JP2015169884A - 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】 搬送系を工夫することで露光量の面内均一性をより高くすることができる実用的な光配向技術を提供する。【解決手段】 長尺な発光部を成す光源３からの光が偏光素子ユニット４を介して照射領域Ｒに照射され、ワーク搬送系２は基板Ｓを第一の方向に搬送して照射領域Ｒを通過させながら往復させる。各偏光素子４１の境界線４０は第一の方向に沿っており、搬送系２は、往路の搬送の後、復路の搬送の前に光照射器移動機構８により偏光素子４１を第二の方向に搬送する。基板Ｓから見て境界線４０の位置が変位した状態となるので、露光量が均一になる。【選択図】 図１

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、膜材という）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光照射領域の幅は１５００ｍｍ又はそれ以上となっており、幅広化してきている。このような幅の広い光照射領域に偏光光を照射す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、光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。光配向には可視から紫外域の波長の偏光光を照射する必要があるため、棒状の光源としては高圧水銀ランプのような紫外線光源が使用されることが多い。

特開２００６−１２６４６４公報 特許第４８１５９９５号公報

光配向処理の品質の指標として重要なものに、露光量の均一性がある。露光量の均一性といった場合、単に積算露光量が膜材の面内で均一であることを意味するのでなく、偏光光がどれだけ均一な量で照射されているかということである。即ち、偏光されていない光（以下、無偏光光という）をなるべく照射しないようにし、偏光光だけを照射した状態として露光量を均一にする必要がある。局所的に無偏光光を多く含んだ状態で露光がされると、その部分だけ光配向が十分にされない状態となる。即ち、光配向の均一性という点では品質が低下することになる。

偏光光の均一な照射という観点で問題になることは、偏光素子の有限性である。ワイヤーグリッド偏光素子は、可視から紫外域の光を偏光できるものとして優れたものであるが、大きなサイズのものを製造することが難しい。このため、複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べてユニット化したものを使用し、光照射領域をカバーしている。
複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べた場合、各偏光素子の境界部分（端面の接触部分）からは無偏光光が照射され、各偏光子の境界部分の直下の位置では光配向処理を行うことができない。このような不均一な偏光光の分布の状態で光配向処理を行うと、ワーク（膜材）の表面のうち各偏光素子の境界部分の直下の位置を通過した領域では光配向が不十分な状態となり、光配向処理の面内均一性が低下する。

このような問題を考慮し、特許文献１では、各偏光素子の境界部分を塞ぐように遮光板を設け、境界部分からは無偏光光が出射されないようにしている。遮光板を配置することで、遮光板の直下の位置を通過した領域では露光量が低下するが、無偏光の光が多く照射されて光配向が局所的に不十分になるよりは良いとの考えである。遮光板の直下の位置での偏光光の照度低下は、光源の出力を大きくして全体に照度を高くしたり、照射距離を長くして偏光光の回り込みにより照度低下を緩和したりすることはできる。尚、以下の説明において、照度や露光量といった場合、偏光光についての照度や露光量を意味する。

また、遮光板の直下の位置での照度低下の問題を解消するため、特許文献２は、光源及び偏光素子ユニットから成る光照射器をワークの搬送方向に二つ並べた構造を開示している。この構造では、偏光素子ユニットにおける各ワイヤーグリッド偏光素子の境界線が二つの光照射器において同一直線上に並ばないようにし、ワークの搬送方向に対して垂直な方向にずれた配置となるようにしている。二つの光照射器の間をワークが通過して偏光光が照射されると、一つの光照射器においては境界線の直下の位置（即ち、遮光板の直下の位置）を通過したワークの表面領域であっても、もう一つの光照射器では境界線の直下の位置を通過することはないので、全体として露光量は均一になる。
これら特許文献１や特許文献２の技術によってもある程度は均一な偏光光の照射は可能であるものの、高い生産性が要求されたり、より高い均一性が要求されたりする場合には十分に対応できない面がある。

