JP2013152433A - 偏光光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーグリッド偏光素子を備えた偏光光照射装置において、装置のメンテナンスの際などに、装置に取り付けられているワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面に指を触れたり、物を落としたりしてグリッドを壊すといったことがないように装置を構成すること。
【解決手段】ワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面を光源の方に向けて配置する。さらに、グリッド形成面の直上（偏光素子と光源との間）に、グリッド形成面をカバーするフィルタを設けてもよい。フィルタとしては偏光させたい波長の光が透過するものを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層などに所定の波長の偏光光を照射して配向を行う偏光光照射装置に関し、特にワイヤーグリッド偏光素子を使用する偏光光照射装置に関する。

近年、液晶パネルを始めとする液晶表示素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層などの配向処理に関し、紫外線領域の波長の偏光光を照射し配向を行なう、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきた。以下、光により配向を行う配向膜や、配向層を設けたフィルムなど、光により配向特性が生じる膜や層を総称して光配向膜と呼ぶ。
光配向膜は、液晶パネルの大型化と共に、例えば一辺が２０００ｍｍ以上の四角形というように大面積化している。

上記のような大面積の光配向膜に対して光配向を行うために、線状の光源である棒状のランプとワイヤーグリッド状のグリッドを有する偏光素子（以下ワイヤーグリッド偏光素子）を組み合わせた偏光光照射装置が、例えば特許文献１などで提案されている。
棒状ランプは、発光長が比較的長いものを作ることができる。そのため、光配向膜の幅に応じた発光長を備えた棒状ランプを使用し、該ランプからの光を偏光して照射しながら、配向膜をランプの長手方向に直交する方向に移動させれば、広い面積の配向膜を比較的短時間で光配向処理を行なうことができる。

図４に、線状の光源である棒状ランプとワイヤーグリッド偏光素子を組み合わせた従来の偏光光照射装置の構成例を示す。
同図において、光配向膜であるワークＷは、例えば視野角補償フィルムのような帯状の長尺ワークであり、送り出しロールＲ１から送り出され、図中矢印方向に搬送されながら偏光光照射により光配向処理され、巻き取りロールＲ２により巻き取られる。
偏光光照射装置の光照射部１０は、光配向処理に必要な波長の光（紫外線）を放射する棒状ランプ１１、例えば高圧水銀ランプや水銀に他の金属を加えたメタルハライドランプと、この棒状ランプ１１からの紫外線をワークＷに向けて反射する樋状の反射鏡１２を備える。上記のように、棒状ランプ１１の長さは、発光部が、ワークＷの搬送方向に直交する方向の幅に対応する長さを備えたものを使用する。

光照射部１０は、ランプ１１の長手方向がワークＷの幅方向（搬送方向に対して直交方向）になるように配置する。
光照射部１０の光出射側には、偏光素子であるワイヤーグリッド偏光素子８１が設けられる。光照射部１０からの光はワイヤーグリッド偏光素子８１により偏光され、光照射部１０の下を搬送されるワークＷに照射され、光配向処理が行われる。
ワイヤーグリッド偏光素子は、偏光したい波長の光を透過する透明基板（例えばガラス基板）上にグリッド（ライン・アンド・スペース）を形成したものであり、例えば特許文献２や特許文献３にその詳細が示されている。

光路中にワイヤーグリッド偏光素子を挿入すると、入射する光のうち、グリッドの長手方向に平行な偏光成分は大部分が反射もしくは吸収され、グリッドの長手方向に直交する偏光成分は通過する。したがって、ワイヤーグリッド偏光素子を通過した光は、偏光素子のグリッドの長手方向に直交する方向の偏光軸を有する偏光光となる。
光配向処理には紫外線領域の偏光光が使用される。ワイヤーグリッド偏光素子に入射する光を偏光光にするためには、透明基板に形成するグリッドの幅や間隔は、偏光する光の波長よりも短くする（例えば１００ｎｍ）必要がある。
そのため、グリッドの形成には微細な加工技術が必要であり、半導体集積回路製造に使われるリソグラフィ技術やエッチング技術が利用されるが、そこで使用されるリソグラフィ装置やエッチング装置が加工できるワークの大きさには限界がある。そのため、ワイヤーグリッド偏光素子は大型のものができず、現状製作できる大きさは直径３００ｍｍ程度までである。

