JP2016200780A - 偏光光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張による不具合を防ぐことができる偏光光照射装置を提供する。
【解決手段】光源と、前記光源から出射された光を偏光する平面視略矩形形状の板状の偏光子１３１と、偏光子１３１を保持する保持部材１３２であって、偏光子１３１の側面が当接する壁を有する保持部材１３２と、保持部材１３２に設けられ、偏光子１３１の第１の側面に当接する弾性部材１３３ｃであって、偏光子１３１の前記第１の側面と対向する側面を前記壁に向けて付勢する弾性部材１３３ｃとを備える。弾性部材１３３ｃは、偏光子１３１に当接するボール１３３ｂと、ボール１３３ｂを偏光子１３１に向けて付勢するばね１３３ｃと、ばね１３３ｃが内部に設けられたねじ部１３３ａと、を有するばね付きねじ１３３Ａである。
【選択図】図５

Description

本発明は、偏光光照射装置に関する。

特許文献１には、下フレームの上に複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べ、その上から上フレームをかぶせることで、ワイヤーグリッド偏光素子を固定する偏光素子ユニットが開示されている。

特開２００６−１２６４６４号公報

光源から偏光素子ユニットに光が出射されると、熱により偏光素子ユニットの温度が上昇する。金属とガラスとは熱膨張係数が異なるため、金属で形成された偏光子支持部材やフレームと、ガラスで形成されたワイヤーグリッド偏光素子とでは、ある温度、例えば２００度程度まで上昇したときの変形量が異なる。

特許文献１に記載の発明では、ワイヤーグリッド偏光素子がフレームに挟み込まれており、ワイヤーグリッド偏光素子とフレームとの間にすき間が無い。その結果、熱膨張による寸法変化がワイヤーグリッド偏光素子と偏光子支持部材とで異なることが原因で、ワイヤーグリッド偏光素子が割れる等の不具合が発生するおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、熱膨張による不具合を防ぐことができる偏光光照射装置を提供することを目的とする。

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は、例えば、光源と、前記光源から出射された光を偏光する平面視略矩形形状の板状の偏光子と、前記偏光子を保持する保持部材であって、前記偏光子の側面が当接する壁を有する保持部材と、前記保持部材に設けられ、前記偏光子の第１の側面に当接する弾性部材であって、前記偏光子の前記第１の側面と対向する側面を前記壁に向けて付勢する弾性部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る偏光光照射装置によれば、光源からの光を偏光する平面視略矩形形状の板状の偏光子の第１の側面に弾性部材が当接する。弾性部材は、偏光子の第１の側面と対向する側面を、保持部材の壁に向けて付勢する。これにより、偏光子を保持部材に取り付けつつ、熱膨張による不具合を防ぐことができる。ここで、熱膨張による不具合とは、偏光子の破損、変形、移動等である。

ここで、前記弾性部材は、前記偏光子の第１の側面に当接する第１の弾性部材と、前記偏光子の前記第１の側面に隣接する第２の側面に当接する第２の弾性部材と、を有し、前記壁は、直交する２つの壁である第１の壁と第２の壁とを有し、前記第１の弾性部材は、前記偏光子の前記第１の側面と対向する側面を、前記第１の壁に向けて付勢し、前記第２の弾性部材は、前記偏光子の前記第２の側面と対向する側面を、前記第２の側面に向けて付勢してもよい。これにより、偏光子の第１の側面と直交する平面上において、保持部材に対して偏光子を位置決めすることができる。

ここで、前記弾性部材は、前記偏光子に当接するボールと、前記ボールを前記偏光子に向けて付勢するばねと、前記ばねが内部に設けられたねじ部と、を有するばね付きねじであり、前記偏光子の厚さは、前記ねじ部の直径より厚くてもよい。これにより、ばね付きねじが偏光子の側面を確実に押圧することができる。