一方、このような光配向の技術において、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）である場合の他、膜材が基板上に既に設けられていて、膜材付きの基板がワークである場合がある。このような板状のものがワークである場合、搬送機構としては種々のバリエーションがあり、自由度が大きい。従って、搬送機構を工夫することで、上記遮光板の採用による照度分布不均一化を補償して均一性の高い光配向処理を実現できる可能性があると考えられる。
本願の発明は、上記の点を考慮して為されたものであり、搬送機構を工夫することで露光量の面内均一性をより高くすることができる実用的な光配向技術を提供する意義を有している。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、長尺な発光部を成す光源部と、光源部から放射する光を偏光する、発光部の長手方向に沿って複数並べられた偏光素子と、偏光素子を通過した光により形成された光照射領域を通過するようにしてワークを搬送するワーク搬送機構と、偏光素子を移動させる偏光素子移動機構とを備えた光配向用偏光光照射装置であって、ワーク搬送機構は、ワークを保持したワーク保持体を、発光部の長手方向に交差する第一の方向に移動させることで光照射領域を通過するようにワークを搬送するものであり、偏光素子移動機構は、並べられた各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向に偏光素子を移動させ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２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記ワーク搬送機構による第一の方向への移動は、ワークを保持した前記ワーク保持体が光照射領域を通過するように前記ワーク保持体を往復移動させるものであり、前記偏光素子移動機構は、前記ワーク搬送機構によるワーク保持体の往路移動が完了した後の復路移動の前に偏光素子を前記第二の方向への移動を行う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の構成において、前記ワーク搬送機構によるワーク保持体の前記第一の方向への移動を行っている際に、前記偏光素子移動機構による偏光素子の前記第二の方向への移動を行う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４記載の発明は、前記光照射部は、第一・第二の複数の光照射部となっており、前記偏光素子は、複数の光照射部のそれぞれに設けられており、第一の光照射部における各偏光素子の境界線と、第二の光照射部における各偏光素子の境界線とは、前記第二の方向にお互いにず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５記載の発明は、長尺な発光部を成す光源からの光を偏光素子を通して光照射領域に照射し、光照射領域を通過するようにしてワークを搬送することでワークに偏光光を照射する光配向用偏光光照射方法であって、偏光素子は、発光部の長手方向に沿って複数並べられており、発光部の長手方向に交差する第一の方向にワークを移動させることで光照射領域を通過するようにワークを搬送する工程と、偏光素子を各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向に移動させる工程とを含む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６記載の発明は、前記請求項５の構成において、前記第一の方向への移動は、ワークが光照射領域を往復して通過するように移動させるものであって、ワークの往路移動が完了した後の復路移動の前に、偏光素子を前記第二の方向に移動す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７記載の発明は、前記請求項５の構成において、ワークの前記第一の方向への移動を行っている際に、偏光素子を前記第二の方向へ移動す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８記載の発明は、前記請求項５乃至７いずれかの構成において、前記偏光素子は、前記第一の方向に沿って複数列に並べられており、 第一の列の各偏光素子の境界線と、第二の列の各偏光素子の境界線とは、前記第二の方向にお互いにずれた状態であ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、ワークを第一の方向に搬送して光照射領域を通過させる際、偏光素子を第二の方向に移動することでワークから見た各偏光素子の境界線の位置が第二の方向に相対的に変位した状態にするので、境界線の存在にかかわらずワークの被照射面内での露光量が均一になる。
また、請求項２又は６記載の発明によれば、上記効果に加え、ワークを往復動させるので、多くの露光量が必要な場合に好適となる。また、光照射領域の一方の側でワークの搭載と回収が行われるので、構造や動作が簡略化される。
また、請求項３又は７記載の発明によれば、上記効果に加え、偏光素子の第二の方向への移動が第一の方向への搬送の最中に行われるので、タクトタイムが短くなり、生産性が向上する。
また、請求項４又は８記載の発明によれば、上記効果に加え、光照射器が複数設けられているので、露光量を多くするのが容易であり、二つの偏光素子ユニットにおいて偏光素子の境界線がずれているので、露光量が均一になる。そして、偏光素子の第二の方向の移動を導入しているので、さらに露光量を均一にできる。

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に示す光照射器の断面概略図であり、（１）は、光照射領域の短辺の方向での断面概略図、（２）は光照射領域の長辺の方向での断面概略図である。 図１に示すステージの斜視概略図である。 実施形態の装置における搬送機構と光照射器の動作を示した平面概略図である。 実施形態の装置における光照射器の偏光素子の第二の方向への移動距離について示した平面概略図である。 第二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。 第二の実施形態における各偏光素子ユニットの配置位置を概略的に示した平面図である。 第二の実施形態の装置における搬送機構と光照射器の偏光素子の動作を示した平面概略図である。 第二の実施形態の装置における光照射器の偏光素子ユニットの第二の方向への移動距離について示した平面概略図である。 第三の実施形態の光配向用偏光光照射装置及び方法について示した平面概略図である。 第二の方向への基板の搬送を導入することで積算露光量が均一になることを確認した実験の結果を示す図である。

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板状のワーク（以下、基板という）Ｓに対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、設定された光照射領域Ｒに偏光光を照射する光照射器１と、光照射領域Ｒを通過するようにして基板Ｓを搬送するワーク搬送機構２と、光照射器１を基板Ｓの搬送方向に対して直交する方向に移動する光照射器移動機構８を備えている。図１に示すように、光照射領域Ｒは、長方形の水平な領域として設定されている。光照射器１は、長尺な発光部を成す光源３を含んでいる。光源３の発光部の長手方向は、光照射領域Ｒの長辺の方向に一致している。

図２は、図１に示す光照射器１の断面概略図であり、（１）は、光照射領域Ｒの短辺の方向での断面概略図、（２）は光照射領域Ｒの長辺の方向での断面概略図である。図２に示すように、光照射器１は、長尺な発光部を成す光源３と、光源３と光照射領域Ｒに間に配置された偏光素子ユニット４とを備えている。
光源３としては、棒状の高圧水銀ランプが使用されている。この他、メタルハライドランプやＬＥＤが使用されることもある。尚、棒状の光源３は長尺な発光部を成す光源３の一例であるが、点光源３を一列に並べたものも長尺な発光部を成すということができる。

光源３の背後（光照射領域Ｒとは反対側）には、ミラー３１が配置されている。ミラー３１は、光源３の長手方向に延びた長尺なものであり、光源３の背後を覆って光を光照射領域Ｒの側に反射させて光の利用効率を高めるものである。ミラー３１は、反射面の断面形状が楕円の円弧又は放物線を成している。

