JP5734494B1 - 光配向処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の設置面積を縮小しつつ、タクトタイムをさらに短縮させることにより、スループットを向上させた光配向処理装置を提供する。【解決手段】本発明は、基板Ｓに形成されている配向膜に紫外線を照射することにより、配向膜を配向処理する光配向処理装置１に関する。光配向処理装置は、基板を支持する複数の基板支持体７と、それぞれの基板支持体を同一の走行経路ＲＲに沿って走行させる走行機構５と、走行経路に沿って走行する基板支持体によって支持されている基板に対して紫外線を照射する紫外線照射装置９と、走行している基板支持体同士が衝突しないように、基板支持体を前記走行経路から退避させる退避機構１１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子の製造に用いる光配向処理装置、また詳細には、紫外線照射による配向膜の光配向処理に用いる光配向処理装置に関する。

従来、液晶表示素子では、電場などの作用によって液晶の分子配列の状態を変化させ、この変化を光学的に利用することによって表示に活用している。液晶を特定の方向に配列させるために配向処理が施されるが、近年、偏光紫外線を配向膜に照射して配向処理を行う光配向処理が行われている。

従来の光配向処理装置１は、図５に示すように、その表面に配向膜が形成されている基板Ｓを載置した基板支持体７を、基台３上において、基台３に固定された、光源と偏光板とから構成される紫外線照射装置９の下を、例えばリニアモータなどによる公知の駆動機構により矢印ＭＤの方向に走行させる。その結果、紫外線照射装置９の下を搬送される基板Ｓが、紫外線を照射されることにより、配向処理される。

従来の光配向処理装置では、基板を連続的に配向処理することができないことから、１つの基板を配向処理するのに必要とされる時間であるタクトタイムが長いため、生産性が低いという課題がある。

そこで、２つの基板支持体（ステージ）を備える光配向処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光配向処理装置は、図５に示した１つのみの基板支持体を有する光配向処理装置と比較して、一方の基板支持体上で基板を光配向処理しつつ、他方の基板支持体上で基板の入れ替え作業をすることができるため、タクトタイムは短縮する。

しかしながら、このよう２つの基板支持体を備える光配向処理装置には、特許文献１の図６に示されているように、少なくとも５つのステージポジションが必要となる。その結果、紫外線照射装置（照射ユニット）を隔てた光配向処理装置の両側に基板支持体２つ分のスペースが必要となる。そのため、特許文献１に開示の光配向処理装置は、非常に長い装置となっている。

特許第５３４４１０５号公報

そこで、本発明の目的は、光配向処理装置において、装置の設置面積を縮小しつつ、タクトタイムをさらに短縮させることにより、スループット（生産高）を向上させた光配向処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
液晶表示素子を構成する基板に形成されている配向膜に紫外線を照射することにより、前記配向膜を配向処理する光配向処理装置であって、
前記基板を支持する複数の基板支持体と、
それぞれの前記基板支持体を同一の走行経路に沿って走行させる走行機構と、
前記走行経路に沿って走行する前記基板支持体によって支持されている前記基板に対して紫外線を照射する紫外線照射装置と、
走行している前記基板支持体同士が衝突しないように、前記基板支持体を前記走行経路から退避させる退避機構と、
を備える、
光配向処理装置を提供する。

本発明によれば、上記退避機構により、基板をほぼ連続的に光配向処理することができるので、装置の設置面積を縮小しつつ、スループットを向上させた光配向処理装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光配向処理装置の斜視図。 図１の光配向処理装置の側面図。 図１の光配向処理装置による配向処理の手順を説明する概略頂面図。 図１の光配向処理装置による配向処理の手順を説明する概略縦断面図。 従来の光配向処理装置の斜視図。

これより図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る光配向処理装置の構成について説明する。図１及び図２を参照すると、光配向処理装置１は、それぞれ略同一方向に延在するように設けられた２つの基台３と、基台３の互いに対向する側面３Ｓに、例えばリニアモータなどの公知の駆動機構によって光配向処理装置１の長手方向ＤＬに走行できるように取り付けられた走行機構５とを備える。

