JP6312454B2

JP6312454B2 - 偏光光照射装置

Info

Publication number: JP6312454B2
Application number: JP2014022098A
Authority: JP
Inventors: 和重橋本; 敏成新井
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: KR20150093599A; CN204650013U; CN104834043B; TWI657274B; TW201534997A; JP2015148746A; KR102272435B1; CN104834043A

Description

本発明は、偏光光照射装置に関するものである。

偏光していない光から直線偏光を得る偏光子として、ワイヤーグリッド偏光子が知られている。ワイヤーグリッド偏光子は、光透過性の基板上に電気導体の直線状細線を微細線巾・微細間隔で平行に配列形成したものである。その製造方法は、例えば、リフトオフ法で直線状細線を形成することが知られており、リフトオフ法によって直線状細線の形成を行う際のレジストに対するパターン形成を電子線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィを用いて行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

偏光子を通った直線偏光を被照射面に照射する偏光光照射装置は、例えば、液晶パネル用配向膜を基板上に形成する光配向処理に用いられる。このような偏光光照射装置は、棒状ランプと反射鏡を備える光照射部と、ワイヤーグリッド偏光子を複数個並列配置した偏光子ユニットを備えており、ワークステージ上に設置した処理対象基板の幅方向に沿ってワイヤーグリッド偏光子を並べた光照射部を配置し、処理対象基板の幅方向と直交する方向にワークステージを移動させて処理対象基板上を直線偏光で走査露光するものである（下記特許文献２参照）。

特開平１０−１５３７０６号公報特開２００９−２６５２９０号公報

前述した偏光光照射装置では、複数個並列配置されるワイヤーグリッド偏光子の偏光軸方向を設定された方向に合わせることが必要になる。このため、従来は、個々の偏光子の偏光軸方向を個別に基準方向に合わせる調整が行われており、その調整方法としては、偏光軸の方向が既知の測定用偏光子（検光子）と、調整対象偏光子を通過し更に測定用偏光子を通過した光を受光する測定用照度センサを用い、測定用偏光子に対する調整対象偏光子の方向を角度調整しながら測定用照度センサの出力をモニタし、測定用照度センサの出力がピークとなるように調整対象偏光子の方向を調整している。

このような従来の調整方法によると、測定用照度センサの出力のピーク付近では、調整対象偏光子の微細な角度調整に対して測定用照度センサの出力に大きな違いが出てこない。このため、従来の偏光軸方向調整方法では、０．１ｄｅｇ単位での調整が要求されるような精度の高い調整を行うことが困難な問題があった。

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、偏光子単体或いは偏光子を複数個並列配置した偏光光照射装置において、偏光子の偏光軸方向の調整を高い精度で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、本発明は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。

偏光子或いは偏光子を複数個並列配置した偏光子ユニットを備え、光源から出射して前記偏光子を透過した光を被照射面に照射する偏光光照射装置であって、前記偏光子は、表面にワイヤーグリッドを形成した基板と、前記基板上に形成され前記基板を透過する光を遮光する遮光部とを備え、光が透過する光透過領域と前記遮光部との境界線が前記ワイヤーグリッドの延設方向に対して設定された方向で直線状に形成されており、前記偏光子及び前記光源に対して前記被照射面を走査方向に相対的に移動させる走査手段と、前記走査方向に平行移動するカメラによって撮像される前記境界線の撮像画像を、前記カメラの移動方向に沿った基準方向に合わせるように前記偏光子を光軸周りに回転調整する調整手段を備えることを特徴とする偏光光照射装置。

このような特徴を有する本発明の偏光光照射装置は、基準方向が特定されたカメラを用いて、アライメントマークとして機能する遮光部における境界線を撮像しながら偏光軸調整を行うことで、簡易且つ高い精度で偏光軸を調整することができる。また、カメラを走査方向に平行移動させて偏光子の方向を調整することで、偏光子を走査方向に対して精度良く調整することができる。