偏光素子ユニット４は、複数の偏光素子４１と、複数の偏光素子４１を保持したフレーム４２とより成るものである。この実施形態では、各偏光素子４１は、ワイヤーグリッド偏光素子４１である。各偏光素子４１は、方形の板状であり、光源３の発光部の長手方向に並べられている。従って、各偏光素子４１の境界線は、発光部の長手方向に垂直である。

各偏光素子４１を保持したフレーム４２は、各偏光素子４１を並べた方向に長い長方形の枠状である。
尚、各境界線４０を覆うようにして、遮光板４３が設けられている。遮光板４３は、境界線４０の部分から無偏光光が出射されないようにするものである。
また、光源３及びミラー３１は、ランプハウス３２内に収容されている。偏光素子ユニット４は、ランプハウス３２の光照射用開口に取り付けられている。

ワーク搬送機構２は、基板Ｓを保持したワーク保持体を移動させることで基板Ｓを搬送するものである。この実施形態では、ワーク保持体としてはステージ５が使用されている。図３は、図１に示すステージ５の斜視概略図である。
図１及び図３に示すように、ステージ５は方形であり、上側のほぼ中央で基板Ｓを保持するようになっている。ステージ５は、上面から少し浮いた位置で基板Ｓを保持するよう保持ピン５１を備えている。保持ピン５１は、ステージ５によって一体に保持されており、ステージ５が移動すると、保持した基板Ｓも一緒に移動するようになっている。
保持ピン５１は、方形の角の位置に四つ設けられている。この他、基板Ｓのサイズに応じて、中央やその他の位置にも設けられることもある。各保持ピン５１は、管状であり、不図示の真空排気系に接続されており、上端の開口から吸引して基板Ｓを真空吸着するものとなっている。

尚、基板Ｓに対する保持ピン５１の接触位置は、基板Ｓを使用した製品の製造プロセスにおいて支障のない位置となっている。例えば、基板Ｓが液晶ディスプレイ製造用のものであり、１枚の基板から複数の液晶ディスプレイを製造する場合、各液晶ディスプレイ製造のために使用する領域を外れた場所で保持ピン５１が接触するようにする。

ワーク搬送機構２は、基板Ｓの搬送のため、ステージ５を移動させるステージ移動機構を備えている。
この実施形態において、ワーク搬送機構２は、第一の方向に基板Ｓを搬送するものとなっている。第一の方向は、光源３が成す発光部の長手方向に垂直な水平方向（図１におけるＹ方向）となっている。

光照射器移動機構８は、光照射器１全体を第二の方向に移動するものであり、第二の方向とは、光照射器１に取り付けられている偏光素子ユニット４における各偏光素子４１の境界線４０の方向に交差する方向（図１におけるＸ方向）である。
この実施形態では、第二の方向は、各偏光素子４１の境界線４０の方向に垂直な水平方向である。前述したように、偏光素子ユニット４は、各境界線４０の方向が発光部の長手方向に垂直な水平方向になるように配置されるから、第一の方向は各境界線４０の方向に一致し、第二の方向は各境界線４０の方向に垂直な水平方向となっている。

なお、本願発明の実施形態においては、光照射器移動機構８により光照射器１全体を第二の方向に移動することにより偏光素子４１を第二の方向に移動させる例を示すが、偏光素子ユニット４のみを第二の方向に移動させることにより偏光素子４１を第二の方向に移動させるように構成してもよい。

第一の方向の搬送は、基板Ｓの搭載位置から光照射領域Ｒに基板Ｓを搬送し、且つ光照射領域Ｒを通過させながら基板Ｓを回収位置に到達させるための搬送である。第二の方向の搬送は、基板Ｓの面内における露光量を均一にするための搬送である。
図１に示すように、ワーク搬送機構２は、第一の方向にステージ５を移動させるものである。ステージ５は、ベース板２１上に搭載されており、ワーク搬送機構２は、ベース板２１を移動させることでステージ５を移動させるものとなっている。

また、光照射器移動機構８は、第二の方向に支柱台８１を移動させるものである。光照射器１は、ワーク搬送機構２の両側２ヶ所に設けた支柱１１により支持されている。支柱１１は支柱台８１に固定され、光照射器移動機構８は、支柱台８１を移動させることで光照射器１を移動させるものとなっている。

この実施形態では、光照射領域Ｒの一方の側に基板搭載位置が設定されている。ステージ移動機構は、基板搭載位置から光照射領域Ｒに向かって延びる第一のボールねじ６１１と、第一のボールねじ６１１の両側で第一のボールねじ６１１と平行に延びる一対の第一のリニアガイド６１２と、第一のボールねじ６１１を駆動する第一の駆動源６１３等から構成されている。

図１に示すように、第一のボールねじ６１１及び一対の第一のリニアガイド６１２は、光照射領域Ｒを貫いて水平に延びている。第一のボールねじ６１１の一端には第一の駆動源６１３が連結されており、他端は軸受けで支持されている。
ベース板２１の下面のほぼ中央には、第一のボールねじ６１１に螺合された（ねじが噛み合っている）第一の被駆動ブロック２２が固定されている。また、ベース板２１の下面には、一対の第一のガイドブロック２３が固定されている。第一のガイドブロック２３の固定位置は、両側の第一のリニアガイド６１２の位置に対応している。第一のガイドブロック２３内にはベアリングが設けられており、両側のリニアガイドが第一のガイドブロック２３を貫通している。

