CN204044470U - 紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种紫外线照射装置，该装置包括：光源，射出光；滤波器，入射从所述光源射出的光并出射紫外线；线栅偏振元件，配置于所述滤波器的出射侧，被照射所述紫外线，且射出所述紫外线的偏振光；以及框架，配置着所述线栅偏振元件，且对应于线栅偏振元件而设置着开口部。且所述紫外线照射装置沿着所述光源而具有照射区域(IA)。当将光源的长度设为L mm、所述框架的所述开口部的全长设为TL mm、所述照射区域(IA)的长度设为A mm时，满足L＞TL＞A的关系。本实用新型的紫外线照射装置抑制了光源的光轴方向上的消光比及紫外线照度的劣化，可提供高照度且高可靠性。

Description

紫外线照射装置

技术领域

本实用新型的实施方式涉及一种紫外线照射装置。

背景技术

作为转变为液晶面板的配向膜处理即摩擦(rubbing)工序的技术，光配向技术正受到瞩目。关于光配向膜用的紫外线照射装置，是在作为线状的光源的棒状灯中组合栅格偏振(grid polarization)元件。栅格偏振元件中，出射的偏振光的消光比对于入射至偏振元件的光的角度的依存性比利用蒸镀膜或布鲁斯特角(Brewster angle)的偏振元件小。因此，即便为从棒状灯出射的光这样的发散光，只要入射角度为±45°的范围，则可遍及被照射光的整个区域而获得相对良好的消光比的偏振光。因此，如果使棒状灯的长度对应于光配向膜的宽度而设置，并使光配向膜相对于紫外线照射装置而相对地朝一方向移动，则原理上利用1个灯便可进行大面积的光配向膜的配向处理。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2009-265290公报

[专利文献2]日本专利特开2011-145381公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

本实用新型的实施方式提供一种抑制了光源的光轴方向上的消光比及紫外线照度的劣化的紫外线照射装置。

[解决问题的手段]

本实用新型中的实施方式的紫外线照射装置包括：光源，射出光；滤波器，入射从所述光源射出的光并出射紫外线；线栅(wire gird)偏振元件，配置于所述滤波器的出射侧，被照射所述紫外线，并射出所述紫外线的偏振光；以及框架，配置着所述线栅偏振元件，对应于所述偏振元件而设置着开口部；且所述紫外线照射装置沿着所述光源而具有照射区域。当将所述光源的长度设为L mm、所述框架的所述开口部的全长设为TL mm、所述照射区域的长度设为Amm时，满足L＞TL＞A的关系。

[实用新型的效果]

根据本实用新型的实施方式，可提供抑制了光源的光轴方向上的消光比及紫外线照度的劣化的紫外线照射装置。

附图说明

图1是例示第一实施方式的紫外线照射装置的示意图。

图2是例示第一实施方式的紫外线照射装置的示意性正面图。

图3是例示第一实施方式的紫外线照射装置中偏振光的轨迹的示意性剖面图。

图4是表示第一实施方式的紫外线照射装置中光源的长轴方向上的紫外线照度分布的图。

图5是例示第一实施方式的紫外线照射装置中偏振轴的测定部位的示意性俯视图。

图6是表示第一实施方式的紫外线照射装置中偏振轴的测定结果的图。

图7是表示现有的紫外线照射装置的图。

图8是表示第一实施方式的紫外线照射装置的变形例的概要的图。

图9(a)～图9(c)是表示第一实施方式的紫外线照射装置的另一变形例的概要的图。

[符号的说明]

1：紫外线照射装置

10：光源部

11：光源

12：反射材料

13：滤波器

20：偏振元件部

21、23、25、27、F：框架

22、24、26、28：线栅(wire grid)偏振元件

A：照射区域的长度

IA：照射区域

L：光源的长度

O：中心点

OM：开口部

PA：偏振轴

RD：基准方向

TL：框架的开口部的全长

UA、UB：紫外线

W：工件

X、Y、Z：轴

Y1：箭头

具体实施方式

本实用新型的实施方式的紫外线照射装置包括：光源，射出光；滤波器，入射从所述光源射出的光并出射紫外线；线栅(wire grid)偏振元件，配置于所述滤波器的出射侧，被照射所述紫外线，并射出所述紫外线的偏振光；以及框架，配置着所述线栅偏振元件，对应于所述偏振元件而设置着开口部；且所述紫外线照射装置具有有效照射区域，当将所述光源的长度设为L[mm]、所述框架的所述开口部的全长设为TL[mm]、所述照射区域的长度设为A[mm]时，满足L＞TL＞A的关系。

