JP2016153920A - 偏光光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源と、当該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る偏光光照射装置において、光学性能を維持しつつ、ワイヤーグリッド偏光素子をシロキサン化合物による白濁や物理的衝撃から保護することができる偏光光照射装置を提供する。【解決手段】偏光光照射装置１００は、光源（ランプ）と、光源からの光を偏光する偏光子（ワイヤーグリッド偏光素子）と、偏光子の光源とは反対側に配置され、偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタ（石英板）と、を備える。当該フィルタは、偏光光の光入射側および光出射側の少なくとも一方に反射防止膜（ＡＲコート）が形成されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、偏光光を照射して光配向処理を行う偏光光照射装置に関し、特に光源からの光を偏光する偏光子として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、液晶パネルをはじ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ている。光により配向特性が生じる光配向膜は、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。
光配向に用いる照射装置は、一般に、光源と偏光子とを備え、光源の光を偏光子に通して得られる偏光光を照射する。上記のような大面積の光配向膜に対して光配向を行う場合、線状の光源である棒状のランプとワイヤーグリッド偏光素子とを組み合わせた偏光光照射装置を用いる。そして、棒状ランプからの光を、ワイヤーグリッド偏光素子を介して偏光して照射しながら、光配向膜または棒状ランプを当該棒状ランプの長手方向に直交する方向に移動させることで、大面積の光配向膜に対して光配向処理を行う。

このような偏光光照射装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、複数のワイヤーグリッド偏光素子をランプ長手方向に並べて構成した偏光子ユニットを用いて光配光処理を行うものである。具体的には、線状の光源として、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を用い、偏光素子として、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長手方向に沿って並べた偏光子ユニットを用いている。

特許第４５０６４１２号公報 竹田菊男、野中辰夫、藤本武利、「クリーンルーム環境問題 シロキサン化合物」、クリーンテクノロジー、１９９８年、４月号、ｐ．３４−３９

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るものであり、当該グリッドの幅や間隔は、例えば１００ｎｍである。そのため、偏光光照射装置の保守点検の際などに、作業者が偏光素子のグリッド形成面に誤って触れてしまうと、グリッド構造が壊れ、偏光素子としての役目を果たさなくなるおそれがある。
また、このような偏光光照射装置が配置される、半導体や液晶表示素子の工場のクリーンルームの雰囲気には、シロキサン化合物と呼ばれる物質が含まれており、製造上のトラブルや収率の悪化の原因になることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

シロキサン化合物は例えばレジストの現像液などに多く含まれている。シロキサン化合物は、紫外線が照射されると光化学反応により白い粉を生じ、紫外線照射装置内部の光学素子の表面を白濁させる。ワイヤーグリッド偏光素子は、ガラス基板等の表面に微細なグリッドを形成したものであり、この面にシロキサン化合物が付着すると簡単にクリーニングすることができない。
このような問題に鑑みて、ワイヤーグリッド偏光素子の光出射側（偏光素子に対してランプとは反対側）に、偏光光を透過するフィルタ（石英板等）を配置し、ワイヤーグリッド偏光素子のグリッド形成面を保護することも考えられる。しかしながら、偏光素子の光出射側に光学素子を配置すると、光照射面内における消光比の低下や偏光軸のばらつきが発生するなど、光学性能が悪化してしまう。

そこで、本発明は、光源と、当該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る偏光光照射装置において、光学性能を維持しつつ、ワイヤーグリッド偏光素子をシロキサン化合物等の光化学反応化合物による白濁や物理的衝撃から保護することができる偏光光照射装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る偏光光照射装置の一態様は、光源と、前記光源からの光を偏光する偏光子であるワイヤーグリッド偏光素子と、前記偏光子の前記光源とは反対側に配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタと、を備え、前記フィルタは、前記偏光光の光入射側および光出射側の少なくとも一方に反射防止膜が形成されている。
このように、偏光子の光源とは反対側にフィルタを配置するので、偏光子を処理雰囲気中のシロキサン化合物等の光化学反応化合物による白濁や作業者による物理的衝撃から保護することができる。また、フィルタに反射防止膜を形成するので、フィルタを介したあとの偏光光の照射面内における消光比の低下や偏光軸のばらつきを抑制することができる。すなわち、光学性能を、偏光子の光出射側にフィルタを配置しない場合の光学性能に近づけることができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記光源は線状光源であって、前記偏光子及び前記フィルタは、それぞれ前記線状光源の延在する方向に沿って複数並設されており、前記フィルタは、前記偏光子同士の継ぎ目と前記フィルタ同士の継ぎ目とが、前記線状光源の延在する方向に直交する方向において互いに重ならないように、前記線状光源の延在する方向に位置をずらして配置されていてもよい。
このように、偏光子同士の継ぎ目とフィルタ同士の継ぎ目とをずらすことで、偏光子継ぎ目の消光比が低い箇所と、フィルタ継ぎ目の消光比が低い箇所とが重ならないようにすることができ、消光比の大幅な低下を抑制することができる。

