一致し、二つのアライメントセンサ６１を結ぶ線は、ステージ移動機構３における幅方向に一致している。
上述したように第一のステージ２１に基板Ｓが搭載されると、各アライメントマークＳ１を各アライメントセンサ６１が撮像する状態となる。各アライメントセンサ６１の撮像エリア内には基準位置が設定されており、この基準位置には、アライメントマークＳ１の中心が位置すべき位置である。

アライメント用制御部６３は、各アライメントセンサ６１からの出力データ（イメージデータ）を処理し、ＸＹθ移動機構６２を制御してアライメントを行う。具体的には、２個のアライメントセンサ６１が検出したそれぞれのアライメントマークＳ１の位置情報と、あらかじめアライメント用制御部６３に入力されている２個のアライメントマークＳ１の距離情報とに基づき、アライメント用制御部６３は、アライメントセンサ６１が撮像するアライメントマークＳ１の重心が基準位置に位置するようステージ２２のＸＹθ方向の移動距離のデータを演算し、ＸＹθ移動機構６２を制御して可動ベース２０ＢをＸＹθ方向に移動させる。これにより、アライメントが完了したことになる。

アライメントが完了すると、二つのアライメントマークＳ１を結んだ線（搭載された基板Ｓの幅方向）がステージ移動機構３の幅方向に精度良く位置した状態となる。幅方向における基板Ｓの位置も、所定の位置となる。所定位置とは、例えば、二つのガイド部材３１のちょうど真ん中の位置である。
ＸＹθ移動機構６２は、可動ベース２０Ｂ上に基板Ｓが載置されている間、可動ベース２０Ｂの位置及び姿勢を固定するようになっている。従って、基板Ｓは、幅方向がステージ移動機構３の幅方向に精度良く一致し、幅方向において所定位置に位置した状態で移動方向に直線移動して搬送されることになる。

尚、アライメントセンサ６１がアライメントマークＳ１を撮像する可動ベース２０Ｂ上の位置に基板Ｓをラフに位置決めして配置する必要があるが、この配置は、ロボットで基板Ｓの搭載を行う場合、ロボットへのティーチングで足りる。マニュアル操作で行う場合、可動ベース２０Ｂ上に受け板のような部材を設け、そこに基板Ｓを当てて配置することでラフな位置決めとすることもある。

また、実施形態の装置は、二つのステージ２１，２２の位置や状態を確認するための幾つかのセンサを備えている。この点について、図２を使用して説明する。
まず、各ステージ２１，２２内には、基板Ｓの載置を検出するセンサ（以下、基板センサ）７１が設けられている。また、ステージ移動機構３には、第一のステージ２１が第一の基板搭載回収位置に位置したのを検出するセンサ（以下、第一のロード位置センサ）７２と、第一のステージ２１が前進到達位置に位置したのを検出するセンサ（以下、第一の到達位置センサ）７３と、第二のステージ２２が第二の基板搭載回収位置に位置したのを検出するセンサ（以下、第二のロード位置センサ）７４と、第二のステージ２２が前進到達位置に位置したのを検出するセンサ（以下、第二の到達位置センサ）７５とが配置されている。これらセンサ７１〜７５の出力は、制御ユニット４に送られる。各センサ７１〜７５は、近接センサ、リミットスイッチのような機械式センサ、又はフォトセンサ等から適宜選択して用いることができる。

次に、制御ユニット４に実装されたシーケンスプログラムについて図６を参照しながら説明する。図６は、制御ユニット４に実装されたシーケンスプログラムを説明するための図であり、装置の動作を概略的に示した図ともなっている。以下の説明は、光配向用偏光光照射方法の実施形態の説明でもある。
装置の稼働開始の初期状態では、図６（１）に示すように、第一のステージ２１は第一の基板搭載回収位置にあり、第二のステージ２２は第二の基板搭載回収位置にある。この状態で、図６中不図示のロボットが基板Ｓをまず第一のステージ２１に載置する。第一のステージ２１内の基板センサ７１が基板Ｓの載置を検出してこの信号が制御ユニット４に送られると、シーケンスプログラムは、第一のステージ２１上の基板Ｓ用の基板アライナー６を動作させる。この結果、可動ベース２０ＢがＸＹθ方向に移動して基板Ｓの位置及び姿勢が所定のものとなる。

