JP2002022955A - 液晶配向膜の光配向用偏光光照射装置の偏光素子 - Google Patents
液晶配向膜の光配向用偏光光照射装置の偏光素子Info
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Abstract
ュースタ角だけ傾け、それぞれV字形に組み合わせた偏
光素子において、通過するS偏光光を少なくし偏光素子
から出射する偏光光の消光比を上げること。 【解決手段】 偏光素子8の光入射側に、V字形の2枚
のガラス板8aの光入射面で形成される稜線に沿って遮
光板8bを設け、上記ガラス板8aで反射する光を遮光
する。これにより、ガラス板8aの表面で反射したS偏
光光が、対向するガラス板に入射しない。そのため、偏
光素子8を通過するS偏光光を少なくすることができ、
上記反射光による消光比への悪影響を小さくすることが
できる。なお、上記遮光板8bをV字形に組み合わせた
複数枚のガラス板の全てに対して設けてもよい。
Description
向膜に偏光光を照射して液晶を光配向させるための光照
射装置の偏光素子に関し、特に、本発明は、視野角補償
フィルムの光配向に好適な偏光素子に関する。
した配向膜に、液晶を所望の方向に配向させる処理(配
向処理)を施し、該透明基板を2枚、配向膜を内側にし
て、所定の間隔の隙間を保つように貼り合せ、該隙間に
液晶を注入したものである。上記液晶表示素子の配向膜
の配向処理に関し、配向膜に偏光光を照射し露光処理す
ることにより行なう、光配向と呼ばれる技術がある。光
配向用の偏光光照射装置としては、例えば本出願人が先
に提案した特開平10−90684号公報がある。
野角補償フィルムの製作にも、上記偏光光照射装置が使
用されるようになってきた。視野角補償フィルムは、ベ
ースフィルム上にUV硬化液晶を塗布し、一定方向に液
晶分子を配向させた後、UVを照射して液晶を硬化させ
液晶分子の方向を固定させたものであり、液晶パネルに
視野角補償フィルムを貼ることで画質の低下を補償する
ことができる。従来上記の「一定方向に液晶分子を配向
させる」工程は、ラビングにより行われていたが、最近
上記偏光光照射を使用し、光配向により行われるように
なってきた。
偏光光照射装置の構成例を示す。同図に示すように、偏
光光照射装置は、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ1
と、楕円集光鏡2と、第1の平面鏡3と、偏光素子8
と、インテグレータレンズ4とシャッタ5と第2の平面
鏡6とコリメータレンズ7とから構成されている。偏光
素子8は、入射する光芒の光軸に対して、ブリュースタ
角だけ傾け間隔をおいて平行配置した複数枚のガラス板
を、それぞれV字形に組み合わせ、光の出射側が凸にな
るように配置したものである。V字形に組み合わせた偏
光素子を用いる利点として、次のようなことが上げられ
る。まず、Vの字にしない場合に比べると、偏光素子全
体の大きさ(光軸に対して長さ方向の大きさ)を小型化
できる。また、1枚1枚のガラス板の大きさが小さくな
り、ガラス1枚あたりの製作コストが安くなる。V字形
に組み合わせて配置した偏光素子を配置する方向は、出
射側に凸、入射側に凸の2つが考えられる。図7に示し
たものでは、出射側に凸(ガラス板が「谷」を形成する
方向から光が入射する場合)の偏光素子を用いている。
なお、偏光素子に使用するガラス板の枚数は、図中に示
した枚数に限られるものではなく、照射面での所望の照
度、消光比に応じ、適宜調整することができる。
外光を含む光は、楕円集光鏡2で集光され、第1の平面
鏡3で反射し偏光素子8に入射する。偏光素子8は、P
偏光を透過させS偏光の大部分を反射するので、偏光素
子8から出射する光は主としてP偏光となる。偏光素子
8から出射した光は、インテグレータレンズ4に入射す
る。インテグレータレンズ4から出た光は、シャッタ5