本発明の一実施形態に係る偏光子を示した説明図である（（ａ）が全体平面図、（ｂ）がＳ部拡大図、（ｃ）がＴ部拡大図、（ｄ）がＵ部を撮像した撮像画面を示している）。本発明の一実施形態に係る偏光子を示した説明図である（（ａ）が全体平面図、（ｂ）がＳ部拡大図、（ｃ）がＴ部拡大図、（ｄ）がＵ部を撮像した撮像画面を示している）。本発明の一実施形態に係る偏光子を示した説明図である（（ａ）が全体平面図、（ｂ）がＳ部拡大図、（ｃ）がＴ部拡大図、（ｄ）がＵ部を撮像した撮像画面を示している）。本発明の実施形態に係る偏光子を用いた偏光光照射装置を示した説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図）である。図４に示した偏光光照射装置の偏光軸調整方法を示す説明図である。本発明の実施形態に係る偏光光照射装置における偏光板の偏光軸方向調整方法の他の例を示した説明図である（（ａ）が第１工程、（ｂ）が第２工程、（ｃ）が第３工程を示している。）。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１，図２，図３は本発明の一実施形態に係る偏光子を示した説明図である（（ａ）が全体平面図、（ｂ）がＳ部拡大図、（ｃ）がＴ部拡大図、（ｄ）がＵ部を撮像した撮像画面を示している）。

偏光子１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、基板１０の表面にワイヤーグリッドＧが形成されている。ワイヤーグリッドＧは、長さが幅よりもはるかに長い複数の直線状電気導体を等間隔で平行に配置したものであり、例えば、クロム、アルミニウム、酸化チタンなどで形成することができる。ここでは、直線状電気導体の長手方向をワイヤーグリッドＧの延設方向とする。

ワイヤーグリッドＧはその延設方向に平行な偏光成分の大部分を反射し、その延設方向に直交する偏光成分を通過させる。したがって、ワイヤーグリッドＧを通過した光は、ワイヤーグリッドＧの延設方向に直交する方向の偏光軸を有する偏光光となる。すなわち、偏光子１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）の偏光軸Ｐは、ワイヤーグリッドＧの延設方向と直交する方向となる。ここで、ワイヤーグリッドＧの間隔は、その間隔を狭くすると偏光する光の波長が短くなる。

基板１０には、基板１０を透過する光を遮光する遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）が形成されている。図１に示した例では、遮光部１１（１１Ａ）は、基板１０の角部に矩形状に形成されている。この例では、遮光部１１（１１Ａ）を除く基板１０の全体がワイヤーグリッド形成領域Ｇａになっており、このワイヤーグリッド形成領域Ｇａは光が透過する光透過領域１２Ａになっている。

図２に示した例では、遮光部１１（１１Ｂ）は、基板１０の周縁部にて額縁状に形成されている。この例では、遮光部１１（１１Ｂ）の内側がワイヤーグリッド形成領域Ｇａになっており、このワイヤーグリッド形成領域Ｇａは光が透過する光透過領域１２Ｂになっている。

図３に示した例では、遮光部１１（１１Ｃ）は、図２に示した例と同様に、基板１０の周縁部にて額縁状に形成されている。この例では、遮光部１１（１１Ｃ）の内側がワイヤーグリッド形成領域Ｇａになっており、このワイヤーグリッド形成領域Ｇａは光が透過する光透過領域１２Ｃになっている。また、遮光部１１（１１Ｃ）の一部に光透過領域１２Ｃ’が形成されている。

ここで、遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）と光透過領域１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ’との境界線ＬがワイヤーグリッドＧの延設方向に対して設定された方向で直線状に形成されており、遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）がアライメントマークとして機能している。ここでいう、設定された方向とは、ワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向であってもよいし、ワイヤーグリッドＧの延設方向に対して直交或いは設定された角度で交差する方向であってもよい。図１〜図３に示した例は、いずれも境界線ＬがワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向に形成されており、境界線Ｌの方向は偏光子１（１Ａ〜１Ｃ）における偏光軸Ｐの方向と直交する方向に形成されている。