次に、シーケンスプログラムは、ステージ移動機構３に制御信号を送り、第一のステージ２１が所定のストローク前進するよう第一の駆動源３２１を駆動させる。所定のストロークとは、図６（２）に示すように、第一のステージ２１が照射領域Ｒを通過して第一の前進到達位置に達するストロークである。第一の前進到達位置は、第一のステージ２１の後端は照射領域Ｒの端に一致する位置か、それを少し越えた位置である。

第一のステージ２１が第一の前進到達位置に達したのが第一の到達位置センサ７３で確認されると、シーケンスプログラムは、第一のステージ２１を反転させ、同じストロークだけ後退させるよう第一の駆動源３２１に制御信号を送る。これにより、図６（３）に示すように、第一のステージ２１は第一の基板搭載回収位置に戻る。この間、第二の基板搭載回収位置では、第二のステージ２２への基板Ｓの搭載動作が行われる。即ち、ロボットはシーケンスプログラムからの制御信号により所定のタイムラグをおいて基板Ｓを第二のステージ２２に載置する。第二のステージ２２では、同様に基板Ｓの載置を基板センサ７１が確認した後、シーケンスプログラムが第二のステージ２２上の基板Ｓ用の基板アライナー６を動作させ、アライメントを行わせる。図６（３）に示すように第一のステージ２１が第一の基板搭載回収位置に戻った際には、第二のステージ２２でのアライメントは終了している。

この状態で、シーケンスプログラムは、第二の駆動源３２２に制御信号を送り、第二のステージ２２が所定のストローク前進するよう第二の駆動源３２２を駆動させる。所定のストロークとは、図６（４）に示すように、第二のステージ２２が照射領域Ｒを通過して第二の前進到達位置に達するストロークである。第二の前進到達位置は、第二のステージ２２の後端は照射領域Ｒの端に一致する位置か、それを少し越えた位置である。

第二のステージ２２が第二の前進到達位置に達したのを第二の到達位置センサ７５で確認されると、シーケンスプログラムは、第二のステージ２２を反転させ、同じストロークだけ後退させるよう第二の駆動源３２２に制御信号を送る。これにより、図６（５）に示すように、第二のステージ２２は第二の基板搭載回収位置に戻る。この間、第一の基板搭載回収位置では、第一のステージ２１が第一の基板搭載位置に位置したのを第一のロード位置センサ７２が確認した後、第一のステージ２１からの基板Ｓの回収と次の基板Ｓの第一のステージ２１への搭載が行われる。即ち、ロボットが第一のステージ２１から基板Ｓを取り去り、次の基板Ｓを第一のステージ２１に搭載する。

そして、図６（５）に示すように第二のステージ２２が第二の基板搭載位置に戻った際には、次の基板Ｓの第一のステージ２１への搭載動作が終了し、且つその基板Ｓについてのアライメントが終了した状態となっている。シーケンスプログラムは、図６（５）に示す状態において、再び第一の駆動源３２１に制御信号を送り、第一のステージ２１を第一の前進到達位置まで前進させ、さらに第一の基板搭載回収位置まで戻すよう第一の駆動源３２１を駆動する。この間、第二の基板搭載位置では、第二のステージ２２が第二の基板搭載回収位置に戻ったのを第二のロード位置センサ７４で確認した後、第二のステージ２２への基板Ｓの回収と次の基板Ｓの第二のステージ２２への搭載、第二のステージ２２のアライメントが行われる。以後の動作は同様であり、装置がこのような動作を繰り返して二つのステージ２１，２２上で交互に光配向が行われるようシーケンスプログラムがプログラミングされている。尚、基板ＳはＡＧＶやコンベアのような搬送機構によりロボットまで搬送され、光配向が行われた後、搬送機構により次のプロセスのための装置の位置まで搬送される。