そこで、例えば特許文献４には、発光長の長い棒状の光源、例えば長さ１ｍから３ｍといった棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプに応じた、大きな（長い）偏光素子が必要な場合は、矩形のワイヤーグリッド偏光素子を複数、グリッドの方向をそろえ、フレームの中にランプの長手方向に沿って並べ、一つの偏光素子ユニットとして使用することが提案されている。

特開２０１１−１４５３８１号公報 特開２００２−３２８２３４号公報 特表２００３−５０８８１３号公報 特許第４５０６４１２号公報

上記したように、ワイヤーグリッド偏光素子のグリッドは微細な加工により製造され、グリッドの幅や間隔は例えば１００ｎｍであるため、誤って指で触れたり、その上に物を落としたりすると、グリッド構造が壊れてしまい、偏光素子としての役目を果たさなくなる。しかし、微細であるため、透明基板（ガラス）の表面にグリッドが形成されていることが、肉眼ではわかりにくい。
そのため、偏光光照射装置の保守点検の際などに、装置に取り付けられている偏光素子のグリッド形成面にあやまって触れてしまったり、偏光素子の上に何か物を落としてしまったりして、微細なグリッドを壊してしまうことが考えられる。

本発明は上記した問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、線状の光源と、この光源からの光を偏光するワイヤーグリッド偏光素子とを備えた偏光光照射装置において、装置のメンテナンスの際などに、装置に取り付けられているワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面に指を触れたり、物を落としたりしてグリッドを壊すといったことがないように装置を構成することである。

上記課題を解決するため、偏光光照射装置に使用するワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面を光源の方に向けて配置する。即ち、光照射部を構成するランプハウスにおいて、ワイヤーグリッド偏光素子のグリッドが形成されていない面がランプハウス（灯具）の外側に向くようにする。

さらに、ワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面の直上（偏光素子と光源との間）に、グリッド形成面を保護するフィルタを設ける。フィルタは偏光させたい波長の光が透過するものを用いる。

ワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面が光源の方を向いているので、ランプハウスの外からでは、グリッド形成面に触れることがない。たとえ偏光素子に触れたとしても、ランプハウスの外側を向いているのはグリッド形成面ではない面であるので、グリッドを壊すことがない。
また、グリッド形成面の直上にフィルタを設けることにより、例えば、ランプハウス内をメンテナンスしている場合であっても、グリッド面には手が触れにくくなるし、物を落としてもフィルタがグリッド形成面への落下を防ぐ。これによりグリッドを壊すことがない。

本発明の第1の実施例の偏光光照射装置のランプハウス（灯具）の概略構成を示す図である。 偏光素子ユニットの構造を示す図である。 本発明の第２の実施例の偏光光照射装置のランプハウス（灯具）の概略構成を示す図である。 従来の偏光光照射装置の構成例を示す図である。

図１は、本発明の第1の実施例の偏光光照射装置のランプハウス（灯具）の概略構成を示す図である。同図は、ランプハウスの長手方向に対して直交する方向の断面図である。なお、同図においては、ランプの点灯装置などの構成については省略して示している。
ランプハウス１は、光照射部１０と、その上部に水冷式の冷却機（ラジエータ）２０と送風機（ブロア）３０とを備える。光照射部１０は、ランプ１１とランプ１１からの光を反射する反射ミラー１２とを有している。図中実線の矢印で示すように、ランプ１１からの光は、直接または反射ミラー１２により反射されて、ワイヤーグリッド偏光素子８１を介してワークＷに照射される。
ブロア３０は、ランプ１１点灯時にランプ１１や反射ミラー１２を冷却する冷却風を発生させ、ラジエータ２０は、ランプ１１や反射ミラー１２を冷却した冷却風の温度を下げるはたらきをする。

光照射部１０は隔壁４０により囲まれており、その外側をランプハウス１の外壁６０が覆っている。隔壁４０と外壁６０との間には隙間が形成されている。この隙間は、冷却風が通過する通風路５０となる。
冷却風は、図中点線で示すとおり、ブロア３０から送り出されて通風路５０を通り、反射ミラー１２の光出射側から、ランプ１１や反射ミラー１２を冷却しつつ光照射部１０の内側に引き込まれ、ラジエータ２０を通過して冷却され、再びブロア３０により送り出される。