図１に示した例では、矩形状の遮光部１１（１１Ａ）の一辺が前述した境界線Ｌになっており、この境界線Ｌが偏光軸Ｐの方向と直交する方向（すなわち、ワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向）に形成されている。図２に示した例では、額縁状の遮光部１１（１１Ｂ）の内縁が前述した境界線Ｌになっており、この境界線Ｌが偏光軸Ｐの方向と直交する方向（すなわち、ワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向）に形成されている。図３に示した例では、遮光部１１（１１Ｃ）の一部に矩形状に形成された光透過領域１２Ｃ’の一辺が前述した境界線Ｌになっており、この境界線Ｌが偏光軸Ｐの方向と直交する方向（すなわち、ワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向）に形成されている。

ここで、ワイヤーグリッドＧの延設方向と前述した境界線Ｌの方向は、同一のパターン形成工程によって、高い精度で方向を関連付けることができる。一例を挙げると、ワイヤーグリッドＧはリフトオフ法で形成することができるが、その際のレジストにワイヤーグリッドＧのパターンを描画する工程で、それと同時に遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）における境界線Ｌの描画を実行する。その際の描画にはＸ線リソグラフィーや電子線リソグラフィーが用いられる。このように、ワイヤーグリッドＧの延設方向との関係が設定された遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）の境界線Ｌを形成することで、ワイヤーグリッドＧ自体を光学的に撮像することはできないが、この境界線Ｌを光学的に撮像して偏光軸Ｐの調整を行うことが可能になる。

図１〜図３の（ｄ）は、遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）の境界線Ｌを含むＵ部を撮像した撮像画面を示している。図示のように画面内に基準線Ｌ１を有する撮像画面を用いることで、この基準線Ｌ１と境界線Ｌの方向を合わせるように偏光子１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）の偏光軸方向を調整することで、簡易且つ精度の高い偏光軸方向の調整が可能になる。

図４は、前述した偏光子を用いた偏光光照射装置を示した説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図）である。偏光光照射装置１００は、前述した偏光子１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を複数個並列配置した偏光子ユニット１Ｕを備えており、光源２から出射して偏光子１を透過した光（直線偏光）を被照射基板３の被照射面３ａに照射するものである。光源２と偏光子１との間には、必要に応じて特定波長透過フィルター４を設けることができる。

被照射基板３が、液晶パネルの配向膜形成基板である場合には、被照射面３ａは感光性の配向材料が塗布された面になる。この被照射面３ａの全面に特定方向の偏光軸を有する偏光光を照射することで光配向処理が施される。この際、偏光子１及び光源２は被照射基板３の幅方向（図示Ｘ方向）に沿って配列されており、光源２から出射して偏光子１を透過した偏光光を被照射面３ａに照射しながら、偏光子１及び光源２に対して被照射基板３をその延設方向（図示Ｙ方向）に沿って移動させ、被照射面３ａを走査露光する。

このような偏光光照射装置１００は、照射する偏光光の偏光軸を走査方向（図示Ｙ方向）に対して高い精度で調整することが必要になる。図５は、その調整方法を示す説明図である。この調整にはカメラＥを使用する。カメラＥは、図１〜図３の（ｄ）に示すように、基準線Ｌ１を有する撮像画面を得ることができるものであって、この基準線Ｌ１の方向（基準方向）が変わらないように、偏光子１の並列方向（図示Ｘ方向）に沿って移動自在に配備されている。

偏光光照射装置１００における偏光軸の調整方法は、カメラＥによって撮像される境界線Ｌの撮像画像を基準方向（基準線Ｌ１）に合わせるように個々の偏光子１を光軸周りに回転調整する。以下に、偏光子１の偏光軸Ｐの方向を全て走査方向（Ｙ方向）に合わせる例を説明する。ここでは、各偏光子１における境界線Ｌは偏光軸Ｐの方向に直交する方向（ワイヤーグリッドＧの延設方向と同方向）に形成されていることが既知である。