ここで、前記弾性部材は、２個のばねを有し、前記２個のばねは、前記第１の側面の両端近傍をそれぞれ押圧してもよい。これにより、偏光子の第１の側面と対向する側面を保持部材の壁に向けて付勢するときに、第１の側面と直交する平面上における偏光子の回転を防止することができる。

本発明によれば、熱膨張による不具合を防ぐことができる。

第１の実施の形態に係る偏光光照射装置１の概略を示す正面図である。 偏光照射部１０の概略を示す平面図である。 偏光照射部１０の概略を示す側面図である。 偏光子ユニット１３の概略を示す平面図である 偏光子ユニット１３の概略を示す断面図である。 板ばね１３４を用いて偏光子１３１を底面１３２ｃに付勢する従来の形態の概略を示す図である。 板ばね１３４を用いて偏光子１３１を底面１３２ｃに付勢する従来の形態の概略を示す図である。 変形例にかかる偏光子ユニット１３Ａの概略を示す平面図である。 第２の実施の形態の偏光子ユニット１３Ｂの概略を示す平面図である。 偏光子ユニット１３Ｂの概略を示す断面図である。 第３の実施の形態の偏光子ユニット１３Ｃの概略を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る偏光光照射装置１の概略を示す正面図である。図２は、偏光光照射装置１の概略を示す側面図である。偏光光照射装置１は、例えば、光源からの光を偏光膜を通過させて偏光を得、この偏光をガラス基板等の被露光面に照射して、液晶パネル用の配向膜等を生成するものである。

以下、被露光対象物Ｗの搬送方向をｙ方向とし、搬送方向に直交する方向をｘ方向とし、鉛直方向をｚ方向とする。

偏光光照射装置１は、主として、偏光照射部１０と、駆動部２０と、撮像部３０と、を有する。

偏光照射部１０は、被露光対象物Ｗに偏光を照射する。図２は、偏光照射部１０の概略を示す平面図である。図３は、偏光照射部１０の概略を示す側面図である。なお、図３の２点鎖線は、光が照射される範囲を示すものである。

偏光照射部１０は、主として、光源１１と、特定波長透過フィルター１２と、偏光子ユニット１３と、ベース部材１４と、を有する。なお、図２では特定波長透過フィルター１２の図示を省略している。

光源１１は、棒状のランプであり、偏光していない光（例えば、紫外光）を出射する。光源は、長手方向がｙ方向に沿うように、かつｘ方向に複数並べて配置される。なお、光源１１の形態はこれに限られず、例えばｘ方向に沿って長い１本のランプであっても良い。

特定波長透過フィルター１２は、特定の波長範囲の光だけを透過し、他の波長の光をで吸収するようにつくられたフィルターである。特定波長透過フィルター１２は、光源１１の下側（−ｚ側）に設けられる。

偏光子ユニット１３は、特定波長透過フィルター１２の下側（−ｚ側）に設けられる。偏光子ユニット１３は、例えば、光源１１から出射された無偏光の光を偏光する偏光子を含む。偏光子ユニット１３は、ベース部材１４に設けられる。偏光子ユニット１３については、後に詳述する。

特定波長透過フィルター１２及び偏光子ユニット１３は、光源１１毎に１つずつ設けられる。なお、特定波長透過フィルター１２及び偏光子ユニット１３を、光源１１毎に２つ設けてもよい。この場合には、特定波長透過フィルター１２及び偏光子ユニット１３を、ｙ方向に並べて２つずつ設ければよい（図２の点線参照）。

図１の説明に戻る。駆動部２０は、主として、ステージ２１と、ステージガイドレール２２と、を有する。

ステージ２１は、図示しない駆動手段により、ステージガイドレール２２に沿って移動可能に設けられる（図１の太矢印参照）。ステージ２１の上面には、被露光対象物Ｗが載置される。

