CN109387898A - 线栅组件、起偏照明装置及光配向设备 - Google Patents

线栅组件、起偏照明装置及光配向设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种线栅组件、起偏照明装置和光配向设备，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件，每个所述线栅偏振元件包括基底和线栅；所述线栅位于所述基底的表面；多个所述线栅偏振元件沿着所述线状光源长度的方向以互补的形式并排拼接，由于线栅偏振元件边缘会存在微小的缺口或凹凸，将这些线栅偏振元件相抵排列会在拼接处形成空隙，本发明提供的相邻两个所述线栅偏振元件的线栅在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进拼接缝隙的光进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。

Description

线栅组件、起偏照明装置及光配向设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种线栅组件、起偏照明装置及光配向设备。
背景技术
光取向的技术是使用起偏照明装置向光配向膜照射特定波长的偏振光而进行取向，即将规定波长的偏振光照射在配向膜上，使得与偏振光的偏振轴方向一致或垂直的配向膜发生光致反应。
起偏照明装置一般包括照明组件和线栅组件组，由于配向膜需要的是波长在250nm～320nm的紫外线，线栅组件的线栅栅格间距优选为100nm，而目前半导体加工装置所能加工的基材直径为300mm。因此用于起偏照明装置的线栅组件的线栅只能采用多个线栅光源长度方向排列布置。
由于线栅组件是从玻璃基底上切割下来的，在边缘会存在微小的缺口或凹凸，只将这些偏振元件相抵排列会存在间隙，来自照明组件的直射光(无偏振光)从该间隙漏出，消光比会变差；而且切割时边缘的破损会引起栅格的缺损，在偏振元件的周边部分消光比也会变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线栅组件、起偏照明装置及光配向设备,以解决现有技术中中线状光源发出的光通过线栅组件后消光比差，照度不均匀等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种线栅组件，用于对来自线状光源的光进行偏振，其特征在于，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件，每个所述线栅偏振元件包括基底和线栅；
所述线栅位于所述基底的表面；
多个所述线栅偏振元件沿着所述线状光源的长度方向以互补的形式并排拼接，并且拼接处形成有拼接缝隙；
相邻两个所述线栅偏振元件的线栅在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进所述拼接缝隙的光进行偏振；
可选的，所述拼接缝隙的隙宽优选为2mm～5mm；
可选的，每个所述线栅偏振元件均为双面线栅元件，且双面的线栅的栅距均相同；
可选的，相邻两个所述线栅偏振元件之间以完全互补的形式进行拼接；
可选的，相邻两个所述线栅偏振元件中一个所述线栅偏振元件为凸形结构，则另一个所述线栅偏振元件为倒凸形结构；
可选的，所述凸形结构和倒凸形结构的台阶高度均为所述线栅偏振元件的厚度的一半；
可选的，所述凸形结构的台阶面宽度需大于：所述拼接缝隙的隙宽+所述基底的厚度+2*所述线栅偏振元件的加工误差和缺陷影响宽度；
可选的，所述线栅偏振元件包括第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件，多个所述第一线栅偏振元件沿着所述线状光源的长度方向并排拼接，相邻两个所述第一线栅偏振元件进行拼接的拼接面均呈台阶形状，所述第二线栅偏振元件嵌入在相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面之间；
可选的，所述拼接面包括两级台阶，相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面组合形成所述拼接缝隙及拼接缝隙下方的“凸”形空间，所述第二线栅偏振元件为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内；
可选的，所述第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件均为单面线栅元件；
可选的，所述拼接缝隙与所述第二线栅偏振元件在垂向上有空隙；
可选的，所述空隙的垂向高度为1mm～2mm；
可选的，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度大于3倍所述拼接缝隙的隙宽；
可选的，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度还需大于：拼接缝隙的隙宽+2*(所述第二线栅偏振元件与第一线栅偏振元件的线栅面高度差+第二线栅偏振元件自身的加工误差和缺陷影响宽度)；
可选的，所述拼接缝隙中通入有冷却保护气体；
本发明还提供了一种起偏照明装置，所述起偏照明装置包括照明组件和所述线栅组件；
所述照明组件包括一线状光源；
所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光；
本发明还提供了一种光配向设备，采用所述起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
