JP2017015887A - 光配向照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光配向膜を良好に配向させることが可能な光配向照射装置を提供する。
【解決手段】ワークに偏光光を照射する光配向照射装置において、光源たる棒状ランプ２０と、棒状ランプ２０の長手方向に並べて配置され、棒状ランプ２０の照度を検出する複数の１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、これらセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれかの検出値が所定光量Ｅを下回った場合に、所定光量Ｅ以上となるように、棒状ランプ２０に供給する電力を制御する制御装置１５とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光配向照射装置に関する。

従来、配向膜、或いは配向層（以下、これらを「光配向膜」と称する）に偏光光を照射することで配向する光配向と呼ばれる技術が知られており、この光配向は、液晶表示パネルの液晶表示素子が備える液晶配向膜の配向等に広く応用されている。
光配向に用いる照射装置では、長い帯状の光配向膜（ワーク）を光配向するために、光配向膜の幅相当の長さの棒状ランプを光源とするとともに、光配向膜をステージ上に載置して長さ方向に搬送することで帯状の光配向膜を均一に光配向する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１６３８８１号公報

ところで、光源である棒状ランプは、その形状等に起因して、棒状ランプの長手方向で照度が異なることがある。このため、ワークとしての光配向膜に照射される光量も、棒状ランプの長手方向で異なってしまい、光配向膜の配向に影響が出ることが考えられる。特に、ワークに照射される光量が、光配向膜の配向に必要な光量を下回った場合、光配向膜の配向への影響が大きくなる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光配向膜を良好に配向させることが可能な光配向照射装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、ワークに偏光光を照射する光配向照射装置において、光源たる棒状ランプと、当該棒状ランプの長手方向に並べて配置され、当該棒状ランプの照度を検出する複数のセンサと、これらセンサのいずれかの検出値が所定値を下回った場合に、前記所定値以上となるように、前記棒状ランプに供給する電力を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記センサの少なくとも１つは、前記棒状ランプの前記長手方向の端部に対応する位置に配置されることを特徴とする。

また、本発明は、前記所定値を下回ったことを検出した前記センサ以外の前記センサの検出値が、前記所定値よりも大きな所定の上限値以上になった場合に、警告を発する手段を備えることを特徴とする。
さらに、本発明は、前記センサは、前記ワークが載置されたステージに配置されることを特徴とする。
また、本発明は、前記センサは、前記ワークに光を照射する照射器側で、前記棒状ランプの上方に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、棒状ランプの長手方向で部分的に照度が小さくなりセンサの検出値が所定値を下回ると、制御装置は、そのセンサの検出値が所定値以上となるように棒状ランプに電力を供給する。このため、ワークに照射される光量を棒状ランプの長手方向に亘って適切にすることができ、光配向膜を良好に配向させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光配向装置の構成を示す側面図である。 図１において照射器の近傍を拡大した側面図である。 光配向装置の構成を模式的に示す平面図である。 棒状ランプの長手方向において棒状ランプから光配向対象物に照射される光量の分布を示す図表である。 第２の実施の形態において、棒状ランプの長手方向において棒状ランプから光配向対象物に照射される光量の分布を示す図表である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光配向装置の構成を示す側面図である。
光配向装置（光配向照射装置）１０は、板状もしくは、帯状の光配向対象物（ワーク）Ｗの光配向膜に偏光光を照射して光配向する照射装置である。

光配向装置１０は、ステージ搬送架台１１と、照射器設置架台１２と、光配向対象物Ｗが載置されるワークステージ（ステージ）１３とを備えている。ワークステージ１３は、図１に矢印で示す搬送方向Ｘに直線的に搬送される。
また、光配向装置１０は、光配向対象物Ｗに光を照射する照射器１４と、照射器１４を制御する制御装置１５と、照射器１４の光量を検出する複数のセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（図１及び図３参照）とを備える。