撮像部３０は、ステージ２１上に載置された被露光対象物Ｗのアライメントに使用するカメラである。

このように構成された偏光光照射装置１の作用について説明する。偏光光照射装置１は、被露光対象物Ｗを走査方向であるｙ方向に移動させながら、偏光照射部１０から照射された光を被露光対象物Ｗの被露光面に照射して配向膜等を生成する。この偏光光照射装置１の作用は、すでに公知であるため、詳細な説明を省略する。なお、走査は、偏光照射部１０を移動させてもよいし、被露光対象物Ｗ（ステージ２１）を移動させてもよいし、それらの両方を相対的に移動させてもよい。

露光時には、光源１１からの光が照射されるため、偏光子ユニット１３の温度が上昇する。本発明は、偏光子ユニット１３の温度が上昇することによる不具合を防止する点に特徴がある。以下、偏光子ユニット１３について詳細に説明する。

図４は、偏光子ユニット１３の概略を示す平面図である。図５は、偏光子ユニット１３の概略を示す断面図である。偏光子ユニット１３は、主として、偏光子１３１と、ホルダ１３２と、ばね付きねじ１３３（ばね付きねじ１３３は、ばね付きねじ１３３Ａ、ばね付きねじ１３３Ｂ、ばね付きねじ１３３Ｃを含む）と、を有する。

偏光子１３１は、光源１１からの光を偏光する光学素子であり、平面視が略矩形形状の板状の部材である。偏光子１３１は、例えば、ガラスにより形成された板材の表面に、金属製のワイヤーを一方向に周期的に並べることにより形成される。

偏光子１３１の厚さは、ばね付きねじ１３３のねじ部１３３ａ（後に詳述）の直径より厚い。例えば、偏光子１３１の厚さは３ｍｍ〜７ｍｍ程度である。これにより、ばね付きねじ１３３が偏光子１３１の側面を確実に押圧することができる。

ホルダ１３２（保持部材に相当）は、金属により形成され、平面視が略中空矩形形状の板状の部材である。ホルダ１３２には、孔１３２ａと、凹部１３２ｂと、が形成される。凹部１３２ｂの底面１３２ｃには、偏光子１３１が載置される。偏光子１３１で偏光された光は、孔１３２ａを通って下方（−ｚ方向）へ照射される。

ばね付きねじ１３３は、例えば、ねじ部１３３ａと、偏光子１３１に当接するボール１３３ｂと、ボール１３３ｂを偏光子１３１に向けて付勢するコイルばね１３３ｃ（弾性部材に相当）と、を有するボールプランジャーである。ボール１３３ｂ及びコイルばね１３３ｃは、ねじ部１３３ａの内部に設けられる。

２本のばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂは、壁１３２ｄに設けられる。壁１３２ｄにはねじ孔（図示せず）が形成され、このねじ孔にねじ部１３３ａが螺合されることにより、ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂが壁１３２ｄに設けられる。

また、１本のばね付きねじ１３３Ｃは、壁１３２ｅに設けられる。壁１３２ｅにはねじ孔（図示せず）が形成され、このねじ孔にねじ部１３３ａが螺合されることにより、ばね付きねじ１３３Ｃが壁１３２ｅに設けられる。

ホルダ１３２に形成されたねじ孔にねじ部１３３ａが螺合されるため、ばね付きねじ１３３は、ホルダ１３２の壁１３２ｄ、１３２ｅの法線方向に移動可能である（図４、５の太矢印参照）。

ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂは、偏光子１３１の側面１３１ａに当接する。ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂのコイルばね１３３ｃは、ボール１３３ｂを介して、偏光子１３１の側面１３１ａと対向する側面１３１ｂを、壁１３２ｆに向けて付勢する（図４、５の矢印参照）。ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂは、側面１３１ｂを壁１３２ｆに向けて付勢するときに偏光子１３１の回転を防止するため、側面１３１ａの両端近傍をそれぞれ押圧する。なお、側面１３１ａの両端近傍は、図４に示す位置に限られない。