さらに、上記の偏光光照射装置において、前記フィルタは、当該フィルタ同士の継ぎ目が、前記線状光源の延在する方向において前記偏光子の中央に位置するように配置されていてもよい。
このように、フィルタ同士の継ぎ目を偏光子の中央位置に配置することで、偏光子同士の継ぎ目とフィルタ同士の継ぎ目とを最も離れた位置に配置することができる。したがって、消光比の低下をより効果的に抑制することができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記偏光子の前記線状光源の延在する方向の長さと、前記フィルタの前記線状光源の延在する方向の長さとが同じ長さであってもよい。
このように、フィルタのサイズを比較的小さく設定することで、偏光軸角度のばらつき（軸ムラ）を抑制することができる。さらに、フィルタ同士の継ぎ目を偏光子の中央位置に配置すれば、照射面内における消光比の均一化を図ることができる。

さらに、本発明に係る偏光光照射装置の一態様は、線状光源と、前記線状光源からの光を偏光する偏光子であるワイヤーグリッド偏光素子と、前記偏光子の前記光源とは反対側に配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタと、を備え、前記偏光子及び前記フィルタは、それぞれ前記線状光源の延在する方向に沿って複数並設されており、前記フィルタは、前記偏光子同士の継ぎ目と前記フィルタ同士の継ぎ目とが、前記線状光源の延在する方向に直交する方向において互いに重ならないように、前記線状光源の延在する方向に位置をずらして配置されている。

このように、偏光子の光源とは反対側にフィルタを配置するので、偏光子を処理雰囲気中のシロキサン化合物等の光化学反応化合物による白濁や作業者による物理的衝撃から保護することができる。また、偏光子同士の継ぎ目とフィルタ同士の継ぎ目とをずらすことで、偏光子継ぎ目の消光比が低い箇所と、フィルタ継ぎ目の消光比が低い箇所とが重ならないようにすることができ、消光比の大幅な低下を抑制することができる。すなわち、消光比の特性を、偏光子の光出射側にフィルタを配置しない場合の特性に近づけることができる。

また、本発明にかかる偏光光照射装置の一態様は、線状光源と、前記線状光源からの光を偏光する偏光子であるワイヤーグリッド偏光素子と、前記偏光子の前記光源とは反対側に配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタと、を備え、前記偏光子及び前記フィルタは、それぞれ前記線状光源の延在する方向に沿って複数並設されており、前記偏光子の前記線状光源の延在する方向の長さと、前記フィルタの前記線状光源の延在する方向の長さとが同じ又は略同じ長さである。

このように、偏光子の光源とは反対側にフィルタを配置するので、偏光子を処理雰囲気中のシロキサン化合物等の光化学反応化合物による白濁や作業者による物理的衝撃から保護することができる。また、偏光子のサイズとフィルタのサイズとを同サイズ又は略同サイズとし、フィルタのサイズを比較的小さく設定することで、偏光軸角度のばらつき（軸ムラ）を抑制することができる。すなわち、偏光軸角度の特性を、偏光子の光出射側にフィルタを配置しない場合の特性に近づけることができる。

本発明の偏光光照射装置では、ワイヤーグリッド偏光素子の光出射側に配置するフィルタに反射防止膜を形成するので、フィルタを介在させることによる光学性能（偏光軸角度、消光比）の悪化を抑制することができる。すなわち、光学性能を維持しつつ、当該フィルタによってワイヤーグリッド偏光素子をシロキサン化合物等の光化学反応化合物による白濁や物理的衝撃から保護することができる。