以下，一边参照附图一边对本实用新型的各实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1～图3是表示第一实施方式的紫外线照射装置的概要的构成的立体图，图2是表示实施方式的紫外线照射装置的概要的构成的侧面图，图3是表示实施方式的紫外线照射装置的概要的构成的正面图。

图1所示的实施方式的紫外线照射装置1是如下装置，即，对工件W(图1中由双点划线表示)的表面，照射与预先决定的基准方向RD(图1中由单点划线表示)平行的偏振轴PA(图3中表示，也称作振动方向)的紫外线UB。实施方式的紫外线照射装置1例如用于液晶面板的配向膜或视角补偿膜的配向膜等的制造中。照射至工件W的表面的紫外线UB的偏振轴PA的基准方向RD可根据工件W的构造、用途、或所要求的规格而适当设定。以下，将工件W的宽度方向称作X轴方向，将与X轴方向正交且工件W的长边方向(也称作搬送方向)称作Y轴方向，将与Y轴方向及X轴方向正交的方向称作Z轴方向。

紫外线照射装置1如图1、图2及图3所示，包括光源部10及偏振元件部20。

光源部10射出均匀地在各个方向上振动且为所需波长的紫外线UA。光源部10包括光源11、反射材料12、及滤波器13。

光源11是例如在紫外线透过性的玻璃管内封入了水银、氩气、氙气等稀有气体而成的高压水银灯、或进一步在高压水银灯中封入了铁或碘等金属卤化物而成的金属卤化物灯等管型灯，且至少具有直线状的发光部。光源11的发光部的长边方向与X轴方向大致平行，光源11的发光部的长度比工件W的宽度长。光源11从线状的发光部射出例如波长为200nm至400nm的紫外线。光源11所射出的紫外线为具有各种偏振轴成分的紫外线，也就是所谓的非偏振的紫外线。另外，本实用新型中，作为光源，例如也可设为如下构成：使可照射波长为200nm至400nm的紫外线的发光二极管(light-emittingdiode，LED)芯片、激光二极管、有机电致发光(electroluminescence，EL)等小型灯隔开并呈直线状配置。

本实施方式中，光源11设置有一个，且配置于偏振元件部20及工件W的上方。在光源11的上方设置着反射材料12，在光源11的下方设置着滤波器13。作为反射材料12，可使用平行式的抛物镜面、聚光型的椭圆镜面、以及其他形状的镜面等。滤波器13为周知的带通滤波器(band-pass filter)，使光源11所射出的紫外线中的例如254[nm]或365[nm]等所需波长的紫外线UA透过，并限制其他波长的紫外线透过。光源11所射出的紫外线中的部分所需波长的紫外线UA直接透过滤波器13并向偏振元件部20侧出射，同时剩余的部分所需波长的紫外线UA由反射材料12反射，透过滤波器13后向偏振元件部20的方向出射。光源部10通过滤波器13而向偏振元件部20的方向出射所需波长的紫外线UA。

偏振元件部20为如下构件，即，从紫外线UA中提取仅在基准方向RD上振动的偏振轴PA的紫外线UB(相当于紫外线UA的偏振光)，所述紫外线UA是从光源部10射出且具有均匀地在各个方向上振动的各种偏振轴成分。偏振元件部20配置于光源部10的出射侧，被照射来自光源部10的紫外线UA，并将紫外线UB向工件W的表面的照射区域IA(图2所示)射出。另外，一般将仅在基准方向RD上振动的偏振轴PA的紫外线UB称作直线偏振。而且，紫外线UA、紫外线UB的偏振轴PA是该紫外线UA、紫外线UB的电场及磁场的振动方向。偏振元件部20沿被照射紫外线UA而射出紫外线UB的方向，在框架21上设置着与X轴方向大致平行地配置的多个线栅偏振元件22。而且，在框架21上，对应于线栅偏振元件22而设置着开口部OM。

