JP2016040582A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 集光型のリフレクタを採用しながらも、偏光子には平行光に近い光を入射させることができる光照射装置を提供する。【解決手段】 本発明の光照射装置は、光源から放射された光を照射面に対して照射する光照射装置であって、所定の波長の光を放射する光源と、光源を挟んで照射面と反対側に配置される集光型のリフレクタと、光源と照射面との間に配置される特定の波長を透過するフィルタと、フィルタと照射面との間に配置される偏光子と、光源とフィルタとの間に配置される凹レンズとを備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、光照射装置に関し、特に、光源から放射された光を照射面に対して照射する光照射装置に関する。

従来、液晶ディスプレイ等に使用される光配向膜には、所定の方向に光配向機能を付与することを目的として、紫外領域の偏光光を照射する光配向処理が施されるのが一般的である。

上記光配向処理を行うための装置として、例えば特許文献１には、ショートアーク形のランプと、このランプからの光を反射するリフレクタとからなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備えた光照射装置が提案されている。

また、従来のＩＰＳ（In Plane Switching）方式を採用する液晶ディスプレイに使用される光配向膜に光配向処理を施す装置として、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、ロングアーク型のランプ９１、リフレクタ９２およびワイヤーグリッド型の偏光子９３を備える光照射装置９００が挙げられる。

図１１（ａ）に示すように、リフレクタ９２として、集光型のリフレクターミラーを採用した場合、偏光子９３には中央に向けて入射角度を持った光が入射するため、照射面では偏光軸角度が曲がってしまうという問題がある。

一方、図１１（ｂ）に示すように、リフレクタ９２として、パラボラ型のリフレクターミラーを採用した場合、偏光子９３には平行光に近い光を入射させることができ、照射面での偏光軸角度の曲がりは少なくなるものの、リフレクターミラー自体の角度が広がるため、光源の寸法（フットプリント）が大きくなり、スキャン長が延びて装置タクトタイムが伸びてしまうという問題があった。

特開２０１２−５３４３６号公報

本発明者らは、上記２つの問題を同時に解決できる光照射装置の開発について鋭意検討を行った。その結果、集光型のリフレクタを採用しながらも、偏光子には平行光に近い光を入射させることができる新規な構成に思い至った。

したがって、本発明の目的は、集光型のリフレクタを採用しながらも、偏光子には平行光に近い光を入射させることができる光照射装置を提供することにある。

本発明の光照射装置は、光源から放射された光を照射面に対して照射する光照射装置であって、所定の波長の光を放射する光源と、光源を挟んで照射面と反対側に配置される集光型のリフレクタと、光源と照射面との間に配置される特定の波長を透過するフィルタと、フィルタと照射面との間に配置される偏光子と、光源とフィルタとの間に配置される凹レンズとを備えることを特徴とする。

上記光源は、ロングアーク型の放電ランプとすることができる。

上記光源は、複数の短尺ランプを、該短尺ランプの短手方向に複数配列してなる光源列であり、上記リフレクタは、複数の短尺ランプの各々に対応して配置されることができる。

上記光源は、長尺ランプからなる光源列であり、上記リフレクタは、長尺ランプに対して複数配置されることができる。

上記光照射装置は、光源列を複数備えることができる。

上記光照射装置は、複数の光源列を、照射面に対して相対的に回転させる回転部と、複数の光源列の各々からの光が、照射面に均一に照射されるよう、複数の光源列の位置を調整する調整部とを備えることができる。

上記光照射装置は、さらに、偏光子と照射面との間に配置される保護ガラスを備えることができる。

本発明の光照射装置によれば、集光型のリフレクタを採用しながらも、偏光子には平行光に近い光を入射させることができる。

本発明の光照射装置の模式的な正面図を示す 本発明の光照射装置の模式的な側面図を示す 本発明の光照射装置の模式的な正面図を示す 本発明の光照射装置の効果を説明するための模式図を示す 本発明の光照射装置の効果を説明するための照度分布図を示す 本発明の光照射装置の効果を説明するための照度分布グラフを示す 本発明の光照射装置の光源の照度の一例であるグラフを示す 本発明の光照射装置のフィルタの透過率の例であるグラフを示す 本発明の光照射装置の光源の照度にフィルタの透過率を掛け合わせたグラフを示す 本発明の光照射装置の他の例を説明するための模式的な平面図を示す 従来の光照射装置の模式的な正面図および効果を説明するための模式的な平面図を示す

初めに、本発明の光照射装置の基本構成について、図１および２を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の光照射装置の一例を模式的に示す正面図であり、図２は、図１に示した光照射装置の側面図を示したものである。

図１および図２に示すように、本発明の光照射装置は、光源１０から放射された光を照射面２００に対して照射する光照射装置１００であって、光源１０と、集光型のリフレクタ２０と、フィルタ３０と、偏光子４０と、凹レンズ５０とを備えるものとする。