第一の駆動源６１３はＡＣサーボモータのようなモータであり、第一の駆動源６１３がボールねじを回転させると、一対の第一のリニアガイド６１２にガイドされながらベース板２１及びステージ５が一体に直線移動する。これにより、ステージ５に保持された基板Ｓが第一の方向に搬送される。

また、光照射器移動機構８も、ワーク搬送機構２と同様な構成であり、第二のボールねじ６２１と、一対の第二のリニアガイド６２２と、第二のボールねじ６２１を駆動する第二の駆動源６２３等から構成されている。
なお、光照射器１はワーク搬送機構２をまたぎ、その両側を２本の支柱１１支持されるので、支柱台８１はワーク搬送機構２両側に設けられる。光照射器１を第二の方向に移動させるためには、２つの支柱台８１は同期して移動する必要がある。そのためには、一方の支柱台８１にのみ第二のボールねじ６２１と第二の駆動源６２３を設け、他方の支柱台８１には第二のリニアガイド６２２を設けるだけでよい。

第二のボールねじ６２１及び一対の第二のリニアガイド６２２は、第二の方向に延びるよう固定されている。支柱台８１の下面中央には、第二のボールねじ６２１に螺合された第二の被駆動ブロック２４が固定されている。また、支柱台８１の下面には、一対の第二のガイドブロック２５が固定されている。第二のガイドブロック２５の固定位置は、両側の第二のリニアガイド６２２の位置に対応している。第二のガイドブロック２５内にはベアリングが設けられ、両側のリニアガイドが第二のガイドブロック２５を貫通している。
第二の駆動源６２３がボールねじを回転させると、一対の第二のリニアガイド６２２にガイドされながら支柱台８１は直線移動する。これにより、支柱台８１に支柱１１を介して支持された光照射器１が第二の方向に搬送される。

図４は、実施形態の装置におけるワーク搬送機構２と光照射器移動機構８の動作を示した平面概略図である。図４（１）に示すように、初期状態において、ステージ５は基板搭載位置に位置している。基板Ｓがステージ５上に載置されて各保持ピン５１で保持されると、ワーク搬送機構２は、第一の駆動源６１３を駆動し、ベース板２１及びステージ５を第一の方向（Ｙ方向）に前進させる。ステージ５が第一の前進限度位置に達すると、第一の駆動源６１３は停止される。図４（２）に示すように、第一の前進限度位置は、ステージ５上の基板Ｓが光照射器１の下に形成される光照射領域を完全に通過する位置である。「完全に通過」とは、基板Ｓの後縁が光照射領域を通過することを意味する。
ワーク搬送機構２が第一の前進限度位置でステージ５を停止させた後、光照射器移動機構８が第二の駆動源６２３を動作させ、支柱台８１を移動させることにより光照射器１を第二の方向（Ｘ方向）に移動させる。第二の駆動源６２３は、支柱台８１が第二の前進限度位置に達したら停止する（図４（３））。

次に、ワーク搬送機構２は、第一の駆動源６１３を再び動作させ、ステージ５を第一の方向であって逆向きに移動させる。即ち、第一のボールねじ６１１が逆向きに回転するように第一の駆動源６１３を動作させる。第一の駆動源６１３は、ステージ５が光照射領域Ｒを再び通過し、基板回収位置に達したら停止する（図４（４））。

偏光光照射装置は、装置の各部の動作を制御する制御部を備えている。また、装置内にはステージ５や光照射器１の位置を監視するセンサ（不図示）が各所に設けられており、各センサの信号が制御部に送られるようになっている。さらに、実施形態の装置では、ロボットが基板Ｓをステージ５上に搭載し、また露光済みの基板Ｓをステージ５から回収することが想定されているが、ロボットとの間で、偏光光照射装置の制御部は信号のやり取りをするようになっている。
偏光光照射装置の制御部には、ワーク搬送機構２や光照射器移動機構８の各駆動源を含む各部を最適に制御するためのシーケンスプログラムが実装されている。シーケンスプログラムは、センサからの信号に従い、各部に制御信号を送り、図４に示すように搬送機構２を動作させる。

上記光照射器移動機構８において、第二の方向への光照射器１の移動距離（図４にｄ_ｍで示す）は、基板Ｓの面内における露光量均一化の観点から最適化される。以下、この点について図５を使用して説明する。図５は、実施形態の装置における光照射器１に設けられた偏光素子４１の第二の方向への移動距離について示した平面概略図である。
第二の方向への光照射器１の移動を行うのは、前述した偏光素子４の境界線４０の直下の位置における照度低下に起因した露光量の不均一化の問題を回避するためである。 上述したように、実施形態の装置においてワーク搬送機構２はステージ５を第一の方向において往復動させる。この際、ステージ５が同じ経路を通って戻ってくるのではなく、光照射器１（偏光素子４１）を少し横方向（Ｘ方向）にシフトさせ、ステージ５上の基板Ｓが、光照射領域Ｒに対して相対的に、異なる経路を通って戻ってくるようにしている。

往路と復路とで光照射領域Ｒを基板Ｓが通過する際、同じ経路であると、往路において境界線４０の直下を通過した基板Ｓ上の箇所は、復路においても同様に境界線４０の直下の位置を通過することになる。このような基板Ｓの搬送では、局所的な偏光光の照度低下に起因した露光量の不均一化は解消されない。
一方、相対的に異なる経路を通って基板Ｓが戻ってくると、往路で照度低下の箇所を通過した基板Ｓ上の箇所は、復路では照度低下の箇所ではない箇所を通過して戻ってくるから、全体として露光量は均一になる。

