JP2014197189A - 光配向用偏光照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光配向用偏光照射装置における光源のメンテナンスを作業性良く、省スペースで行う。
【解決手段】光配向用偏光照射装置１は、光源２と偏光子４を含む光学部品とを備えた光照射部１０を備え、光照射部１０は、光源２を光学部品の上の光照射位置Ｐ１で支持すると共に光学部品から走査方向に離れたメンテナンス位置Ｐ２で支持する光源支持ガイド１１を備え、光源支持ガイド１１は、光照射位置Ｐ１からメンテナンス位置Ｐ２まで光源２を移動させる際に、光源２の向きを光照射側が走査方向に沿うように変更させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光配向処理に用いられる光配向用偏光照射装置に関するものである。
液晶素子の配向膜や紫外線硬化型液晶を用いた光学フィルムの配向層など、液晶分子を配向させる機能を有する膜や層（以下、総称して配向膜という）の形成に、近年、光配向処理が採用されている。光配向処理を行うには、配向膜となる感光性樹脂膜に選択された波長（例えば紫外光）の光を偏光軸が特定した偏光状態（例えば直線偏光状態）で照射する。
光配向処理用の偏光照射装置は、所定の幅を有する配向膜を連続的に形成するために、配向膜の幅方向に沿って棒状の光源（ロングアークランプ）を配置し、この光源と偏光子を組み合わせて、選択波長の偏光光を配向膜の幅方向に沿って照射し、これを配向膜の幅方向と交差する方向に走査するものが知られている（下記特許文献１参照）。
特開２００６−１３３４９８号公報
このような光配向用偏光照射装置は、所望の光照射強度や波長特性を維持するために長期間の使用に際して定期的に光源をメンテナンスすることが求められている。光源のメンテナンスには、ランプの交換や清掃が行われるが、ランプの下には偏光子などの光学部品が近接して配置されているので、ランプ交換等の作業性が悪く、また作業中に塵や結合部品などが光学部品上に落下することがあると、高価な光学部品を汚したり損傷したりする虞があった。
このような事態を避けるためには、光源全体を走査方向と交差する方向に引き出してメンテナンス作業を行うことも考えられる。しかしながら、液晶パネルの大型化などに伴い配向膜の幅は大きくなっており、その幅全体に配備される光源を幅方向に沿って走査領域の外側に引き出そうとすると、配向膜の幅と同等のスペースが走査領域の外側に必要になるので、光配向処理施設内部でのスペース確保が困難になる問題があった。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、光配向用偏光照射装置における光源のメンテナンスを作業性良く、省スペースで行うことができること、等が本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明による光配向用偏光照射装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
光源と偏光子を含む光学部品とを備えた光照射部を配向膜が形成される基板の幅方向に延設し、前記基板又は前記光照射部を前記基板の幅方向と交差する走査方向に沿って走査しながら前記基板上に特定波長の偏光光を照射する光配向用偏光照射装置であって、前記光照射部は、前記光源を前記光学部品の上の光照射位置で支持すると共に前記光学部品から前記走査方向に離れたメンテナンス位置で支持する光源支持ガイドを備え、前記光源支持ガイドは、前記光照射位置から前記メンテナンス位置まで前記光源を移動させる際に、前記光源の向きを光照射側が前記走査方向に沿うように変更させることを特徴とする光配向用偏光照射装置。
本発明は、このような特徴を備えることで、光学部品から走査方向に離れたメンテナンス位置に光源を移動させることができ、このメンテナンス位置では光源の向きを光照射側が走査方向に沿うように変更させることができるので、光配向用偏光照射装置における光源のメンテナンスを作業性良く、省スペースで行うことができる。
本発明の一実施形態に係る光配向用偏光照射装置の全体構成を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光配向用偏光照射装置における光源支持ガイドの具体的な構成を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係る光配向用偏光照射装置における光源支持ガイドの具体的な構成を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光配向用偏光照射装置に用いられる偏光子を示した説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図）である。 偏光子に入射する光の波長と消光比の関係を示したグラフである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の図においては、走査方向をＹ方向、鉛直上向きをＺ方向、走査方向及び鉛直上向きと直交する方向をＸ方向として示している。図１は本発明の一実施形態に係る光配向用偏光照射装置の全体構成を示した説明図である。