线栅(wire grid)偏振元件22如图2所示，配置于框架21的与开口部OM对应的各空间内。线栅偏振元件22具备直线状的电导体，该直线状的电导体在包含石英玻璃等的平板状的基材的一表面上形成着多个。电导体例如包含铬或铝合金等金属，在基材的一表面等间隔平行配置着。电导体的长边方向与基准方向RD正交。电导体的间距理想的是从光源部10射出的紫外线UA的波长的1/3以下。线栅偏振元件22使从光源部10射出的紫外线UA中的与电导体的长边方向平行的偏振轴的紫外线的大部分反射，且使与电导体的长边方向正交的偏振轴PA的紫外线UB通过，由此射出作为紫外线UA的偏振光的紫外线UB。另外，本实施方式中，线栅偏振元件22中，电导体的长边方向与Y轴方向平行地配置着，使与X轴方向平行的偏振轴PA的紫外线UB通过。即，本实施方式中，基准方向RD与X轴方向大致平行。

而且，本实施方式中，当将光源11的长度设为L[mm]、框架21的开口部的全长设为TL[mm]、照射区域IA的长度设为A[mm]时，满足L＞TL＞A的关系。而且，光源11的长度L与照射区域IA的长度A的关系为1.50≤L/A≤2.00。而且，框架21的开口部的全长TL及照射区域IA的长度A的关系为TL/A≥1.10。另外，此处提及的“长度”是指相对于光源11的延伸方向的长度，其朝向为与图1的X轴平行的方向。而且，“框架21的开口部的全长TL”是指在框架21上配置着多个的多个线栅偏振元件22的X轴方向的长度，且容许包含介于线栅偏振元件22与线栅偏振元件22之间的框架F。

接下来，对紫外线照射装置1的动作进行说明。所述构成的实施方式的紫外线照射装置1将工件W沿与Y轴方向大致平行的箭头Y1方向搬送，并从光源11射出紫外线。于是，光源11所射出的紫外线中的所需波长的紫外线UA被照射至偏振元件部20，并由线栅偏振元件22将与基准方向RD平行的偏振轴PA的紫外线UB从偏振元件部20向工件W的表面的照射区域IA射出。

此时，线栅偏振元件22中，紫外线UA的入射角度对于紫外线UB的消光比的影响，要比利用了蒸镀膜或布鲁斯特角的偏振元件小。因此，线栅偏振元件22即便对于如从光源部10出射的紫外线UA这样的非偏振的光，只要入射角度为±45度的范围，则可遍及被照射紫外线UA的整个区域，而获得良好的消光比的紫外线UB。因此，紫外线照射装置1通过将光源11的长度对应于工件W的宽度而设置，且使工件W向箭头Y1方向相对移动，而原理上利用1个光源11便可进行大面积的照射区域IA的配向处理。

另外，消光比是指将线栅偏振元件22的为直线偏振的紫外线UB的最大透过率除以为直线偏振的紫外线UB的最小透过率所得的值。即，消光比＝最大透过率/最小透过率。此外，透过率是指将已通过线栅偏振元件22的紫外线UB的辐射发散度(radiant emittance)除以入射至线栅偏振元件22的紫外线UA的辐射发散度并乘以100所得的值(％)。即，透过率(％)＝(紫外线UB的辐射发散度/紫外线UA的辐射发散度)×100。

所述构成的实施方式的紫外线照射装置1中，当将光源11的长度设为L[mm]、框架21的开口部的全长设为TL[mm]、照射区域IA的长度设为A[mm]时，满足L＞TL＞A的关系。当L＝TL＝A，也就是，光源11的长度L、框架21的开口部的全长TL及照射区域IA的长度A相同时，存在照射区域IA的端部的照度降低，照度的均匀性、也就是均匀度劣化的问题。而且，也就是，当光源11的长度L、框架21的开口部的全长TL、及照射区域IA的长度A相同时，存在照射区域IA的端部的偏振轴的偏移增大，偏振轴的均匀性劣化的问题。也就是，通过设为满足L＞TL＞A的关系的构成，而可抑制紫外线的光量与偏振轴的不均匀性。

而且，当对光源11的长度L与照射区域IA的长度A进行比较时，如果为L≤A的关系，则从光源11射出的紫外线UA不会到达照射区域IA的端部。也就是，照射区域IA的端部的紫外线照度降低。由此，如果满足L＞A，即，L/A＞1.00的关系，则可抑制紫外线的光量与偏振轴的不均匀性。尤其如果满足L/A≥1.50的关系，则可进一步抑制紫外线的光量与偏振轴的不均匀性。

