JP2017037332A - 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
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Abstract
【解決手段】長尺な発光部を成す光源からの光が偏光素子ユニットを介して照射領域Rに照射され、搬送系は基板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。各偏光素子の境界線は第一の方向に沿っており、搬送系は、往路の搬送の後、復路の搬送の前に基板Sを第二の方向に搬送する。基板Sから見て境界線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6
Description
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、各偏光素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照度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。
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意義を有している。
光照射器は、長尺な発光部を成す光源と、光源と照射領域の間に配置された偏光素子ユニットとを備えたものであり、
偏光素子ユニットは、発光部の長手方向に沿って並べられた複数の偏光素子より成るものであり、
ワークは一個ずつ切り離されたものであって、搬送系は、ワークを保持したワーク保持体を移動させることでワークを搬送するものであり、
搬送系は、発光部の長手方向に交差する第一の方向にワーク保持体を移動させることで照射領域を通過するようにワークを搬送するものであるとともに、偏光素子ユニットにおける各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向にワーク保持体を移動させることが可能なものであり、
搬送系による第二の方向へのワーク保持体の移動は、ワークから見た各偏光素子の境界線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、前記搬送系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って、前記搬送系は、往路移動が完了した後の復路移動の前に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、前記搬送系は、前記第一の方向への移動を行っている際に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、前記請求項1の構成において、前記光照射器は、第一第二の複数の光照射器となっており、
第一の光照射器における各偏光素子の境界線と、第二の光照射器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ユニットを通して照射領域に照射し、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、
偏光素子ユニットは、発光部の長手方向に沿って並べられた複数の偏光素子より成るものであり、
ワークは一個ずつ切り離されたものであって、ワークを保持したワーク保持体を移動させることでワークを搬送する方法であり、
発光部の長手方向に交差する第一の方向にワーク保持体を移動させることで照射領域を通過するようにワークを搬送するとともに、偏光素子ユニットにおける各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向にワーク保持体を移動させる方法であり、
第二の方向へのワーク保持体の搬送により、ワークから見た各偏光素子の境界線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、前記第一の方向の移動は、ワークを保持した前記ワーク保持体が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って、往路移動が完了した後の復路移動の前に前記第二の移動を行う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、前記第一の方向への移動を行っている際に前記第二の方向への移動を行う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の構成において、前記光照射器は、第一第二の複数の光照射器であり、
第一の光照射器における各偏光素子の境界線と、第二の光照射器における各偏光素子の境界線とを、前記第二の方向にお互いにずれた状態して行うという構成を有する。
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、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、第二の方向への搬送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、第二の方向の搬送を導入しているので、さらに露光量を均一にできる。
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、設定された照射領域Rに偏光光を照射する光照射器1と、照射領域Rを通過するようにして基板Sを搬送する搬送系2とを備えている。図1に示すように、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、照射領域Rの長辺の方向に一致している。
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。
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。
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。
この実施形態において、搬送系2は、第一第二の二つの異なる方向に基板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となっている。また、第二の方向は、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。
図1に示すように、搬送系2は、第一の方向にステージ5を移動させる第一のステージ移動機構61と、第二の方向にステージ5を移動させる第二のステージ移動機構62とを備えている。ステージ5は、ベース板21上に搭載されており、第一のステージ移動機構61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。第二のステージ移動機構62は、ベース板21に固定されており、ベース板21上でステージ5を移動させるものとなっている。
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。
また、第二のステージ移動機構62は、ベース板21上に固定された第二のボールねじ621と、同じくベース上に固定された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等から固定されている。
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ベース板21上でステージ5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が第二の方向に搬送される。
搬送系2は、第一の前進限度位置でベース板21及びステージ5を停止させた後、第二の駆動源623を動作させ、ベース板21上でステージ5を第二の方向に移動させる。第二の駆動源623は、ステージ5が第二の前進限度位置に達したら停止する(図6(3))。
制御部7には、搬送系2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6に示すように搬送系2を動作させる。
第一の方向に加え第二の方向へのステージ5の移動を行うのは、前述した境界線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搬送系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、少し横方向にシフトさせ、異なる経路を通って戻ってくるようにしている。
