JP6037099B2 - 偏光露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光を被露光面に露光する偏光露光装置に関するものである。

位相差フィルムなどの光学フィルムの形成や、液晶パネルの配向膜やカラーフィルターの形成、タッチパネルの画面に用いられる反射防止膜フィルムなどの生産に、直線偏光や楕円偏光（円偏光を含む）を使った露光を行う偏光露光装置が用いられる。

従来、このような偏光露光装置は、ランプと集光鏡などを備えた光源と、光源から出射された光を被露光面に導く照射光学系などを具備した光照射器を備えている。そして、この光照射器の筐体内部に偏光子を配備して、偏光子を通過することで得られる偏光を光照射器から出射して被露光面に照射している（下記特許文献１参照）。

特開２００８−１６４７２９号公報

偏光露光装置によって生産される光学フィルムなどは、それが適用される機器（液晶パネルなど）の大面積化に併せて、横幅の広い帯状体として生産されることが多くなっている。この帯状体を偏光露光する際には帯状体の長手方向に沿った走査露光が行われる。この際、直線偏光の露光を行うには、直線偏光の偏光軸が露光走査方向に対して所望の方向に向いているか否かの設定が重要になる。

横幅の広い帯状体の被露光面に露光を行う際には、被露光面の幅に対応した広い横幅を有する光源と偏光子が用いられる。この際、従来技術のように光照射器の筐体内部に偏光子を配備したものでは、偏光子の基材が光照射器の筐体内部の高温に耐え得るものであることが必要になる。このため、横幅の広い被露光面を露光する際には、石英基材の偏光板を複数並べて幅の広い偏光子を構成している。

一方、被露光面に照射する偏光軸の方向は、生産される光学フィルムなどの特性方向に合わせて調整されることになる。光学フィルムの特性方向は、フィルムの用途や種類、液晶パネルなどの適用機器の種類などに応じて様々な方向に形成することが要求される。この際に前述したように複数の偏光板を並べて幅の広い偏光子を構成するものでは、偏光軸の方向を変更する度に、複数の偏光板を異なる偏光軸のものに置換するか、或いは個々の偏光板の偏光軸を個別に調整することが必要になるので、偏光軸の方向変更に多大な時間と労力を要する問題があった。

これに対しては、複数並列させた偏光板を一体にして回転させることで偏光軸の方向を変えることが考えられる。しかしながら、これによると、回転機構などで機械的な調整誤差が生じた場合に、実際の偏光軸の方向が所望の方向になっているか否かの確認ができず、精度の高い偏光露光を行うことができない問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、偏光露光装置において、偏光軸の方向変更を簡易に行うことができること、偏光軸の方向変更を行った場合にも、所望の偏光軸の方向で精度の高い偏光露光を行うことができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による偏光露光装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。

露光走査方向と交差する方向に延設される光源と、該光源の延設方向に沿って並列配置され、偏光軸の方向が全て一致するように固定された複数の偏光子とを備え、前記偏光子を通して前記光源から出射される光を被露光面に照射する偏光照射部と、前記偏光子上を通って前記被露光面に交差する回転軸周りに前記偏光照射部を回転駆動して、前記露光走査方向に対する前記偏光子の偏光軸方向を変更する回転駆動部と、前記被露光面の背面側で前記回転軸上に配置され、前記偏光子における偏光軸の方向を任意の方向に設定する偏光軸設定部と、前記偏光軸設定部の設定に応じて前記回転駆動部を制御する制御部とを備え、前記偏光軸設定部は、前記回転軸周りの任意の方向に回転調整自在な検光子と該検光子を通過した光の受光量を検出する受光量検出器とを備えて前記検光子の回転方向によって前記偏光軸の方向を設定し、前記制御部は、前記受光量検出器の出力が極大になるように、前記回転駆動部の回転角度を制御することを特徴とする偏光露光装置。

このような特徴を有する偏光露光装置によると、偏光軸設定部によって設定された偏光軸の方向と実際に被露光面に照射されている光の偏光軸の方向が一致するように、回転駆動部が制御されて偏光子が回転されるので、偏光軸の方向変更を簡易に行うことができ、且つ偏光軸の方向変更を行った場合にも、所望の偏光軸の方向で精度の高い偏光露光を行うことができる。