但し、この実施形態では、複数の偏光素子４１が成す境界線４０は複数存在している（偏光素子４１は三つ以上）。従って、境界線４０間ｄ_ａの距離（又はｄ_ａの整数倍の距離）に移動距離ｄ_ｍが一致してしまうと、往路で照度の低い位置を通過した基板Ｓ上の領域が復路でも照度の低い位置を通過することになってしまい、露光量の均一化は達成されない。従って、第二の方向への移動距離ｄ_ｍは、偏光素子ユニット４において各偏光素子４１が成す境界線４０の離間距離（以下、境界線４０間距離）ｄ_ａの整数倍から外れていれば良い（ｄ_ｍ≠ｎ・ｄ_ａ，ｎは整数）。タクトタイム短縮の観点から、移動距離ｄ_ｍは短い方が好ましい。従って、移動距離ｄ_ｍは、ｄ_ｍ＜ｄ_ａの範囲内で適宜決定される。

また、移動距離ｄ_ｍが境界線４０間距離ｄａからどの程度外れれば良いかは、各境界線４０の直下の領域における偏光光の照度低下の状況がどのようであるかによる。図５には、第二の方向への移動距離ｄ_ｍ、各境界線４０間距離ｄ_ａとともに、境界線４０の直下の領域における照度分布が概略的に示されている。ここに示す照度分布は、光照射領域Ｒのうち境界線４０の直下の位置を通る第二の方向の直線上での照度分布である。
図５（１）に示すように、照度分布の低下が境界線４０の直下の位置のごく狭い領域に限られる場合、移動距離ｄｍは、照度低下が生じている領域の片側の幅ｗを越える僅かな距離で足りる。

一方、図５（２）に示すように、照度低下が生じている領域の幅ｗがある程度広い場合、その幅ｗを超えるように移動距離ｄ_ｍは設定されるが、幅ｗは、各境界線４０間距離ｄ_ａの１／２を越えることはない。従って、移動距離ｄ_ｍは、各境界線４０間距離ｄ_ａの１／２としておけば良いことになる。即ち、ｄ_ｍ＝ｄ_ａ／２としておけば、幅ｗによらず均一な露光量が達成できることになる。但し、幅ｗが小さい場合には、ｄ_ｍ＜ｄ_ａ／２としても良く、第二の方向への移動距離を小さくしてタクトタイムを短くすることはあり得る。

また、幅ｗの取り方についても、必要な露光量均一性との関係から最適化される。例えば露光量均一性が±５％であれば、幅ｗは最大照度から１０％以上低下している領域の片側の幅とされる。
いずれにしても、移動距離ｄ_ｍは、予め装置の制御部に入力されて制御値として記憶部に記憶される。そして、第二の駆動源６２３に対して動作量として送られる。

以上の構成に係る実施形態の光配向用偏光光照射装置の全体の動作について、以下に説明する。以下の説明は、光配向用偏光光照射方法の発明の実施形態の説明でもある。
装置の制御部は、光源３を点灯させる。光源３からの光は各偏光素子４１を経ることで偏光光となり、光照射領域Ｒに照射される。ワーク搬送機構２は、ステージ５をスタンバイ位置である基板搭載位置に位置させる。

光配向される基板Ｓ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により偏光光照射装置まで搬送される。そして、不図示のロボットにより、一枚の基板Ｓがステージ５に搭載される。基板Ｓは、各保持ピン５１の上に載置され、各保持ピン５１上で真空吸着される。

ロボットからの基板搭載完了の信号を受信すると、制御部は、ワーク搬送機構２と光照射器移動機構８に信号を送り、前述した一連の搬送動作を行わせる。これにより、ステージ５は光照射領域Ｒを通過しながら往復し、通過の際、ステージ５上の基板Ｓに偏光光が照射される。そして、基板Ｓは、復路では光照射領域Ｒに対して相対的に移動距離ｄｍだけシフトした経路を移動し、基板Ｓの面内の各点は均一に露光される。

ステージ５が基板回収位置に達すると、制御部は、真空吸着をオフにした後、ロボットに信号を送り、ステージ５から基板Ｓを回収させる。

以上説明した構成及び動作に係る実施形態の偏光光照射装置又は偏光光照射方法によれば、ワーク搬送機構２が光照射領域Ｒを通過させながら基板Ｓを往復させるとともに、往路の搬送が終了した後復路の搬送の前に、光照射器移動機構８が光照射器１（偏光素子４１）を第二の方向に移動させることで、基板Ｓが、復路の経路を往路とは相対的に異なる経路とするものであり、その際の移動距離ｄｍが各偏光素子４１における境界線４０間距離ｄａを外れたものであるので、各偏光素子４１の境界線４０の直下の位置における照度低下が補償され、基板Ｓの面内での露光量が均一になる。