を介してさらに第2の平面鏡6で反射し、コリメータレ
ンズ7で平行光にされ、UV硬化液晶を塗布した視野角
補償フィルム10に照射される。以下、視野角補償フィ
ルム10と表記したものは、UV硬化液晶が塗布されて
いるものとする。
ークとして、巻き出しローラ11aにロール状に巻かれ
ている。そして、同図に示すように、巻き出しローラ1
1aに巻かれた視野角補償フィルムを引き出し、偏光光
を照射した後、巻き取りローラ11bに巻き取る。偏光
光は、フィルム10を搬送しつつ、フィルム10に対し
てあらかじめ設定された角度で照射する。なお、上記の
視野角補償フィルムは、偏光光の消光比が悪くても(例
えばP偏光:S偏光=3:1〜2:1)配向することが
知られている。このような消光比の偏光光は、コリメー
タ等の光学素子を用いないでも得ることができる。な
お、図7では、偏光素子8を第1平面鏡3とインテグレ
ータレンズ4の間に設けたが、図8に示すように、偏光
素子8をコリメータレンズ7の出射側に設けてもよい。
偏光光照射装置の別の構成例を示す。この構成例におい
て、ランプ21は、棒状の直管ランプであり、例えば高
圧水銀ランプ、メタルハライドランプである。該棒状ラ
ンプ21は、断面が放物線である樋状ミラー22の焦点
に配置される。偏光素子8は、図7に示したものと同
様、入射する光芒の光軸に対して、ブリュースタ角だけ
傾け間隔をおいて平行配置した複数枚のガラス板を、そ
れぞれV字形に組み合わせ、光の出射側が凸になるよう
に配置したものである。視野角補償フィルム10は、前
記したように長尺の連続ワークとして、巻き出しローラ
11aにロール状に巻かれている。そして、同図に示す
ように、巻き出しローラ11aに巻かれた視野角補償フ
ィルムを引き出し、偏光光を照射した後、巻き取りロー
ラ11bに巻き取る。偏光光は、フィルム10を搬送し
つつ、フィルム10に対してあらかじめ設定された角度
で照射する。
ランプからの直射光は発散光なので、偏光素子にはブリ
ュースタ角ではない角度で光が入射し、偏光分離されな
いまま偏光素子を通過する光もある。しかし、樋状ミラ
ー22で反射した光は略平行光になり、ブリュースタ角
で偏光素子に入射するので、偏光分離され、P偏光光が
出射される。したがって、偏光素子からは、全体として
P偏光光の成分の多い光が出射し、視野角補償フィルム
10に照射される。このような棒状ランプを使う理由
は、図7、図8に示した点光源のランプを用いた場合に
比べて、広い面積を強い照度で照射でき、フィルムの露
光処理スピードが早くなり、スループットが良くなるた
めである。
する光芒の光軸に対して、ブリュースタ角だけ傾け間隔
をおいて平行配置した複数枚のガラス板を、それぞれV
字形に組み合わせて配置した偏光素子を用いれば、偏光
素子全体の大きさを小型化でき、また、1枚1枚のガラ
ス板の大きさが小さくなり、ガラス1枚あたりの製作コ
ストが安くすることができる。ガラス板をV字形に組み
合わせた偏光素子を用い、該偏光素子を出射側に凸にな
るように配置した場合、次のような問題が生ずる。図1
0は、ガラス板をV字形に組み合わせた偏光素子を示す
図であり、同図は、V字形に組み合わせたガラス板8a
を4組用いて偏光素子を構成した場合を示しており、各
ガラス板8aは入射光に対してブリュースタ角だけ傾け
て、出射側が凸になるように配置されている。なお、図
10において、上下方向の矢印、黒丸を付けた丸印は、
それぞれP偏光光、S偏光光の偏光方向を示しており、
また、ガラス板の屈折により偏光素子8の出射側には、
同図に示すように影が生ずる。なお、実際はガラス板を
15組使用しているが、図10においては、ガラス板を
4組に省略して示している。
スタ角で入射した光は、P偏光光とS偏光光とに分離す
る。P偏光光はガラス板を透過するが、S偏光光は反射
する。ここで、ガラス板の表面で反射したS偏光光が、
対向するガラス板に入射する。該反射光(S偏光光)の
