JP2016197140A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く光照射を行うことができる小型の光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置は、予め設定された照射領域を通過するワークに光を照射する光照射装置であって、照射領域をワークが通過する通過方向に延び、ワークの下に気体を吹き出してワークを浮上させる浮上台３１と、浮上台３１を通過方向と交わる方向に挟んだ両脇に一対で設けられ、一対の各々が、ワークを保持して通過方向へと移動する機能を有し、一対の一方がワークを保持して移動する際に、一対の他方がワークとすれ違って移動する保持移動機３２、３３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光照射領域内を通過するワークに光を照射する光照射装置に関し、特に、液晶パネル用のガラス基板などの大型で重量の大きいワークを光処理するための光照射装置に関する。

従来、液晶パネル用基板（ワーク）に対して効率よく（高いスループットで）光照射処理を行う装置として、例えば特許文献１には、基板を２つのステージで交互に光照射領域内を通過させる光照射装置が記載されている。
液晶パネル用基板などは近年特に大型化し、例えば２ｍを超える長さのものも用いられている。ワークの大型化につれて重量も重くなっているため、上述したようなステージによる搬送の場合、大型で重いワークを搬送するためには、その分大型で重いステージが必要となり、搬送の機構を含んだ光照射装置全体も大型で重量が重いものとなる。
このようなステージを用いずにワークを搬送して処理する光照射装置として、例えば特許文献２には、エアの噴出でワークを浮かせて搬送するものが記載されている。

特許５３４４１０５号公報 特開２０１４−１２３７６９号公報

特許文献２に記載の光照射装置の場合、ステージを用いないのでワークが大型化しても光照射装置は比較的小型であるが、特許文献２に記載の光照射装置では特許文献１に記載の光照射装置のような高いスループットは実現できない。
このため、ワークが大型化しても装置全体の軽量化小型化が図られ、高いスループットで光照射が可能な光照射装置が望まれている。
そこで、本発明は、効率良く光照射を行うことができる小型の光照射装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光照射装置の一態様は、予め設定された照射領域を通過するワークに光を照射する光照射装置であって、前記照射領域を前記ワークが通過する通過方向に延び、該ワークの下に気体を吹き出して該ワークを浮上させる浮上台と、前記浮上台を前記通過方向と交わる方向に挟んだ両脇に一対で設けられ、該一対の各々が、前記ワークを保持して前記通過方向へと移動する機能を有し、該一対の一方が該ワークを保持して移動する際に、該一対の他方が該ワークとすれ違って移動する保持移動機と、を備える。

このような光照射装置によれば、浮上台の両脇に設けられた一対の保持移動機が前記通過方向に交互に移動することで複数のワークを続けて搬送することができ、高いスループットが実現する。また、気体の吹き出しでワークを浮上させるのでステージ不要であるとともに、搬送方向が前記通過方向の一方向であるので照射領域を前記通過方向に挟んだそれぞれのサイズはワーク１つ分が載るサイズであればよい。このため、光照射装置の軽量化小型化が図られる。
前記光照射装置において、前記保持搬送機が、前記ワークとすれ違う方向に移動するに際して該ワークよりも下方に下がった状態で移動するものであることが好ましい。このような好ましい構成の光照射装置によれば、ワークと保持搬送機とのすれ違いにおける接触を容易に防ぐことができる。

また、前記光照射装置において、前記保持搬送機が、前記浮上台から突き出した前記ワークの一部を下方から吸着して保持するものであることも好ましい。このような好ましい構成の光照射装置によれば、前記ワークの保持性を確保するとともに、保持された一部に対する光照射も可能となる。
また、前記光照射装置において、前記浮上台上のワークを回転させる回転機をさらに備え、前記ワークは矩形状のワークであり、前記保持搬送機が、前記回転機による回転で前記浮上台の脇から突き出た前記ワークの角部を保持するものであることが好適である。
この好適な構成の光照射装置によれば、浮上台から吹き出す気体を受ける面積を確保してワークの十分な浮上を図りつつワークを十分に保持することができる。