一方、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。
図7(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。
いずれにしても、移動距離dmは、予め制御部7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。
制御部7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、照射領域Rに照射される。搬送系2は、ベース板21及びステージ5をスタンバイ位置である基板搭載位置に位置させる。
図8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8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8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9を使用して説明する。図9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。
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に対する取付位置をずらした位置としておけば良い。
図11(1)(2)において、第一の光照射器1による照度分布をI1で示し、第二の光照射器1による照度分布をI2で示す。I1及びI2は、図7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。
そして、露光量が低下する領域の片側の幅wは、図7に示した場合と本質的に同様で、境界線40間距離da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dm=da/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dmは、t/4よりも短い距離とされることもある。
第三の実施形態の装置は、搬送系2による搬送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第二の方向の搬送が行われたが、第三の実施形態では、第一の方向の搬送と第二の方向の搬送とが同時に行われるようになっている。即ち、制御部7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12に示すいずれの場合にも、第二の方向への移動距離dm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dm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、第二の方向への移動により基板Sが一部でも照射領域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。
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、往路と復路との照射領域Rを通過中に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、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。
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磁気を利用した搬送機構(リニアモータステージ)を用い、第二の方向の搬送にはボールねじと駆動源と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、本発明は、偏光光の照度低下を補償するという意味においては、偏光素子ユニットの複数の偏光素子の境界部分に遮光板を設けない構造においても適用できるものである。
この実験では、第二の方向で見た照射領域Rの幅は1500mm、光源3は高圧水銀ランプであって照射領域Rでの平均の照度は約130mW/cm2であった。
一方、約80mmの第二の方向の移動を導入した実施例では、図13(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。
2 搬送系
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
61 第一のステージ移動機構
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
62 第二のステージ移動機構
611 第二のボールねじ
612 第二のリニアガイド
613 第二の駆動源
7 制御部
S 基板
R 照射領域
Claims (8)
- 設定された照射領域に偏光光を照射する光照射器と、照射領域を通過するようにしてワークを搬送する搬送系とを備えた光配向用偏光光照射装置であって、
光照射器は、長尺な発光部を成す光源と、光源と照射領域の間に配置された偏光素子ユニットとを備えたものであり、
偏光素子ユニットは、発光部の長手方向に沿って並べられた複数の偏光素子より成るものであり、
ワークは一個ずつ切り離されたものであって、搬送系は、ワークを保持したワーク保持体を移動させることでワークを搬送するものであり、
搬送系は、発光部の長手方向に交差する第一の方向にワーク保持体を移動させることで照射領域を通過するようにワークを搬送するものであるとともに、偏光素子ユニットにおける各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向にワーク保持体を移動させることが可能なものであり、
搬送系による第二の方向へのワーク保持体の移動は、ワークから見た各偏光素子の境界線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ことを特徴とする光配向用偏光光照射装置。 - 前記搬送系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って、前記搬送系は、往路移動が完了した後の復路移動の前に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記載の光配光用偏光光照射装置。
- 前記搬送系は、前記第一の方向への移動を行っている際に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記載の光配光用偏光光照射装置。
- 前記光照射器は、第一第二の複数の光照射器となっており、
第一の光照射器における各偏光素子の境界線と、第二の光照射器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。 - 長尺な発光部を成す光源からの光を偏光素子ユニットを通して照射領域に照射し、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、
偏光素子ユニットは、発光部の長手方向に沿って並べられた複数の偏光素子より成るものであり、
ワークは一個ずつ切り離されたものであって、ワークを保持したワーク保持体を移動させることでワークを搬送する方法であり、
発光部の長手方向に交差する第一の方向にワーク保持体を移動させることで照射領域を通過するようにワークを搬送するとともに、偏光素子ユニットにおける各偏光素子の境界線の方向に交差する第二の方向にワーク保持体を移動させる方法であり、
第二の方向へのワーク保持体の搬送により、ワークから見た各偏光素子の境界線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ことを特徴とする光配向用偏光光照射方法。 - 前記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って、往路移動が完了した後の復路移動の前に前記第二の方向への移動を行うことを特徴とする請求項5記載の光配光用偏光光照射方法。
- 前記第一の方向への移動を行っている際に前記第二の方向への移動を行うことを特徴とする請求項5記載の光配光用偏光光照射方法。
- 前記光照射器は、第一第二の複数の光照射器であり、
第一の光照射器における各偏光素子の境界線と、第二の光照射器における各偏光素子の境界線とを、前記第二の方向にお互いにずれた状態して行うことを特徴とする請求項5に記載の光配向用偏光光照射方法。
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