該ガラス板への入射光はブリュースタ角ではないので、
S偏光光であるが、ガラス板を通過する。このガラス板
を通過したS偏光光は、2枚目・3枚目…のガラス板の
表面で、同様の反射・透過し、これを繰り返して、最終
的に偏光素子を通過するS偏光光が生じる。その結果、
この光がノイズとなり、偏光素子から出射される偏光光
の消光比が低下する。本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであって、本発明の目的は、ガラ
ス板の表面で反射したS偏光光が、対向するガラス板に
入射しないようにすることにより、偏光素子を通過する
S偏光光を少なくし、偏光素子から出射する偏光光の消
光比を上げることである。
軸に対して、ブリュースタ角だけ傾け、間隔をおいて平
行配置した複数枚のガラス板を、それぞれV字形に組み
合わせ、光の出射側が凸になるように配置した偏光素子
を用い、該偏光素子の光入射側に、上記V字形の2枚の
ガラス板の光入射面が交わる稜線に沿って遮光部材を設
ける。そして、遮光部材を上記ガラス板にブリュースタ
角で入射する光を妨げないように入射光の光軸に略平行
に配置し、上記ガラス板で反射するS偏光光を遮光す
る。上記遮光部材を設けることにより、ガラス板の表面
で反射したS偏光光が、遮光板により吸収または反射さ
れ、対向するガラス板に入射しない。その結果、偏光素
子を通過するS偏光光を少なくすることができ、上記反
射光による消光比への悪影響を小さくすることができ
る。 (2)上記(1)において、上記遮光部材を、V字形に
組み合わせた複数枚のガラス板の全てに対して設ける。
これにより、V字形に組み合わせた複数枚のガラス板で
反射するS偏光光を全て遮光することができ、一層、上
記反射光による消光比への影響を小さくすることができ
る。
光素子を示す図であり、同図は、前記図10と同様、V
字形に組み合わせたガラス板8aを4組用いて偏光素子
を構成した場合を示しており、各ガラス板8aは入射光
に対してブリュースタ角だけ傾けて、出射側が凸になる
ように配置されている。なお、以下では、遮光板を備え
た偏光素子についてのみ説明するが、以下に示す各実施
例の遮光板を備えた偏光素子は、前記図7〜図9に示し
た偏光光照射装置の偏光素子として使用することができ
る。なお、ガラス板を実際は図10と同様に15組使用
したが、図1では4組に省略している。上記構成の偏光
素子において、本実施例では図1に示すように、偏光素
子8を構成するガラス板8aで反射する光を遮光する遮
光板8bを設ける。該遮光板8bは、その一辺がV字形
に組み合わせたガラス板の接合部分に沿って配置され、
ブリュースタ角でガラス板8aに入射する光を妨げない
ように、入射する光芒の光軸に略平行に配置されてい
る。
アルマイト処理をしたものを用いることができ、ガラス
板8aにより反射した光は、該遮光板8bにより吸収さ
れる。このような遮光板8bを設けることにより、ガラ
ス板8aの表面で反射したS偏光光は、図1に示すよう
に遮光板8bで遮光され対向するガラス板に入射しな
い。これにより、前記図10に示した遮光板を設けない
場合に比べ、偏光素子から出射する偏光光の消光比が、
ガラス板を15組使用した時、15:1から20:1に
上昇した。上記実施例では遮光板として平板状のものを
用いる場合について示したが、遮光板の形状としては種
々の形状のものを用いることができる。
なったものを用いた場合を示しており、このような形状
の遮光板を用いることにより、遮光板に入射する光を効
果的に吸収することができる。また、遮光板としては光
を吸収するものだけでなく、ミラーを用いることもでき
る。図3は表面に反射面を有する遮光板を用いた場合に
示しており、同図に示すよう、遮光板の反射面は、ガラ
ス板8aで反射したS偏光光が、再度ガラス板8aに入
射しない方向に反射させるように形成されている。この
ような反射面を持つ遮光板を用いても図1、図2に示し
たものと同様の効果を得ることができる。
