CN103941480A - 偏振光照射装置 - Google Patents

Abstract

一种偏振光照射装置，具备线栅偏振元件，被构成为如下装置，能够防止安装于装置的线栅偏振元件的线栅的破损，并且能够防止因硅氧烷化合物引起的白浊。在与线栅偏振元件的光源的相反侧（被照射面侧）设置滤光器。进一步，使空气在线栅偏振元件与滤光器之间流动。作为滤光器使用透射想要进行偏振的波长的光的部件。

Description

偏振光照射装置

技术领域

本发明涉及一种向液晶元件的取向膜或视场角补偿薄膜的取向层等照射规定波长的偏振光来进行取向的偏振光照射装置，尤其涉及使用线栅偏振元件的偏振光照射装置。

背景技术

近年来，关于以液晶面板为代表的液晶显示元件的取向膜或视场角补偿薄膜的取向层等的取向处理，采用了照射紫外线区域的波长的偏振光来进行取向的被称为光取向的技术。以下，将设置有通过光进行取向的取向膜或取向层的薄膜等、通过光产生取向特性的膜或层总称为光取向膜。

光取向膜与液晶面板的大型化一起，成为例如一个边为2000mm以上的四角形那样的大面积化。

例如在专利文献1等中提出了一种偏振光照射装置：为了相对于上述那样的大面积的光取向膜进行光取向，而将具有作为线状的光源的棒状的灯和线栅状的线栅的偏振元件（以下称为线栅偏振元件）进行了组合。

棒状灯能够制作成发光长度较长的部件。因此，只要使用具有与光取向膜的宽度对应的发光长度的棒状灯，对来自该灯的光进行偏振并照射，并将取向膜或光源向与灯的长度方向正交的方向移动，就能够对较大面积的取向膜以较短的时间进行光取向处理。

图6表示将作为线状的光源的棒状灯和线栅偏振元件进行了组合的现有的偏振光照射装置的构成例。

在该图中，作为光取向膜的工件W例如是视场角补偿薄膜那样的带状的长工件，从输出辊R1被输出，沿图中箭头方向被搬送并且通过偏振光照射进行光取向处理，通过卷取辊R2被卷取。

偏振光照射装置的光照射部10具备：棒状灯11，放射光取向处理所需要的波长的光（紫外线），例如高压水银灯或在水银中添加了其他金属的金属卤化物灯；导水管状的反射镜12，将来自该棒状灯11的紫外线向工件W反射。如上述那样，使用棒状灯11的长度具有与发光部在和工件W的搬送方向正交的方向上的宽度对应的长度的棒状灯。

光照射部10以灯11的长度方向成为工件W的宽度方向（相对于搬送方向正交的方向）的方式配置。

在光照射部10的光射出侧设置作为偏振元件的线栅偏振元件81。来自光照射部10的光通过线栅偏振元件81被偏振，并向在光照射部10之下搬送的工件W照射，进行光取向处理。

线栅偏振元件是在透射想要进行偏振的波长的光的透明基板（例如玻璃基板）上形成有栅格（线和空间）的部件，例如在专利文献2或专利文献3中示出了其详细内容。

当在光路中插入线栅偏振元件时，在入射的光中，与栅格的长度方向平行的偏振成分大部分被反射或被吸收，而与栅格的长度方向正交的偏振成分通过。因此，通过了线栅偏振元件的光成为具有与偏振元件的栅格的长度方向正交的方向的偏振轴的偏振光。

对光取向处理使用紫外线区域的偏振光。为了使入射于线栅偏振元件的光成为偏振光，而需要形成于透明基板的栅格的宽度或间隔比偏振的光的波长短（例如为100nm）。

因此，栅格的形成需要细微的加工技术，利用使用于半导体集成电路制造中的平版印刷技术或蚀刻技术，但此处使用的平版印刷装置或蚀刻装置能够加工的工件的大小有限度。因此，线栅偏振元件不能够成为大型的部件，目前能够制作的大小到直径300mm左右为止。

此处，例如专利文献4中提出了如下方案：在对应于发光长度较长的棒状的光源，例如长度为1m～3m的棒状的高压水银灯或金属卤化物灯而需要较大（较长）的偏振元件的情况下，使矩形的线栅偏振元件为多个，使栅格的方向一致，并在框架中沿着灯的长度方向排列，作为1个偏振元件单元来使用。