本実施形態の偏光光照射装置を示す概略構成図である。 光照射部の長手方向に直交する方向の断面図である。 光照射部の長手方向の断面図である。 継ぎ目間距離について説明する図である。 石英板のサイズ違いによる光学性能の比較結果である。 光学性能の測定条件を説明する概略図である。 石英板のサイズと偏光軸角度の最大変化量との関係を示す図である。 ＡＲコート有無による光学性能の比較結果である。 ＡＲコート有無による光学性能の比較結果である。 重ね配置について説明する図である。 石英板の配置違いによる光学性能の比較結果である。 継ぎ目間距離と消光比変化量との関係を示す図である。 ＡＲコート付石英板の配置違いによる光学性能の比較結果である。 偏光光照射装置の別の例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の偏光光照射装置を示す概略構成図である。
偏光光照射装置１００は、光照射部１０と、ワークＷを搬送する搬送部２０とを備える。ここで、ワークＷは、光配向膜が形成された、例えば液晶パネルの大きさに整形された矩形状の基板である。光配向膜は、液晶パネルの大型化と共に大面積化しており、例えば一辺が２０００ｍｍ以上の四角形である。
偏光光照射装置１００は、光照射部１０から所定の波長の偏光光（偏光した光）を照射しながら、搬送部２０によってワークＷを直線移動させ、ワークＷの光配向膜に上記偏光光を照射して光配向処理するものである。

光照射部１０は、線状の光源であるランプ１１と、ランプ１１の光を反射するミラー１２と、ランプ１１及びミラー１２からなる光源部の光出射側に配置された偏光子ユニット１３とを備える。さらに、光照射部１０は、ランプハウス（外壁）１４を備える。ランプ１１、ミラー１２及び偏光子ユニット１３は、ランプハウス１４に収容されている。
光照射部１０は、ランプ１１の長手方向をワークＷの搬送方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に一致させた状態で設置されている。
ランプ１１は長尺状のランプであり、その発光部が、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有する。当該ランプ１１は、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等であり、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を放射する。

光配向膜の材料としては、波長２５４ｎｍの光で配向されるもの、波長３１３ｎｍの光で配向されるもの、波長３６５ｎｍの光で配向されるものなどが知られており、光源の種類は必要とされる波長に応じて適宜選択する。
なお、光源としては、紫外光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）を直線状に並べて配置した線状光源を用いることもできる。その場合、ＬＥＤやＬＤを並べる方向がランプの長手方向に相当する。

偏光子ユニット１３は、複数の偏光子を、ランプ１１の長手方向に沿ってフレーム（保持枠）内に並べて配置したものである。当該偏光子は、光透過基板上に多数のグリッドを形成したワイヤーグリッド偏光素子であり、当該偏光子の個数は、偏光光を照射する領域の大きさに合わせて適宜選択する。また、各偏光子は、それぞれ透過軸が同一方向を向くように配置されている。なお、ここでは従来の表記に合わせてワイヤーとしているが、グリッドの材質は金属ではない場合もある。

搬送部２０は、真空吸着等の方法によりワークＷを吸着保持する平板状のワークステージ２１と、ワークステージ２１の移動方向に沿って延びる２本のガイド２２と、ワークステージ２１の移動機構を一例として構成する電磁石２３とを備える。
ここでは、上記移動機構として、例えば、リニアモータステージを採用する。リニアモータステージは、碁盤目状に強磁性体の凸極が設けられた平面状のプラテンの上に移動体（ワークステージ）をエアーにより浮上させ、移動体に磁力を印加して、移動体とプラテンの凸極との間の磁力を変化させることにより移動体（ワークステージ）を移動する機構である。

ワークステージ２１は、その一辺の方向がステージ移動方向（Ｘ方向）を向くように配置されると共に、ガイド２２によって真直度を補償した状態で往復移動可能に支持されている。
本明細書において、ワークステージ２１の移動方向がＸ方向であり、Ｘ方向に垂直な水平方向がＹ方向、鉛直方向がＺ方向である。また、ワークＷは矩形状であり、一辺の方向がＸ方向に向き、他方の辺がＹ方向を向いた姿勢でワークステージ２１上に保持されているものとする。
ワークステージ２１の移動経路は、光照射部１０の真下を通るように設計されている。そして、搬送部２０は、ワークＷを光照射部１０による偏光光の照射位置に搬送し、且つその照射位置を通過させるように構成されている。この通過の過程で、ワークＷの光配向膜が光配向処理される。

次に、光照射部１０の具体的構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２は、光照射部１０の長手方向に直交する方向の断面図である。また、図３は、光照射部１０の長手方向の断面図である。なお、図２及び図３において、ランプの点灯装置などの構成については図示を省略している。
図２に示すように、ミラー１２は、断面が楕円形または放物線状の樋状集光鏡であり、ランプ１１からの放射光を光出射口１４ａの方向に反射する。ミラー１２は、その長手方向がランプ１１の長手方向と一致するように配置されている。また、ランプ１１及びミラー１２からなる光源部は、隔壁１５により囲まれており、隔壁１５の外側をランプハウス１４が覆っている。