図１は本発明の一実施形態に係る偏光露光装置の全体構成を示した説明図である（図１（ａ）は側面視した概念図であり、図１（ｂ）は平面視した概念図である）。 本発明の実施形態に係る偏光露光装置において回転駆動部による偏光軸の変更動作を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る偏光露光装置において偏光軸設定部及び制御部による偏光軸の設定動作を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る偏光露光装置の全体構成を示した説明図である（図１（ａ）は側面視した概念図であり、図１（ｂ）は平面視した概念図である）。偏光露光装置１は、偏光照射部２、回転駆動部３、偏光軸設定部４、制御部５を備えており、偏光照射部２からの光（直線偏光）を被露光対象Ｗの被露光面Ｗ１に照射しながら、一軸方向（矢印ａ方向）に沿って走査露光するものである。以下の図示においては、露光走査方向（矢印ａ）をＸ軸方向、Ｘ軸方向に垂直で被露光面Ｗ１に沿った方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向に垂直で被露光面Ｗ１に垂直な方向をＺ軸方向として示している。一軸方向（矢印ａ）への露光走査は、一軸方向に沿って、偏光照射部２を移動させるものであっても、被露光面Ｗ１を移動させるものであっても、それらの両方を相対的に移動させるものであってもよい。

偏光照射部２は、光源２０と偏光子２１を備えており、偏光子２１を通して光源２０から出射した光を被露光面Ｗ１に照射するものである。光源２０は無偏光の光を出射するものであり、露光走査方向（矢印ａ方向）に交差する方向に延設されている。光源２０は、水銀ランプなどで構成することができ、一方向に延設される長尺な一体のランプで構成してもよいし、複数のランプを延設方向に沿って並列配置したものであってもよい。

偏光子２１は、光源２０に沿って延設されており、光源２０から出射された無偏光の光から設定された偏光軸２１ａを有する直線偏光を取り出すものである。偏光子２１は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、ワイヤーグリッドなどで構成することができ、一方向に延設される一体のものであっても、図１に示すように、複数の偏光子ユニット２１Ｕを延設方向に沿って並列配置したものであってもよい。光源２０と偏光子２１は、光出射口２Ａを有する筐体２３内に配備することができる。

偏光子２１の偏光軸２１ａは、筐体２３に対して固定された方向を有しており、複数の偏光子ユニット２１Ｕを並列させて偏光子２１を構成する場合には、全ての偏光子ユニット２１Ｕの偏光軸２１ａの方向が一致するように筐体２３に対して固定されている。

回転駆動部３は、偏光子２１上を通って被露光面Ｗ１に交差する回転軸Ｒ周りに偏光照射部２を回転駆動するものである。偏光照射部２は、回転軸Ｒの周りに回転するように図示省略の支持手段によって揺動自在に支持されている。回転駆動部３は、例えば、偏光照射部２の筐体２３に取り付けられた駆動軸と、この駆動軸を回転駆動させるモーターなどの駆動源を備えている。

偏光軸設定部４は、被露光面Ｗ１の背面側（光照射側とは逆側）で回転軸Ｒ上に配置され、偏光子２１における偏光軸２１ａの方向を任意の方向に設定するものである。この偏光軸設定部４は、回転軸Ｒ周りの任意の方向に回転調整自在な検光子４０と、検光子４０を通過した光を受光して受光量を検出する受光量検出器４１とを備えている。そして、検光子４０の回転方向によって偏光軸２１ａの方向を設定する。

制御部５は、偏光軸設定部４の設定に応じて回転駆動部３を制御するものである。この制御部５は、偏光軸設定部４の受光量検出器４１の出力によって回転駆動部３を制御する制御信号を出力する。

図２は、本発明の実施形態に係る偏光露光装置において回転駆動部による偏光軸の変更動作を示した説明図である。一例として、回転駆動部３は、偏光照射部２を露光走査方向（矢印ａ方向）に垂直な状態（軸ｂ上の状態）から、図２（ａ）に示すように＋４５°回転させた状態と図２（ｂ）に示すように−４５°回転させた状態の間で任意の角度に回転させることができる。これによると、１方向の偏光軸２１ａを有する偏光子２１を回転軸Ｒの周りに回転させることで、露光走査方向（矢印ａ方向）に対する偏光軸２１ａの方向を０°〜９０°の範囲で変更させることができる。