专利文献1：日本特开2011－145381号公报

专利文献2：日本特开2002－328234号公报

专利文献3：日本特表2003－508813号公报

专利文献4：日本专利第4506412号公报

非专利文献1：竹田、野中、藤本“洁净室环境问题，硅氧烷化合物”洁净技术1998年4月号34页

如上述那样，线栅偏振元件的栅格通过细微的加工而制造，栅格的宽度或间隔例如为100nm，因此，当错误地用手指接触，或在其上面落上东西时，会造成栅格构造损坏，而不能够发挥作为偏振元件的作用。然而，因为细微，在透明基板（玻璃）的表面形成有栅格的情况用肉眼难以分辨。

因此，认为在偏振光照射装置的维修检查时等，错误地接触安装于装置的偏振元件的栅格形成面，或在偏振元件上落上某种东西，会造成细微的栅格损坏。

另外，已知在配置这样的偏振光照射装置的半导体或液晶显示元件的工厂的洁净室的空气中，含有被称为硅氧烷化合物的物质会成为制造上的故障或收获率恶化的原因（例如参照非专利文献1）。

硅氧烷化合物例如含有较多的抗蚀剂的显影液等。当硅氧烷化合物被照射紫外线时，因光化学反应而产生白粉，使得紫外线照射装置内部的光学元件的表面白浊。

线栅偏振元件是在玻璃基板等的表面形成有细微的栅格的部件，当在该面上附着硅氧烷化合物时，不能够简单地清洗。

发明内容

本发明是考虑上述问题而作成的，本发明的目的在于构成如下装置：在具有线状的光源和对来自该光源的光进行偏振的线栅偏振元件的偏振光照射装置中，在装置的维修时等，不会使手指接触安装于装置的线栅偏振元件的栅格形成面、不会落上东西而损坏栅格，并且不会在线栅偏振元件的表面产生因硅氧烷化合物而带来的白浊。

为了解决上述课题，在具备线栅偏振元件的偏振光照射装置中，在相对于线栅偏振元件为与光源相反侧（被照射物侧）设置滤光器。滤光器使用透射想要进行偏振的波长的光的部件。

进一步，在线栅偏振元件与滤光器之间，防止线栅偏振元件的白浊，且流动对线栅偏振元件和滤光器进行冷却的空气。

发明效果

在线栅偏振元件的与光源的相反侧（被照射物侧）设置有滤光器，因此，从偏振光照射装置的外部，手指等难以接触线栅偏振元件，能够防止栅格的破损。

另外，在相对于线栅偏振元件为配置有被照射物（工件）的一侧设置滤光器，因此，在线栅偏振元件的表面难以附着硅氧烷化合物，在线栅偏振元件上难以产生白浊。进一步，通过使空气在线栅偏振元件与滤光器之间流动，在线栅偏振元件的表面更加难以附着硅氧烷化合物，在线栅偏振元件上难以产生白浊。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的偏振光照射装置的灯罩（灯具）的概略构成的图。

图2是表示偏振元件单元的构造的图。

图3是表示本发明的第1实施例的变形例的图。

图4是表示本发明的第2实施例的偏振光照射装置的灯罩（灯具）的概略构成的图。

图5是表示本发明的第2实施例的变形例的图。

图6是表示现有的偏振光照射装置的构成例的图。

符号说明

1、灯罩（灯具）

10、光照射部

11、棒状灯

12、反射镜

20、散热器（冷却器）

30、鼓风机（送风机）

40、间隔壁

50、通风路

60、外壁

70、光射出口

80、偏振元件单元

81、线栅偏振元件（偏振板）

82、偏振板的保持框

83、遮光板

90、滤光单元

91、滤光板

92、滤光板的保持框

93、通风路形成部件

100、通风路

110、送风嘴

G、线栅

W、工件

具体实施方式

图1是表示本发明的第1实施例的偏振光照射装置的灯罩（灯具）的概略构成的图。该图是相对于灯罩的长度方向正交的方向的剖视图。另外，在该图中，对灯的点灯装置等的构成省略表示。

灯罩1具备：光照射部10；在其上部的水冷式的冷却器（散热器）20；以及送风机（鼓风机）30。光照射部10具有灯11和对来自灯11的光进行反射的反射镜12。如图中实线箭头所示那样，来自灯11的光被直接或通过反射镜12被反射，经由线栅偏振元件81和相对于偏振元件81设有间隔而配置的滤光板91向工件W照射。

鼓风机30在灯11点灯时，产生对灯11、反射镜12、线栅偏振元件81以及滤光板91等进行冷却的冷却风，散热器20起到使冷却了灯11和反射镜12等的冷却风的温度下降的作用。

