偏振光照射装置及偏振光照射方法与流程

本发明涉及向工件照射偏振光的偏振光照射装置及偏振光照射方法。

背景技术：

近年来，关于以液晶面板为首的液晶显示元件的配向膜或视角补偿膜的配向层等的光配向处理，采用照射预定的波长的偏振光而进行配向的被称作光配向的技术。

作为进行上述那样的光配向处理的装置，例如专利文献1公开了如下的曝光装置：使光照射部倾斜而对作为被处理物的工件(基板)倾斜地照射光。另外，专利文献2公开了如下的方法：通过使支撑被处理物(基板)的支架倾斜而使被处理物倾斜，从而对被处理物倾斜地照射光。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平10-154658号公报

专利文献2：日本特开2011-107731号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

如上述各专利文献所记载的那样，以前，在液晶面板(液晶基板)的制造工序中，进行对基板倾斜地照射光的处理。另外，近年来，也期望对基板倾斜地照射偏振光。

然而，近年来，液晶基板成为一边为2m以上的大小，对这样的大型的基板照射偏振光的装置的光照射部和支撑基板的工作台伴随着基板的大型化而变得大型且重量较重。因而，在如上述各专利文献所记载的技术那样，在使光照射部或工作台倾斜的构造的情况下，用于进行该倾斜的倾斜机构变得大型化。因此，装置整体大型化，装置的成本也变高。

因此，本发明的课题在于提供能够在避免装置大型化的情况下对工件倾斜地照射偏振光的偏振光照射装置及偏振光照射方法。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的偏振光照射装置的一个技术方案具备：光源；导光光纤，具有供来自上述光源的光入射的入射端和沿着一方向配置并供从上述入射端入射的光出射的出射端；透镜单元，具有偏振元件，并使利用上述偏振元件而使从上述导光光纤的上述出射端出射的光发生偏振后的偏振光出射，以形成沿着上述一方向的线状的光照射区域；及倾斜照射机构，以任意的角度固定上述透镜单元，以对被处理物的光照射面倾斜地照射上述偏振光。

这样，通过将透镜单元固定为任意的角度而对被处理物的光照射面倾斜地照射偏振光，因此无需使包括光源在内的光照射部整体倾斜或者使保持被处理物的工作台倾斜。因而，能够在避免装置大型化的情况下对被处理物的光照射面倾斜地照射偏振光。

另外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述导光光纤由多个光纤束构成，上述多个光纤束分别集束预定条数的多条光纤线材而成，上述多个光纤束的光出射侧端部沿着上述一方向排列配置而构成上述出射端。在该情况下，能够容易且适当地形成沿着一方向延伸的出射端。

此外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述偏振光照射装置具备多个上述光源，构成与多个上述光源分别对应地设置的上述导光光纤的、上述多个光纤束的光出射侧端部，每预定个数地相互沿着上述一方向排列配置而构成上述出射端。在该情况下，即使在存在有多个光源间的照度的偏差的情况下，也能够抑制光照射区域中的照度的偏差，能够对被处理物照射均匀的光。

另外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述导光光纤由将多条光纤线材集束成一束而成的一个光纤束构成，上述一个光纤束的光出射侧端部被以沿着上述一方向延伸的方式集束而构成上述出射端。在该情况下，能够容易且适当地形成沿着一方向延伸的出射端。

此外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述透镜单元还具备：光学系统，将从上述导光光纤的上述出射端出射的光作为入射光，使该入射光的照度均匀；及会聚透镜，对来自上述光学系统的出射光进行会聚，上述偏振元件使由上述会聚透镜进行会聚后的光偏振。

在该情况下，能够适当地形成照度均匀的沿着一方向的光照射区域。此外，若在偏振元件的出射侧不设置其他光学元件而将通过偏振元件而偏振后的偏振光直接向被处理物照射，则能够抑制偏振轴的意外的旋转，能够适当地照射所期望的偏振光。

另外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述光学系统是具有沿着上述一方向配置的长边的玻璃板。在该情况下，能够通过简单的结构使入射光的照度均匀。

另外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述会聚透镜是柱面透镜。在该情况下，能够通过简单的结构适当地形成沿着一方向的线状的光。

另外，在上述偏振光照射装置的基础上，也可以是，上述倾斜照射机构构成为能够调整上述透镜单元相对于上述光照射面的角度。在该情况下，能够调整从透镜单元出射的光相对于被处理物的光照射面的入射角度。