照射器設置架台１２は、ステージ搬送架台１１から所定距離離れた上方位置でステージ搬送架台１１の幅方向Ｙ（搬送方向Ｘに直交する方向、図３参照）に横架される門体であり、その両柱がステージ搬送架台１１に固定される。照射器設置架台１２は照射器１４を内蔵し、照射器１４は直下に偏光光を照射する。
なお、ワークステージ１３の移動に伴う振動と照射器１４の冷却に起因する振動とを分離するために、照射器設置架台１２をステージ搬送架台１１に固定するのではなく当該ステージ搬送架台１１と別置する構成でも良い。ステージ搬送架台１１及び照射器設置架台１２は防振構造を有しても良い。このように振動を低減することで、照射器１４の照度のムラの低減やセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの検出精度の向上を図ることができ、後述する所定光量以上の光量を確保するためのフィードバック制御の精度が高くなり、光配向膜を良好に配向させることができる。
ステージ搬送架台１１には、ワークステージ１３をステージ搬送架台１１の面に沿って搬送方向Ｘへ移送する直動機構（不図示）が内設されている。光配向対象物Ｗの光配向の工程では、ワークステージ１３に載置された光配向対象物Ｗが、上記直動機構によってワークステージ１３とともに搬送されて照射器１４の直下を通過し、この通過の際に偏光光に曝露されて光配向膜が配向される。

図２は、図１において照射器１４の近傍を拡大した側面図である。ここで、図２では、照射器設置架台１２の図示は省略されている。
照射器１４は、光源たる棒状ランプ２０と、反射鏡２１と、波長選択フィルタ２２と、偏光子ユニット２４とを備える。
棒状ランプ２０は、放電灯であり、少なくとも光配向対象物Ｗの幅と同等以上の長さに延びる直管型の１本の紫外線ランプである。反射鏡２１は、断面楕円形、かつ棒状ランプ２０の長手方向に沿って延びるシリンドリカル凹面反射鏡であり、棒状ランプ２０の光を集光して偏光子ユニット２４に向けて照射する。

波長選択フィルタ２２は、棒状ランプ２０から照射される特定の波長の光をカットし、光配向に必要な波長の光を透過させるフィルタであり、棒状ランプ２０と偏光子ユニット２４との間に配置される。波長選択フィルタ２２を設けることで、所望の波長の光が光配向対象物Ｗに照射されるように波長を選択できる。
偏光子ユニット２４は、波長選択フィルタ２２と光配向対象物Ｗとの間に配置され、棒状ランプ２０から光配向対象物Ｗに照射される光を直線偏光に偏光する。この偏光光が光配向対象物Ｗの光配向膜に照射されることで、光配向膜が配向される。

図３は、光配向装置１０の構成を模式的に示す平面図である。ここで、図３では、偏光子ユニット２４の構成の理解を容易にするために、照射器設置架台１２の中に偏光子ユニット２４及び棒状ランプ２０のみを示している。
図３に示すように、偏光子ユニット２４は、複数の単位偏光子ユニット２５と、これら単位偏光子ユニット２５を横並びに一列に整列するフレーム２６とを備えている。フレーム２６は、各単位偏光子ユニット２５が連接して配置される板状の枠状体である。単位偏光子ユニット２５は、略矩形板状に形成されたワイヤーグリッド偏光子（偏光子）２７を備える。
本第１の実施の形態では、各単位偏光子ユニット２５は、ワイヤーグリッド偏光子２７をそのワイヤー延在方向Ａが上記ワークステージ１３の搬送方向Ｘと平行になるように支持している。また、ワイヤーグリッド偏光子２７の配列方向Ｂは、ワイヤー延在方向Ａに直交する方向であり、ステージ搬送架台１１の幅方向Ｙに一致する。

ワイヤーグリッド偏光子２７は、直線偏光子の一種である。上述の通り、光源が棒状ランプ２０であることから、ワイヤーグリッド偏光子２７には、さまざまな角度の光が入射するが、ワイヤーグリッド偏光子２７は、斜めに入射する光であっても直線偏光化して透過させる。

センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、ワークステージ１３の前端部に設けられ、幅方向Ｙに沿うように直線的に並んで配置される。
センサ１６ａは、棒状ランプ２０の長手方向の一端部２０ａに対応する位置に配置され、センサ１６ｃは、棒状ランプ２０の長手方向の他端部２０ｃに対応する位置に配置される。センサ１６ｂは、棒状ランプ２０の長手方向の中央部２０ｂに対応する位置に配置される。すなわち、ワークステージ１３が搬送されると、センサ１６ａ，１６ｃは、棒状ランプ２０の一端部２０ａ及び他端部２０ｃの真下をそれぞれ通り、センサ１６ｂは、棒状ランプ２０の中央部２０ｂの真下を通る。ここで、棒状ランプ２０の長手方向は、幅方向Ｙに一致する。
また、センサ１６ａ，１６ｃは、棒状ランプ２０における幅方向Ｙの有効な照射領域の一端部及び他端部にそれぞれ位置し、センサ１６ｂは、棒状ランプ２０における幅方向Ｙの有効な照射領域の中央部に位置する。

センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが検出した各部の光量の検出値は、制御装置１５（図１）が取得する。制御装置１５は、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの検出値に基づいて、棒状ランプ２０に供給する電力を制御する。

図４は、棒状ランプ２０の長手方向において棒状ランプ２０から光配向対象物Ｗに照射される光量の分布を示す図表である。図４では、横軸に幅が示され、縦軸に光量が示されている。図４の横軸では、棒状ランプ２０の長手方向の中央が０で示されており、光配向対象物Ｗの幅方向の中央は０の位置に略一致する。
光配向装置１０による光配向の工程では、幅方向Ｙにおける所定の有効幅Ｙ１内において、光配向対象物Ｗに照射される光量が、所定光量（所定値）Ｅ以上であることが求められる。所定光量Ｅは、光配向対象物Ｗの光配向膜の良好な配向を得るために必要な光量の最低値であり、実験や計算等によって定められる。また、有効幅Ｙ１は、光配向対象物Ｗの幅方向のサイズが収まる大きさを有する。
近年では、光配向の工程にかかる時間を短縮するために、光配向に対する感度が高い材料が光配向対象物Ｗに使用されるようになっているため、光量を所定光量Ｅ以上に保つことが重要になっている。

図４に示されるように、棒状ランプ２０から光配向対象物Ｗに到達する光量は、光配向対象物Ｗの幅方向の中央で最も大きく、幅方向の両端部に行くほど、曲線的に徐々に低下して行き、幅方向の両端部で最も小さくなる。これは、幅方向の中央部では、中央部２０ｂ、一端部２０ａ及び他端部２０ｃからの光が照射されるのに対し、幅方向の両端部では、一端部２０ａ及び他端部２０ｃよりも幅方向の外側に光源が存在しないためである。

図４を参照し、制御装置１５による光量の制御の処理を説明する。ここでは、幅方向の一端部及び他端部の光量が小さくなった場合を例に挙げて説明する。棒状ランプ２０の光量は、例えば、経年変化により徐々に低下し、光量が当初よりも小さくなる。
ワークステージ１３とともにセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが棒状ランプ２０の真下まで搬送され、制御装置１５は、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの検出値を取得する。次いで、制御装置１５は、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれかの検出値が、所定光量Ｅを下回っているか否かを判別し、所定光量Ｅを下回っている場合、その検出値が所定光量Ｅ以上となるように棒状ランプ２０に供給する電力を増加させる。その結果、光量分布Ｌ１のように幅方向の端部で不足していた光量は、光量分布Ｌ２のように増加する。