光配向用偏光照射装置１は、光照射部１０と基板ステージ２０を備える。光照射部１０は、光源２と偏光子を含む光学部品を備えており、これらを配向膜が形成される基板Ｗの幅方向（図示Ｘ方向）に延設している。基板ステージ２０には基板Ｗが載置される。光照射部１０と基板ステージ２０は走査方向Ｓに沿って相対的に移動する。これによって、光配向用偏光照射装置１は、基板Ｗ又は光照射部１０を基板Ｗの幅方向と交差する走査方向Ｓに沿って走査しながら基板Ｗ上に特定波長の偏光光を照射する。
図１に示した例では、光照射部１０の光源２は、ロングアークランプ２Ｐを備えている。ロングアークランプ２Ｐは、基板Ｗの幅方向全体に延設される長さを備えており、ロングアークランプ２Ｐの長手方向に交差する方向を走査方向にしている。
光照射部１０は、光源２を支持する光源支持ガイド１１を備えている。また、光照射部１０は、光源２を光源支持ガイド１１上で移動させる移動手段１２を必要に応じて備えている。移動手段１２は、電動シリンダ或いはモータなどで構成することができる。移動手段１２を備えない場合には、光源２の光源支持ガイド１１上での移動は手動によってなされる。
図２は、光源支持ガイドの具体的な構成を示した説明図である（図２（ａ）が平面図であり、図２（ｂ）が光源の移動状態を示した側面図である。）。光源支持ガイド１１は、光源２を光学部品（波長選択フィルタ３や偏光子４など）の上の光照射位置Ｐ１で支持すると共に、光学部品から走査方向（図示Ｙ方向）に離れたメンテナンス位置Ｐ２で支持する。図示の例では、光源２はガイドローラ１３を介して光源支持ガイド１１に移動自在に支持されており、走査方向後方側のガイドローラ１３Ａが水平移動ガイド１１Ａ上に支持され、走査方向前方のガイドローラ１３Ｂが傾斜移動ガイド１１Ｂに支持されている。
基板Ｗを走査露光する通常の使用時には、光源２は光照射位置Ｐ１で光源支持ガイド１１上に支持されており、この状態で光源２から出射された光は波長選択フィルタ３及び偏光子４を透過して基板Ｗ上に照射される。
光源２に対して交換等のメンテナンスを行う際には、光源支持ガイド１１におけるメンテナンス位置Ｐ２まで光源２を移動させる。メンテナンス位置Ｐ２は、光照射位置Ｐ１に対して走査方向に離れた位置であり、波長選択フィルタ３や偏光子４などの光学部品上から離れた位置に設定される。
光源２を光照射位置Ｐ１からメンテナンス位置Ｐ２まで移動させる際に、走査方向後方のガイドローラ１３Ａが水平移動ガイド１１Ａ上を移動し、走査方向前方のガイドローラ１３Ｂが傾斜移動ガイド１１Ｂ上を移動することによって、光源２の向きは光照射側が走査方向に沿うように変更される。
図３は、形態が異なる光照射部の例を示している。図３（ａ）が平面図であり、図３（ｂ）が光源の移動状態を示した側面図である。この例では、光照射部１０の光源２は、複数の光源ユニット２Ｕが並列配置されている。光源ユニット２Ｕのそれぞれは短尺のロングアークランプ２Ｐ１を備えており、各ロングアークランプ２Ｐ１は、その長手方向を走査方向に向けて配置されている。また、並列配置されている光源ユニット２Ｕが複数段（２段）に配置されており、１段目の光源ユニット２Ｕと２段目の光源ユニット２Ｕの位置がシフトした位置に配置されている。
このような光源２を支持する光源支持ガイド１１は、複数の光源ユニット２Ｕを一体に支持している。また、図示省略した移動手段は、複数の光源ユニット２Ｕを一体にして移動させる構成になっている。
図３に示した例も図２と同様の光源支持ガイド１１を備えており、光源支持ガイド１１は、光源２を光学部品（波長選択フィルタ３や偏光子４など）の上の光照射位置Ｐ１で支持すると共に、光学部品から走査方向（図示Ｙ方向）に離れたメンテナンス位置Ｐ２で支持する。光源２はガイドローラ１３を介して光源支持ガイド１１に移動自在に支持されており、走査方向後方側のガイドローラ１３Ａが水平移動ガイド１１Ａ上に支持され、走査方向前方のガイドローラ１３Ｂが傾斜移動ガイド１１Ｂに支持されている。
そして、光源２を光照射位置Ｐ１からメンテナンス位置Ｐ２まで移動させる際に、走査方向後方のガイドローラ１３Ａが水平移動ガイド１１Ａ上を移動し、走査方向前方のガイドローラ１３Ｂが傾斜移動ガイド１１Ｂ上を移動することによって、光源２の向きは光照射側が走査方向に沿うように変更される。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る光配向用偏光照射装置１によると、メンテナンス時に光源２のランプなどが走査方向正面に向けられることになるので、ランプ等の交換を容易に行うことができる。また、メンテナンス位置Ｐ２が設けられるスペースは、基板ステージ２０を走査する際に必要となるスペースであるから、光配向用偏光照射装置１を設置するためのスペースとしては別途スペースを追加する必要が無い。これによって、省スペースで光源２のメンテナンス作業を行うことができる。