この際、回転駆動部３の回転範囲は、適正な露光幅を確保するために、図２（ａ），（ｂ）に示すように−４５°から＋４５°の範囲に限定することが好ましい。この場合には、偏光照射部２における偏光子２１の延設長さＬ１を、被露光面Ｗ１の幅Ｌに対して√（２）以上に設定する。これによって、図２（ａ），（ｂ）に示すように回転駆動部３を±４５°回転させた状態であっても、偏光子２１を通った光で被露光面Ｗ１全体を露光することができる。

また、露光走査方向（矢印ａ方向）に対する偏光軸２１ａの方向を９０°から１８０°の範囲で変更したい場合には、偏光軸２１ａの角度が９０°異なる偏光子２１を別途用意しておき、これを付け替えて、前述したように回転駆動部３を±４５°の範囲で回転駆動する。この際、偏光軸２１ａの角度が９０°異なる偏光子２１のユニットを偏光照射部２の筐体２３内に配備しておき、この偏光子ユニットを入れ替えて用いてもよい。これによると、２種類の偏光子２１を用意するだけで、露光走査方向に対して偏光軸２１ａを０°〜１８０°の範囲で任意の角度に変更することが可能になる。

図３は、本発明の実施形態に係る偏光露光装置において偏光軸設定部及び制御部による偏光軸の設定動作を示した説明図である。図３（ａ）に示すように、偏光軸設定部４における検光子４０は、回転軸Ｒ周りの任意の方向に回転調整自在になっている（白抜き矢印が検光子の方向を示している）。検光子４０の周りには回転調整するための目盛４２を設けておくことが好ましい。図示の例では、目盛４２は露光走査方向（矢印ａ方向）に対する回転角度が示されている。このような目盛４２を設けることで、検光子４０の方向（すなわち偏光軸の設定方向）が所望の方向になっているか否かを目視で確認することが可能になる。

任意の方向に回転調整された検光子４０の方向によって、偏光子２１の偏光軸の方向が設定される。制御部５は、設定された偏光軸の方向と偏光照射部２の回転によって変わる偏光軸２１ａの方向が一致するように、回転駆動部３を制御する。この際、偏光軸設定部４の受光量検出器４１の出力は、図３（ｂ）に示すように、設定された偏光軸の方向（すなわち検光子の方向）と偏光子２１における偏光軸２１ａの方向が一致した場合に受光量のピークを示し、設定された偏光軸の方向（すなわち検光子の方向）と偏光子２１における検光軸２１ａの方向が直交する場合にゼロになる。制御部５は、この受光量の検出特性に従って、受光量検出器４１の出力が極大になるように回転駆動部３を制御する。

本発明の実施形態に係る偏光露光装置１は、このような偏光軸設定部４と制御部５を備えることで、実際に被露光面Ｗ１に照射されている光の偏光軸を設定された偏光軸の方向に一致させることができる。これによって、偏光露光装置１における露光走査の信頼性と精度を高めることができ、品質の高い光学フィルムなどの製品を生産することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：偏光露光装置，
２：偏光照射部，２Ａ：光出射口，２０：光源，
２１：偏光子，２１Ｕ：偏光子ユニット，２１ａ：偏光軸，２３：筐体
３：回転駆動部，
４：偏光軸設定部，
４０：検光子，４１：受光量検出器
５：制御部，
ａ：露光走査方向，Ｒ：回転軸，Ｗ：被露光対象，Ｗ１：被露光面

Claims (1)

1. 露光走査方向と交差する方向に延設される光源と、該光源の延設方向に沿って並列配置され、偏光軸の方向が全て一致するように固定された複数の偏光子とを備え、前記偏光子を通して前記光源から出射される光を被露光面に照射する偏光照射部と、
   前記偏光子上を通って前記被露光面に交差する回転軸周りに前記偏光照射部を回転駆動して、前記露光走査方向に対する前記偏光子の偏光軸方向を変更する回転駆動部と、
   前記被露光面の背面側で前記回転軸上に配置され、前記偏光子における偏光軸の方向を任意の方向に設定する偏光軸設定部と、
   前記偏光軸設定部の設定に応じて前記回転駆動部を制御する制御部とを備え、
   前記偏光軸設定部は、前記回転軸周りの任意の方向に回転調整自在な検光子と該検光子を通過した光の受光量を検出する受光量検出器とを備えて前記検光子の回転方向によって前記偏光軸の方向を設定し、
   前記制御部は、前記受光量検出器の出力が極大になるように、前記回転駆動部の回転角度を制御することを特徴とする偏光露光装置。

Images