さらに、ランプハウス１４内において、光源部の上部には、水冷式の冷却機（ラジエータ）１６と送風機（ブロア）１７とが設置されている。ブロア１７は、ランプ１１点灯時にランプ１１やミラー１２などを冷却するための冷却風を発生する。ブロア１７から送り出された冷却風は、隔壁１５とランプハウス１４との間に形成された隙間（通風路）１８を通り、ミラー１２の光出射側から導入されてランプ１１や反射ミラー１２を冷却する。ランプ１１やミラー１２を冷却し、高い温度になった冷却風は、ミラー１２上部に形成された開口（冷却風通風孔）１２ａを通過して、ラジエータ１６によって冷却され、再びブロア１７により送り出される。

ランプハウス１４の底部には、光源部からワークＷに向かって照射される光が通過する光出射口１４ａが形成されており、この光出射口１４ａに、光源部からの光を偏光する偏光子ユニット１３が取り付けられる。
偏光子ユニット１３は、図３に示すように、複数の偏光子（ワイヤーグリッド偏光素子）１３ａを、ランプ１１の長手方向（図３の左右方向）に沿って並べ、フレーム（保持枠）１３ｂで保持したものである。保持枠１３ｂは各偏光子１３ａの周縁部を上下から挟み込むようにして保持している。

各偏光子１３ａ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、単に「グリッド」ともいう）を形成したものである。ここで、各偏光子１３ａのグリッドは、図２における左右方向に延びている。
隣り合う偏光子１３ａの間には、１ｍｍから２ｍｍ程度の隙間が設けられる。偏光子１３ａ同士のグリッドの方向が平行になるように合わせるために、この隙間を使って各偏光子１３ａを回転移動させて位置調整する。当該隙間は、ここから無偏光光が漏れないように遮光板（不図示）により覆われている。

そして、本実施形態では、偏光子ユニット１３の光源部とは反対側、即ち、偏光子ユニット１３のワークＷ側に、フィルタユニット１９を配置する。例えば、フィルタユニット１９は、図２及び図３に示すように、ランプハウス１４に形成された光出射口１４ａを塞ぐように配置する。
フィルタユニット１９は、図３に示すように、複数のフィルタ板１９ａをランプ１１の長手方向（図３の左右方向）に沿って並べ、フレーム（保持枠）１９ｂで保持したものである。フィルタ板１９ａとしては、例えば、偏光する紫外線の波長を透過する石英板を使用する。なお、フィルタ板１９ａとしては、紫外線の波長を透過可能な材質であれば、適宜適用可能である。

ランプ１１の長手方向に沿って並んだ各石英板１９ａは、ランプ１１の長手方向端部から、例えばばね等により付勢されており、これにより各石英板１９ａは隙間なく配列している。
各石英板１９ａの光入射側および光出射側の表面には、それぞれ反射防止膜（ＡＲコート）を形成する。ＡＲコートは、例えば、ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）の単層コート
とし、膜厚は３０ｍｍ〜１００ｍｍとする。成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長法）等を適用することがで
きる。なお、ＡＲコートは、光入射側および光出射側のいずれか一方の面のみに形成されていてもよい。

また、石英板１９ａのサイズ（ランプ１１の長手方向の長さ）は、偏光子１３ａのサイズ（ランプ１１の長手方向の長さ）と同等とする。本実施形態では、例えば、偏光子１３ａ及び石英板１９ａのサイズをそれぞれ１５０ｍｍとする。また、石英板１９ａの厚さは、例えば２ｍｍとする。
さらに、石英板１９ａは、図３に示すように、偏光子１３ａの継ぎ目と石英板１９ａの継ぎ目とが、ランプ１１の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）において互いに重ならないように、ランプ１１の長手方向（Ｙ方向）に位置をずらして配置する。具体的には、石英板１９ａは、図４に示す偏光子１３ａの継ぎ目と石英板１９ａの継ぎ目との間のランプ長手方向の距離（継ぎ目間距離Ｌ）が、最大（ここでは７５ｍｍ）となる位置に配置する。換言すると、石英板１９ａは、石英板１９ａの継ぎ目が偏光子１３ａの中央に位置するように配置する。

フィルタユニット１９は、偏光子ユニット１３と所定の間隔を設けて配置する。例えば、石英板１９ａを保持する保持枠１９ｂの上に支持部材１９ｃを立て、その上に偏光子１３ａを保持する保持枠１３ｂを取り付ける。
支持部材１９ｃは、例えば、矩形のブロック状のものを用いる。これにより、偏光子１３ａと石英板１９ａとの間に、ブロア１７から送り出された冷却風の一部が流れる通風路を形成し、当該冷却風により偏光子１３ａと石英板１９ａとを冷却することができる。
なお、支持部材１９ｃは、冷却風が通過できる貫通孔（直径５ｍｍ以上が望ましい）を形成した板状もしくは壁状のものでもよいし、偏光子ユニット１３とフィルタユニット１９との間隔を保持できるものであれば網状のものでもよい。また、支持部材１９ｃをランプハウス１４の底部に立て、その上に偏光子１３ａを保持する保持枠１３ｂを取り付けてもよい。