此外，本发明的偏振光照射方法的一技术方案包括如下步骤：使来自光源的光向导光光纤的入射端入射，并从沿着一方向配置的出射端出射；使从上述导光光纤的上述出射端出射的光向具有偏振元件的透镜单元入射，并使利用上述偏振元件而使该入射的光发生偏振后的偏振光出射，以形成沿着上述一方向的线状的光照射区域；及以任意的角度固定上述透镜单元，以对被处理物的光照射面倾斜地照射上述偏振光。

这样，由于通过将透镜单元固定为任意的角度而对被处理物的光照射面倾斜地照射偏振光，因此无需使包括光源在内的光照射部整体倾斜或者使保持被处理物的工作台倾斜。因此，能够在避免装置大型化的情况下对被处理物的光照射面倾斜地照射偏振光。

发明效果

根据本发明，能够在避免装置大型化的情况下对工件倾斜地照射偏振光。

附图说明

图1是表示本实施方式的偏振光照射装置的概略结构图。

图2是灯具(灯箱)的结构例。

图3是导光光纤的结构例。

图4是透镜单元的结构例。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是表示本实施方式的偏振光照射装置100的概略结构图。

偏振光照射装置100具备：光照射部，构成为包括第一灯具(灯箱)10a、第二灯具(灯箱)10b、导光光纤20及透镜单元30；倾斜照射机构40；及工件工作台50。作为偏振光照射装置100的被处理物的工件w例如是在光照射面上形成有光配向膜的矩形的基板。

偏振光照射装置100一边出射偏振光(偏振后的光)一边通过未图示的输送部使工件工作台50进行直线移动，对形成于由工件工作台50输送的工件w的光照射面的光配向膜照射上述偏振光而进行光配向处理。在本实施方式中，偏振光照射装置100能够实施对工件w的光照射面倾斜地照射偏振光的光配向处理。

如图2所示，第一灯具10a具备放射紫外线的光源11和反射镜12。第二灯具10b具有与第一灯具10a相同的结构，因此在此仅说明第一灯具10a的结构。

光源11例如能够使用短弧型的超高压水银灯或金属卤化物灯等灯，放射与封入发光材质对应的波长的紫外光。另外，光源11不限定于灯，例如也能够使用led或ld。光源11的种类能够根据需要的波长而适当地选择。

反射镜12反射来自光源11的紫外线并将其向导光光纤20的入射端23会聚。例如，反射镜12是其截面为椭圆形状的碗(bowl)状会聚镜，在光源11为灯的情况下，以使其发光点与椭圆的第一焦点一致的方式进行配置。另外，在光源11为灯的情况下，光源11既可以为水平点亮，也可以为垂直点亮。

另外，在本实施方式中，说明光照射部具备两个灯具10a、10b的情况，但是灯具的数量不限定于上述数量。灯具的数量根据后述光照射区域34的大小或照度等而适当地设定。

导光光纤20与灯具10a及10b分别对应地设置。导光光纤20将来自灯具10a、10b的光向透镜单元30引导。导光光纤20由多个较细的光纤线材21构成，能够柔软地弯曲(具有挠性)。导光光纤20的一端为将进行了导光的光呈斑点状出射的出射端22，另一端是供来自第一灯具10a及第二灯具10b的光入射的入射端23。

导光光纤20的光纤线材21在导光光纤20的入射端23中与被上述反射镜12会聚的光的形状相符地、例如被呈圆形地集束为一束。另一方面，光纤线材21在导光光纤20的出射端22被沿一方向集束为线状(也包括带状)。

在本实施方式中，导光光纤20由多个光纤束构成，上述多个光纤束分别集束预定条数的光纤线材21而成，具有多个光纤束的光出射侧端部沿着与工件w的输送方向(基板输送方向)正交的方向呈线状地排列配置的结构。即，在本实施方式中，多个光纤束的光出射侧端部沿着一方向(基板输送方向)排列配置而构成出射端22。另外，在图1中，仅示出一个光纤束，但是实际上导光光纤20如上述那样分支为多个。

图3是本实施方式中的导光光纤20的结构例。在图3中，与纸面正交的方向(附图前后方向)为基板输送方向。也可以如该图3所示，逐个交替地配置构成与第一灯具10a连接的导光光纤20的多个光纤束的光出射侧端部和构成与第二灯具10b连接的导光光纤20的多个光纤束的光出射侧端部。在该情况下，即使在具有随机性且在多个灯具间有照度的偏差的情况下，也能够抑制光照射区域内的照度的偏差。