ラス板による反射光の強度が大きい、偏光素子の入射側
に設けるのが最も効果的であるが、この遮光板を出射側
に延長し、V字形を構成する全てのガラス板の間に遮光
板8bを設ければ、更に消光比への影響を小さくするこ
とができる。すなわち、図4に示すように、ガラス板8
a−1の入射側だけでなく、遮光板を偏光素子の2枚目
のガラス板8a−2、3枚目のガラス板8a−3、4枚
目のガラス板8a−4の間に設ければ、これらのガラス
板の表面で反射するS偏光光をも遮光することができる
ので、消光比への悪影響をさらに小さくすることができ
る。なお、本発明の遮光板は、ガラス板8aで反射した
S偏光光の全部または一部を吸収して、高温となる場合
がある。この場合には、空冷または水冷手段を用いて遮
光板を冷却すると良い。
から構成される偏光素子を、複数組み合わせた種々の形
状の偏光素子にも適用することができる。図5は、ガラ
ス板を出射側が凸になるように配置した第1の偏光素子
8−1と、ガラス板を入射側が凸になるように配置した
第2の偏光素子8−2を用い、第1の偏光素子を入射側
に設け、第2の偏光素子を出射側に設けた場合を示して
いる。この場合には、第1の偏光素子8−1の入射側
に、前記したように遮光板を配置する。これにより、偏
光素子8−1のガラス板で反射するS偏光光を遮光する
ことができ、前記したように偏光光の消光比の低下を小
さくすることができる。
側に設け、第2の偏光素子を入射側に設けた場合を示し
ている。この場合には、第1の偏光素子8−1の入射側
に、前記したように遮光板を配置する。これにより、偏
光素子8−1のガラス板で反射するS偏光光を遮光する
ことができ、前記したように偏光光の消光比の低下を小
さくすることができる。なお、図5、図6においても、
前記図4に示したように第1の偏光素子8−1に設けた
遮光板を出射側に延長し、出射側が凸になるようにV字
形に組み合わせた全ての各ガラス板の間に遮光板を設け
るようにしてもよい。
は、偏光素子の光入射側に、遮光部材を設けたので以下
の効果を得ることができる。 (1)ガラス板の表面で反射したS偏光光が、遮光板に
より吸収または反射され、対向するガラス板に入射しな
い。このため、偏光素子を通過するS偏光光を少なくす
ることができ、偏光素子から出射する偏光光の消光比を
上げることができる。 (2)V字形に組み合わせた複数枚のガラス板の全てに
対して、上記遮光部材を設けることにより、全てのガラ
ス板で反射するS偏光光を遮光することができ、一層、
偏光素子から出射する偏光光の消光比を上げることがで
きる。
た実施例を示す図である。
た実施例を示す図である。
示す図である。
(1)である。
(2)である。
置の構成例(1)を示す図である。
置の構成例(2)を示す図である。
置の他の構成例を示す図である。
に組み合わせた偏光素子を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ランプと、該ランプの光を集光する集光
鏡と偏光素子を備えた、液晶配向膜の光配向用偏光光照
射装置において、 該偏光素子は、入射する光芒の光軸に対して、ブリュー
スタ角だけ傾け、間隔をおいて平行配置した複数枚のガ
ラス板を、それぞれV字形に組み合わせ、光の出射側が
凸になるように配置したものであって、 上記偏光素子の光入射側に、上記V字形の2枚のガラス
板の光入射面で形成される稜線に沿って遮光部材を設
け、 該遮光部材を、入射する光芒の光軸に対して略平行に配
置し、上記ガラス板で反射する光を遮光することを特徴
とする液晶配向膜の光配向用偏光光照射装置の偏光素
子。 - 【請求項2】 V字形に組み合わせた複数枚のガラス板
の全てに対して、上記遮光部材を設けたことを特徴とす
る請求項1の液晶配向膜の光配向用偏光光照射装置の偏
光素子。
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