以上の構成により、図２の実線矢印で示すように、ランプ１１からの光は、直接またはミラー１２により反射されて、偏光子１３ａと、偏光子１３ａに対して間隔を設けて配置した石英板１９ａとを介して光出射口１４ａから出射し、ワークＷに照射される。このとき、フィルタユニット１９は、光出射口１４ａを塞ぎ、偏光子ユニット１３によって偏光した偏光光を出射する光出射窓となる。

すなわち、偏光子ユニット１３はランプハウス１４ａの内部に設けられ、当該ランプハウス１４ａに形成された開口である光出射口１４ａはフィルタユニット１９によって塞がれる。したがって、偏光光照射装置１００の保守点検の際などに、作業者の指が直接偏光子１３ａに触れることがなく、偏光子１３ａの破損を確実に防止することができる。また、偏光子ユニット１３を構成する偏光子１３ａの汚染も確実に防止することができる。
偏光光照射装置１００が配置される、半導体や液晶表示素子の工場のクリーンルームの雰囲気には、シロキサン化合物と呼ばれる物質が含まれている。このシロキサン化合物は、紫外線が照射されると光化学反応により白い粉を生じ、偏光光照射装置１００内部の光学素子の表面を白濁させる。仮に偏光子ユニット１３を保護するフィルタユニット１９を設置しないと、偏光子ユニット１３を構成する偏光子１３ａのグリッド面にこのシロキサン化合物が付着し、白濁してしまう。

これに対して、本実施形態では、上述したように、偏光子ユニット１３を保護するフィルタユニット１９を設置するため、処理雰囲気中に含まれるシロキサン化合物はフィルタ１９ａに付着し、偏光子１３ａの表面には付着しない。フィルタ１９ａは、偏光子１３ａのように表面に微細なグリッドは形成されておらず、クリーニングが容易である。また、フィルタ１９ａは、上述したように偏光子１３ａと同サイズであり、交換が容易であると共に比較的安価である。そのため、シロキサン化合物による白濁に対するメンテナンスを容易に行うことができる。

しかしながら、偏光子１３ａの光出射側に石英板１９ａのような屈折率の違う物質を介在させる場合、本実施形態のようなＡＲコートの施しやサイズ及び配置を考慮しないと、偏光軸角度（光照射面における偏光光の軸の角度）や消光比（Ｐ偏光強度とＳ偏光強度との比）といった光学性能が悪化してしまう。
例えば、単純に偏光子１３ａの保護のみを目的とした場合、石英板１９ａはランプ１１の長手方向の長さ相当の一枚板でよく、本実施形態のようにＡＲコートを施す必要もない。しかしながら、この場合、特に偏光軸角度のばらつきが顕著に生じる。これは、サイズを大きくしたことによる石英板の撓み等が一因であると考えられる。

本実施形態では、フィルタユニット１９を、ランプ長手方向に沿って複数の石英板１９ａを並べた構成とし、各石英板１９ａをＡＲコートする。さらに、石英板１９ａのサイズを、偏光子ユニット１３を構成する偏光子１３ａと同サイズとし、石英板１９ａの継ぎ目位置を偏光子１３ａの中央位置に配置する。これにより、上記の光学性能の悪化を抑制する。以下、この点について検証する。
図５は、石英板１９ａのサイズの違いによる光学性能の比較結果である。図５において、横軸は、測定点のランプ長手方向座標［ｍｍ］、縦軸は、測定点での偏光光の偏光軸角度［度］である。ここで、測定点はワークＷ上の点とし、偏光子ユニット１３によって偏光した偏光光を測定するものとする。

図６は、光学性能の測定条件を示す概略平面図である。図６の丸印が各測定点である。上記のランプ長手方向座標は、偏光子１３ａの中央位置を０としたときの座標である。また、上記の偏光軸角度は、図６の角度測定点Ａで測定した偏光軸角度である。この角度測定点Ａは、ランプ１１の直下を±０ｍｍとしたとき、例えば、ランプ１１の長手方向に直交する方向に＋４０ｍｍの位置とする。ここで、ランプ１１の直下を基準とした±４０ｍｍの範囲は有効照射エリアである。