本発明の光照射装置によれば、効率良く光照射を行うことができるとともに装置の小型化も図られる。

本発明の光照射装置の一実施形態に相当する偏光光照射装置の概略的構成を示す斜視図である。 本発明の光照射装置の一実施形態に相当する偏光光照射装置の概略的構成を示す上面図である。 ワークＷが偏光光照射装置に搬送されてきた状態を示す上面図である ワークＷが偏光光照射装置に搬送されてきた状態を示す側面図である。 ワークＷの向きが所望の向きに調整される様子を示す上面図である。 ワークＷの向きが所望の向きに調整される様子を示す側面図である。 ワーク保持移動機構の移動を示す上面図である。 ワーク保持移動機構の移動を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１と図２は、本発明の光照射装置の一実施形態に相当する偏光光照射装置の概略的構成を示す図である。図１は斜視図であり、図２は上面図である。
偏光光照射装置１００は、高い剛性を有する土台５上に、所定の波長の偏光光（偏光した光）を照射する光照射部１０と、ワークＷの向きを所定の向きに合わせるアライメント部２０（図１では図示省略、図２参照）と、ワークＷを搬送する搬送部３０とを備える。ここで、ワークＷは、光配向膜が形成された、例えば液晶パネルの製造に用いられる、例えば３００ｍｍ×５００ｍｍを超す大型の矩形状の基板である。なお、本実施形態ではワークＷを矩形状としているが、本発明にいうワークはこれに限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。

偏光光照射装置１００は、光照射部１０から偏光光を照射しながら、搬送部３０によってワークＷを直線移動させ、ワークＷの光配向膜に偏光光を照射して光配向処理をするものである。
光照射部１０は、線状の光源であるランプ１１と、ランプ１１の光を反射するミラー１２とを備える。また、光照射部１０は、その光出射側に配置された偏光子ユニット１３を備える。さらに、光出射部１０は、ランプ１１、ミラー１２及び偏光子ユニット１３を収容するランプハウス１４を備える。

光照射部１０は、ランプ１１の長手方向をワークＷの搬送方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に一致させた状態で設置されている。
ランプ１１は長尺状のランプであり、その発光部が、搬送方向に直交する方向におけるワークＷの幅に相応した長さを有する。このランプ１１は、例えば、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であり、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を放射する。

光配向膜の材料としては、波長２５４ｎｍの光で配向されるもの、波長３１３ｎｍの光で配向されるもの、波長３６５ｎｍの光で配向されるものなどが知られており、光源の種類は必要とされる波長に応じて適宜選択される。
なお、光源としては、紫外光を放射するＬＥＤやＬＤを直線状に並べて配置した線状光源を用いることもできる。その場合、ＬＥＤやＬＤを並べる方向がランプの長手方向に相当する。また、複数のランプを上記Ｙ方向に並べて構成してもよい。

ミラー１２は、ランプ１１からの放射光をランプハウス１４の底面側に反射するものであり、断面が楕円形または放物線状となった樋状集光鏡である。ミラー１２は、その長手方向がランプ１１の長手方向と一致するように配置されている。
ランプハウス１４は底面に、ランプ１１からの放射光およびミラー１２による反射光が通過する光出射口を有する。偏光子ユニット１３は、ランプハウス１４の光出射口に取り付けられ、当該光出射口を通過する光を偏光する。光出射口を通過した光は、光照射部１０の下に形成された偏光光照射領域Ｒに照射される。

偏光子ユニット１３は、複数の偏光子をランプ１１の長手方向に沿って並べて配置した構成を有する。これら複数の偏光子は、例えばフレーム等により支持されている。
偏光子は、例えばワイヤーグリッド型偏光素子であり、偏光子の個数は、偏光光を照射する領域の大きさに合わせて適宜選択される。なお、各偏光子は、それぞれ透過軸が同一方向を向くように配置されている。
アライメント部２０は、アライメントカメラ２１と、回転ステージ２２とを備え、アライメントマークの検出に基づいてワークＷを予め設定された方向に向けるものである。回転ステージ２２が、本発明にいう回転機の一例に相当する。
アライメントカメラ２１はワークＷの上方に例えば２つ配置されており、ワークＷ上に例えば２つ設けられたアライメントマークＭを、アライメントカメラ２１各々が１つずつ検出する。

回転ステージ２２は上面が丸板状のものであり、その上面には、ワークＷを吸着保持できるように、例えば真空吸着孔や真空吸着溝が形成されている。なお、本実施形態では、ワークＷを丸板状の上面で吸着保持する構成となっているが、本発明にいう回転機はこの構成に限定されるものではなく、複数のピンによってワークＷを吸着保持するものであってもよい。
回転ステージ２２はＸ軸とＹ軸とが含まれる平面に対して直交するＺ軸を回転軸として回転する（θ回転）。この回転ステージ２２がワークＷ下面を吸着保持して回転させ、アライメントカメラ２１により検出されるアライメントマークＭの位置が予め決められた位置となる角度にワークＷを向けることにより、ワークＷの方向と偏光光の偏光軸の方向とが、所望の関係になるように位置合せがなされる。