上記のような構成及び動作に係る実施形態の光配向用偏光光照射装置又は方法によれば、偏光光が照射される一つの照射領域Ｒを二つのステージ２１，２２が交互に通過することで各ステージ２１，２２上の基板Ｓに対して偏光光が照射されるので、一方のステージ２１，２２上の基板Ｓへの偏光光の照射の最中に他方のステージ２１，２２において基板Ｓの回収動作と次の基板Ｓの搭載動作を行うことができる。このため、タクトタイムを大幅に削減することができ、より生産性の高い光配向プロセスが実現される。

この際、第一の基板搭載回収位置と照射領域Ｒの間には、第二のステージ２２上の基板Ｓの長さ分以上のスペースＬ１が確保され、また第二の基板搭載回収位置と照射領域Ｒとの間には、第一のステージ２１上の基板Ｓの長さ分以上のスペースＬ２が確保されているので、ステージ２１，２２同士が干渉することなく各基板Ｓが照射領域Ｒを通過することができる。
仮に、各基板搭載回収位置と照射領域Ｒとの間のスペースが各基板Ｓの長さ未満であると、ステージ２１，２２同士を干渉させずに基板Ｓが照射領域Ｒを通過させることができなくなる。この場合は、基板Ｓ上の長さ方向（移動方向）後ろ側の領域については偏光光の露光量が他の領域に比べて減ることになり、光配向処理が不均一となる。

タクトタイムについて多少厳密な議論をすると、一方のステージ２１，２２からの基板Ｓの回収に要する時間をＴ_Ｌ１、一方のステージ２１，２２への基板Ｓの搭載に要する時間をＴ_Ｌ２、搭載された基板Ｓのアライメントに要する時間をＴ_Ｌ３とし、他方のステージ２１，２２の基板搭載回収位置から前進到達位置までの移動に要する時間をＴ_Ｅ１、他方の前進到達位置から基板搭載回収位置に戻るまでの時間をＴ_Ｅ２とした場合、Ｔ_Ｌ１＋Ｔ_Ｌ２＋Ｔ_Ｌ３≦Ｔ_Ｅ１＋Ｔ_Ｅ２ということになる。
但し、一方のステージ２１，２２が復路移動（前進到達位置から基板搭載回収位置に戻る移動）に続くようにして他のステージ２１，２２の往路移動（基板搭載位置から前進到達位置までの移動）を行うようにしても良く、この場合には、Ｔ_Ｌ１＋Ｔ_Ｌ２＋Ｔ_Ｌ３≦Ｔ_Ｅ１ということになる。このようにすると、さらにタクトタイムは短くできる。

上記の例は、一方のステージ２１，２２についての基板Ｓの回収及び搭載が行われる時間帯の全部が、他方のステージ２１，２２の移動が行われている時間帯に重なっていたが、一部が重なっていても良い。この場合、一方、ステージ２１，２２において基板Ｓの搭載が完了していても他のステージ２１，２２の移動が完了していないため、待機する時間が発生することがある。待機時間があるとその分だけタクトタイムが長くなるが、それでもステージが１つのみしかない場合に比べるとタクトタイムは短くでき、生産性は向上する。

尚、上記実施形態では、各ステージ２１，２２は、各前進到達位置に達する際と各前進位置から基板搭載回収位置まで戻る際に偏光光が照射され、両方の露光量が積算露光量となる。但し、これは必須要件ではなく、例えば戻る際にはシャッタで光を遮蔽するか又は光源１１を消灯し、偏光光が照射されない状態としても良い。とはいえ、シャッタで遮蔽してしまうと無駄に光源１１を点灯させることになるし、光源１１を点灯させたり消灯させたりすると、点灯状態が安定するまでの不安定な時間帯が長くなる。また、往路又は復路の一方のみの偏光光照射とすると、必要な積算露光量を確保するためにステージ２１，２２の移動速度を遅くせざるを得なくなる問題がある。往路と復路とで偏光光を照射すると、このような問題はなく、移動速度を速くして生産性をより高めることができる。