図５に戻って、細実線は、石英板１９ａを設置しない場合（石英板無）の光学性能、太実線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じ場合（サイズ１倍）の光学性能である。また、破線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズの１．３倍である場合の光学性能、一点鎖線は、石英板１９ａのサイズが偏光子のサイズ１３ａの２倍である場合の光学性能である。
ここでは、図６に示すように、石英板１９ａの継ぎ目を偏光子１３ａの中央位置に配置し、石英板１９ａのサイズ（長さＣ）を偏光子１３ａに対して１倍、１．３倍、２倍と変化させたときの偏光軸角度を測定している。

図５の矢印に示すように、石英板無の光学性能を基準としてそれぞれ偏光軸角度の最大変化量を測定したところ、図７に示す結果が得られた。このように、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じであるとき、偏光軸角度の変化量（軸ムラ）が最も小さく、石英板１９ａのサイズが大きいほど軸ムラは大きくなることがわかる。
当該軸ムラは、例えば液晶パネルのコントラストに影響を与えるものであり、±０．１度以下に抑えることが好ましい。

図８及び図９は、石英板１９ａにおけるＡＲコートの有無による光学性能の比較結果である。図８において、横軸は、測定点のランプ長手方向座標［ｍｍ］、縦軸は、測定点での偏光光の偏光軸角度［度］である。また、図９において、横軸は、測定点のランプ長手方向座標［ｍｍ］、縦軸は測定点での消光比［：１］である。
ここで、図８の偏光軸角度は、上述した図５と同様に、図６の角度測定点Ａで測定したものである。また、図９の消光比は、図６の消光比測定点Ｂで測定したものである。ここで、消光比測定点Ｂは、ランプ１１の直下に相当する位置である。

これら図８及び図９において、細実線は、石英板１９ａを設置しない場合（石英板無）の光学性能、太実線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、ＡＲコート有の場合の光学性能、破線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、ＡＲコート無の場合の光学性能である。
なお、図８において、石英板１９ａを設置した場合の偏光軸角度は、図４に示すように、石英板１９ａの継ぎ目と偏光子１３ａの継ぎ目とが重ならないような配置（以下、「千鳥配置」ともいう）で測定している。さらに、このときの継ぎ目間距離Ｌは７５ｍｍに設定している。また、図９において、石英板１９ａを設置した場合の消光比は、図１０に示すように、石英板１９ａの継ぎ目と偏光子１３ａの継ぎ目とが重なるような配置（以下、「重ね配置」ともいう）で測定している。

図８に示すように、石英板１９ａをＡＲコートした場合、ＡＲコートしない場合と比較して偏光軸角度の変化（軸ムラ）を平均的に小さくすることができる。また、図９に示すように、石英板１９ａをＡＲコートした場合、ＡＲコートしない場合と比較して消光比の低下を平均的に抑制することができる。すなわち、光学性能として軸ムラと消光比の２つの性能を考慮した場合、石英板１９ａをＡＲコートすることで、効果的にこれら２つの光学性能を石英板無の光学性能に近づけることができる。
なお、図８に示すように、石英板１９ａを設置したときの偏光軸角度は、石英板１９ａのサイズとほぼ一致した周期で軸ムラが発生することもわかる。

ここまでの測定結果によると、石英板１９ａのサイズをできるだけ小さくし、石英板１９ａをＡＲコーティングすれば、高い光学性能が得られるように思われる。しかしながら、図９からも明らかなように、石英板１９ａの継ぎ目位置（ここでは＋７５ｍｍ、−７５ｍｍの位置）では消光比が低下する。そのため、石英板１９ａのサイズを小さくしすぎると、継ぎ目に起因する消光比低下により、消光比の面内平均値が低下してしまう。

また、上述したように、偏光子１３ａの継ぎ目位置には遮光板が設けられており、偏光子１３ａの継ぎ目位置においても消光比が低下する。そのため、石英板１９ａの継ぎ目と偏光子１３ａの継ぎ目とが重なる位置では、消光比が大幅に低下してしまう。
図１１は、石英板１９ａの配置の違いによる光学性能の比較結果である。図１１において、横軸は、測定点のランプ長手方向座標［ｍｍ］、縦軸は、測定点での消光比［：１］である。ここで、図１１の消光比は、上述した図９と同様に、図６の消光比測定点Ｂで測定したものである。