ばね付きねじ１３３Ｃは、偏光子１３１の側面１３１ａに隣接する側面１３１ｃに当接する。ばね付きねじ１３３Ｃのコイルばね１３３ｃは、ボール１３３ｂを介して偏光子１３１の側面１３１ｃと対向する側面１３１ｄを、壁１３２ｇに向けて付勢する（図４の矢印参照）。

このように、偏光子１３１には、コイルばね１３３ｃにより、側面１３１ａ、側面１３１ｃに、偏光子１３１の厚さ方向（ｚ方向）と直交する方向（ｘ方向又はｙ方向）の力が付勢される。これにより、偏光子１３１がホルダ１３２に設けられる。

壁１３２ｆと壁１３２ｇとは隣接し、壁１３２ｆはｘ方向と平行であり、壁１３２ｇはｙ方向と平行である。コイルばね１３３ｃにより、偏光子１３１が壁１３２ｆ、１３２ｇに押圧されることで、ｘｙ平面と平行な平面上において、ホルダ１３２に対して偏光子１３１が位置決めされる。

本実施の形態によれば、偏光子１３１をホルダ１３２の壁１３２ｆ、１３２ｇに押圧することで、偏光子１３１をホルダ１３２に設けつつ、熱膨張による不具合を防ぐことができる。

従来のように偏光子１３１をホルダ１３２に接着する場合には、熱膨張による寸法変化が偏光子１３１とホルダ１３２とで異なることが原因で、偏光子１３１が割れてしまうおそれがある。それに対し、本実施の形態では、弾性部材を用いて偏光子１３１をホルダ１３２に設けるため、偏光子１３１が割れてしまうことを防止することができる。

また、例えば、図６に示すように、板ばね１３４を用いて偏光子１３１を底面１３２ｃに付勢する（−ｚ方向に押圧する）ことで偏光子１３１をホルダ１３２に設ける偏光子ユニット１３０も考えられる。この場合には、偏光子１３１が割れてしまうおそれは小さい。ただし、偏光子１３１を凹部１３２ｂ内に設けるためには、偏光子１３１が熱膨張することを見込んで、凹部１３２ｂの大きさを偏光子１３１の大きさより大きくする必要がある。そのため、熱膨張と収縮を繰り返すと、図７に示すように、偏光子１３１が凹部１３２ｂ内で回転してしまうおそれがある。

それに対し、本実施の形態では、偏光子１３１の板厚が厚いため、コイルばね１３３ｃにより、ｚ方向と直交するｘ方向又はｙ方向の力を偏光子１３１に直接付勢することができる。したがって、ｘｙ平面と平行な平面上において、ホルダ１３２に対して偏光子１３１を位置決めすることで、熱膨張による寸法変化が偏光子１３１とホルダ１３２とで異なる場合でも、偏光子１３１がホルダ１３２内で回転（移動を含む。以下同じ）してしまうことを防止できる。

なお、本実施の形態では、偏光子１３１の厚さは、ばね付きねじ１３３のねじ部１３３ａの直径より厚いが、偏光子１３１の厚さはこれに限られない。例えば、偏光子１３１の厚さは、ばね付きねじ１３３のボール１３３ｂが当接可能、かつコイルばね１３３ｃが力を付勢可能な厚さであればよい。

また、本実施の形態では、側面１３１ｂを壁１３２ｆに押圧し、側面１３１ｄを壁１３２ｇに押圧することで偏光子１３１の回転を防止したが、偏光子１３１の回転を防止するためには、少なくとも側面１３１ｂを壁１３２ｆに押圧すればよい。

また、偏光子１３１を任意の角度に回転させた状態で、側面１３１ｂを壁１３２ｆに押圧することもできる。図８は、変形例にかかる偏光子ユニット１３Ａの概略を示す平面図である。

ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂが壁１３２ｄに設けられ、ばね付きねじ１３３Ｄが壁１３２ｆに設けられる。ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂは、壁１３２ｄに対して移動可能であり、ばね付きねじ１３３Ｄは、壁１３２ｆに対して移動可能である（図８の太矢印参照）。ばね付きねじ１３３Ｄの構成は、ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂと同様である。