また、実施形態の装置では、各ステージ２１，２２に搭載された基板Ｓのアライメントが行われた後、照射領域Ｒの通過動作が行われるので、照射される偏光光の偏光軸の向きが所望の向きに精度良く一致する。このため、光配向処理の品質がより高くなる。
照射領域Ｒに照射される偏光光の偏光軸の向きは、偏光素子１４の姿勢により規定される。前述したワイヤーグリッド偏光素子の場合、ワイヤーグリッド（縞状の格子）が延びる方向に垂直な方向に電界成分を持つ偏光光が多く照射されることになり、この方向に膜材は配向される。実施形態の装置では、例えば図１に示すステージ移動機構３の幅方向（照射ユニット１内の光源１１の長さ方向）に偏光軸が向くよう偏光素子１４が配置される。この場合、ステージ２１，２２上の基板Ｓの幅方向もステージ移動機構３の幅方向に精度良く一致していれば、基板Ｓ上の膜材も幅方向に精度良く光配向されることになる。各基板アライナー６は、このように光配向の方向を所望の方向に精度良く一致させる意義を有する。

尚、光配向の方向精度は、主としてθ方向のアライメントであるが、幅方向のアライメントは、照射領域Ｒから基板Ｓが一部はみ出して搬送されることがないようにする意義を有する。照射領域Ｒは、その領域内では偏光光の照度が十分均一な領域として設定されるので、その領域をはみ出すと、はみ出した部分で偏光光の照度が低下して露光量が不足する。従って、その部分では光配向が不十分となる。本実施形態では、幅方向のアライメントも行われるので、このような問題はない。

また、実施形態の装置では、一対のガイド部材３１が第一第二のステージ２１，２２の移動に兼用されるので、ステージ移動機構３の構成がシンプルになり、また装置のコストも安価にできる。但し、第一第二の各ステージ２１，２２について、それぞれ別のガイド部材でガイドする構成としても良い。
また、ステージ移動機構３は、ボールねじを用いるものではなく、エア浮上して磁力で移動するようなリニアモータステージを使用してもよい。なお、リニアモータステージを使用する場合はガイド機構を不要とすることも可能である。

上記実施形態において、第一のステージ２１についての基板Ｓの搭載位置と回収位置は照射領域Ｒの一方の側に設定され、第二のステージ２２についての基板Ｓの搭載位置と回収位置は照射領域Ｒの他方の側に設定されている必要があるが、一方の側において搭載位置と回収位置とは同じ位置である必要はない。他方の側についても同様である。例えば一方の側において、基板搭載位置からみて照射領域Ｒに近い位置に基板回収位置が設定されていても良い。この場合、光配向された基板Ｓが基板回収位置でステージ２１，２２から取り去られた後、当該ステージ２１，２２がさらに後退して基板搭載位置に達し、そこで次の基板Ｓが搭載されることになる。この場合、基板回収位置については、前述したスペースＬ１，Ｌ２分が確保されていなくても問題がない場合もある。

また、一つの照射領域Ｒに対して二つのステージ２１，２２が交互に通過する必要があるが、照射ユニット１は上記のように二つである必要はなく、一つのみの照射ユニット１が一つの照射領域Ｒに偏光光を照射する構成でも良く、三つ以上の照射ユニット１が一つの照射領域Ｒに偏光光を照射する構成でも良い。
尚、本願発明において、「ステージ」の用語は通常より広く解釈される必要がある。即ち、真空吸着のような吸着孔を有する複数のピンの上に基板Ｓを載置してこれら複数のピン上に基板を吸着し、複数のピンを一体に移動させることで基板Ｓが照射領域を通過するようにする場合がある。従って、「ステージ」は、基板を保持しながら基板を移動させることができる部材であれば足り、必ずしも台状の部材に限られない。