また、図１１において、細実線は、石英板１９ａを設置しない場合（石英板無）の光学性能、太実線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、千鳥配置（継ぎ目間距離７５ｍｍ）の場合の光学性能、破線は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、重ね配置の場合の光学性能である。
図１１の破線に示すように、重ね配置の場合、石英板１９ａの継ぎ目と偏光子１３ａの継ぎ目とが重なる位置（ここでは＋７５ｍｍ、−７５ｍｍの位置）で、消光比が大幅に低下する。一方、図１１の太実線に示すように、千鳥配置の場合には消光比の低下が抑制され、消光比が均一化する。

図１２は、石英板１９ａの継ぎ目位置を偏光子１３ａの継ぎ目位置に対して相対的に変化させたときの消光比（面内平均値）の変化を示す図である。図１２において、横軸は、石英板１９ａと偏光子１３ａとの継ぎ目間距離Ｌ［ｍｍ］、縦軸は、石英板無の消光比の面内平均値を基準としたときの消光比低下率［％］である。
この図１２からも明らかなように、継ぎ目間距離Ｌが最も離れる位置（ここではＬ＝７５ｍｍ）で消光比低下率は最も小さく、石英板１９ａの継ぎ目と偏光子１３ａの継ぎ目とが重なる位置（継ぎ目間距離Ｌ＝０ｍｍ）で消光比低下率は最も大きくなる。
ここで、消光比低下率の許容下限値は、例えば−２０％とする。すなわち、継ぎ目間距離Ｌは、６２．５ｍｍ以上であることが好ましい。
以上により、偏光子１３ａの光出射側に石英板１９ａを設置した構成において、最適な光学性能（石英板１９ａを設置しないときの光学性能に最も近い光学性能）が得られる石英板１９ａのサイズ及び配置は、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａと同サイズであり、石英板１９ａの継ぎ目位置が偏光子１３ａの中央に位置する配置となる。

また、上述したように、石英板１９ａをＡＲコートすることで、軸ムラ及び消光比を平均的に改善することができる。
したがって、偏光子１３ａの光出射側に石英板１９ａを設置した構成において、最適な光学性能（石英板１９ａを設置しないときの光学性能に最も近い光学性能）が得られる石英板１９ａの条件は、ＡＲコートを施し、石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａと同サイズであり、石英板１９ａの継ぎ目位置が偏光子１３ａの中央に位置する配置となる。

図１３は、ＡＲコート有の石英板１９ａの配置の違いによる光学性能の比較結果である。図１３において、横軸は、測定点のランプ長手方向座標［ｍｍ］、縦軸は、測定点での消光比［：１］である。ここで、図１３の消光比は、上述した図１１と同様に、図６の消光比測定点Ｂで測定したものである。
また、図１３において、細実線は、石英板１９ａを設置しない場合（石英板無）の光学性能、太実線は、ＡＲコート有の石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、千鳥配置（継ぎ目間距離７５ｍｍ）の場合の光学性能、破線は、ＡＲコート有の石英板１９ａのサイズが偏光子１３ａのサイズと同じで、重ね配置の場合の光学性能である。

この図１３の太実線と上述した図１１の太実線との比較からも明らかなように、石英板１９ａにＡＲコートを施し、石英板１９ａを偏光子１３ａに対してサイズ１倍とし、千鳥配置（継ぎ目間距離７５ｍｍ）とした場合には、サイズ及び配置の条件が同じで石英板１９ａにＡＲコートを施していない場合と比較して、消光比を平均的に改善し、より石英板無の光学性能に近づけることができる。なお、偏光軸角度については上述した図８に示すとおりである。

以上のように、本実施形態では、偏光子ユニット１３の光出射側にフィルタユニット１９を配置する。そして、フィルタユニット１９を、ランプ長手方向に沿って複数の石英板１９ａを並べた構成とし、各石英板１９ａをＡＲコートする。さらに、石英板１９ａのサイズを、偏光子ユニット１３を構成する偏光子１３ａと同サイズとし、石英板１９ａの継ぎ目位置を偏光子１３ａの中央位置に配置する。
これにより、偏光軸角度特性は、図８の太実線に示すようになる。また、消光比特性は、図１３の太実線に示すようになる。すなわち、石英板１９ａを偏光子１３ａの光出射側に介在させた場合でも、光学性能（偏光軸角度及び消光比）は石英板無の光学性能に近づけることができる。
このように、光学性能を維持しつつ、偏光子１３ａをシロキサン化合物による白濁や作業者による物理的衝撃から保護することができる。