まず、ばね付きねじ１３３Ｄのｙ方向の位置を調整し、次に、ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂのｙ方向の位置をそれぞれ調整する。これにより、偏光子１３１を任意の角度に回転させることができる。

ばね付きねじ１３３Ａ、１３３Ｂのコイルばね１３３ｃにより、偏光子１３１には−ｙ方向の力が付勢される。これにより、偏光子１３１を任意の角度に回転させた状態で、側面１３１ｂが壁１３２ｆに押圧される。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、コイルばね１３３ｃを有するばね付きねじ１３３を用いて偏光子１３１の側面に力を付勢したが、偏光子１３１の側面に力を付勢する弾性部材はこれに限られない。

第２の実施の形態は、板ばねを用いて偏光子の側面に力を付勢する形態である。以下、第２の実施の形態の偏光光照射装置について説明する。第１の実施の形態の偏光光照射装置１と、第２の実施の形態の偏光光照射装置との差異は、偏光照射部のみであるため、以下偏光照射部についてのみ説明する。また、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、第２の実施の形態の偏光照射部１０Ａにおける偏光子ユニット１３Ｂの概略を示す平面図である。図１０は、偏光子ユニット１３Ｂの概略を示す断面図である。

偏光照射部１０Ａは、主として、光源１１と、特定波長透過フィルター１２と、偏光子ユニット１３Ｂと、ベース部材１４と、を有する。また、偏光子ユニット１３Ｂは、主として、偏光子１３１と、ホルダ１３２と、板ばね１３５と、を有する。

板ばね１３５は、金属製の板材を折り曲げて形成される。板ばね１３５は、壁１３２ｄに設けられ、偏光子１３１の側面１３１ａに当接する。板ばね１３５は、側面１３１ｂを壁１３２ｆに向けて付勢する。板ばね１３５は、側面１３１ａを回転させず、均等に力を付勢できるように、幅広の板材を用いて形成される。

なお、板ばね１３５の幅は図９に示す場合に限られない。また、側面１３１ａの両端近傍をそれぞれ押圧する２つの板ばねを設けてもよい。また、偏光子１３１の板厚は、板ばね１３５が当接可能な厚さであればよい。

本実施の形態によれば、偏光子１３１を壁１３２ｆに押圧することで、熱膨張や収縮により、偏光子１３１がホルダ１３２に対して回転することを防止することができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、コイルばね１３３ｃを有するばね付きねじ１３３を用いて偏光子１３１をホルダ１３２に対して位置決めしたが、ホルダ１３２は必須ではない。例えば、図２の点線で示すように、偏光子ユニット１３を１つの光源１１に対して２つ設ける場合には、偏光子ユニット１３、すなわち偏光子１３１が設けられたホルダ１３２を、ベース部材１４上にｙ方向に並べて２つ設けるが、ホルダ１３２を用いず、ベース部材１４に偏光子１３１を直接設けてもよい。

第３の実施の形態は、ベース部材に偏光子を直接設ける形態である。以下、第３の実施の形態の偏光光照射装置について説明する。第１の実施の形態の偏光光照射装置１と、第３の実施の形態の偏光光照射装置との差異は、偏光照射部のみであるため、以下第３の実施の形態の偏光照射部についてのみ説明する。また、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１は、第３の実施の形態の偏光照射部１０Ｂにおける偏光子ユニット１３Ｃの概略を示す斜視図である。

偏光照射部１０Ｂは、主として、光源１１と、特定波長透過フィルター１２と、偏光子ユニット１３Ｃと、を有する。また、偏光子ユニット１３Ｃは、主として、偏光子１３１と、ばね付きねじ１３３と、ベース部材１３６と、を有する。