在本发明提供的线栅组件、起偏照明装置和光配向设备中，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件，每个所述线栅偏振元件包括基底和线栅；所述线栅位于所述基底的表面；多个所述线栅偏振元件沿着所述线状光源长度的方向以互补的形式并排拼接，由于线栅偏振元件边缘会存在微小的缺口或凹凸，将这些线栅偏振元件相抵排列会在拼接处形成空隙，本发明提供的相邻两个所述线栅偏振元件的线栅在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进拼接缝隙的光进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。
附图说明
图1为实施例一提供的线栅组件的示意图；
图2为实施例二提供的线栅组件的示意图；
图3为实施例三提供的线栅组件的示意图；
图4为实施例三提供的线栅组件的第一线栅偏振元件的示意图；
图5为实施例三提供的线栅组件的副线栅偏振元件的示意图；
其中，1-线栅偏振元件，11-线栅，12-基底，2-拼接缝隙，3-框架，4-副线栅偏振元件，5-主线栅偏振元件，垂向空隙6。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
参阅图1，其为本实施例提供的线栅组件的示意图，本实施例提供的线栅组件，用于对来自线状光源的光进行偏振，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件1，每个所述线栅偏振元件1包括基底12和线栅11；所述线栅11位于所述基底12的表面；多个所述线栅偏振元件1沿着所述线状光源的长度方向以互补形式并排拼接，并且拼接处形成有拼接缝隙2；相邻两个所述线栅偏振元件1的线栅11在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进所述拼接缝隙的光进行偏振。
请继续参阅图1，本实施例中每个所述线栅偏振元件1均为双面线栅元件，且双面的线栅的栅距均相同。具体的，所述线栅偏振元件1的基底12的上下两个表面均设置有线栅11，每个所述线栅偏振元件1具有拼接面，在所述拼接面上加工出足够宽度的一个台阶，使所述线栅偏振元件呈凸字型，所述凸字型线栅偏振元件1拼接时使加工出的台阶面相互搭接，即相邻两个线栅偏振元件1中一个为凸字型，另一个则为倒凸字型，从而以完全互补的形式实现拼接并固定于框架3上。所述线栅11在拼接处有重叠的区域，使得有线栅11遮挡进入拼接缝隙2的光，对拼接缝隙2中的光进行偏振，有效的防止未偏振化的光线通过拼接缝隙2泄露，以获得更好的消光比和照度均匀性。
所述线状光源可以是一个长灯管，长灯管位于所述线栅偏振元件1的上方，所述线栅偏振元件1沿着所述长灯管的长度方向并排拼接，长灯管发出的光线入射到线栅偏振元件1上，为了更好的叙述，定义所述线栅偏振元件1沿着拼接方向的尺寸为长度，垂直于拼接方向且与拼接方向位于同一水平面的尺寸为宽度，与长度和宽度均垂直的方向的尺寸为高度。
所述基底12的厚度大于6mm，优选的，综合考虑到基底的支撑性和所占空间的大小，所述基底12的厚度包括6mm-8mm；所述基底12均透明的石英玻璃基底，利于光线透过。
由于机械加工误差的存在，相邻两个线栅偏振元件1之间需要预留一定的调整空间，优选的，将相邻两个线栅偏振元件1之间的拼接缝隙2的隙宽设为大于等于2mm，优选值为2mm-5mm。
本实施例中所述线栅偏振元件1的拼接面的台阶高度为所述线栅偏振元件1的厚度的一半，台阶面的长度需大于：所述拼接缝隙2的隙宽+所述基底12的厚度+2*所述线栅偏振元件1的加工误差和缺陷影响宽度。一般所述线栅偏振元件1的加工误差和缺陷影响宽度可估为2mm。
在所述拼接缝隙2中通入冷却保护气体。所述线栅11的材质为金属或金属氧合物，当所述线栅11的材质为金属时，所述冷却保护气体为惰性气体，优选为氮气。
实施例二
接着参阅图2，其为本实施例提供的线栅组件的示意图，上一个实施例中，在所述线栅偏振元件1的拼接面上加工出一个台阶并进行互相搭接，但实际上，也可以将拼接面加工成其他的外形，例如如图2所示的线栅组件，将所述拼接面加工成锯齿形(图2中只示意性的展示了一个齿的情况，但本发明不限于一个齿)，例如相互拼接的两个线栅偏振元件1，其中一个线栅偏振组件1的拼接面加工成向内凹的锯齿，另一个与之拼接的线栅偏振元件1的拼接面加工成向外凸的锯齿，所述内凹的锯齿与外凸的锯齿尺寸相匹配，以利于拼接。同样的，所述线栅偏振元件1的基底12的上下两个表面均设置有线栅11，以在拼接缝隙2处形成重叠区，防止未偏振化的光线发生泄露。
实施例三
请参阅图3，其为本实施例提供的线栅组件的示意图，与实施例一不同的是，本实施例中所述线栅组件包括主线栅偏振元件5和副线栅偏振元件4，多个所述主线栅偏振元件5沿着所述线状光源的长度方向并排拼接，相邻两个所述主线栅偏振元件进行拼接的拼接面均呈台阶形状，所述副线栅偏振元件嵌入在相邻两个所述主线栅偏振元件5的拼接面之间以覆盖由相邻两个主线栅偏振元件5拼接形成的所述拼接缝隙2。优选的，所述主线栅偏振元件5和副线栅偏振元件4均为单面线栅元件。
所述副线栅偏振元件4与所述主线栅偏振元件5之间有一垂向空隙6，所述垂向空隙6的高度优选为1mm-2mm。所述副线栅偏振元件4的长度至少大于3倍所述拼接缝隙2的隙宽。为保证在光线以0～45°入射角的情况下入射也不漏出非偏振光，副线栅偏振元件4的长度还需大于：拼接缝隙2的隙宽+2*(所述副线栅偏振元件4与主线栅偏振元件5的线栅面高度差+副线栅偏振元件4自身的加工误差和缺陷影响宽度)。
优选的，每个所述主线栅偏振元件5的拼接面呈台阶形状，每个所述副线栅偏振元件4的外形与所述台阶形状相匹配。如图4所示，每个主线栅偏振元件在拼接面均加工出2级台阶，如图5所示，所述副线栅偏振元件4的拼接面加工成1级台阶的形状，所述副线栅偏振元件4的拼接面与主线栅偏振元件5进行搭接，具体的，相邻两个所述主线栅偏振元件5的拼接面组合形成所述拼接缝隙2及拼接缝隙2下方的“凸”形空间，所述副线栅偏振元件4为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内，此时副线栅偏振元件4的台阶与主线栅偏振元件5的第二级台阶面接触，副线栅偏振元件4的线栅面与主线栅偏振元件5的第一级台阶面之间留有所述垂向空隙6，这样不仅可使通入拼接缝隙2的冷却保护气体进入到主线栅偏振元件5与副线栅偏振元件4之间，还能保持流场的密闭性。所述副线栅偏振元件4的台阶与主线栅偏振元件5的第二级台阶面的接触长度大于3mm，优选值为4～5mm。