次に、第二の実施形態の装置及び方法について説明する。
図６は、第二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６に示す第二の実施形態の装置は、二つの光照射器１を備えている。各光照射器１の構造は、第一の実施形態の装置が備えるものとほぼ同様である。
図６に示すように、二つの光照射器１は、光源３の発光部の長手方向が第一の方向に対して垂直な水平方向となっている。そして、二つの光照射器１は、偏光素子ユニット４における各偏光素子４１の配置が互いにずれたものとなっている。この点について、図７を使用して説明する。図７は、第二の実施形態における各偏光素子ユニット４の配置位置を概略的に示した平面図である。

図７に示すように、二つの光照射器１において偏光素子ユニット４は基本的に同じ構造のものであるが、各偏光素子４１の配置位置が若干異なっている。即ち、一方の偏光素子ユニット４の各偏光素子４１は、他方の偏光素子ユニット４の各偏光素子４１に対して光源（図９中不図示）の発光部の長手方向にずれて配置されている。ずれ量は、この実施形態では、各偏光素子４１の幅ｔの１／２となっている。
尚、このようにずれた位置とするには、フレーム４２や各偏光素子４１の寸法形状、各偏光素子４１の数は、二つの偏光素子ユニット４で同じとしておき、ランプハウス３２に対する取付け位置をずらした位置としておけば良い。

図８は、第二の実施形態の装置におけるワーク搬送機構２と光照射器移動機構８の動作を示した平面概略図である。第二の実施形態においても、ワーク搬送機構２は、基板Ｓを保持したステージ５を第一の方向に移動させるものであり、第一の方向の移動は往復動であって往路と復路との双方で基板Ｓが光照射領域Ｒを通過し、この際に基板Ｓに偏光光が照射される。そして、光照射器移動機構８は、二つの光照射器１を第二の方向に移動させるものであり、第二の方向の移動は、往路移動と往路移動との間に行われるもので、往路と復路とで基板Ｓが相対的に異なる経路を通って光照射領域Ｒを通過するようにするものである。尚、二つの光照射器１はそれぞれの光照射領域Ｒに偏光光を照射する。

図９は、第二の実施形態の装置における、偏光素子４１の第二の方向への移動距離について示した平面概略図である。尚、図９では、参考のため、第二の方向の移動をしない場合も示されている。図９（１）が移動しない場合、（２）が移動する場合である。
図９（１）（２）において、第一の光照射器１による照度分布をＩ_１で示し、第二の光照射器１による照度分布をＩ_２で示す。Ｉ_１及びＩ_２は、図５と同様に、各境界線４０の直下の位置を通る第二の方向の直線上での照度分布である。また、Ｅは、往復の搬送が終了した後の基板Ｓの面内の露光量の分布を示す。

上記説明から解るように、基板Ｓは、往路と復路とでそれぞれの光照射領域Ｒを順次通過し、偏光光の照射を受ける。従って、露光量Ｅは、それぞれの光照射領域Ｒの通過時の露光量を合算したものとなる。この場合、ステージ５が第二の方向に移動しない場合（同じ経路で往復する場合）でも、各偏光素子４１の配置がずれているので、図５（１）に示すように、露光量Ｅはある程度は均一になる。

第二の実施形態の装置は、露光量をさらに均一化させるため、偏光素子４１の第二の方向への移動距離ｄｍを最適に設定する。図５（１）に示すように、第二の方向への移動をさせない場合の露光量Ｅの分布において、露光量が極小値をとっている箇所は、二つの偏光素子ユニット４のうちのいずれかの偏光素子ユニット４における境界線４０の直下を通過した箇所である。第二の実施形態において、二つの偏光素子ユニット４は、一つの偏光素子４１の幅の半分（ｔ／２）だけずれて配置されているから、極小値を取る箇所の間隔もｔ／２となる。極小値を取る箇所は、いずれかの偏光素子ユニット４の境界線４０の直下を通過した箇所であるから、各境界線間距離ｄ_ａがｔ／２であるとも言える。

従って、図５（１）に示す状態からさらに露光量を均一にするには、境界線間距離ｄａ＝ｔ／２だから、移動距離ｄｍは、ｔ／２（又はその整数倍）に一致しなければ良いということになる。
そして、露光量が低下する領域の片側の幅ｗは、図５に示した場合と本質的に同様で、境界線４０間距離ｄ_ａの１／２を越えることはない。従って、第一の実施形態の場合と同様で、移動距離ｄ_ｍ＝ｄ_ａ／２＝ｔ／４（又はその自然数倍）としておけば最適ということになる。
第二の実施形態の場合も、照度低下領域の片側の幅ｗは、必要とされる露光量均一性の程度に応じて選択され、幅ｗが狭い場合、移動距離ｄ_ｍは、ｔ／４よりも短い距離とされることもある。

次に、第三の実施形態の装置及び方法について説明する。図１０は、第三の実施形態の光配向用偏光光照射装置及び方法について示した平面概略図である。
第三の実施形態の装置は、光照射器移動機構８による光照射器１の移動のタイミングが第一第二の実施形態と異なっている。第一第二の実施形態では、第一の方向の基板Ｓの搬送は往復動であり、往路の搬送と復路の搬送との間で光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向の搬送が行われた。しかし、第三の実施形態では、ワーク搬送機構２による基板Ｓの第一の方向の搬送と、光照射器移動機構８による光照射器１の第二の方向の移動とが同時に行われるようになっている。