また、ランプハウス１の外壁６０には、光照射部１０からワークＷに向かって照射される光が通過する光出射口７０が形成されている。
この光出射口７０には、ここを通過する光を偏光するワイヤーグリッド偏光素子８１を有する偏光素子ユニット８０が取り付けられる。
偏光素子ユニット８０のワイヤーグリッド偏光素子８１は、光配向処理を行うための波長の光を透過する透明基板（ガラス基板）の一方の表面に、ワイヤーグリッド（以下グリッドともいう）Ｇを形成したものである。ここでグリッドＧの形成面をランプ１１側に向けて配置する。
図1においてワイヤーグリッド偏光素子８１のグリッドＧは、図面左右方向に延びている。

図２は、偏光素子ユニット８０の構造を示す図である。図２（ａ）は偏光素子ユニット８０の平面図、図２（ｂ）は偏光素子ユニット８０の側断面図、図２（ｃ）は偏光素子ユニット８０の斜視図である。
偏光素子ユニット８０は、複数のワイヤーグリッド偏光素子（以下偏光板ともいう）８１を、棒状ランプ１２の長手方向（図２の左右方向）に沿ってフレーム（保持枠）８２内に並べて保持したものである。保持枠８２は上下から各偏光板８１を挟み込むようにして保持する。

隣り合う偏光板と偏光板の間には、１ｍｍから２ｍｍ程度の隙間が設けられる。偏光板どうしのグリッドＧの方向が平行になるように合せるために、この隙間を使って偏光板８１を回転移動させて位置調整する。そして、この隙間は、ここから無偏光光が漏れないように、偏光素子ユニット８０において遮光板８３により覆われている。
上記したように、各ワイヤーグリッド偏光素子（偏光板）８１は、図２（ｂ）に示すように、グリッドＧの形成面がランプ（光源）側（ランプハウスの内側）になるように配置される。

図３は、本発明の第２の実施例の偏光光照射装置のランプハウス（灯具）の概略構成を示す図である。図１と同様に、同３は、ランプハウスの長手方向に対して直交する方向の断面図である。
図1の第1の実施例の構成との違いは、偏光素子ユニット８０の上（ランプ側）に、偏光板８１のグリッドＧ面を保護するためのフィルタ９０を配置したことである。フィルタ９０は、偏光板８１と同様に、複数のフィルタ板９１を保持枠９２内に、ランプ１２の長手方向に沿って並べて配置したものである。図中実線の矢印で示すように、ランプ１１からの光は、直接または反射ミラー１２により反射され、フィルタ９０と偏光板８１を介してワークＷに照射される。

フィルタ板の保持枠９２は、偏光素子ユニット８０の保持枠８２の上に支持棒９３を立て、その上に取り付けている。フィルタ板９１としては、偏光する紫外線の波長を透過する石英板を使用することができる。また、光配向処理には必要がない可視光や赤外線を遮断する干渉を形成した干渉フィルタを使用しても良い。
偏光板８１の上にフィルタ板９１を接触させて重ねると、偏光板８１のグリッドＧが傷む可能性があるので、両者は間隔をあけて配置する。この間隔は、狭いと、偏光板８１上を冷却風が流れにくくなり、偏光板８１がランプ１１からの熱で加熱する可能性があるので、十分な冷却風が流れる間隔を設ける。しかし、間隔をあけすぎると、偏光板８１のグリッドＧ形成面を保護できなくなるので、指が入らないような程度の間隔にすることが望ましい。

なお、上記実施例においては、光源として棒状のランプを例にして説明したが、紫外線を出射するＬＥＤを複数線状に並べて構成したものでも、本発明は適用できる。

１ ランプハウス（灯具）
１０ 光照射部
１１ 棒状ランプ
１２ 反射ミラー
２０ ラジエータ（冷却機）
３０ ブロア（送風機）
４０ 隔壁
５０ 通風路
６０ 外壁
７０ 光出射口
８０ 偏光素子ユニット
８１ ワイヤーグリッド偏光素子（偏光板）
８２ 偏光板の保持枠
８３ 遮光板
９０ フィルタユニット
９１ フィルタ板
９２ フィルタ板の保持枠
９３ 支持棒
Ｇ ワイヤーグリッド
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 線状の光源と、該光源からの光を偏光する偏光素子と、上記光源を覆い光源からの光が通過する光出射口を形成した外壁とを備えた偏光光照射装置において、
   上記偏光素子は透明基板上にワイヤーグリッドを形成したワイヤーグリッド偏光素子であって、
   上記ワイヤーグリッド偏光素子は、上記外壁に形成した光出射口にワイヤーグリッドを形成した面を光源側に向けて配置していることを特徴とする偏光光照射装置。
2. 上記ワイヤーグリッド偏光素子と上記光源との間に、光を透過するフィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の偏光光照射装置。

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