具体的には、走行機構５は、側面３Ｓから突出しかつ光配向処理装置１の長手方向ＤＬに沿って延びるそれぞれ２つの突出部３Ｐに摺動可能に取り付けられている。

光配向処理装置１はさらに、基台３同士の間において基板Ｓを支持する２つの基板支持体７を備える。基板支持体７は、それぞれの走行機構５と接続している底部７Ｂと、底部７Ｂ上に取り付けられており、上面が略水平方向に拡がっているステージ７Ｓとから構成されている。

本実施形態では、ステージ７Ｓはピン型の基板保持機構を有しており、基板Ｓを保持するための多数のピン７ＳＰがステージ７Ｓの上面から突出している。また、一部のピン７ＳＰの先端に、真空ポンプなどによって真空引きされている真空ライン（図示しない）と連通している開口（図示しない）が形成されており、ピン７ＳＰ上に載置される基板Ｓを真空吸着して保持することができると好ましい。

光配向処理装置１はさらに、光配向処理装置１の長手方向ＤＬの略中央部分において、２つの基台３上に架け渡されている紫外線照射装置９を備えている。紫外線照射装置９は、１又は複数の、少なくとも光源（図示しない）と偏光板（図示しない）とを含む紫外線照射ユニットからなる装置である。本実施形態では、紫外線照射装置９は、偏光された紫外線を下向きに照射する。

光配向材料がその表面に塗布されることによって配向膜が形成されている基板Ｓは、紫外線照射装置９の下を走行しつつ偏光された紫外線が照射されることによって、配向処理される。ここで、本発明では、「配向処理される」とは、具体的には、基板Ｓに塗布された例えば等方性のポリマーから構成される光配向材料に偏光された紫外線を照射して、偏光方向に配向されているポリマーが分解することにより、偏光方向と直交する方向にのみポリマー鎖が形成されることを意味する。

本実施形態の光配向処理装置１はさらに、本発明の退避機構であって、基板支持体７を、例えばボールねじ駆動機構などの公知の駆動機構によって、略鉛直方向に昇降させることができる昇降装置１１を備える。

これより、実施形態に係る光配向処理装置１によって基板Ｓに形成されている配向膜を配向処理する手順について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３（ａ）〜（ｈ）及び図４（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、時系列に沿って記載されている。なお、図３及び図４並びに以下の手順の説明では、２つの基板支持体７について、第一の基板支持体７’及び第二の基板支持体７”と識別している旨、留意されたい。

まず、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、第一の基板支持体７’を、光配向処理装置１の長手方向ＤＬの一方の端部側において、配向処理前の基板Ｓを受取る位置である受取位置ＰＲに配置する。

次いで、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、上流工程において光配向材料が表面に塗布されることによって配向膜が形成されている基板Ｓが、例えばロボットアームなどによって、受取位置ＰＲに位置する第一の基板支持体７’上に載置される。具体的には、本実施形態では、基板Ｓは、第一の基板支持体７’のステージ７Ｓ上に設けられているピン７ＳＰの先端上に載置され、真空ライン（図示しない）と連通する一部のピン７ＳＰの先端部に設けられた開口（図示しない）を介して吸引固定される。このとき、第一の基板支持体７’は、紫外線照射装置９と基板Ｓとの距離が配向処理に適するように昇降装置１１によって、その高さ位置が調節されている。

次いで、図３（ｃ）に示すように、基板Ｓが所望の偏光角度を取ることができるように、例えばサーボモータ等の公知の回転駆動機構（図示しない）によって、ステージ７Ｓを底部７Ｂに対して回転させる。このとき、カメラ等によって基板Ｓの回転角度を検出し、基板Ｓの回転角度のアライメント（微調整）をしてもよい。

次いで、図３（ｄ）〜（ｆ）及び図４（ｃ）に示すように、走行機構５により第一の基板支持体７’を、光配向処理装置１の長手方向ＤＬの他方の端部側において配向処理後の基板Ｓを払出す払出位置ＰＤに向かって、基板支持体の走行経路ＲＲに沿って走行させる。それにより、第一の基板支持体７’上の基板Ｓは、紫外線照射装置９の下を通過する際に紫外線照射装置９によって紫外線が照射されることによって、配向処理される。