即ち、偏光光照射装置の制御部は、第一の駆動源６１３と第二の駆動源６２３に信号を送り、第一の駆動源６１３と第二の駆動源６２３とを同時に動作させる。但し、第二の駆動源６２３の動作は、第一の駆動源６１３の動作中に常に動作させる必要はなく、基板Ｓが光照射領域Ｒを通過している最中にのみ動作すれば良い。

図１０には、第三の実施形態において、光量の面内均一性がより高くなる好適な基板Ｓの搬送が示されている。図１０（１）に示すように、基板Ｓが第一の方向に搬送されてきて前縁が光照射領域Ｒの縁に到達した時点で、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向の搬送が始まり、基板Ｓの後縁が光照射領域Ｒを通過する時点で、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向の搬送が終了するのが好適である。
なお、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向への移動が、基板Ｓが光照射領域Ｒを通過する時間帯を含む前後の時間帯にまたがって行われても良い。

さらに、図１２（２）に示すように、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向への移動が直線的ではなく、往復を繰り返すものであっても良い。
図１２に示すいずれの場合にも、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向への移動距離ｄ_ｍは、前述した実施形態と同様とされる。尚、いずれの実施形態において、移動距離ｄ_ｍは、境界線間距離ａの整数倍に一致しないことが必要とされるが、この他、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向への移動により、基板Ｓが一部でも光照射領域Ｒを外れてしまうことがないようにしなければならない。

この第三の実施形態では、ワーク搬送機構２による基板Ｓの搬送を、往路だけとすることが可能である。この場合、光照射領域Ｒの一方の側で基板Ｓをステージ５に搭載し、他方の側で基板Ｓをステージ５から回収することになる。往路の搬送だけとすると、タクトタイムが短くなるので、生産性の点で好適である。
但し、第三の実施形態においても、往復の搬送を行って基板Ｓに偏光光を照射するようにしても良い。この場合、往路と復路との光照射領域Ｒを通過中に、光照射器１（光照射領域Ｒ）の第二の方向の搬送も同時に行うようにすることが好ましい。

尚、往復の搬送によって基板Ｓに偏光光を照射するようにすると、往路のみの場合に比べて露光量が２倍になる（搬送速度を変えない場合）。従って、多くの露光量が必要な光配向処理の場合に好適となる。基板Ｓを往復搬送させると、光照射領域Ｒの一方の側で基板Ｓの搭載と回収とを行うことができるので、装置やその周辺の構造が簡略化される。復路の分だけタクトタイムが長くなるが、搬送速度を高くすることでタクトタイムを短くすることもできる。

上述した各実施形態において、光照射器移動機構８による第二の方向へのワーク保持体の移動は、基板Ｓから見た各偏光素子４１の境界線４０の位置を、光照射の際に第二の方向に相対的に変位させるものであるということができる。光照射の際に境界線４０の位置が相対的に変位していることで、境界線４０の影響による照度低下の領域が基板Ｓの面内で変位し、これによって露光量の均一化を達成するものである。

尚、各実施形態において、第一の方向の基板Ｓの搬送は、光源３の発光部の長手方向に垂直な方向であったが、これに限られるものではない。第一の方向の搬送は、基板Ｓが光照射領域Ｒを通過するようにするためのものであり、光源３の発光部の長手方向に交差していれば良い。尚、特許文献２には、光源３の発光部の長手方向に対して斜めの方向に基板Ｓを搬送しながら偏光光を照射させる技術が開示されているが、このようにしても各偏光素子４１の境界線４０の存在による露光量の不均一化を補償することができ、均一な露光を行うことができる。この場合も、光照射器１（偏光素子４１）の第二の方向の移動を導入するとさらに露光量が均一になる。

また、第二の方向は、上記各実施形態及び実施例では、各偏光素子４１の境界線４０の方向に垂直な方向であったが、これに限られるものではない。境界線４０の方向に沿って基板Ｓを搬送させても露光量均一化の効果は得られないが、境界線４０の方向に交差する方向であれば、効果が得られる。
尚、各実施形態及び実施例において、ステージ５は、搬送中に基板Ｓを保持する部材の一例として採用されたものであり、ステージ５以外の部材が採用されることもあり得る。

また、ワーク搬送機構２としては、前述したボールネジを駆動源で回転させるものの他、例えば特許第４５８１６４１号公報に開示されているような磁気を利用した搬送機構（リニアモータステージ）が採用されることもある。この機構は、上面に碁盤の目状に磁性体の凸極を並べたプラテン上に、磁極を設けたステージ５を配置し、エア噴射等によってステージ５をプラテンから僅かに浮かせながら、各磁極の極性を制御することでステージ５を移動させる機構である。この機構を採用する場合も、基板Ｓの搬送方向の精度を保つため、ステージ５の移動をガイドするリニアガイドを両側に設けることが好ましい。
尚、磁気を利用した搬送機構と、前述したようなボールねじと駆動源とを利用した搬送機構とを併用しても良い。例えば、第一の方向の搬送にはリニアモータステージを利用した搬送機構を用い、第二の方向の搬送にはボールねじと駆動源を利用した搬送機構を使用することが考えられる。

尚、ワークは、１個ずつ切り離されたものでワーク保持体によって保持されるものであれば、板状のものでなくとも良い。「切り離された」とは、帯状の連なったものでロールツーロールで搬送されるものを除外する趣旨である。
また、繰り返しになるが、本実施例においては、偏光素子移動機構として光照射器移動機構８を利用したが、光照射器を移動させずに偏光素子自体をＸ方向に移動させるように構成してもよい。