上記照射面２００には、被照射体としての光配向膜を配置することができる。この光配向膜は、液晶分子群を一定方向に配列させるための膜であり、例えば、ポリイミド膜等とすることができる。また、この光配向膜は、基板上に設けられるものとすることができる。この光配向膜を有する基板は、コンベア、ローラー、ピン、テーブルなどの接触式ステージや非接触式の浮上搬送ステージによって上記照射面２００に配置されることができる。

上記光源１０は、所定の波長の光を放射する。この所定の波長の光は、特に限定されるものではなく、被照射体の材料の特性に応じて適宜選択することができる。

上記光源１０は、線状の光源とするのが好ましい。特に、光源１０は、ロングアーク型の放電ランプとすることができ、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等とするのが好ましい。また、発光ダイオードを線状に並べて配置し、線状光源としたものとすることもできる。

上記リフレクタ２０は、集光型のリフレクタであって、光源１０を挟んで照射面２００と反対側に配置される。このリフレクタ２０により、光源１０から直接照射面２００へ向かわなかった光を反射光として照射面２００へ向かわせることができる。

上記フィルタ３０は、特定の波長を透過するフィルタであって、光源１０と照射面２００との間に配置される。このフィルタ３０は、例えば、波長が２５４ｎｍ、３１３ｎｍまたは３６５ｎｍ用のフィルタとすることができる。詳細については後述する。

上記偏光子４０は、フィルタ３０と照射面２００との間に配置される。この偏光子４０は、薄い板状のものとすることができる。具体的には、偏光子４０は、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する薄膜を付けたプリズムである偏光ビームスプリッター、または、ガラスもしくは石英ガラスよりなる矩形の透明基板の一面に、アルミニウムや銀などの金属材料よりなる多数の金属細線が当該透明基板の一つの平面上に平行に一定の間隔で設けられたワイヤーグリッド型の偏光子等とすることができる。

そして、上記凹レンズ５０は、光源１０とフィルタ３０との間に配置される。この凹レンズ５０の配置位置は、図３に示すように、光源１０の中心と照射面との略中間位置とするのが好ましい。また、凹レンズ５０と光源１０の中心との距離、および、凹レンズ５０と光源１０の中心との距離は、凹レンズの焦点距離の半分以下（約１／３）とするのが好ましい。

上記凹レンズ５０は、片面のみに凹部を設けた片面凹レンズとすることもできるし、両面に凹部を有する両面凹レンズとすることもできる。

上記構成を有する本発明の光照射装置１００の効果について、図４〜６を参照しながら説明する。

図４は、本発明の凹レンズ５０による効果を説明するための模式図であり、図４（ａ）は、本発明の凹レンズ５０を備えない従来の光照射装置９００を、図４（ｂ）は、本発明の光照射装置１００を模式的に示したものである。図中、鎖線は、光源１０から放射された直接光を、実線は、光源１０から放射されてリフレクタ２０で反射された反射光を示している。なお、光源１０、リフレクタ２０および凹レンズ５０以外の構成部材については詳細な記載を省略している。

図４に示すように、本発明の光照射装置１００は、凹レンズ５０を備えることにより、従来の光照射装置９００では集光されていた光を、凹レンズ５０により平行光に近付けることができ、偏光軸角度の曲がりを抑えることができる。

図５は、本発明の凹レンズ５０の効果を説明するための照度分布図であり、図５（ａ）は、本発明の凹レンズ５０を備えない従来の光照射装置９００により照射される光の照度分布図を、図５（ｂ）は、本発明の光照射装置１００により照射される光の照度分布図を示したものである。

また、図６は、本発明の凹レンズ５０の効果を説明するための照度分布グラフであり、実線は、本発明の凹レンズ５０を備えない従来の光照射装置９００により照射される光の照度分布グラフを、鎖線は、本発明の光照射装置１００により照射される光の照度分布グラフを示したものである。図中、２つのグラフは、従来の光照射装置９００により照射される光の照度の最大照度を１として正規化されたものであり、縦軸は照度（arbitrary unit）を、横軸は中心位置からの距離（ｍｍ）を示している。

図５および図６に示すように、本発明の光照射装置１００は、凹レンズ５０を備えることにより、従来の光照射装置９００では集光されていた光を、凹レンズ５０により平行光に近付けることができ、照度分布に広がりを持たせることができる。

また、本発明の光照射装置１００は、集光型のリフレクタ２０を備えることにより、パラボラ型のリフレクタで生じていた、光源のフットプリントが大きくなり、スキャン長が延びて装置タクトタイムが伸びてしまうという問題も解決することができる。

