(57)【要約】【課題】設置面積及びメンテナンススペースの縮小化を達成し、コンパクトで操作性に優れ、清浄度が高く、かつスループットを向上させた光配向装置を提供する。【解決手段】本発明は、液晶表示素子を構成する基板１１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装置１に関する。光配向装置は、前記基板を水平面に対して垂直又は傾斜させた状態で支持しつつ、走行することができる基板支持体１３と、走行する前記基板支持体によって搬送されている前記基板に対して紫外線を照射する、前記基板に対して平行に配置された光源１５ｓと偏光板１５ｐから構成された紫外線照射装置１５とを備える。【選択図】図１
2015087642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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装置であって、
前記基板を水平面に対して垂直又は傾斜させた状態で支持しつつ、走行することができる基板支持体と、
走行する前記基板支持体によって搬送されている前記基板に対して紫外線を照射する、前記基板に対して平行に配置された光源と偏光板から構成された紫外線照射装置と、
を備えることを特徴とする、
光配向装置。
【請求項２】
さらに、前記基板支持体を、配向処理終了後の位置から配向処理開始前の位置に復帰するように、ループ状に走行させる機構を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の光配向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の製造に用いる光配向装置、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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５は、従来の光配向装置１の模式斜視図である。図５に示すように、従来の光配向装置１は、その表面に配向膜が形成されている基板１１を載置した基板支持体１３を、基台Ｂ上において、基台Ｂに固定された、光源と偏光子とから構成される紫外線照射装置１５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の方向ＭＤに走行させる。その結果、紫外線照射装置１５の下を搬送される基板１１が、紫外線を照射されることにより、配向処理される。
【０００５】
今日では、基板１１が大型化しており、かつ配向角度を自由に設定できることが要求されることにより、基板１１を基板支持体１３に対してあらゆる角度で配置できるようにするために、ますます装置の設置面積が大きくなっている。また、光源には寿命があり、光源の定期的な交換が必要になるが、従来の光配向装置１では光源を引き出すための、光源の長さ分のメンテナンススペースが必要となる。
【０００６】
また、従来の光配向装置１は、配向処理される基板１１の上方に紫外線照射装置１５が配置されていることから、クリーン（清浄）化が要求される装置内でエアーの滞留を引き起こすので、クリーン化の観点からは望ましくない構造であった。その上、紫外線が配向膜に照射されたことによる、配向膜を形成する光配向材料の分解反応により発生する昇華物が、上方に位置する紫外線照射装置１５に付着し、照射強度を低下させるおそれがある。
【０００７】
また、従来の光配向装置１では、基板支持体１３が一方向のみに進むので、基板１１を配向処理するために、その都度、基板支持体１３を元の位置、つまり紫外線照射装置１５よりも方向ＭＤの上流に手動で戻す必要がある。これが装置のスループット（生産高）不足の原因となっていた。ここで、スループットを向上させるためには、基板１１の配向処理終了後の基板支持体１３が自動的に元の位置に戻るようにすることが必要となる。ところが、このために例えば、基板支持体１３の駆動機構をループ状に構成するなどして、基板支持体１３を元の位置に復帰させる機構が追加で必要となり、その追加機構を設置するための面積がさらに必要となるので、設置面積が大幅に増加するという問題が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、設置面積及びメンテナンススペースの縮小化を達成し、コンパクトで操作性に優れ、清浄度が高く、かつスループットを向上させた光配向装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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装置であって、
前記基板を水平面に対して垂直又は傾斜させた状態で支持しつつ、走行することができる基板支持体と、
走行する前記基板支持体によって搬送されている前記基板に対して紫外線を照射する、前記基板に対して平行に配置された光源と偏光板から構成された紫外線照射装置と、
を備えることを特徴とする、