搬送部３０は、ワークＷの下面にエアを噴出してワークＷを浮上させるエア浮上ユニット３１と、エア浮上ユニット３１で浮上されているワークＷを保持して移動する一対のワーク保持移動機構（第１のワーク保持移動機構３２と第２のワーク保持移動機構３３）と、ワーク保持移動機構３２，３３がエア浮上ユニット３１に沿って移動するためのレール３４と、ワーク保持移動機構３２，３３を駆動する駆動機（図示省略）とを備えている。
エア浮上ユニット３１が、本発明にいう浮上台の一例に相当し、ワーク保持移動機構３２，３３が、本発明にいう保持移動機の一例に相当する。
搬送部３０は、ワークＷを上記搬送方向に搬送して偏光光照射領域Ｒを通過させるものである。
偏光光照射領域Ｒを挟んだ両側（図２の左右両側）における搬送部３０のサイズは、例えば、それぞれワークＷ１つ分程度のサイズとなっており、ワークＷが大型化した場合であっても偏光光照射装置１００は比較的小型の装置となる。

エア浮上ユニット３１は、エアが吹き出す例えば孔や溝が上面に形成されたブロック状の部材が例えば３列に連結された構造を一例として有する。エアの吹き出す孔や溝、およびエアを吹き出すための構造については、図示が省略されている。エア浮上ユニット３１の幅（上記Ｙ方向のサイズ）はワークＷのサイズよりも狭く、ワークＷの一部はエア浮上ユニット３１をＹ方向に挟んだ両脇から突き出る。

第１および第２のワーク保持移動機構３２，３３は、エア浮上ユニット３１の両脇に設けられ、エア浮上ユニット３１から突き出したワークＷの部分を下面から真空吸着等の方法により吸着してワークＷを保持する。これらのワーク保持移動機構３２，３３は上面が平板状のものであり、その上面には、ワークＷを吸着保持できるように、例えば真空吸着孔や真空吸着溝が形成されている。なお、本実施形態では、ワークＷを平板状の上面で吸着保持する構成となっているが、本発明にいう保持移動機はこの構成に限定されるものではなく、複数のピンによってワークＷを吸着保持するものであってもよい。

第１および第２のワーク保持移動機構３２，３３はいずれも、図２の左側でワークＷを保持して図２の右側に移動する。ワーク保持移動機構３２，３３のこのような移動によってワークＷは図２の左から右へと搬送される。搬送中にワークＷは偏光光照射領域Ｒを通過し、光配向の処理が行われる。
このような偏光光照射装置１００による光配向処理の手順について以下説明する。
光配向処理の第１段階では、偏光光照射装置１００の外部からワークＷが偏光光照射装置１００のエア浮上ユニット３１上に搬送されて来る。
図３および図４は、ワークＷが偏光光照射装置に搬送されてきた状態を示す上面図および側面図である。図４には、偏光光照射装置１００を図３の左方から見た状態が示されている。

ワークＷがエア浮上ユニット３１上に搬送されてきた時点でのアライメントマークＭの位置は、図３に示すように、アライメントカメラ２１の視野から外れている。この搬送されて来たワークＷはエア浮上ユニット３１によって浮上され、浮上したワークＷに対し、図４に示すように、回転ステージ２２の上面が上昇してきてワークＷの下面を吸着保持する。
このような第１段階に続く光配向処理の第２段階では、ワークＷの向きが所望の向きに調整される。
図５および図６は、ワークＷの向きが所望の向きに調整される様子を示す上面図および側面図である。図６には、偏光光照射装置１００を図５の左方から見た状態が示されている。

回転ステージ２２は、図５に示すように、ワークＷの向きが光照射部１０に対して例えば２０°程度傾くように回転する。回転ステージ２２が回転した結果ワークＷ上のアライメントマークＭがアライメントカメラ２１の視野に入って検出される。また、回転ステージ２２の回転角度の調整により、アライメントマークＭの位置がアライメントカメラ２１の視野中の所定位置に位置合わせされる。このような位置合わせにより、ワークＷの方向と偏光光照射領域Ｒに照射される偏光光の偏光軸の方向とが所望の関係になる。また、ワークＷが回転されることでワークＷの角部Ｃがエア浮上ユニット３１から突き出した状態となる。

その後、図６に示すように、ワーク保持移動機構（ここでは一例として第１のワーク保持移動機構３２）の上面が上昇し、エア浮上ユニット３１から突き出したワークＷの一部（この例では角部Ｃ）をワークＷの下面から吸着して保持する。一方、回転ステージ２２は上面が下降して待避する。１つのワークＷは、第１および第２のワーク保持移動機構３２，３３のうちのどちらか一方（図６の例では第１のワーク保持移動機構３２）によって保持される。