続いて、図７〜９を参照しながら、上記フィルタ３０の詳細について説明する。

図７は、光源１０として好適に用いられる光源の波長特性の例を示したグラフである。図中のグラフは、最大値を１として正規化されたものであり、縦軸は照度（arbitrary unit）を、横軸は波長（ｎｍ）を示している。図７に示す例では、２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍに照度のピークが存在する。

図８は、フィルタ３０として好適に用いられる３種類のフィルタの特性を示したグラフである。図中の縦軸は透過率（％）を、横軸は波長（ｎｍ）を示している。図８に示す例では、３種類のフィルタは、各々が２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍの波長を使用目的とするフィルタである。

図９は、図７に示した波長特性を有する光源の照度に、図８に示した特性を有するフィルタの透過率を掛け合わせたグラフであり、図９（ａ）は、２５４ｎｍ用フィルタ使用時の照度を、図９（ｂ）は、３１３ｎｍ用フィルタ使用時の照度を、図９（ｃ）は、３６５ｎｍ用フィルタ使用時の照度をそれぞれ示したものであり、図９（ｄ）は、これら３つの照度を１つのグラフにプロットしたものである。これらフィルタは、被照射体の材料の特性に応じて選択されることができる。

続いて、本発明の光照射装置の他の実施形態について説明する。

本発明の光照射装置１００は、図１および図２に示したように、さらに、保護ガラス６０を備えることができる。

上記保護ガラス６０は、偏光子４０と照射面２００との間に配置される。この保護ガラス６０によれば、偏光子４０の損傷等を防ぐことができる。

また、上記光源１０は、図１０（ａ）に示すように、複数の短尺ランプ１０を、該短尺ランプの短手方向に複数配列してなる光源列とすることができ、上記リフレクタ２０は、これら複数の短尺ランプの各々に対応して配置されることができる。

さらに、上記光源１０は、図１０（ｂ）に示すように、長尺ランプ１０からなる光源列とすることができ、上記リフレクタ２０は、長尺ランプに対して複数配置されることができる。

また、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、光照射装置１００は、上記光源列を複数備えることができる。なお、図１０では２列の光源列が示されているが、３列以上の光源列を備える構成とすることもできる。

上記構成の場合、上記光照射装置１００は、図示しない回転部および調整部を備えるのが好ましい。

上記回転部は、照射面２００を、複数の光源列に対して回転させる。

具体的には、上記回転部は、照射面２００を、複数の光源列に対して、基準位置から所定の角度で回転させることができる。この回転部は、基準位置からの角度を手動もしくはモーターの駆動により自動で調整することができる。

上記調整部は、複数の光源列の各々からの光が、照射面に均一に照射されるよう、複数の光源列の位置を調整する。

具体的には、上記調整部は、複数の光源列それぞれからの光が、照射面２００に対して均一に照射されるよう、上記複数の光源列の位置を調整することができる。この調整部は、光源列の位置を手動もしくはモーターの駆動により自動で調整することができる。

また、上記複数の光源列は、上記調整部による調整が可能となるよう、互いにスライド可能に連結されるのが好ましい。

上記構成によれば、本発明の光照射装置１００は、光配向膜に対して所定の光配向方向に光配向機能を付与しつつ、複数の光源からの光を均一に照射することができる。

上述したところは、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

１００ 光照射装置
１０ 光源
２０ リフレクタ
３０ 偏光子
４０ フィルタ
５０ 凹レンズ
６０ 保護ガラス
２００ 照射面
９００ 従来の光照射装置
９１ ランプ
９２ リフレクタ
９３ 偏光子

Claims (7)

1. 光源から放射された光を照射面に対して照射する光照射装置であって、
   所定の波長の光を放射する光源と、
   前記光源を挟んで前記照射面と反対側に配置される集光型のリフレクタと、
   前記光源と前記照射面との間に配置される特定の波長を透過するフィルタと、
   前記フィルタと前記照射面との間に配置される偏光子と、
   前記光源と前記フィルタとの間に配置される凹レンズと
   を備える光照射装置。
2. 前記光源は、ロングアーク型の放電ランプであることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記光源は、複数の短尺ランプを、該短尺ランプの短手方向に複数配列してなる光源列であり、
   前記リフレクタは、前記複数の短尺ランプの各々に対応して配置されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記光源は、長尺ランプからなる光源列であり、
   前記リフレクタは、前記長尺ランプに対して複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
5. 前記光照射装置は、
   前記光源列を複数備えることを特徴とする請求項３または４に記載の光照射装置。
6. 前記光照射装置は、
   前記複数の光源列を、前記照射面に対して相対的に回転させる回転部と、
   前記複数の光源列の各々からの光が、前記照射面に均一に照射されるよう、前記複数の光源列の位置を調整する調整部と
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
7. 前記光照射装置は、さらに、
   前記偏光子と前記照射面との間に配置される保護ガラスを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光照射装置。

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