另外，在图3中，示出了各导光光纤20分别具有十二个光纤束，共计二十四个光纤束的出射端22沿着一方向配置为一列的例子，但是出射端22的配置不限于上述方式。出射端22只要沿着一方向配置即可，例如也可以沿着基板输送方向配置为多列。另外，在图3中，示出了逐个交替地配置光纤束的光出射侧端部的情况，但是也可以每多个交替地配置。另外，在灯具为三个以上的情况下，也能够相同地每预定个数地相互沿着一方向排列配置构成与各灯具分别对应地设置的导光光纤20的多个光纤束的光出射侧端部。

此外，在本实施方式中，说明了导光光纤20由多个光纤束构成的情况，但是导光光纤20也可以由一个光纤束构成。即，构成导光光纤20的全部光纤线材21在出射端22例如也可以被呈长方形地集束为一束，以其长边与基板输送方向正交的方向一致的方式配置。

图4是用于说明透镜单元30的结构的图。该图4是从图1中去除倾斜照射机构40而表示透镜单元30的截面的图。

透镜单元30具备长方体状的玻璃板31、柱面透镜32及偏振板(偏振元件)33。上述部件由使向作为被处理物的工件w照射的紫外线透过的材料，例如石英构成。

玻璃板31是使通过导光光纤20而入射的入射光成为均匀的光并出射的均匀照射光学系统，其上表面能够设为具有与导光光纤20的出射端22的配置相对应的长方形的长方体的石英板。即，玻璃板31以其上表面中的长边方向与相对于基板输送方向正交的方向一致的方式配置。从该玻璃板31的上表面入射的光反复进行玻璃板31的侧壁内侧的面上的反射而使得照度分布均匀，并从玻璃面31的下表面出射。

另外，均匀照射光学系统不限定于长方体形状的玻璃板31，例如，也能够由排列配置的圆柱形状的多个棒状透镜构成。另外，均匀化照射光学系统也可以是内表面由反射镜构成的筒状部件。

从玻璃板31出射的光向柱面透镜32入射。柱面透镜32是对从玻璃板31出射的光进行会聚而将向工件w照射的光成形为线状的会聚透镜。在本实施方式中，说明了使用两个柱面透镜32的情况。本实施方式中的柱面透镜32是平面与凸面相向配置的平凸透镜。并且，两个柱面透镜32被设为，凸面彼此沿铅垂方向相向配置，在水平面内，其长度方向沿着玻璃板31的上述长边方向。

另外，柱面透镜32的形状、配置及个数不限定于上述说明，能够根据向工件w照射的光照射区域34的形状等而适当地设定。另外，会聚透镜不限定于柱面透镜，也可以使用圆柱形状的棒状透镜。

从柱面透镜32出射的光向偏振板(偏振元件)33入射而成为偏振光并出射。偏振板33例如为线栅型偏振元件。该偏振板33以沿着柱面透镜32的上述长度方向的方式配置，且如图1所示，通过偏振板33而偏振后的偏振光以形成沿着与基板输送方向正交的方向的线状的光照射区域34的方式出射。

当偏振光向光学元件入射或者由光学元件反射时，偏振轴的方向偏离所期望的方向(偏振轴旋转)。因此，优选的是在偏振板33的出射侧不设置光学元件。即，优选的是，透镜单元30从供来自导光光纤20的光入射的一侧起依次具备玻璃板31、柱面透镜32及偏振板(偏振元件)33，将通过偏振板(偏振元件)33而偏振后的偏振光直接向工件w的光照射面照射，而不经由光学元件。

返回图1，倾斜照射机构40具备：框架41、旋转轴42及旋转杆43。

框架41固定导光光纤20的出射端22和透镜单元30，以使得出射端22与透镜单元30的玻璃板31之间的相对位置不发生变化(两者的位置不发生偏移)。该框架41安装于旋转轴42。