而且，当对照射区域IA的长度A与框架21的开口部的全长TL进行比较时，如果为A≥TL的关系，则框架21的开口部的全长TL，也就是，从偏振元件部20射出的紫外线UB不会到达照射区域IA的端部。即，照射区域IA的端部的紫外线照度降低。因此，如果满足TL＞A，也就是，TL/A＞1.00的关系，则可抑制紫外线的光量与偏振轴的不均匀性。尤其如果满足TL/A≥1.13，则可进一步抑制紫外线的光量与偏振轴的不均匀性。

此处，对作为本实施方式的一例的实施例1与比较例1的照度分布进行比较。将测定结果表示于图4中。另外，实施例1、比较例1中光源11、反射材料12、线栅偏振元件22的位置均相同，光源11至反射材料12的距离为33.5[mm]，光源11至线栅偏振元件22的距离为125[mm]。而且，反射材料12为第1焦点位置与光源11一致、且反射材料12至第2焦点位置为135[mm]的椭圆镜面。

实施例1为L＝800[mm]、TL＝450[mm]、A＝400[mm]时的测定结果，且L/A＝2.00，TL/A＝1.13。而且，比较例1如图7所示，L＝500mm，除L以外为与实施例1相同的条件，为TL＝450[mm]、A＝400[mm]时的测定结果，且L/A＝1.25，TL/A＝1.13。而且，照度分布藉由以下的方法来进行测定。也就是，将偏振元件部20的X轴方向的中心点O定义为偏振轴测定位置：0mm，在该位置使用牛尾(Ushio)电机制造的照度计UIT-250来进行照度的测定。而且，将与表示X轴的箭头相同的方向设为+侧，将与表示X轴的箭头相向的方向设为-侧来测定照度，以照度测定位置：0mm的照度值而加以标准化。而且，相对照度[％]越接近100[％]则表示越均匀。

根据图4可知，如果满足L＞A(L/A＞1.00)的关系，则照射区域IA的端部的相对强度的下降得以减轻，可均匀地照射紫外线。这是因为在照射区域IA，相比于来自位于一端部的正上方的灯的光，而来自位于另一端部的正上方的灯的光的斜光更会产生影响。如果L＝A(L/A＝1.00)，则从位于照射区域IA的另一端部的正上方的灯照射至照射区域IA的一端部的光量会减少，因此在照射区域IA的端部相对照度会下降。另一方面，如果满足L＞A(L/A＞1.00)的关系，则从位于照射区域IA的另一端部的正上方的灯照射至照射区域IA的一端部的光量增多，照射区域IA的端部的相对强度的下降得以减轻，从而可均匀地照射紫外线。

然后，对作为本实施方式的一例的实施例2与比较例2的偏振轴进行比较。将测定部位表示于图5中，测定结果表示于图6中。实施例2为L＝800[mm](与实施例1相同)、TL＝550[mm]、A＝400[mm]时的测定结果，且L/A＝2.00，TL/A＝1.13。而且，比较例2为L＝800[mm](与实施例2相同)、TL＝325[mm]、A＝400[mm]时的测定结果，且L/A＝2.00，TL/A＝0.81。另外，图5是从Z轴方向朝工件W观察紫外线照射装置1的示意图。而且，偏振轴利用以下的方法来进行测定。也就是，与照度分布的测定同样地使用牛尾电机制造的照度计UIT-250，以与照度计直接接触的方式来使用检偏振器进行照度测定，利用马吕斯(Malus)的最小平方法的拟合(fitting)而求出偏振轴。另外，偏振轴越接近0°则表示偏振轴越一致，具体来说优选为0°±0.10°的范围内。

根据图6可知，如果满足TL＞A(TL/A＞1.00)的关系，则照射区域IA内的偏振轴的不均少。

而且，将光源11的长度L、框架21的开口部的全长TL[mm]进行各种变更，并进行均匀度的测定。将结果表示于表1。表1是表示第一实施方式的紫外线照射装置中使L/A及TL/A进行各种变更时的均匀度的表格。

表1

L/A	TL/A	均勻度	判定
				1.50	1.20	6％	O
2.00	1.10	7％	O
				1.50	1.10	10％	O
1.25	1.10	18％	X
				2.00	1.00	20％	X
1.50	1.00	20％	X
				1.25	1.00	30％	X
1.25	1.25	50％	X
				1.50	1.50	45％	X
2.00	2.00	40％	X