本第１の実施の形態では、センサ１６ａ及びセンサ１６ｃの検出値が、光量分布Ｌ１で示されるように、所定光量Ｅを下回っているため、制御装置１５は、センサ１６ａ及びセンサ１６ｃの両方の検出値が所定光量Ｅ以上となるように電力を供給する。言い換えれば、制御装置１５は、センサ１６ａとセンサ１６ｃとの検出値に差があった場合、最低の検出値を検出したセンサの検出値が所定光量Ｅ以上となるように電力を供給する。
このように、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの検出値を制御装置１５にフィードバックして、所定光量Ｅを下回った部分の光量が所定光量Ｅ以上となるように電力を供給するため、光配向対象物Ｗの幅方向の全体に亘って所定光量Ｅ以上の光量を確保でき、光配向膜を良好に配向させることができる。

棒状ランプ２０は１本の単一のランプであるため、上記のように、不足していた部分の光量を所定光量Ｅ以上となるように増加させると、光量分布Ｌ２で示されるように、光量は幅方向の全体に亘って増加する。この場合、幅方向の中央部の光量が大きくなるが、光量が所定の上限光量（所定の上限値）Ｅ１を下回っていれば、光配向膜の配向に対する影響は許容範囲内である。所定の上限光量Ｅ１は、実験や計算等によって定められる。
制御装置１５は、上記のように電力を増加させる制御の後、所定光量Ｅを下回ったことを検出したセンサであるセンサ１６ａ，１６ｃ以外のセンサ、すなわち、センサ１６ｂ、の検出値が所定の上限光量Ｅ１以上になっているか否かを判別し、所定の上限光量Ｅ１以上である場合、表示部への表示や警告音によって警告を発し、光量が大きくなり過ぎていることを報知する。
すなわち、センサ１６ｂで検出される幅方向の中央部の光量が所定の上限光量Ｅ１以上になった場合、警告が発せられるため、光量が大きくなり過ぎることを防止できる。

以上説明したように、本発明を適用した第１の実施の形態によれば、光配向対象物Ｗに偏光光を照射する光配向装置１０は、光源たる棒状ランプ２０と、棒状ランプ２０の長手方向に並べて配置され、棒状ランプ２０の照度を検出する複数のセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、これらセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれかの検出値が所定光量Ｅを下回った場合に、所定光量Ｅ以上となるように、棒状ランプ２０に供給する電力を制御する制御装置１５とを備える。これにより、棒状ランプ２０の長手方向で部分的に照度が小さくなりセンサ１６ａ，１６ｃの検出値が所定値を下回ると、制御装置１５は、そのセンサ１６ａ，１６ｃの検出値が所定光量Ｅ以上となるように棒状ランプ２０に電力を供給する。このため、光配向対象物Ｗに照射される光量を棒状ランプ２０の長手方向に亘って適切にすることができ、光配向膜を良好に配向させることができる。

また、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内のセンサ１６ａ，１６ｃは、棒状ランプ２０の長手方向の一端部２０ａ及び他端部２０ｃに対応する位置に配置されるため、棒状ランプ２０の長手方向の端部で照度が小さくなり、一端部２０ａ及び他端部２０ｃのセンサ１６ａ，１６ｃの検出値が所定光量Ｅを下回ると、制御装置１５は、一端部２０ａ及び他端部２０ｃのセンサ１６ａ，１６ｃの検出値が所定光量Ｅ以上となるように棒状ランプ２０に電力を供給する。このため、棒状ランプ２０の長手方向の一端部２０ａ及び他端部２０ｃに対応する部分で光配向対象物Ｗに照射される光量を適切なものとすることができ、光配向膜を良好に配向させることができる。なお、センサ１６ａ，１６ｃは、少なくともいずれかが設けられれば良い。

