JP6870391B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物に光を照射する光照射装置に関し、特に複数の光源を容易に交換することができる光照射装置に関する。

従来、光照射装置として例えば、液晶を配向させるための配向膜に配向性を光照射によって付与する光配向装置などが知られている。このような光配向装置では光源としてロングアーク型放電ランプが一般に用いられている。しかし、液晶基板のサイズ拡大にともない、光配向装置に要求される照射面積も拡大しているため、１本のロングアーク放電ランプの伸長では大面積をまかないきれなくなっている。
そこで、特許文献１に記載の光配向用偏光照射装置（光配向装置）ように複数のロングアーク型放電ランプが並列配置される形式が提案されている。各放電ランプの長尺方向は、対象物の搬送方向（走査方向）に揃えられている。この方式が採用されることで、理論上、放電ランプ１本の長さに制限されることなく幅方向（搬送方向に直交する方向）のサイズが拡張可能となる。また、灯具に駆動機構が設けられて、照射位置から、作業員がランプ交換をしやすいメンテナンス位置に灯具が移動されることにより、作業員によるランプ交換が容易になる。

ただし、そのような並列配置の代償として、幅方向における照度の均一性が低下するため、ランプの列が１列では光照射装置の光源として求められる能力が不足する。そのため並列配置の光照射装置では、このようなランプの列が複数列必要になる。そしてランプの本数も膨大になり交換にも膨大な時間が必要になる。

特開２０１４−１９７１８９号公報

ところで、１枚の基板当たりの光配向処理の効率を高める、いわゆるタクトアップの要求は常にあり、長尺な１本のロングアーク放電ランプが採用される方式では入力電力が増やされることにより照度アップされてタクトアップへの対応が図られている。
一方で、小型の複数のランプが並列配置される形式では、１本のランプの物理的な大きさの制約により、ランプに入力可能な電力には制限があり、単に入力電力を増やせば照度アップが約束されるというわけではない。そのため、タクトアップのためにはランプの列数が搬送方向に増加される結果となり、メンテナンス位置での上下幅が増大するため、ランプ交換は益々容易ではなくなる。
そこで、本発明は、複数列に配置されたランプの交換が容易な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、光照射面に沿って複数のランプが並んだランプ列がその光照射面に沿って複数列に並び、その光照射面の前方へと光を発する光源ユニットを有し、その光源ユニットの光を、それら複数列を横切る走査方向へと移動する対象物に照射する光源部と、上記光源部を、上記対象物に光を照射する照射位置と、その照射位置に対して上記走査方向に離れた待機位置とを含んだ移動経路上で移動自在に支持し、その照射位置からその待機位置に至るその光源部の移動に伴って上記光照射面を移動方向の前方側へと向けさせる支持ガイドと、上記待機位置で支持された上記光源部の少なくとも上記光源ユニットを、上記支持ガイドによって支持された向きを維持したまま上記複数列を横切る方向へと移動させる移動機構と、を備える。
このような光照射装置によれば、ランプ列が多数となっても、交換対象のランプ列は、移動機構による光源ユニットの移動で、作業員の手が届く上下範囲内に移動可能なので、ランプの交換が容易である。

また、上記光照射装置において、上記光源ユニットは、少なくとも２つのランプ列同士でランプの位置が、ランプ列の延びた方向に互いに偏倚しているものであってもよい。このようにランプの位置が偏倚していることにより、照射光の光量分布が均されて、均等に近い照射が実現される。
また、上記光照射装置において、上記光照射面の前方に配備され、上記対象物に照射される照射光に作用する光学部品を備えてもよい。例えばフィルタや偏光板などといった光学部品が備えられることにより、光照射装置は、特定波長の光や特定偏光の光などを照射することができる。特に、上記対象物が、表面に配向膜が形成された基板であり、上記光学部品が、上記照射光を偏光させる偏光素子であると、上記光照射装置は例えば光配向装置として応用される。

本発明の光照射装置によれば、複数列に配置されたランプが容易に交換できる。

本発明の光照射装置の一実施形態に相当する光配向装置の構造を示す側方図である。 本発明の光照射装置の一実施形態に相当する光配向装置の構造を示す下面図である。 照射器の構造を示す図である 照射光源部の移動を示す図である。 照射ユニットの下方移動を示す図である。 照射ユニットの上方移動を示す図である。