光配向装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板を水平面に対して垂直又は傾斜させた状態で支持するようにしたことにより、設置面積及びメンテナンススペースの縮小化を達成し、コンパクトで操作性に優れ、かつ清浄度の高い光配向装置を提供することができる。また、設置面積が縮小したため、基板を元の位置に復帰させる追加機構を設けても、従来の光配向装置に比べて装置全体の設置面積の増大は少ない。このため、従来は、設置面積の制約により追加機構を設置できないような場合にも、追加機構の設置によるスループットの向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る光配向装置の模式上面図。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る光配向装置の模式側面図。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る光配向装置の模式上面図。
【図４】本発明の第三の実施形態に係る光配向装置の模式斜視図。
【図５】従来の光配向装置の模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る光配向装置１を示す模式上面図であり、図２は、本発明の第一の実施形態に係る光配向装置１を示す模式側面図である。図１及び図２を参照すると、光配向装置１は、液晶表示素子を構成する略矩形平板形状の基板１１が配置される基板配置面２ｓを含む略矩形平板形状の２つの基板支持体１３を備える。基板支持体１３は、基台Ｂ上において、例えばリニアモータなどによる公知の駆動機構によって、第一の実施形態では角丸長方形である走行経路Ｒを時計周りにループ状に走行するように、それぞれ２つの脚部１３ｌを介して基台Ｂに取り付けられている。
【００１３】
図１では、基板支持体１３の走行の軌跡が理解できるように、様々な箇所に位置する基板支持体１３が点線によって示されている。
【００１４】
第一の実施形態では、基板支持体１３は、いわゆる縦置きに配置されており、すなわち水平面に対して垂直に配置されている。したがって、基板１１は、基板支持体１３の基板配置面１３ｓに、水平面に対して垂直に支持される。
【００１５】
基板支持体１３は、ステンレス（ＳＵＳ）、特にフッ素コーティングされたステンレスや、アルミナ（セラミック）から形成されると好ましい。静電気の発生を抑制することができるからである。
【００１６】
第一の実施形態では、基板支持体１３の基板配置面１３ｓには、いくつかの溝（図示しない）が形成されており、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が、基板支持体１３の内部を通して溝の内部と連通している。そして、基板配置面１３ｓと基板配置面１３ｓに配置された基板１１との間に位置する溝内の空気を吸引して、溝内を負圧にすることによって、基板１１を真空吸着して保持することができる。
【００１７】
このとき、上記真空ラインによる吸引能力が足りず、基板支持体１３を縦置きしたままで基板１１を受け取ることができない場合は、基板支持体１３が基板１１を受け取るときに、基板配置面１３ｓが傾斜して水平面に近づくように、基板支持体１３を構成してもよい。
【００１８】
また、第一の実施形態に係る光配向装置１は、基板支持体１３の走行経路Ｒの脇において、基台Ｂに固定されている紫外線照射装置１５を備える。紫外線照射装置１５は、その横において搬送されている基板１１に対して紫外線を照射するものであり、基板１１に対して平行に配置された光源１５ｓと、偏光板１５ｐとから構成される。なお、第一の実施形態に係る光配向装置１では、紫外線照射装置１５に使用した光源１５ｓは複数のショートアークＵＶ灯である。光源１５ｓは、ロングアークＵＶ灯やエキシマレーザーなどの、ショートアークＵＶ灯以外のものであってもよい。
【００１９】
また、第一の実施形態に係る光配向装置１は、その全体がカバー（図示しない）によって覆われている。さらに、第一の実施形態では、カバー内の空気をクリーン化するために、カバーの天井部に、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどのフィルタが取り付けられた吹出口（図示しない）が設けられている。このような構成により、フィルタを通してクリーン化されたエアーを光配向装置１内に、特に後述する照射位置ＰＩに吹付けることができる。
【００２０】
これより、第一の実施形態に係る光配向装置１によって基板１１に形成されている配向膜を配向処理する手順について説明する。
【００２１】
まず、上流工程において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１１が、光配向装置１に導入される。そして、光配向装置１に導入された基板１１が、基板受取位置ＰＲにおいて、基台Ｂの脇に設置されている多関節ロボット１７ａによって、偏光板１５ｐに対して所望の偏光角度を取ることができるように、基板支持体１３の基板配置面１３ｓに吸引固定されることにより配置される。つまり、基板１１を、基板配置面１３ｓに対してあらゆる角度α（図２）で配置することができる。
【００２２】
