JP5825392B2 - Polarized light irradiation device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a polarized light irradiation apparatus that performs alignment by irradiating polarized light of a predetermined wavelength onto an alignment film of a liquid crystal element, an alignment layer of a viewing angle compensation film, and the like, and more particularly, polarized light irradiation using a wire grid polarizing element. Relates to the device.
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。
In recent years, a technique called photo-alignment has been adopted in which alignment is performed by irradiating polarized light with a wavelength in the ultraviolet region for alignment processing of alignment films for liquid crystal display elements such as liquid crystal panels and alignment layers for viewing angle compensation films. It has come to be. Hereinafter, films and layers in which alignment characteristics are generated by light, such as alignment films that align with light and films provided with alignment layers, are collectively referred to as photo-alignment films.
With the increase in size of the liquid crystal panel, the photo-alignment film has an increased area, for example, a square having a side of 2000 mm or more.
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。
Polarized light that combines a rod-shaped lamp, which is a linear light source, and a polarizing element having a wire-grid grid (hereinafter referred to as a wire-grid polarizing element) to perform photo-alignment on the large-area photo-alignment film as described above. A light irradiation apparatus is proposed in
A rod-shaped lamp having a relatively long light emission length can be made. Therefore, if a rod-shaped lamp having a light emission length corresponding to the width of the photo-alignment film is used and the alignment film is moved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lamp while irradiating the light from the lamp with polarization, The alignment film having a large area can be photo-aligned in a relatively short time.
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。
FIG. 4 shows a configuration example of a conventional polarized light irradiation apparatus in which a rod-shaped lamp that is a linear light source and a wire grid polarization element are combined.
In the figure, a work W that is a photo-alignment film is a strip-like long work such as a viewing angle compensation film, for example, and is sent from a feed roll R1, and is photo-aligned by irradiation with polarized light while being conveyed in the direction of the arrow in the figure. Processed and taken up by take-up roll R2.
The
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。
The
A wire
The wire grid polarization element is formed by forming a grid (line and space) on a transparent substrate (for example, a glass substrate) that transmits light having a wavelength to be polarized. For example,
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。
When a wire grid polarization element is inserted in the optical path, most of the incident light that is parallel to the longitudinal direction of the grid is reflected or absorbed, and the polarized component that is orthogonal to the longitudinal direction of the grid passes. Therefore, the light that has passed through the wire grid polarization element becomes polarized light having a polarization axis in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the grid of the polarization element.
For the photo-alignment treatment, polarized light in the ultraviolet region is used. In order to make the light incident on the wire grid polarization element into polarized light, the width and spacing of the grid formed on the transparent substrate must be shorter than the wavelength of the polarized light (for example, 100 nm).
For this reason, a fine processing technique is required to form the grid, and the lithography technique and etching technique used for manufacturing semiconductor integrated circuits are used. The size of the work that can be processed by the lithography apparatus and etching apparatus used there. Has its limits. Therefore, the wire grid polarizing element cannot be made large, and the size that can be manufactured at present is up to about 300 mm in diameter.
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。 Therefore, for example, in Patent Document 4, when a large (long) polarizing element corresponding to a rod-shaped light source having a long light emission length, for example, a rod-shaped high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp having a length of 1 m to 3 m is necessary, It has been proposed that a plurality of wire grid polarization elements are aligned and arranged in the frame along the longitudinal direction of the lamp and used as one polarization element unit.
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。
As described above, the grid of the wire grid polarizing element is manufactured by fine processing, and the width and interval of the grid are, for example, 100 nm. Therefore, if the finger is accidentally touched or an object is dropped on the grid structure, It will break and will no longer serve as a polarizing element. However, since it is fine, it is difficult for the naked eye to see that a grid is formed on the surface of the transparent substrate (glass).
Therefore, during maintenance and inspection of the polarized light irradiation device, it touches the grid forming surface of the polarizing element attached to the device, or drops something on the polarizing element, It may be possible to break the fine grid.
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。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is a polarized light irradiation apparatus including a linear light source and a wire grid polarizing element that polarizes light from the light source. By configuring the device so that it does not break the grid by touching the grid forming surface of the wire grid polarizing element attached to the device or dropping an object during maintenance of the device, etc. is there.
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。 In order to solve the above-mentioned problem, the grid forming surface of the wire grid polarizing element used in the polarized light irradiation device is arranged facing the light source. That is, in the lamp house constituting the light irradiation unit, the surface of the wire grid polarizing element on which the grid is not formed is directed to the outside of the lamp house (lamp).
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。 Further, a filter for protecting the grid forming surface is provided immediately above the grid forming surface of the wire grid polarizing element (between the polarizing element and the light source). A filter that transmits light having a wavelength to be polarized is used.
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。
Since the grid forming surface of the wire grid polarization element faces the light source, the grid forming surface is not touched from outside the lamp house. Even if the polarizing element is touched, the grid is not broken because the surface facing the outside of the lamp house is not the grid forming surface.
In addition, by providing a filter directly above the grid formation surface, for example, even when the inside of the lamp house is being maintained, it becomes difficult to touch the grid surface, and even if an object is dropped, the filter forms the grid. Prevent falling to the surface. This will not break the grid.
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。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lamp house (lamp) of the polarized light irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention. This figure is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lamp house. In the figure, the configuration of the lamp lighting device is omitted.
The
The
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。
The
As shown by the dotted line in the figure, the cooling air is sent out from the
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。
Further, a
A polarizing
The wire
In FIG. 1, the grid G of the wire
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。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the
The
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。
A gap of about 1 mm to 2 mm is provided between adjacent polarizing plates. In order to align the direction of the grid G between the polarizing plates, the
As described above, each wire grid polarizing element (polarizing plate) 81 is arranged so that the grid G is formed on the lamp (light source) side (inside the lamp house) as shown in FIG. The
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。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a lamp house (lamp) of the polarized light irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention. Similar to FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lamp house.
The difference from the configuration of the first embodiment of FIG. 1 is that a
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。
The filter
Since the grid G of the
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。 In the above-described embodiment, a rod-shaped lamp is described as an example of the light source. However, the present invention can be applied to a configuration in which LEDs that emit ultraviolet rays are arranged in a plurality of lines.
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
1 Lamphouse
DESCRIPTION OF
30 Blower (blower)
40
82 Polarizing
Claims (2)
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、ワイヤーグリッドを形成した面を当該装置内部に向けて上記光出射口を塞ぐように配置されているとともに、
上記偏光光照射装置の内部には、当該内部の密閉空間を冷却風が循環する機構を備え、
上記ワイヤーグリッド偏光素子は、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を吸収するものであることを特徴とする偏光光照射装置。 In a polarized light irradiation apparatus comprising a linear light source, a polarizing element that polarizes light from the light source, and an outer wall that covers the light source and forms a light exit port through which light from the light source passes,
The polarizing element is a wire grid polarizing element in which a wire grid is formed on a transparent substrate,
The wire grid polarization element is disposed so as to block the light exit port with the surface on which the wire grid is formed facing the inside of the device.
The polarized light irradiation device has a mechanism for circulating cooling air through the enclosed space inside the polarized light irradiation device ,
The said wire grid polarizing element absorbs the polarized light component parallel to the longitudinal direction of a grid among incident light, The polarized light irradiation apparatus characterized by the above-mentioned.
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