另外，均匀度[％]是表示照度的均匀性的指标，均匀度的值越小则表示照度越均匀。均匀度由以下的式而求出，当均匀度[％]为10[％]以下时将判定设为“○”，大于10[％]时将判定设为“×”。根据表1可知，如果满足L＞TL＞A、L/A≥1.50、TL/A≥1.13，则均匀度为10[％]以下，照度均匀。另外，发现如果L/A超过2则均匀度有改善的倾向，但如果L/A超过2，照射区域IA的长度A为光源的长度L的一半以下。也就是说，因为若达光源的长度L的一半以上表示无法实质有效地利用光，所以理想的是L/A为2以下。

(变形例)

图8是表示第一实施方式的紫外线照射装置的变形例的概要的构成的示意性正面图。

本变形例中，为将滤波器13设置于偏振元件部20、即框架21的构成的装置。可知即便为该构成，也与实施方式1同样地，只要满足L＞TL＞A、L/A≥1.50、TL/A≥1.13，则均匀度为10[％]以下，照度均匀。而且，通过将滤波器13一体地设置于偏振元件部20，而可一体地管理滤波器13与线栅偏振元件22。即，在更换滤波器13与线栅偏振元件22时，因滤波器13与线栅偏振元件22一体地设置，所以可实现更换作业的效率化。

图9(a)～图9(c)是表示第一实施方式的紫外线照射装置的另一变形例的概要的示意性正面图。图9(a)是表示框架21的变形例的示意性正面图，图9(b)是表示框架21及线栅偏振元件22的另一变形例的示意性正面图，图9(c)是表示框架21及线栅偏振元件22的另一变形例的示意性正面图。

图9(a)所示的变形例中，框架23在线栅偏振元件22与线栅偏振元件22的边界部分，不具有用以保持线栅偏振元件22、线栅偏振元件22的过渡构成。即，开口部OM与线栅偏振元件22对应地一体地形成于框架23。通过设为该构成，例如可削减在线栅偏振元件22与线栅偏振元件22之间产生的边界部分，从而可抑制均匀度或消光比的劣化。另外，本变形例中，框架23的开口部的全长TL[mm]如图9(a)所示，为一体地设置于框架23的开口部OM的全长。

而且，如图9(b)所示，框架25、框架25也可设为在X轴方向上分为多个的构成。通过设为该构成，即便在例如照射区域A比第一实施方式宽大的情况下，通过将框架25、框架25分为多个，也可容易进行框架25、框架25的操作。另外，本变形例中，框架25的开口部的全长TL[mm]如图9(b)所示，为全部的多个框架25、框架25中设置的开口部OM的全长。

而且，如图9(c)所示，线栅偏振元件28也可设为单个的构成。通过设为该构成，例如与使用多个线栅偏振元件28时相比，不需要用以保持多个线栅偏振元件28的过渡构成，此外，因线栅偏振元件以单个而构成，所以可消除如包含多个线栅偏振元件22时在线栅偏振元件22与线栅偏振元件22之间产生的间隙，由此可削减例如在线栅偏振元件22与线栅偏振元件22之间产生的边界部分，从而可进一步抑制均匀度或消光比的劣化。另外，本变形例中，框架27的开口部的全长TL[mm]如图9(a)所示，为一体地设置于框架23的开口部OM的全长。

已对本实用新型的几个实施方式及变形例进行了说明，但这些实施方式及变形例是作为示例而提示，并不意图限定实用新型的范围。这些实施方式及变形例可由其他各种形态来实施，在不脱离实用新型的主旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及变形例包含在实用新型的范围或主旨内，且同样地包含在其均等的范围内。

Claims (3)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，包括：

光源，射出光；

滤波器，入射从所述光源射出的光并出射紫外线；

线栅偏振元件，配置于所述滤波器的出射侧，被照射所述紫外线，并射出所述紫外线的偏振光；以及

框架，配置着所述线栅偏振元件，对应于所述线栅偏振元件而设置着开口部；且

所述紫外线照射装置沿着所述光源而具有照射区域，

当将所述光源的长度设为L mm、所述框架的所述开口部的全长设为TLmm、所述照射区域的长度设为Amm时，满足L＞TL＞A的关系。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光源的长度L与所述照射区域的长度A的关系为1.50≤L/A≤2.00。

3.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述框架的所述开口部的全长TL及所述照射区域的长度A的关系为TL/A≥1.13。