また、光配向装置１０は、所定光量Ｅを下回ったことを検出したセンサ１６ａ，１６ｃ以外のセンサの検出値が、所定光量Ｅよりも大きな所定の上限光量Ｅ１以上になった場合に、警告を発する制御装置１５を備える。これにより、所定光量Ｅを下回ったことを検出したセンサ１６ａ，１６ｃの検出値が所定光量Ｅ以上となるように棒状ランプ２０に電力を供給したことで、センサ１６ｂの検出値が所定の上限光量Ｅ１以上になってしまった場合に、所定の上限光量Ｅ１以上になったことを警告によって報知できる。このため、光配向対象物Ｗに照射される光量を適切に確保できるとともに、光配向対象物Ｗに照射される光量が高くなり過ぎることを防止できる。
さらに、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、光配向対象物Ｗが載置されたワークステージ１３に配置されるため、光配向対象物Ｗの近くのセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃによって光配向対象物Ｗに照射される光量を正確に検出できる。

［第２の実施の形態］
以下、図５を参照して、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第２の実施の形態は、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、照射器１４側で、棒状ランプ２０の上方に配置される点が、上記第１の実施の形態と異なる。

図５は、第２の実施の形態において、棒状ランプ２０の長手方向において棒状ランプ２０から光配向対象物Ｗに照射される光量の分布を示す図表である。
図５に示すように、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、照射器１４側で、棒状ランプ２０の上方に配置されても良い。センサ１６ａ，１６ｃは、一端部２０ａ及び他端部２０ｃに対応する位置に設けられ、センサ１６ｂは、中央部２０ｂに対応する位置に設けられる。この構成においても、棒状ランプ２０からセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃへ照射される光量は、中央部２０ｂで大きく、一端部２０ａ及び他端部２０ｃ側で小さくなる。

制御装置１５は、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれかの検出値が所定光量Ｅを下回った場合に、所定光量Ｅ以上となるように、棒状ランプ２０に供給する電力を制御する制御装置１５を備える。このため、光配向対象物Ｗに照射される光量を棒状ランプ２０の長手方向に亘って適切にすることができ、光配向膜を良好に配向させることができる。
本発明を適用した第２の実施の形態によれば、センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、照射器１４側で、棒状ランプ２０の上方に配置されるため、簡単な構成で棒状ランプ２０の光量を検出できる。

なお、上記第１及び第２の実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記第１及び第２の実施の形態では、棒状ランプ２０の一端部２０ａ、中央部２０ｂ、及び、他端部２０ｃに対応する位置にセンサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、センサは、一端部２０ａまたは他端部２０ｃのいずれかに対応する位置と、中央部２０ｂに対応する位置との２箇所に設けられても良い。また、センサは、棒状ランプ２０の長手方向において、３箇所以上の複数個所に並べて配置されても良い。

１０ 光配向装置（光配向照射装置）
１３ ワークステージ（ステージ）
１４ 照射器
１５ 制御装置
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ センサ
２０ 棒状ランプ（光源）
２０ａ 一端部（長手方向の端部）
２０ｃ 他端部（長手方向の端部）
Ｅ 所定光量（所定値）
Ｅ１ 上限光量（所定の上限値）
Ｗ 光配向対象物（ワーク）

Claims (5)

1. ワークに偏光光を照射する光配向照射装置において、
   光源たる棒状ランプと、当該棒状ランプの長手方向に並べて配置され、当該棒状ランプの照度を検出する複数のセンサと、これらセンサのいずれかの検出値が所定値を下回った場合に、前記所定値以上となるように、前記棒状ランプに供給する電力を制御する制御装置とを備えることを特徴とする光配向照射装置。
2. 前記センサの少なくとも１つは、前記棒状ランプの前記長手方向の端部に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光配向照射装置。
3. 前記所定値を下回ったことを検出した前記センサ以外の前記センサの検出値が、前記所定値よりも大きな所定の上限値以上になった場合に、警告を発する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の光配向照射装置。
4. 前記センサは、前記ワークが載置されたステージに配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光配向照射装置。
5. 前記センサは、前記ワークに光を照射する照射器側で、前記棒状ランプの上方に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光配向照射装置。

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