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および図２は、本発明の光照射装置の一実施形態に相当する光配向装置の構造を示す図である。図１は、ワークの搬送経路の側方から見た側方図であり、図２は、光の照射方向から見た下面図である。
光配向装置１は、ワークＷに照射される光を発する照射光源部１０と、照射光源部１０を支持する支持ガイド２０と、ワークＷを保持して搬送する搬送部３０と、照射光源部１０から発せられてワークＷに照射される光に作用する例えば偏光板や波長選択フィルタなどといった光学部品４０を備えている。ワークＷの表面には配向膜が形成されており、偏光した照射光がワークＷの表面に照射されることで配向膜に配向性が付与される。

照射光源部１０は、図２に示すように複数列（ここでは一例として５列）に亘って照射器１１が配列された照射ユニット１５を備え、その照射ユニット１５が駆動ユニット１４によって保持されている。また、配向膜の配向処理におけるタクトアップのため５列以上の照射器１１による光量の確保が必要とされる場合も多い。この照射光源部１０が、本発明にいう光源部の一例に相当し、照射ユニット１５が、本発明にいう光源ユニットの一例に相当し、駆動ユニット１４が、本発明にいう移動機構の一例に相当する。
支持ガイド２０は、斜行ガイドレール２１と水平ガイドレール２２とを備えており、各ガイドレール２１，２２には照射光源部１０側に、各ガイドレール２１，２２に沿って延びたガイド溝が設けられている。
照射光源部１０の駆動ユニット１４からは、斜行ガイドレール２１と水平ガイドレール２２に向けて第１ローラ１２と第２ローラ１３が突き出しており、各ローラ１２，１３は、各ガイドレール２１，２２のガイド溝に挿入されている。

照射光源部１０は、第１ローラ１２と第２ローラ１３を介して支持ガイド２０に支持されるとともに、メンテナンス時には支持ガイド２０に案内されながら、図１に示す照射位置から後述するメンテナンス位置へと移動する。この支持ガイド２０が、本発明にいう支持ガイドの一例に相当する。照射光源部１０の移動の詳細については後述する。
光学部品４０は、図示を省略した保持枠によって、照射光源部１０とは独立に保持されており、照射光源部１０が移動した場合にも、図１に示す配置箇所に留まる。
搬送部３０は、移動ステージ３１とベース３２とを備えている。移動ステージ３１はワークＷを例えば吸着によって保持しており、ベース３２には移動ステージ３１を案内する案内レールや移動ステージ３１を駆動するリニアモータなどが組み込まれている。移動ステージ３１は、ワークＷを保持して図１の左右方向（以下、この方向を「走査方向」と称する。）に移動することで、ワークＷを照射光源部１０の照射光で走査させる。ワークＷが移動する走査方向は、照射ユニット１５に備えられた照射器１１の列を横切る方向（図２の上下方向）となっている。

図３に示すように、各照射器１１は、線状の光源であるランプ１６と、ランプ１６の光を反射するミラー１７とを備える。また、照射器１１は、ランプ１６およびミラー１７収容するランプハウス１８を備える。ランプ１６はいわゆるロングアーク放電ランプであり、１本あたりの発光長は２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度のものである。また、ランプ１６は例えば高圧水銀ランプや、水銀に他の金属とハロゲンとを加えたメタルハライドランプ、水銀以外の金属とハロゲンとが封入されたメタルハライドランプ等の放電ランプであり、封入発光種に応じて波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を放射する。
ワークＷに形成される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。
各照射器１１のミラー１７はランプ１６の光を、図２の手前側へと反射するものであり、例えばその断面が楕円形または放物線状の樋状集光鏡である。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。ミラー１２が光を、図２の手前側へと反射するので、照射光源部１０の照射ユニット１５における光照射面の向きは、図２の紙面に垂直な向き（図１の下向き）となっている。

図２に示すように、照射光源部１０の照射ユニット１５に配列された各照射器１１のランプ１６が延びた方向（長手方向）は図２の上下方向に揃っており、この図２の上下方向が、上述した走査方向に沿った方向となっている。
照射器１１の各列は、走査方向に交わる幅方向に延びており、各ランプ１６が延びた方向と列が延びた方向とは異なっている。このため、ランプ１６の１列で見ると幅方向で照射光の光量に不均一が生じている。
本実施形態では、照射器１１の各列おけるこのような光量の不均一が照射光源部１０の全体としては緩和されるように、照射器１１の列同士で照射器１１の位置が互いに幅方向にズレた（偏倚した）配置が採用されている。なお、ランプ１６の全列で互いにランプ１６の位置がズレていることは必須ではなく、いずれか複数の列で互いにランプ１６の位置がズレていれば不均一が緩和される方向の作用が生じる。