（変形例）
なお、上記実施形態においては、石英板１９ａをＡＲコートし、石英板１９ａのサイズを偏光子１３ａと同じサイズ、石英板１９ａの配置を、当該石英板１９ａの継ぎ目が偏光子１３ａの継ぎ目と重ならない配置とする場合について説明したが、ＡＲコート、サイズ及び配置の条件は少なくとも１つを満足していればよい。
ＡＲコート有とするだけで、図８及び図９に示すように、偏光軸角度と消光比の両方の性能を改善することができる。また、石英板１９ａのサイズを偏光子１３ａと同じサイズとするだけで、図５に示すように、軸ムラを改善することができる。さらに、石英板１９ａの配置を、当該石英板１９ａの継ぎ目が偏光子１３ａの継ぎ目と重ならない配置とするだけで、図１１に示すように、消光比の低下を抑制し消光比の均一度を改善することができる。

また、上記実施形態においては、図１４に示すように、偏光子１３ａと石英板１９ａとを共通の１つのフレーム（保持枠）１３ｃで保持するようにしてもよい。このとき、フレーム１３ｃによって偏光子１３ａと石英板１９ａとの間の隙間を密閉空間としてもよい。
さらには、偏光子ユニット１３の光源側にフィルタユニット１９と同様の構成を有するフィルタユニットを追加してもよい。そして、偏光子ユニット１３ａの上下に配置された２つのフィルタユニットのフレームによって偏光子１３ａを密閉空間内に設置するようにしてもよい。これにより、ランプハウス１４内に外部からシロキサン化合物を含む雰囲気が入り込んだ場合でも、偏光子１３ａにシロキサン化合物が付着するのを防止することができる。

また、石英板１９ａは、ランプハウス１４の底部よりも下方に位置していてもよい。要は、偏光子１３ａがシロキサン化合物を含む処理雰囲気に曝されない構造であればよい。
さらに、上記実施形態においては、石英板１９ａの厚さを２ｍｍとする場合について説明したが、この石英板１９ａの厚さは適宜設定可能である。石英板１９ａの厚さが薄いほど、偏光軸角度、消光比、照度の全光学性能は良好となるが、当該厚さが薄すぎると、ばね等で付勢して複数の石英板１９ａを隙間なく敷き詰めることが困難であったり、石英板１９ａのサイズによっては剛性が伴わずに撓んだりするなどの問題が生じる。そのため、石英板１９ａの厚さは、上記の点を考慮して最適な厚さに設定することが好ましい。

１０…光照射部、１１…ランプ、１２…ミラー、１２ａ…冷却風通風孔、１３…偏光子ユニット、１３ａ…偏光子、１３ｂ…フレーム（保持枠）、１４…ランプハウス、１４ａ…光出射口、１５…隔壁、１６…ラジエータ、１７…ブロア、１８…通風路、１９…フィルタユニット、１９ａ…フィルタ（石英板）、１９ｂ…フレーム（保持枠）、１９ｃ…支持部材、２０…搬送部、２１…ワークステージ、２２…ガイド、２３…電磁石、１００…偏光光照射装置、Ｗ…ワーク

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源からの光を偏光する偏光子である、光透過基板上にグリッドを形成して成るワイヤーグリッド偏光素子と、
   前記ワイヤーグリッド偏光素子に対して、前記光源とは反対側に配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタと、を備える、
   ことを特徴とする偏光光照射装置。
2. 前記フィルタは、前記フィルタ同士の継ぎ目が、前記線状光源の延在する方向において前記偏光子の中央に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光光照射装置。
3. 光源と、
   前記光源からの光を偏光する偏光子である、光透過基板上にグリッドを形成して成るワイヤーグリッド偏光素子と、
   前記ワイヤーグリッド偏光素子に対して、前記光源とは反対側に、前記ワイヤーグリッド偏光素子と離隔して配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過するフィルタと、を備える、
   ことを特徴とする偏光光照射装置。
4. 光源と、
   前記光源からの光を偏光する偏光子である、光透過基板上にグリッドを形成して成るワイヤーグリッド偏光素子と、
   前記ワイヤーグリッド偏光素子に対して、前記光源とは反対側に配置され、前記偏光子によって偏光した偏光光を透過する、前記ワイヤーグリッド偏光素子とは別個に交換可能なフィルタと、を備える、
   ことを特徴とする偏光光照射装置。
5. 前記フィルタは、前記偏光光の光入射側および光出射側の少なくとも一方に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光光照射装置。
6. 前記光源と前記ワイヤーグリッド偏光素子とを覆い、前記光源からの光が通過する光出射口が形成された外壁をさらに備え、
   前記フィルタは、前記外壁の前記光出射口を塞ぐ、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光光照射装置。
7. 前記フィルタは、石英板であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の偏光光照射装置。

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