旋转轴42是与基板输送方向正交的方向上的轴，通过旋转轴42旋转而框架41以旋转轴42为中心进行旋转，固定于框架41的透镜单元30以旋转轴42为中心进行旋转。

当透镜单元30以旋转轴42为中心进行旋转时，从透镜单元30出射的光相对于工件w的入射角度发生变化。该旋转轴42能够通过旋转轴杆43而固定于任意的旋转角度。即，能够通过旋转轴杆43的操作将透镜单元30相对于工件w的角度调整为任意的角度，能够将向工件w入射的光的角度调整为任意的角度。

另外，在本实施方式中，如图1所示，旋转轴42设于透镜单元30的中央部附近。因此，在透镜单元30以旋转轴42为中心进行旋转的情况下，透镜单元30的下端部的位置以将旋转轴42作为中心画圆弧的方式移动。因此，光照射区域34的位置沿着基板输送方向移动。

另外，在透镜单元30以旋转轴42为中心进行旋转的情况下，透镜单元30的上端部的位置也以将旋转轴42作为中心画圆弧的方式移动。即，与透镜单元30连接的导光光纤20的出射端22的位置以将旋转轴42作为中心画圆弧的方式移动，灯具10a、10b与出射端22之间的相对位置发生变化。

在本实施方式中，灯具10a、10b与透镜单元30通过具有挠性的导光光纤20连接。因此，通过透镜单元30的旋转移动而产生的出射端22的移动通过导光光纤20弯曲而被吸收。导光光纤20只要不是陡峭的角度，就能够应对从水平方向至垂直方向的弯曲。

这样，本实施方式的偏振光照射装置100将导光光纤20用作将来自灯具10a、10b的光向透镜单元30进行导光的导光单元，相对于工件w的光照射面以任意的角度固定透镜单元30，由此对工件w倾斜地照射偏振光。

通过这样的结构，无需使灯具10a、10b倾斜，也无需使保持工件w的工件工作台50倾斜，就能够对工件w倾斜地照射偏振光。例如，在工件w是形成有液晶显示器(lcd)用的光配向膜的基板的情况下，通过对该基板倾斜地照射偏振光，能够对光配向膜赋予预倾角。

另外，在本实施方式中，如图1所示，说明了将旋转轴42设于透镜单元30的中央部附近，使透镜单元30以透镜单元30的中央部附近为中心进行旋转的情况，但是透镜单元30的旋转中心不限定于上述说明。

例如，也可以是使透镜单元30以透镜单元30的倾斜为零(与工件w垂直)时的工件w上的光照射区域34的位置为中心旋转的结构。在该情况下，即使透镜单元30旋转，也能够使光照射区域34的位置不会发生变化。但是，在该情况下，需要用于将透镜单元30支撑为能够旋转的圆弧状的引导件等，倾斜照射机构40的构造复杂化。

工件工作台50是能够通过真空吸附等方法吸附保持工件w的平板状的工作台。另外，在本实施方式中，将工件工作台50及工件w设为矩形状，但是不限定于此，能够设为任意的形状。另外，不限定于通过平板状的工作台吸附保持工件w的结构，也可以是通过多个销来吸附保持工件w的结构。

用于使工件工作台50进行直线移动的未图示的输送部具备用于使工件工作台50沿着基板输送方向移动的驱动机构。该驱动机构例如能够设为线性马达驱动机构。另外，驱动机构例如也可以是使用滚珠丝杠的机构。即，对于驱动机构的结构，只要是能够使工件工作台50沿着基板输送方向移动的结构，则能够采用任意的结构。工件工作台50的移动路线被设计为通过从透镜单元30出射的偏振光所形成的光照射区域34。

如以上说明的那样，本实施方式中的偏振光照射装置100具备多个灯具10a、10b，上述多个灯具10a、10b分别具备光源11。另外，偏振光照射装置100具备导光光纤20，上述导光光纤20具有供来自光源11的光入射的入射端23和沿着一方向配置并出射从入射端23入射的光的出射端22。此外，偏振光照射装置100具备透镜单元30，上述透镜单元30具有偏振板(偏振元件)33，以形成沿上述一方向的线状的光照射区域34的方式出射使从导光光纤20的出射端22出射的光进行偏振后的偏振光。另外，偏振光照射装置100具备倾斜照射机构40，上述倾斜照射机构40以任意的角度固定透镜单元30以使得对作为被处理物的工件w倾斜地照射从透镜单元30出射的偏振光。