ロボットについては、一つのロボットが第一第二のステージ２１，２２との間で基板Ｓの搭載及び回収を行う場合もあるし、第一第二のステージ２１，２２にそれぞれロボットが設けられてそれぞれ基板Ｓの搭載及び回収を行う場合もある。
また、基板Ｓとして膜材が貼り付けられた液晶基板が想定されたが、液晶ディスプレイ以外の表示装置用の基板を対象物として光配向用偏光光照射をする場合もあるし、視野角補正の目的で偏光光を照射する場合もある。

１ 照射ユニット
１１ 光源
１４ 偏光素子
２１ ステージ
２２ ステージ
２０Ａ 固定ベース
２０Ｂ 可動ベース
３ ステージ移動機構
３１ ガイド部材
３２１ ボールねじ
３２２ ボールねじ
３３１ 駆動源
３３２ 駆動源
４ 制御ユニット
５ 昇降ピン
６ 基板アライナー
Ｓ 基板
Ｒ 照射領域

Claims (5)

1. 設定された照射領域に偏光光を照射する照射ユニットと、
   基板が載置されるステージと、
   照射領域にステージを移動させることでステージ上の基板に偏光光が照射されるようにするステージ移動機構とを備えており、
   ステージとして第一第二の二つのステージが設けられており、
   ステージ移動機構は、照射領域の一方の側に設定された第一の基板搭載位置から第一のステージを照射領域に移動させるものであるとともに、照射領域の他方の側に設定された第二の基板搭載位置から第二のステージを照射領域に移動させるものであり、
   ステージ移動機構は、第一のステージ上の基板が照射領域を通過した後に第一のステージを第一の側に戻すとともに、第二のステージ上の基板が照射領域を通過した後に第二のステージを第二の側に戻すものであり、
   第一の基板搭載位置に位置した第一のステージと照射領域の間には、第二のステージ上の基板が照射領域を通過する分以上のスペースが確保され、第二の基板搭載位置に位置した第二のステージと照射領域の間には、第一のステージ上の基板が照射領域を通過する分以上のスペースが確保されていることを特徴とする光配向用偏光光照射装置。
2. 前記照射ユニットは、前記第一第二の各ステージが往路移動する際と復路移動する際の双方において各ステージ上の基板に偏光光を照射するものであることを特徴とする請求項１記載の光配光用偏光光照射装置。
3. 前記第一第二の各ステージには、搭載された基板の向きを、照射される偏光光の偏光軸に対して所定の向きにする基板アライナーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光配向用偏光光照射装置。
4. 前記ステージ移動機構は、前記第一第二のステージの移動方向に沿ってガイド部材を備えており、このガイド部材は、前記第一のステージの移動のガイドと前記第二のステージの移動のガイドとに兼用されるものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光配光用偏光光照射装置。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載の光配向用偏光光照射装置を使用して基板に光配向用の偏光光を照射する光配向用偏光光照射方法であって、
   前記第一の基板搭載位置において前記第一のステージ上に基板を搭載する第一の基板搭載ステップと、
   前記第二の基板搭載位置において前記第二のステージ上に基板を搭載する第二の基板搭載ステップと、
   基板が搭載された前記第一のステージを前記第一の基板搭載位置から移動させ、前記照射領域を基板が通過した後、前記一方の側に設定された第一の基板回収位置まで前記第一のステージを戻す第一の移動ステップと、
   基板が搭載された前記第二のステージを前記第二の基板搭載位置から移動させ、前記照射領域を基板が通過した後、前記他方の側に設定された第二の基板回収位置まで前記第二のステージを戻す第二の移動ステップと、
   第一の基板回収位置において前記第一のステージから基板を回収する第一の基板回収ステップと、
   第二の基板回収位置において前記第二のステージから基板を回収する第二の基板回収ステップと
   を有しており、
   第一の基板回収ステップ及び第一の基板搭載ステップが行われる時間帯は、第二の移動ステップが行われる時間帯と全部又は一部が重なっており、
   第二の基板回収ステップ及び第二の基板搭載ステップが行われる時間帯は、第一の移動ステップが行われる時間帯と全部又は一部が重なっていることを特徴とする光配向用偏光光照射方法。

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