本发明还提供了一种起偏照明装置，所述起偏照明装置包括照明组件和所述线栅组件；所述照明组件包括一线状光源；所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光。
所述照明组件包括直槽型或流槽型的反射罩和灯管，所述灯管为一线状光源，灯管发出的光经反射罩反射后形成具有特定角度的光线。当光线穿过线栅组件时，与线栅组件的长度方向平行的偏振光成分大部分被反射，与线栅组件的长度方向垂直的偏振光则透过，以形成一组偏振光。
本发明还提供了一种光配向设备，利用所述起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
综上，在本发明实施例提供的线栅组件、起偏照明装置及光配向设备中，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件，每个所述线栅偏振元件包括基底和线栅；所述线栅位于所述基底的表面；多个所述线栅偏振元件沿着所述线状光源的长度方向以互补形式并排拼接，由于线栅偏振元件边缘会存在微小的缺口或凹凸，将这些线栅偏振元件相抵排列会在拼接处形成拼接缝隙，本发明提供的相邻两个所述线栅偏振元件的线栅在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进拼接缝隙的光进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种线栅组件，用于对来自线状光源的光进行偏振，其特征在于，所述线栅组件包括多个线栅偏振元件，每个所述线栅偏振元件包括基底和线栅；
所述线栅位于所述基底的表面；
多个所述线栅偏振元件沿着所述线状光源的长度方向以互补的形式并排拼接，并且拼接处形成有拼接缝隙；
相邻两个所述线栅偏振元件的线栅在拼接处具有重叠的部分，所述重叠的部分能够对所述线状光源入射进所述拼接缝隙的光进行偏振。
2.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接缝隙的隙宽优选为2mm～5mm。
3.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，每个所述线栅偏振元件均为双面线栅元件，且双面的线栅的栅距均相同。
4.如权利要求3所述的线栅组件，其特征在于，相邻两个所述线栅偏振元件之间以完全互补的形式进行拼接。
5.如权利要求4所述的线栅组件，其特征在于，相邻两个所述线栅偏振元件中一个所述线栅偏振元件为凸形结构，则另一个所述线栅偏振元件为倒凸形结构。
6.如权利要求5所述的线栅组件，其特征在于，所述凸形结构和倒凸形结构的台阶高度均为所述线栅偏振元件的厚度的一半。
7.如权利要求6所述的线栅组件，其特征在于，所述凸形结构的台阶面宽度需大于：所述拼接缝隙的隙宽+所述基底的厚度+2*所述线栅偏振元件的加工误差和缺陷影响宽度。
8.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述线栅偏振元件包括第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件，多个所述第一线栅偏振元件沿着所述线状光源的长度方向并排拼接，相邻两个所述第一线栅偏振元件进行拼接的拼接面均呈台阶形状，所述第二线栅偏振元件嵌入在相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面之间。
9.如权利要求8所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接面包括两级台阶，相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面组合形成所述拼接缝隙及拼接缝隙下方的“凸”形空间，所述第二线栅偏振元件为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内。
10.如权利要求9所述的线栅组件，其特征在于，所述第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件均为单面线栅元件。
11.如权利要求9所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接缝隙与所述第二线栅偏振元件在垂向上有空隙。
12.如权利要求11所述的线栅组件，其特征在于，所述空隙的垂向高度为1mm～2mm。
13.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度大于3倍所述拼接缝隙的隙宽。
14.如权利要求13所述的线栅组件，其特征在于，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度还需大于：拼接缝隙的隙宽+2*(所述第二线栅偏振元件与第一线栅偏振元件的线栅面高度差+第二线栅偏振元件自身的加工误差和缺陷影响宽度)。
15.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接缝隙中通入有冷却保护气体。
16.一种起偏照明装置，其特征在于，所述起偏照明装置包括照明组件和如权利要求1-15中任一项所述的线栅组件；
所述照明组件包括一线状光源；
所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光。
17.一种光配向设备，其特征在于，采用如权利要求16所述的起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
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