这样，通过将透镜单元30固定为任意的角度而对工件w的光照射面倾斜地照射偏振光，因此无需使包括光源11在内的光照射部整体倾斜或者使工件工作台50倾斜。

例如，在光源11为放电灯的情况下，且在使光照射部整体倾斜的结构的情况下，灯具的移动受到放电灯的点亮条件的制约。即，当放电灯倾斜时，电弧的形状发生变形，有可能产生缺陷，因此在点亮时，需要将放电灯的姿态维持为垂直或者水平。因此，在为了倾斜照射而移动光照射部整体的情况下，需要在维持放电灯的姿态的情况下使灯具移动。因而，光照射部的倾斜机构复杂化，并且大型化。

另外，在工件w为大型的液晶基板等的情况下，保持该工件w的工件工作台50也大型化。因此，在使工件工作台倾斜的情况下，用于进行该倾斜的倾斜机构也大型化。

与此相对，在本实施方式中，无需使灯具移动，因此能够简化倾斜照射机构40的结构。另外，在本实施方式中，也无需使工件工作台50倾斜，因此能够维持稳定地保持工件w的状态。这样，能够在避免装置大型化的情况下对工件w的光照射面倾斜地照射偏振光。

此外，偏振光照射装置100将具有挠性的导光光纤20用作用于将来自光源11的光向透镜单元30进行导光的单元。由此，在为了进行倾斜照射而使透镜单元30移动时，导光光纤20能够容易地吸收透镜单元30的移动。即，导光光纤20相对于透镜单元30的角度变化而柔软地变形，能够所当地将来自光源11的光向透镜单元30引导。

例如，也可想到使用光学系统将来自光源11的光向透镜单元30引导，但是在该情况下，需要与透镜单元30的动作对应地进行光学系统的精细的位置调整。在本实施方式中，能够通过如上所述地使用导光光纤20，而容易地进行透镜单元30的角度设定。

另外，本实施方式中的导光光纤20由多个光纤束构成，上述多个光纤束分别集束预定条数的多条光纤线材21而成，多个光纤束的光出射侧端部沿着与基板输送方向正交的方向排列配置而构成出射端22。这样，由多个光纤束构成导光光纤20，由此能够容易并且适当地形成沿着一方向配置的所期望的大小的出射端。

另外，本实施方式中的透镜单元30具备：作为光学系统的玻璃板31，将从导光光纤20的出射端22出射的光作为入射光，并使该入射光的照度均匀；作为会聚透镜的柱面透镜32，对来自玻璃板31的出射光进行会聚；及偏振板(偏振元件)33，使由柱面透镜32会聚的光偏振。

由此，透镜单元30出射照度被均匀化了的具有指向性的线状的光，能够在工件w的光照射面适当地形成线状的光照射区域34。另外，能够通过透镜单元30的光学系统的设计，而容易地将光照射区域34的形状(宽度、长度)设为所期望的形状。另外，在偏振元件的出射侧不设置光学元件，因此能够有效地抑制偏振光性能的紊乱，并且能够得到较高的消光比。

这样，本实施方式中的偏振光照射装置100能够在避免装置的大型化的情况下以任意的角度对作为被处理物的工件w的光照射面照射具有指向性的光。

(变形例)

在上述实施方式中，说明了在倾斜照射机构40中通过手动操作旋转杆43而能够调整偏振光相对于工件w的光照射面的照射角度的结构，但是上述角度调整不限定于手动调整。例如，也可以利用马达等自动地进行角度调整。

另外，在上述实施方式中，说明了倾斜照射机构40为能够调整偏振光相对于工件w的光照射面的照射角度的结构的情况，但是该照射角度也可以固定为任意的角度。

此外，在上述实施方式中，说明了在偏振光照射装置中应用本发明的情况，但是对工件w照射的光不限定于偏振光。例如，也可以在对工件照射包含紫外线在内的光而进行曝光的曝光装置或通过紫外线来进行热固化处理的紫外线照射装置等光照射装置中应用本发明。在上述光照射装置的情况下，能够对工件倾斜地照射光，由此例如能够有效地对工件的台阶部分等照射光，能够进行适当的光照射处理。

附图标记说明

10a、10b…灯具；11…光源；12…反射镜；20…导光光纤；21…光纤线材；22…出射端；23…入射端；30…透镜单元；31…玻璃板；32…柱面透镜；33…偏振板；34…光照射区域；40…倾斜照射机构；41…框架；42…旋转轴；43…旋转杆；50…工件工作台；100…偏振光照射装置。