次いで、基板１１が支持された基板支持体１３が、基板受取位置ＰＲから光照射位置ＰＩに向かって走行する。基板１１は、光照射位置ＰＩにおいて、紫外線照射装置１５の脇を搬送されつつ、光源１５ｓから偏光板１５ｐを介して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１１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。これにより、第一の実施形態において紫外線の偏光方向が例えば基板支持体１３の走行方向ＭＤと平行である場合では、ポリマー鎖が形成される方向（配向方向）は、基板支持体１３の走行方向ＭＤと直交する方向、すなわち基板１１の長手方向に対して（９０−α）°の方向となる。ここで、基板支持体１３の走行速度や、紫外線照射装置１５からの照射光の波長、光量などは、基板１１や配向膜の種類、大きさなどに応じて最適な値が決定されるが、例えば第一の実施形態では、基板支持体１３の走行速度は一定であり、１０ｍｍ／ｓｅｃであって、紫外線照射装置１５は、偏光板１５ｐによって偏光された、主波長が２５４ｎｍの紫外線を照射し、その積算光量は８００ｍＪ／ｃｍ２である。
【００２３】
その後、配向処理された基板１１を支持する基板支持体１３は、光照射位置ＰＩから基板払出位置ＰＯに向かって走行する。基板１１は、基板払出位置ＰＩにおいて、基台Ｂの脇に設置されている多関節ロボット１７ｂにより基板配置面１３ｓから剥離されて、次工程に送られる。
【００２４】
次いで、基板１１が払出された基板支持体１３は、基板払出位置ＰＯから基板受取位置ＰＲに向かって走行し、基板受取位置ＰＲにおいて、次の基板１１を連続して受け取ることができる。
【００２５】
これより、第一の実施形態に係る光配向装置１によって奏される効果について説明する。
【００２６】
（１）  基板支持体１３を、基台Ｂに縦置きして、基板１１が水平面に対して垂直になるように配置することによって、基板１１が水平になるように配置する従来の光配向装置１と比較して、光配向装置１を設置するスペースが大幅に削減できる。
【００２７】
（２）  基板支持体１３を縦置きしたために、紫外線照射装置１５も縦に設置することができる。これにより、光源１５ｓの交換などのメンテナンスが容易であり、かつメンテナンススペースも大幅に削減できる。一例として、光源１５ｓの初期照度は４５０ｍＪ／ｃｍ２であったが、７００時間の使用により初期照度の７０％の放射照度に低下したため、光源１５ｓの交換を実施した。従来の光配向装置１では、光源１５ｓを引き出すための、光源１５ｓの長さ分のメンテナンススペースが必要であったが、第一の実施形態に係る光配向装置１では、紫外線照射装置１５の側面から光源１５ｓを容易に交換することができ、メンテナンススペースを削減することができた。
【００２８】
（３）  また、従来の光配向装置１では、上述のように、紫外線照射装置１５が配向処理する基板１１の上に位置していたので、紫外線が配向膜に照射されたことによる、配向膜を形成する光配向材料の分解反応により発生する昇華物によって、紫外線照射装置１５が汚染される。しかしながら、第一の実施形態に係る光配向装置１では、紫外線照射装置１５が配向処理する基板１１の横に位置するので、昇華物は基板１１に沿って上昇することから、光源１５ｓへの付着が抑制される。このため、昇華物により紫外線照射装置１５が汚染されることが抑制される。したがって、第一の実施形態に係る光配向装置１では、紫外線照射装置１５を清掃する頻度が減少し、その結果メンテナンスが容易である。
【００２９】
（４）  さらに加えて、第一の実施形態に係る光配向装置１では、上述のように、カバーの天井部にフィルタが取り付けられた吹出口が設けられており、この吹付口からクリーン化したエアーを光配向装置１内に、特に照射位置ＰＩに吹付けることができる。したがって、従来の光配向装置１（図５）のように基板の上方に紫外線照射装置１５、つまり障害物がないため、クリーン化されたエアーが、装置内で上方から下方へ理想的な流れを作り、空気の滞留が抑制される。その結果、クリーン化した装置を提供することができる。
【００３０】
（５）  また、第一の実施形態に係る光配向装置１では、基板１１の配向処理終了後の基板支持体１３を、ループ機構を用いて元の位置に復帰させる機構を有することにより、基板受取位置ＰＲにおいて基板１１を受け取る工程、照射位置ＰＩにおいて基板１１に形成された配向膜を配向処理する工程、及び基板払出位置ＰＯにおいて処理済の基板１１を下流の工程に払出す工程を、連続して繰り返すことができる。その結果、第一の実施形態に係る光配向装置１は、従来の光配向装置１と比較してスループットが高い。
【００３１】
なお、後工程において、上述のように作成した基板１１を用いて液晶材料を挟持して、液晶表示素子を作製できる。第一の実施形態に係る光配向装置１を用いて作製された液晶表示素子は、以前より一般的に用いられている配向膜の配向方法であるラビング法によって製造された液晶表示素子と比較して、高品位の配向品質を得ることができる。さらに、第一の実施形態に係る光配向装置を用いて作成した液晶表示素子では、上述のように空気の滞留が抑制され、装置内がクリーン化されたことから、従来の水平走行型の光配向装置１で配向処理した液晶表示素子に見られた、ダストを核にした欠点は発生しないため、さらに液晶表示素子の品質を向上させることができる。