次に、上記のように第二の方向への基板Ｓの搬送を導入することにより露光量が均一になることを確認した実験の結果について、実施例として説明する。図１１は、第二の方向への偏光素子４１の移動を導入することで積算露光量が均一になることを確認した実験の結果を示す図である。
この実験では、第二の方向で見た光照射領域Ｒの幅は１５００ｍｍ、光源３は高圧水銀ランプであって光照射領域Ｒでの照度は約１３０ｍＷ／ｃｍ^２であった。

各偏光素子４１の幅ｔは１５０ｍｍであり、従って境界線間距離は１５０ｍｍである。図１１（１）には、第二の方向への移動を行わず、往路と復路とで同じ経路で基板Ｓを搬送して偏光光照射を行った際の露光量分布が示され、（２）には、往路の搬送の後、偏光素子４１を第二の方向に約距離８０ｍｍ移動させてから復路の搬送を行った際のより均一になった露光量分布が示されている。露光量分布は、図５や図９と同様、第二の方向での分布である。

図１１（１）に示すように、偏光素子４１を第二の方向への移動を行わない場合、周期的に露光量が大きく低下する箇所が観察される。露光量の極小値となっている箇所は、各偏光素子４１の境界線４０の直下の位置を通過した箇所である。この例では、最小値は最大値に対して７０．４％程度であった（±１４．８％の均一性）。
一方、偏光素子４１の約８０ｍｍの第二の方向への移動を導入した実施例では、図１１（２）に示すように、均一性は大きく向上した。この例では、最小値は最大値に対して８５％程度であった（±７．５％の均一性）。このように、第二の方向の移動を適宜導入することで、露光量の均一性は大きく向上することが判った。

１ 光照射器
２ ワーク搬送機構
２１ ベース板
３ 光源
４ 偏光素子ユニット
４０ 境界線
４１ 偏光素子
４３ 遮光板
５ ステージ
６１１ 第一のボールねじ
６１２ 第一のリニアガイド
６１３ 第一の駆動源
６１１ 第二のボールねじ
６２２ 第二のリニアガイド
６２３ 第二の駆動源
８ 光照射器移動機構
Ｓ 基板
Ｒ 光照射領域

Claims (8)

1. 長尺な発光部を成す光源部と、該光源部から放射する光を偏光する、前記発光部の長手方向に沿って複数並べられた偏光素子と、該偏光素子を通過した光により形成された光照射領域を通過するようにワークを搬送するワーク搬送機構と、前記偏光素子を移動させる偏光素子移動機構とを備えた光配向用偏光光照射装置であって、
   前記ワーク搬送機構は、前記ワークを保持したワーク保持体が、前記発光部の長手方向に交差する第一の方向に移動することで前記偏光照射領域を通過するように前記ワークを搬送するものであり、
   前記偏光素子移動機構は、並べられた各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向に前記偏光素子を移動させるものであることを特徴とする光配向用偏光光照射装置。
2. 前記ワーク搬送機構による第一の方向への移動は、前記ワークを保持した前記ワーク保持体が前記光照射領域を通過するように前記ワーク保持体を往復移動させるものであり、
   前記偏光素子移動機構は、前記ワーク搬送機構による前記ワーク保持体の往路移動が完了した後の復路移動の前に前記偏光素子を前記第二の方向への移動を行うものであることを特徴とする請求項１記載の光配向用偏光光照射装置。
3. 前記ワーク搬送機構による前記ワーク保持体の前記第一の方向への移動を行っている際に、
   前記偏光素子移動機構による前記偏光素子の前記第二の方向への移動を行うものであることを特徴とする請求項１記載の光配向用偏光光照射装置。
4. 前記光照射部は、第一・第二の複数の光照射部となっており、
   前記偏光素子は、該複数の光照射部のそれぞれに設けられており、
   前記第一の光照射部における各偏光素子の境界線と、前記第二の光照射部における各偏光素子の境界線とは、前記第二の方向にお互いにずれていることを特徴とする請求項１に記載の光配向用偏光光照射装置。
5. 長尺な発光部を成す光源からの光を偏光素子を通して光照射領域に照射し、光照射領域を通過するようにしてワークを搬送することでワークに偏光光を照射する光配向用偏光光照射方法であって、
   前記偏光素子は、前記発光部の長手方向に沿って複数並べられており、
   前記発光部の長手方向に交差する第一の方向にワークを移動させることで前記光照射領域を通過するようにワークを搬送する工程と、前記偏光素子を各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向に移動させる工程とを含むことを特徴とする光配向用偏光光照射方法。
6. 前記第一の方向への移動は、前記ワークが前記光照射領域を往復して通過するように移動させるものであって、前記ワークの往路移動が完了した後の復路移動の前に、前記偏光素子を前記第二の方向に移動することを特徴とする請求項５記載の光配向用偏光光照射方法。
7. 前記ワークの前記第一の方向への移動を行っている際に、前記偏光素子を前記第二の方向へ移動することを特徴とする請求項５記載の光配向用偏光光照射方法。
8. 前記偏光素子は、前記第一の方向に沿って複数列に並べられており、第一の列の各偏光素子の境界線と、第二の列の各偏光素子の境界線とは、前記第二の方向にお互いにずれた状態である特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載の光配向用偏光光照射方法。

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