光照射部10通过间隔壁40围绕，其外侧覆盖有灯罩1的外壁60。在间隔壁40与外壁60之间形成有间隙。该间隙成为供冷却风通过的通风路50。

冷却风从鼓风机30被输出并通过通风路50，从反射镜12的光射出侧对灯11和反射镜12进行冷却。另外，冷却风的一部分通过线栅偏振元件81与滤光板91之间的通风路100，对线栅偏振元件81和滤光板91进行冷却。对灯11、反射镜12、线栅偏振元件81以及滤光板91等进行冷却而变成较高温度的冷却风被引入光照射部10的内侧，通过散热器20后被冷却，并再次通过鼓风机30被输出。此处，鼓风机30起到使空气在偏振板81与滤光板91之间流动的空气供给机构的作用。

另外，在灯罩1的外壁60上形成有供从光照射部10向着工件W照射的光通过的光射出口70。

在该光射出口70上安装有具有对通过此处的光进行偏振的线栅偏振元件81的偏振元件单元80和具有滤光板91的滤框92。

偏振元件单元80的线栅偏振元件81是在透射用于进行光取向处理的波长的光的通明基板（玻璃基板）的一方的表面形成有线栅（以下也称为栅格）G的部件。此处，将栅格G的形成面朝向与灯11的相反侧（工件侧）地配置。

图1中的线栅偏振元件81的栅格G向图面左右方向延伸。

图2是表示偏振元件单元80的构造的图。图2（a）是偏振元件单元80的俯视图，图2（b）是偏振元件单元80的侧剖视图，图2（c）是偏振元件单元80的立体图。

偏振元件单元80是将多个线栅偏振元件（以下也称为偏振板）81沿着棒状灯12的长度方向（图2的左右方向）排列保持在框（保持框）82内的部件。保持框82以从上下夹入各偏振板81的方式进行保持。

在相邻的偏振板与偏振板之间设置1mm～2mm左右的间隙。为了调整为使偏振板彼此的栅格G的方向成为平行，而使用该间隙使偏振板81旋转移动地进行位置调整。接着，该间隙在偏振元件单元80中被遮光板83覆盖，以便不从此处泄漏无偏振光。

如上述那样，各线栅偏振元件（偏振板）81如图2（b）所示那样，配置成栅格G的形成面处于灯（光源）侧（灯罩的内侧）。

而且，在偏振板81的与光源（灯11和反射镜12）的相反侧（偏振元件单元80的工件W侧）的、形成于外壁60的光射出口70的位置上配置滤光单元90。滤光单元90与偏振板81相同，是将多个滤光板91沿着灯12的长度方向排列配置在保持框92内的部件。作为滤光板91，能够使用透射进行偏振的紫外线的波长的石英板。另外，也可以使用形成有遮断光取向处理不需要的可见光或红外线的干涉的干涉滤光器。

通过这样构成，偏振板81成为设置在灯罩1的外壁60的内部，并且在形成于外壁60的作为开口的光射出口70安装有滤光单元90。因此，手指等不直接接触偏振板81，能够防止栅格G的破损。

当使偏振板81与滤光板91接触并重叠时，偏振板81的栅格G有损伤的可能性，因此，通过通风路形成部件93，将两者隔开5mm～100mm左右的间隔而配置。该间隔形成供冷却偏振板81和滤光板91的冷却风流动的通风路100。

再有，在本实施例中，通风路形成部件93立于滤光板91的保持框92之上，在其上安装有偏振元件单元80的保持框82。但也可以是，通风路形成部件93立于外壁60之上，在其上设置偏振元件单元80的保持框82。

另外，也可以将通风路形成部件93安装于光照射部10，并设置成悬吊偏振元件单元80的保持框82。总之，只要在光照射部10与偏振元件单元80之间，以及在偏振元件单元80与滤光板91的保持框92之间形成供冷却风流动的通风路就可以。

当偏振板81与滤光板91的间隔狭窄时，在它们之间难以流动冷却风，有偏振板81和滤光板91由来自灯11的热而被加热的可能性，因此设置供充足的冷却风流动的间隔。但是，为了栅格G的保护，优选设置手指无法到达偏振板81的栅格G形成面那样的间隔。

作为无法进入手指的间隔的一例而举出了IP（International Protection：国际保护）规格。这在IEC60529（1989年）中被制定，在JIS中也在C0920（1993年）中被规定，作为相对于人体的保护内容，在手指的情况下，相对于机器的保护内容示出了直径为12.5mm以下。因此，优选偏振板81与滤光板91的间隔为5mm～12.5mm。