【００３２】
なお、第一の実施形態では、基板支持体１３は、走行経路Ｒをループ状に走行するように、基台Ｂ上に取り付けられているが、基板支持体１３は、従来の光配向装置１のように、一方向にのみ走行するように基台Ｂに取り付けられてもよい。この場合、スループットはある程度犠牲になるが、装置の設置面積をさらに縮小することができる。
【００３３】
また、第一の実施形態に係る光配向装置１は、基板支持体１３が走行するように構成されているが、基板支持体１３が固定されており、紫外線照射装置１５が基板支持体１３の周囲を走行して、基板支持体１３に支持されている基板１１に対して紫外線を照射するように構成してもよい。
【００３４】
なお、第一の実施形態に係る光配向装置１は、１つのみの紫外線照射装置１５を備えるが、複数の紫外線照射装置１５を備えてもよい。これにより、基板支持体１３が走行経路Ｒを一周する間に、複数の基板１１を処理することができる。あるいは、１つの基板１１に対する積算光量を増加させることができる。
【００３５】
（第二の実施形態）
これより、図３を参照しつつ本発明の第二の実施形態に係る光配向装置１を説明する。図３は、本発明の第二の実施形態に係る光配向装置１の模式上面図である。なお、第二の実施形態については、第一の実施形態と異なる点を主に説明する。第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、基板支持体１３が、略矩形の走行経路Ｒを並進移動する点にある。
【００３６】
第二の実施形態に係る光配向装置１では、基板支持体１３を並進移動させることにより、第一の実施形態に係る光配向装置１の駆動装置のような基板支持体１３を回転させる機構が不要になり、より簡素に光配向装置１を構成することができる。
【００３７】
第二の実施形態に係る光配向装置１によって奏される効果は、第一の実施形態に係る光配向装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
（第三の実施形態）
これより、図４を参照しつつ、本発明の第三の実施形態に係る光配向装置１を説明する。図４は、本発明の第三の実施形態に係る光配向装置１の模式斜視図である。なお、第三の実施形態については、第二の実施形態と異なる点を主に説明する。第三の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、基板支持体１３が、水平面に対して傾斜している基板配置面１３ｓを含む点である。
【００３９】
第三の実施形態では、基板支持体１３の基板配置面１３ｓが水平面に対して傾斜していることから、その上に配置される基板１１は、水平面に対して傾斜した状態で基板支持体１３に支持される。
【００４０】
図４を参照すると、紫外線照射装置１５は、基板１１に対して平行に配置された光源１５ｓを含み、その結果、基板支持体１３の基板配置面１３ｓと同様に水平面に対して傾斜している。
【００４１】
第三の実施形態に係る光配向装置１では、基板支持体１３の基板配置面１３ｓを傾斜させていることにより、基板配置面１３ｓを水平面に対して平行に構成するよりも、光配向装置１の設置面積を減少させることができる。また、基板配置面１３ｓが水平面に対して垂直ではなく、傾斜していることから、第一及び第二の実施形態に係る光配向装置と比較して、多関節ロボット１７ａ、１７ｂによる基板配置面１３ｓへの基板１１の受け渡しが容易である。
【００４２】
基板配置面１３ｓの傾斜角度は、光配向装置１の設置面積や、基板配置面１３ｓへの基板１１の受け渡しの容易さなどを考慮しつつ、任意に決定することができる。また、基板支持体１３は、基板１１を受取り易くするために、基板１１を受取るときに基板配置面１３ｓを水平面と平行又は水平面に近い傾斜角度になるように傾斜させ、その後、基板１１に形成された配向膜を配向処理するときに基板配置面１３ｓを水平面に対して垂直に又は垂直に近くなるように傾斜させるように、傾斜角度を変更できるように構成されてもよい。
【００４３】
第三の実施形態に係る光配向装置１によって奏される効果は、第一の実施形態に係る光配向装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
上記実施形態では、基板支持体１３の基板配置面１３ｓに基板１１支持して、基板１１を搬送したが、上述のような基板支持体１３に替えて、例えばリニアモータ駆動機構によって駆動される、基台Ｂから突出する複数のピンが、これらの先端に設けられた、真空ラインと連通する吸込口によって、基板１１を吸引固定しつつ走行することによって基板１１を搬送してもよい。これにより、静電気の発生をさらに抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    光配向装置
１１    基板
１３    基板支持体
１５    紫外線照射装置
１５ｓ    光源
１５ｐ    偏光板
【図１】
2015087642.tif 000003
【図２】
2015087642.tif 000004
【図３】
2015087642.tif 000005
【図４】
2015087642.tif 000006
【図５】
2015087642.tif 000007