ベース部材１３６（保持部材に相当）は、金属の板材で形成される。ベース部材１３６には、壁１３６ａ、１３６ｂと、孔１３６ｃと、が形成される。ベース部材１３６には、孔１３６ｃを覆うように、偏光子１３１が載置される。

２本のばね付きねじ１３３は、壁１３６ｂに設けられる。壁１３６ｂにはねじ孔（図示せず）が形成され、このねじ孔にねじ部１３３ａが螺合されることにより、ばね付きねじ１３３が、ｘ方向に移動可能に設けられる。

ばね付きねじ１３３は、偏光子１３１の側面１３１ｄに当接する。ばね付きねじ１３３のコイルばね１３３ｃは、ボール１３３ｂを介して、偏光子１３１の側面１３１ｄと対向する側面１３１ｃを、壁１３６ａに向けて付勢する。ばね付きねじ１３３は、ｘｙ平面上における偏光子１３１の回転を防止するため、側面１３１ａの両端近傍をそれぞれ押圧する。

本実施の形態によれば、偏光子１３１を壁１３６ａに押圧することで、熱膨張や収縮により、偏光子１３１がベース部材１３６に対して回転することを防止することができる。

なお、第３の実施の形態についても、第１の実施の形態の変形例と同様に、壁１３６ａにもばね付きねじ１３３を設けることで、偏光子１３１を任意の角度に回転させた状態で、側面１３１ｂを壁１３６ａに押圧することもできる。また、第３の実施の形態についても、第２の実施の形態と同様に、板ばねを用いて偏光子１３１を壁１３６ａに付勢することもできる。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略中央とは、厳密に中央の場合には限られない。また、例えば、単に平行、直交等と表現する場合において、厳密に平行、直交等の場合のみでなく、略平行、略直交等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、例えばＡの近傍であるときに、Ａの近くであって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。

１ ：偏光光照射装置
１０ ：偏光照射部
１１ ：光源
１２ ：特定波長透過フィルター
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ：偏光子ユニット
２０ ：駆動部
２１ ：ステージ
２２ ：ステージガイドレール
３０ ：撮像部
１３１ ：偏光子
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ：側面
１３２ ：ホルダ
１３２ａ ：孔
１３２ｂ ：凹部
１３２ｃ ：底面
１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆ、１３２ｇ：壁
１３３、１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄ：ばね付きねじ
１３３ａ ：ねじ部
１３３ｂ ：ボール
１３３ｃ ：コイルばね
１３４、１３５：板ばね
１３６ ：ベース部材
１３６ａ、１３６ｂ：壁
１３６ｃ ：孔

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を偏光する平面視略矩形形状の板状の偏光子と、
   前記偏光子を保持する保持部材であって、前記偏光子の側面が当接する壁を有する保持部材と、
   前記保持部材に設けられ、前記偏光子の第１の側面に当接する弾性部材であって、前記偏光子の前記第１の側面と対向する側面を前記壁に向けて付勢する弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする偏光光照射装置。
2. 前記弾性部材は、前記偏光子の第１の側面に当接する第１の弾性部材と、前記偏光子の前記第１の側面に隣接する第２の側面に当接する第２の弾性部材と、を有し、
   前記壁は、直交する２つの壁である第１の壁と第２の壁とを有し、
   前記第１の弾性部材は、前記偏光子の前記第１の側面と対向する側面を、前記第１の壁に向けて付勢し、
   前記第２の弾性部材は、前記偏光子の前記第２の側面と対向する側面を、前記第２の側面に向けて付勢する
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏光光照射装置。
3. 前記弾性部材は、前記偏光子に当接するボールと、前記ボールを前記偏光子に向けて付勢するばねと、前記ばねが内部に設けられたねじ部と、を有するばね付きねじであり、
   前記偏光子の厚さは、前記ねじ部の直径より厚い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光光照射装置。
4. 前記弾性部材は、２個のばねを有し、
   前記２個のばねは、前記第１の側面の両端近傍をそれぞれ押圧する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光光照射装置。
   

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