次に、照射光源部１０の移動について説明する。
図４は、照射光源部１０の移動を示す図である。
照射光源部１０はメンテナンス時に、図４に点線で示された照射位置から実線で示されたメンテナンス位置まで移動する。この移動は上述した走査方向への移動である。照射光源部１０は重量物であるため、この移動は照射光源部１０の駆動ユニット１４に内蔵された駆動モータなどにより第１ローラ１２および第２ローラ１３が回転駆動されることで実行される。
照射光源部１０がメンテナンス位置へと移動する一方で、光学部品４０は照射位置に留まっている。これにより、照射光源部１０の照射面側を覆っていた光学部品４０が外れて照射面側からのランプ交換が可能となる。
照射光源部１０の第１ローラ１２は支持ガイド２０の斜行ガイドレール２１に案内され、第２ローラ１３は水平ガイドレール２２に案内される。この結果、照射光源部１０の移動に伴って第１ローラ１２の高さが上がり、照射光源部１０は移動方向の前方側が持ち上がるように傾いて行く。この結果、照射光源部１０の照射面側が移動方向の前方側を向くことになる。但し、照射面が完全に移動方向の前方を向く必要はない。

メンテナンス位置まで移動した照射光源部１０の照射面前方には作業台５０が設けられていて、この作業台５０上に作業員が立ってランプ１６の交換を行う。しかし、図２に例示されているように５列以上に亘ってランプ１６が配列されている場合には、ランプ１６配列の上下範囲が、作業員の手が届く範囲を超えてしまう。
そこで、本実施形態では駆動ユニット１４に、照射ユニット１５を上下移動させる機構が組み込まれており、照射ユニット１５が上下移動することで、照射ユニット１５の各ランプ１６が作業員の手が届く範囲に移動する。
図５および図６は、照射ユニット１５の上下移動を示す図である。
照射光源部１０の駆動ユニット１４は、内部に組み込まれたモータなどによって照射ユニット１５を、光照射面に沿った方向に上下移動させる。この上下移動は、照射ユニット１５に配列されたランプ１６の列に交わる方向（図２の上下方向）の移動である。駆動ユニット１４による照射ユニット１５の移動量は、ランプ１６の１列分以上であり、好ましくは複数列分以上である。

図５には、図４に示された位置から照射ユニット１５が下方向に移動した様子が示されており、高すぎて作業台５０上の作業員の手が届かなかった列のランプ１６にも手が届くようになり、ランプ１６の交換が容易である。上方に位置する列のランプ１６が交換された後は、図６に示されるように、照射ユニット１５が上方向に移動する。これにより、照射ユニット１５の下方に位置する列のランプ１６の交換が容易になるとともに、照射光源部１０が照射位置へと戻ることができる。
なお、上記説明では、本発明の光照射装置の一実施形態として光配向装置が示されているが、本発明の光照射装置は、光配向装置以外の光照射装置であってもよい。特に、大面積に対して大きな光量が必要とされる光照射装置について本発明の光照射装置は好適に適用される。

１…光配向装置、１０…照射光源部、２０…支持ガイド、Ｗ…ワーク、３０…搬送部、４０…光学部品、１１…照射器、１５…照射ユニット、１４…駆動ユニット、１６…ランプ、１７…ミラー、１８…ランプハウス、２１…斜行ガイドレール、２２…水平ガイドレール、３１…移動ステージ、３２…ベース、

Claims (4)

1. 光照射面に沿って複数のランプが並んだランプ列がその光照射面に沿って複数列に並び、その光照射面の前方へと光を発する光源ユニットを有し、その光源ユニットの光を、それら複数列を横切る走査方向へと移動する対象物に照射する光源部と、
   前記光源部を、前記対象物に光を照射する照射位置と、その照射位置に対して前記走査方向に離れた待機位置とを含んだ移動経路上で移動自在に支持し、その照射位置からその待機位置に至るその光源部の移動に伴って前記光照射面を移動方向の前方側へと向けさせる支持ガイドと、
   前記待機位置で支持された前記光源部の少なくとも前記光源ユニットを、前記支持ガイドによって支持された向きを維持したまま前記複数列と交わる方向へと移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とする光照射装置。
2. 前記光源ユニットは、少なくとも２つのランプ列同士でランプの位置が、ランプ列の延びた方向に互いに偏倚しているものであることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記照射位置における前記光照射面の前方に配備され、前記対象物に照射される照射光に作用する光学部品を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光照射装置。
4. 前記対象物が、表面に光配向膜が形成される基板であり、
   前記光学部品が、前記照射光を偏光させる偏光素子であることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。

Images