そして、図３（ｇ）に示すように、基板Ｓの配向処理が終了して、第一の基板支持体７’が払出位置ＰＤに到達すると、図３（ｈ）及び図４（ｄ）に示すように、ステージ７Ｓが元の角度位置に戻るように回転駆動し、例えばロボットアームなどによって配向処理後の基板Ｓが下流工程に払出される。

次いで、このまま第一の基板支持体７’を払出位置ＰＤから受取位置ＰＲに向かって走行経路ＲＲに沿って走行させると、第一の基板支持体７’が後述する後続の第二の基板支持体７”と衝突してしまう。そこで、第一の基板支持体７’を、図４（ｅ）に示すように昇降装置１１によって下降させて、走行経路ＲＲから退避させる。その後、第一の基板支持体７’は、走行機構５によって光配向処理装置１の長手方向ＤＬに沿って受取位置ＰＲに向かって、基板支持体の退避経路ＲＥに沿って走行する。

次いで、第一の基板支持体７’は、図４（ａ）に示すように昇降装置１１によって上昇することにより元の高さ位置に戻され、再び受取位置ＰＲに配置される。

第一の基板支持体７’が上記行程で走行して、その上に載置された基板Ｓが配向処理される一方で、本実施形態に係る光配向処理装置１では、第二の基板支持体７”も、第一の基板支持体７’と同一の走行経路ＲＲを走行することになる。第二の基板支持体７”は、第一の基板支持体７’上に載置されている基板Ｓの配向処理の終了後すぐに第二の基板支持体７”上に載置させた基板Ｓの配向処理を開始できるように、第一の基板支持体７’上に載置されている基板Ｓが配向処理されている間に、第一の基板支持体７’と同様に、受取位置ＰＲまで走行し（図３（ａ）〜（ｅ））、基板Ｓを第二の基板支持体７”上に載置し（図３（ｅ））、ステージ７Ｓを所望の角度位置に回転駆動させる（図３（ｆ））。

以上により、本実施形態に係る光配向処理装置１は、ほぼ連続的に基板Ｓを配向処理することできるので、大幅にタクトタイムを減少させて、そのスループットを改善することができる。

さらに、本実施形態の光配向処理装置１では、昇降装置１１によって、受取位置ＰＲから払出位置ＰＤに向かって走行する基板支持体７’、７”と、払出位置ＰＤから受取位置ＰＲに向かって走行する基板支持体７”、７’とが衝突しないように、これら基板支持体７、７’の高さ位置をずらすことができる。つまり、本発明の退避機構である昇降装置１１によって、基板支持体７’、７”を、基板支持体の走行経路ＲＲから退避経路ＲＥに退避させることができる。その結果、走行している基板支持体７’、７”同士がすれ違うことができるので、紫外線照射装置を隔てた両側に基板支持体２つ分のスペースが必要となる上述の特許文献１に開示の光配向処理装置に対して、装置の設置面積を削減することができる。

また、本実施形態に係る光配向処理装置は、従来の配向処理装置として使われてきたラビング装置と比較して、タクトタイムと装置の大きさとがほぼ同等である。したがって、従来のラビング装置から本実施形態に係る光配向処理装置に変更するにあたって、生産ライン全体を変更する必要がなく、これら装置の入れ替えのみで済み、設備変更に関するコストを削減することができる。

本実施例では、上述の実施形態に係る光配向処理装置、図５に記載の従来の光配向処理装置及び特許文献１に開示のタイプの２つの基板支持体を備える光配向処理装置とのタクトタイムを測定した結果を示す。

本実施例における試験条件は以下のとおりである。使用した基板のサイズは１３００ｍｍ×１５００ｍｍ×０．５ｍｍであり、当該基板の表面に光配向材料としてＰｈｏｔｏＡＬ−１（ＪＳＲ社製、商標）を塗布して配向膜を形成した。紫外線照射装置により基板に対して波長が３１３ｎｍの紫外線を照射し、紫外線の必要積算光量を２０００ｍＪ／ｃｍ^２と設定した。紫外線照射装置に３つの光照射ユニットを使用し、基板を紫外線照射装置の下で通過させる速度を２１．８ｍｍ／ｓｅｃとした。基板の回転角度α（図３（ｃ））を１０５°とした。