図５および図６に示す例のようにワーク保持移動機構３２がワークＷの角部Ｃを保持すると、エア浮上ユニット３１からのエアを受ける面積が充分に広く、エア浮上ユニット３１によりワークＷが容易且つ充分に浮上する。また、角部Ｃは面積としては小さいものの、エア浮上ユニット３１に直近の付け根部分では搬送方向に充分な長さを有しているので、ワーク保持移動機構３２が角部Ｃを保持することで充分な保持性が確保される。
このような第２段階に続く光配向処理の第３段階では、ワーク保持移動機構３２が移動してワークＷが搬送される。

図７および図８は、ワーク保持移動機構の移動を示す上面図および正面図である。図８には、偏光光照射装置１００を図７の下方側から見た状態が示されている。
ワークＷを保持したワーク保持移動機構（ここでは一例として第１のワーク保持移動機構３２）はレール３４に沿って上記搬送方向に移動してワークＷを搬送する。ワーク保持移動機構による搬送によってワークＷは偏光光照射領域Ｒを通過し、偏光光照射領域Ｒで偏光光が照射されることによって光配向処理が行われる。ワークＷの角部Ｃについても、ワーク保持移動機構が下面を吸着して保持しているので偏光光が照射されて光配向処理が施される。

ワークＷを保持した一方のワーク保持移動機構（例えば第１のワーク保持移動機構３２）が上記搬送方向に移動する際に、他方のワーク保持移動機構（例えば第２のワーク保持移動機構３３）は、ワークＷとすれ違って上記搬送方向とは逆方向に移動する。この逆方向の移動に際し、他方のワーク保持移動機構の上面は、一方のワーク保持移動機構に保持されたワークＷの下面よりも下まで下がっており、ワークＷとのすれ違いにおける接触が容易に回避される。
光配向処理の実行中でも偏光光照射装置１００には、図７の左側にワークＷが納まるスペースが空くので、偏光光照射装置１００の外部から次のワークＷが搬送されてきて、アライメント部２０による位置合わせが行われる。

また、ワークＷが偏光光照射領域Ｒを通過する通過速度は光配向処理のために制限された速度となるが、ワークＷとすれ違う他方のワーク保持移動機構にはそのような速度制限はなく、光配向処理が完了する前に、次のワークＷの搬入箇所（図７の左側）まで戻ることができる。そして、次のワークＷが他方のワーク保持移動機構に保持され、前のワークＷの光配向処理に続けて間断なく次のワークＷの光配向処理が実行される。このため光配向処理のスループットが高い。

なお、上記実施形態においては、偏光光照射装置に本発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワークの下に気体を吹き出してワークを浮上させる浮上台を有する光照射装置であれば、本発明を適用することで上記実施形態と同様の効果が得られる。このような光照射装置としては、例えば、ＤＩ（ダイレクト・イメージ：直描）露光装置や、紫外線により熱硬化処理を行う紫外線照射装置等がある。
また、上記実施形態においては、光照射部が１つ設けられた例について説明したが、本発明の光照射装置は、複数の光照射部がワークの搬送方向に直列に設けられたものであってもよい。

１０…光照射部、１１…放電ランプ、１２…ミラー、１３…偏光子ユニット、１４…ランプハウス、２０…アライメント部、２１…アライメントカメラ、２２…回転ステージ、３０…搬送部、３１…エア浮上ユニット、３２…第１のワーク保持移動機構、３３…第２のワーク保持移動機構、３４…レール、１００…偏光光照射装置

Claims (4)

1. 予め設定された照射領域を通過するワークに光を照射する光照射装置であって、
   前記照射領域を前記ワークが通過する通過方向に延び、該ワークの下に気体を吹き出して該ワークを浮上させる浮上台と、
   前記浮上台を前記通過方向と交わる方向に挟んだ両脇に一対で設けられ、該一対の各々が、前記ワークを保持して前記通過方向へと移動する機能を有し、該一対の一方が該ワークを保持して移動する際に、該一対の他方が該ワークとすれ違って該通過方向とは逆方向に移動する保持移動機と、
   を備えたことを特徴とする光照射装置。
2. 前記保持移動機が、前記通過方向とは逆方向に移動する際、前記ワークよりも下方に下がった状態で移動することを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
3. 前記保持移動機が、前記浮上台から突き出した前記ワークの一部を下方から吸着して保持することを特徴とする請求項１または２記載の光照射装置。
4. 前記浮上台上のワークを回転させる回転機をさらに備え、前記ワークは矩形状のワークであり、
   前記保持移動機が、前記回転機による回転で前記浮上台の脇から突き出た前記ワークの角部を保持することを特徴とする請求項１または２記載の光照射装置。

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