カメラＥの撮像画面における基準線Ｌ１の方向を走査方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に合わせておき、このカメラＥを偏光子１の並列方向（Ｘ方向）に沿って移動自在に配備する。そして、１つの偏光子１（１−１）の境界線Ｌを撮像して、その方向を基準線Ｌ１の方向に合わせるように偏光子１（１−１）の方向を回転調整し、その調整が終わると、基準線Ｌ１の方向を一定にしたままカメラＥをＸ方向に沿って移動させ、次の偏光子１（１−２）の境界線Ｌを撮像して、その方向を基準線Ｌ１の方向に合わせるように偏光子１の方向を回転調整する。これを繰り返し、全ての偏光子１（１−１〜１−４）の境界線Ｌの方向が基準線Ｌ１の方向と一致するように調整する。

図６は、偏光光照射装置における偏光板の偏光軸方向調整方法の他の例を示した説明図である（図における（ａ）が第１工程、（ｂ）が第２工程、（ｃ）が第３工程を示している。）。この例は、偏光子１が額縁状の遮光部１１（１１Ｂ）を備えている。複数の偏光子１（１−１〜１−４）の偏光軸方向を個々に調整するに際して、先ず、（ａ）に示すように、一つ目の偏光子１（１−１）のＡ部をカメラＥで撮像してその撮像画面における基準軸Ｌ２と境界線Ｌを合わせる調整を行う。次に、（ｂ）に示すように、同じ偏光子１（１−１）のＢ部を撮像するために、カメラＥをＹ方向に沿って平行移動させる。ここで、Ｙ方向は、被照射基板の搬送方向（走査方向）であり、Ｘ方向はそれと直交する方向を示している。そして、Ｂ部をカメラＥで撮像してその撮像画面における基準軸Ｌ２と境界線Ｌがずれている場合には、偏光子１の方向を回転させて基準軸Ｌ２と境界線が合うように調整する。このように走査方向であるＹ方向に沿った複数箇所でカメラＥを平行移動させて偏光子１の方向を調整することで、走査方向（被照射基板の搬送方向）に対する偏光子１の偏光軸方向を精度良く調整することが可能になる。その後は、カメラＥをＸ方向に沿って移動させ、２つ目以降の偏光子１（１−２〜１−４）に対して同様の工程を繰り返し、全ての偏光子１を走査方向に対して精度良く調整する。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る偏光子１、この偏光子１を用いた偏光光照射装置１００は、基準方向が特定されたカメラＥを用いて、アライメントマークとして機能する遮光部１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）における境界線Ｌを撮像しながら偏光軸調整を行うことで、簡易且つ高い精度で偏光軸を調整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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：偏光子，１Ｕ：偏光子ユニット，
１０：基板，１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ：遮光部，
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｃ’：光透過領域，
Ｇ：ワイヤーグリッド，Ｐ：偏光軸，Ｌ：境界線，Ｌ１，Ｌ２：基準線，
２：光源，３：被照射基板，３ａ：被照射面，４：特定波長透過フィルター，
１００：偏光光照射装置，Ｅ：カメラ

Claims

偏光子或いは偏光子を複数個並列配置した偏光子ユニットを備え、光源から出射して前記偏光子を透過した光を被照射面に照射する偏光光照射装置であって、
前記偏光子は、表面にワイヤーグリッドを形成した基板と、前記基板上に形成され前記基板を透過する光を遮光する遮光部とを備え、光が透過する光透過領域と前記遮光部との境界線が前記ワイヤーグリッドの延設方向に対して設定された方向で直線状に形成されており、
前記偏光子及び前記光源に対して前記被照射面を走査方向に相対的に移動させる走査手段と、
前記走査方向に平行移動するカメラによって撮像される前記境界線の撮像画像を、前記カメラの移動方向に沿った基準方向に合わせるように前記偏光子を光軸周りに回転調整する調整手段を備えることを特徴とする偏光光照射装置。
前記遮光部が前記基板の周縁部にて額縁状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏光光照射装置。
前記遮光部の一部に前記光透過領域が形成されていることを特徴とする請求項２記載の偏光光照射装置。
前記遮光部の内側が前記ワイヤーグリッドを形成したワイヤーグリッド形成領域であり、前記遮光部の内縁が前記境界線であることを特徴とする請求項２記載の偏光光照射装置。