なお、上述の実施形態に係る光配向処理装置の基板支持体における、払出位置から受取位置への走行速度を８００ｍｍ／ｓｅｃとした。

以上の条件で、各光配向処理装置のタクトタイムを計測した。その結果、タクトタイムは、本実施形態に係る光配向処理装置では８７秒であり、図５に記載の従来の光配向処理装置では１４１秒であり、特許文献１に開示のタイプの光配向処理装置では１０７秒であった。したがって、本実施形態に係る光配向処理装置は、他の光配向処理装置に対して大幅にタクトタイムを減少させて、スループットを改善することができるといえる。

また、上述の実施形態に係る光配向処理装置の長手方向寸法が７４００ｍｍであったのに対して、特許文献１に開示のタイプの光配向処理装置の長手方向寸法は１１４００ｍｍであった。したがって、本実施形態に係る光配向処理装置は、特許文献１に開示のタイプの光配向処理装置に対して、設置面積を削減することができるといえる。

上述の実施形態に係る光配向処理装置１は、本発明の退避機構として、昇降装置１１を備えている。しかしながら、退避機構は、走行している基板支持体７同士が衝突しないような機構であれば、どのようなものでもよい。例えば、昇降装置１１の代わりに、走行機構５と基板支持体７とを蝶番を介して接続して、走行する基板支持体７同士がすれ違うときに一方の基板支持体７を下向きに倒すことにより、基板支持体７同士が衝突しないようにすることもできる。また、基板支持体７を退避機構により移動経路ＲＲから退避させる方向も、上述の実施形態のように上下方向のみでなく、どのような方向にどのような経路で退避させてもよい。

このように、基板支持体７同士が衝突しないような構造にする限りにおいて、光配向処理装置１は、２つのみではなく、３つ以上の基板支持体７を備えていてもよい。

上述の実施形態では、光配向処理装置１の長手方向ＤＬの一方の端部側に受取位置ＰＲが、そして光配向処理装置１の長手方向ＤＬの他方の端部側に払出位置ＰＤが設けられているが、受取位置ＰＲ及び払出位置ＰＤは同じ位置であってもよい。

上述の実施形態では、ステージ７Ｓはピン型の基板保持機構を有しているが、基板保持機構には、ハンド、フォーク型、ステージ型などの他のタイプの基板保持機構を選択することもできる。しかしながら、ステージ７Ｓの基板保持機構は、剥離帯電による静電気防止の観点から、基板との接触面積が最も小さくなるピン型が最も好ましい。また、上述の実施形態のように、基板Ｓをステージ７Ｓ上に真空吸着できると、基板Ｓをしっかりと固定できるので好ましい。

上述の実施例では、紫外線照射装置９に３つの紫外線照射ユニットを使用したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る光配向処理装置では、紫外線照射装置９に、単一の紫外線照射ユニットを使用してもよいし、２つ又は４つ以上の紫外線照射ユニットを使用してよい。

１ 光配向処理装置
５ 走行機構
７、７’、７” 基板支持体
９ 紫外線照射装置
１１ 昇降装置（退避機構）
ＲＲ 走行経路
Ｓ 基板

Claims (2)

1. 液晶表示素子を構成する基板に形成されている配向膜に紫外線を照射することにより、前記配向膜を配向処理する光配向処理装置であって、
   前記基板を支持する複数の基板支持体と、
   それぞれの前記基板支持体を同一の走行経路に沿って走行させる走行機構と、
   前記走行経路に沿って走行する前記基板支持体によって支持されている前記基板に対して紫外線を照射する紫外線照射装置と、
   走行している前記基板支持体同士が衝突しないように、前記基板支持体を前記走行経路から退避させる退避機構と、
   を備える、
   光配向処理装置。
2. 前記退避機構は、前記基板支持体を昇降させる昇降装置を備える、
   請求項１に記載の光配向処理装置。

Images