通风路形成部件93沿着偏振元件单元80与滤光器90的长度方向在两侧（图1的左右方向）设置多个，并隔开能够通过冷却风的间隔而设置。

再有，通风路形成部件93也可以是棒状的部件，也可以是矩形的块状的部件。另外，也可以是形成有能够通过冷却风的贯通孔（优选直径为5mm以上）的板状或壁状的部件，只要能够保持偏振元件单元80与滤光器90的间隔，也可以是网状的部件。

再有，在作成形成有贯通孔的板状部件或网状部件的情况下，只要预先将成为通风口的孔或网的直径的大小设为上述的手指无法进入的大小、即直径为12.5mm以下（即能够确保通风的直径为5mm～12.5mm的孔），即使将偏振元件单元80与滤光器90之间的间隔以流动充足的冷却风的方式进行扩大，手指也无法到达偏振板81的栅格G形成面，能够保护栅格G。

另外，在相对于线栅偏振元件81为配置有工件W（被照射物）的一侧设置有滤光板91，因此，硅氧烷化合物直接接触并附着于线栅偏振元件81的表面的情况变少。由此，线栅偏振元件81难以产生白浊。进一步，在线栅偏振元件81与滤光板91之间流动冷却风（空气），因此，由此在线栅偏振元件81的表面更加难以附着硅氧烷化合物。因此，在线栅偏振元件81上更加难以产生白浊。

再有，如图1所示那样，只要预先将靠近光源侧的线栅偏振元件81的宽度（此处，宽度是指相对于线状的光源的长度方向垂直、且相对于光照射面平行的方向的宽度）设为比远离光源侧的滤光板91的宽度宽，从光源向滤光板91入射的光就不会被偏振板81的保持框82挡住，因此，能够有效地利用从光源放射的光。

图3是表示本发明的第1实施例的变形例的图。与图1示出的偏振光照射装置的构成的不同点为，偏振板81的栅格G形成面不朝向滤光板91侧，而是朝向光源侧，除此以外的构成基本上与图1示出的构成相同。

在本实施例中，偏振板81的栅格G形成面朝向光源侧，但偏振板81自身设置于灯罩1的外壁60的内部，另外，在形成于外壁60的光射出口70安装有滤光单元90。因此，手指等无法直接接触偏振板81，能够防止栅格G的破损。

另外，与第1实施例相同，由于滤光板91的存在和在滤光板91与偏振板81之间流动的冷却风（空气），能够防止硅氧烷化合物向偏振板81的附着，从而能够防止偏振板81的白浊。

图4是表示本发明的第2实施例的偏振光照射装置的灯罩（灯具）的概略构成的图。该图与图1相同，是相对于灯罩的长度方向正交的方向的剖视图。

与图1的第1实施例的构成的不同为，将偏振元件单元80配置在灯罩1的光射出口70的位置上，将滤光单元90配置在灯罩1的外壁60的外侧。

滤光单元90的滤框92通过立于外壁60的通风路形成部件93而被支承，在偏振板81与滤光板91之间形成通风路100。

而且，在灯罩1的外侧设置对上述通风路供给空气的送风嘴110。来自送风嘴110的空气通过偏振板81与滤光板91之间的通风路100，能够防止在偏振板81上附着硅氧烷化合物，由此能够防止偏振板81的白浊。

另外，在偏振元件单元80的工件侧（光射出侧）设置有滤光单元90，因此，手指等无法直接接触偏振板81，能够防止栅格G的破损。

图5是表示本发明的第2实施例的变形例的图。与图4示出的偏振光照射装置的构成的不同点为，偏振板81的栅格G形成面不朝向滤光板91侧，而是朝向光源侧。除此以外的构成基本上与图4示出的构成相同。

即使这样配置，也因为在偏振元件单元80的工件侧（光射出侧）设置有滤光单元90，因此，手指等无法直接接触偏振板81，能够防止栅格G的破损。

再有，在上述实施例中，作为光源举例说明了棒状灯，但本发明也能够应用于将射出紫外线的LED排列成多条线状而构成的光源。

Claims (3)

1.一种偏振光照射装置，具备线状的光源和对来自该光源的光进行偏振的偏振元件，其特征在于，

上述偏振元件是在透明基板上形成有线栅的线栅偏振元件，

在上述线栅偏振元件的相对于上述光源的相反侧设置有透射偏振光的滤光器。

2.根据权利要求1所述的偏振光照射装置，其特征在于，具备：

使空气在上述线栅偏振元件与上述滤光器之间流动的空气供给机构。

3.根据权利要求1或2所述的偏振光照射装置，其特征在于，

在相对于上述线状的光源的长度方向垂直且相对于光照射面平行的方向、即宽度方向观察时，上述线栅偏振元件比上述滤光器大。