図４は、本発明の実施形態に係る光配向用偏光照射装置に用いられる偏光子を示した説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図）である。偏光子４は、光源２にロングアークランプ２Ｐ，２Ｐ１を用いる場合には、光の入射角度に対する偏光特性の依存性が少ないワイヤーグリッド型偏光子が用いられる。この偏光子４は、照射する特定波長の光に対して透過性を有する基板４ａの表面に複数のグリッド４ｇを並列配置したものである。グリッド４ｇは、幅に対して長さがかなり長い線状の電気導体からなり、これを所定のピッチで複数列平行に並べて配置したものである。グリッド４ｇのピッチは偏光する光の波長に応じて適宜設定される。
グリッド４ｇの材料はモリブデン珪素合金（ＭｏＳｉｘ）を用いる。従来、ワイヤーグリッド型偏光子のグリッド材料としては、アルミニウム（Ａｌ）や酸化チタン（ＴｉＯｘ）が用いられてきた。アルミニウム製のグリッドは、比較的広い波長域で偏光特性を有するが、酸化によって劣化し易いので酸素の嫌気的環境での使用が必要になる。酸化チタン製のグリッドは、酸化には強いが、約２４０ｎｍ〜３００ｎｍの波長域でしか偏光特性を持たないため、３００ｎｍ以上の波長での使用ができない問題がある。
これに対して、モリブデン珪素合金製のグリッド４ｇを備える偏光子４は、酸化による劣化がないので、嫌気的な環境下でないクリーンルーム環境で十分に使用が可能である。また、２４０ｎｍ以上の広い波長域の光に対して偏光特性を持っているので、感光波長の異なる様々な感光材料膜に対して光配向処理を施すことができる。
図５は、偏光子に入射する光の波長と消光比の関係を示したグラフである。酸化チタン（ＴｉＯｘ）製グリッドの偏光子は２８５ｎｍ付近の波長をピークとしてそれ以上の波長では消光比が低下する特性を示し、３６０ｎｍ付近では偏光特性が得られなくなる。このため、３６０ｎｍ以上の波長の光を照射して光配向処理を行う配向膜には適用できない。アルミニウム（Ａｌ）製グリッドの偏光子は２４０〜３００ｎｍの波長域では消光比が低いので、この付近の波長域の光を照射して光配向処理を行う配向膜には適用しにくい。これに対して、モリブデン珪素合金製のグリッド４ｇを備える偏光子４は、２４０〜２８０ｎｍの波長域で酸化チタン製グリッドの偏光子と同等の消光比が得られ、更に２８０ｎｍ以上の波長域ではアルミニウム製グリッドを有する偏光子よりも高い消光比が得られる。このように、モリブデン珪素合金製のグリッド４ｇを備える偏光子４は、広い波長域で酸化チタン製やアルミニウム製グリッドの偏光子と比較して高い偏光特性を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
１：光配向用偏光照射装置，２：光源，３：波長選択フィルタ，
４：偏光子，４ａ：基板，４ｇ：グリッド，
１０：光照射部，１１：光源支持ガイド，１２：移動手段，
２０：基板ステージ，Ｗ：基板

Claims (4)

  1. 光源と偏光子を含む光学部品とを備えた光照射部を配向膜が形成される基板の幅方向に延設し、前記基板又は前記光照射部を前記基板の幅方向と交差する走査方向に沿って走査しながら前記基板上に特定波長の偏光光を照射する光配向用偏光照射装置であって、
    前記光照射部は、
    前記光源を前記光学部品の上の光照射位置で支持すると共に前記光学部品から前記走査方向に離れたメンテナンス位置で支持する光源支持ガイドを備え、
    前記光源支持ガイドは、前記光照射位置から前記メンテナンス位置まで前記光源を移動させる際に、前記光源の向きを光照射側が前記走査方向に沿うように変更させることを特徴とする光配向用偏光照射装置。
  2. 前記光照射部は、前記光源を前記光照射位置から前記メンテナンス位置まで移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光配向用偏光照射装置。
  3. 前記光源は複数の光源ユニットが並列配置されており、
    前記光源支持ガイドは、複数の前記光源ユニットを一体に支持し、
    前記移動手段は、複数の前記光源ユニットを一体にして移動させることを特徴とする請求項２記載の光配向用偏光照射装置。
  4. 前記偏光子は、複数のグリッドを並列配置したワイヤーグリッド型偏光子であり、前記グリッドがモリブデン珪素合金で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された光配向用偏光照射装置。
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