JP6488964B2 - UV irradiation equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultraviolet irradiation device.
現在、液晶パネルの配向膜の配向処理であるラビング工程に変わる技術として、光配向技術(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)が注目されている。光配向技術で用いられる紫外線照射装置は、光源である棒状ランプと、偏光素子と、を備えている。この種の紫外線照射装置は、棒状ランプが照射する紫外線のうち所定方向の偏光軸の紫外線を偏光素子が通過させ、通過させた紫外線をワークに照射することなどにより配向膜の配向処理を行なう。
At present, attention is focused on a photo-alignment technique (see, for example,
しかしながら、偏光素子を用いて消光比のよい偏光光を得ようとすると、偏光素子を複数枚重ねて用いる必要がある。偏光素子を複数枚重ねると、透過率が下がるため、好ましくない。 However, in order to obtain polarized light having a good extinction ratio using a polarizing element, it is necessary to use a plurality of polarizing elements in a stacked manner. If a plurality of polarizing elements are stacked, the transmittance is lowered, which is not preferable.
本発明は、偏光素子の透過率の低下と消光比の悪化を抑制する紫外線照射装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the ultraviolet irradiation device which suppresses the fall of the transmittance | permeability of a polarizing element, and the deterioration of an extinction ratio.
実施形態の紫外線照射装置は、光源と、偏光素子と、を有する。光源は、紫外線を放出する。偏光素子は、光源から放出された光が照射され、照射された光のうち偏光成分を放出し、光源が設けられた側に反射防止膜が形成されている。 The ultraviolet irradiation device of the embodiment includes a light source and a polarizing element. The light source emits ultraviolet light. The polarizing element is irradiated with light emitted from a light source, emits a polarization component of the irradiated light, and an antireflection film is formed on the side where the light source is provided.
本発明によれば、偏光素子の透過率の低下と消光比の悪化を抑制する紫外線照射装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultraviolet irradiation device which suppresses the fall of the transmittance | permeability of a polarizing element and the deterioration of an extinction ratio can be provided.
以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置1、1−1は、紫外線Uを放出する光源10と、光源10から放出された光が照射され、照射された光のうち偏光光UAを放出し、光源10が設けられた側に反射防止膜23が形成されている偏光素子20、25と、を有する。
The
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置1、1−1において、反射防止膜23の膜厚は、45〜90μmである。
Moreover, in the
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置1、1−1において、偏光素子20は基板21の一方にワイヤーグリッド22が形成されているワイヤーグリッド偏光素子であり、反射防止膜は、基板21の他方に形成されている。
Moreover, in the
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置1、1−1において、偏光素子25は吸収型偏光素子である。
Moreover, in the
(第1の実施形態) (First embodiment)
次に、本発明の第1の実施形態に係る紫外線照射装置1を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係る紫外線照射装置の概略の構成を示す斜視図、図2は、実施形態に係る紫外線照射装置1の偏光素子20をY軸方向から見た図である。
Next, the
図1に示された実施形態の紫外線照射装置1は、配向処理の対象物としてのワークWの表面に、予め決められた基準方向と平行な偏光軸PA(図1に矢印で示し、振動方向ともいう)の紫外線UAを照射する装置である。実施形態の紫外線照射装置1は、例えば、液晶パネルの配向膜、視野角補償フィルムの配向膜や偏光フィルム等などの製造に用いられる。紫外線照射装置1は、主に、所望の波長としての波長が365(nm)の紫外線UAをワークWの表面に照射する。なお、本実施形態でいう「紫外線」とは、例えば、240(nm)から450(nm)までの波長帯の光のことである。
The
なお、ワークWの表面に照射される紫外線UAの偏光軸PAは、ワークWの構造、用途、または、要求される仕様に応じて適宜設定される。以下、ワークWの幅方向をX軸方向といい、X軸方向に直交しかつワークWの長手方向をY軸方向といい、Y軸方向及びX軸方向に直交する方向をZ軸方向と呼ぶ。なお、Z軸と平行な方向について、Z軸の方向を示す矢印の先端の向かう方向を上方、Z軸の方向を示す矢印の先端の向かう方向に対向する方向を下方と呼ぶ。 Note that the polarization axis PA of the ultraviolet light UA irradiated on the surface of the workpiece W is appropriately set according to the structure, use, or required specifications of the workpiece W. Hereinafter, the width direction of the workpiece W is referred to as the X-axis direction, the longitudinal direction of the workpiece W is referred to as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the Y-axis direction and the X-axis direction is referred to as the Z-axis direction. . Regarding the direction parallel to the Z axis, the direction toward the tip of the arrow indicating the direction of the Z axis is referred to as upward, and the direction facing the direction toward the tip of the arrow indicating the direction of the Z axis is referred to as downward.
紫外線照射装置1は、図1に示すように、一様にあらゆる方向に振動しかつ波長が365(nm)程度の紫外線Uを放出する光源10と、偏光素子20と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
光源10は、放電ランプ11が用いられる。光源10が放出する紫外線Uは、波長が254、365(nm)等の紫外線を含み、さまざまな偏光軸成分を有する、いわゆる非偏光の光である。本実施形態で、光源10は、一つ設けられ、かつ、偏光素子20及びワークWの上方に配置されている。
As the
第1の実施形態に係る紫外線照射装置1において、光源10は、放電ランプ11が設けられて構成される。
In the
放電ランプ11は、紫外線Uを放出する。放電ランプ11は、少なくとも紫外線Uを放出するものである。なお、放電ランプ11は紫外線U以外にも可視光線や赤外線を放出してもよい。放電ランプ11は、円筒形状に延びて形成される。放電ランプ11は、例えば内部に図示しない放電空間に水銀や希ガスなどの発光物質が封入され、両端に図示しない放電電極が封止された、発光長100mm〜1000mmのいわゆる高圧水銀ランプである。なお、放電ランプ11は、高圧水銀ランプに限定されない。放電ランプ11は、高圧水銀ランプにメタルハライドを封入した、いわゆるメタルハライドランプであってもよい。
The
なお、光源10として、放電ランプ11の上方には、反射鏡12を有していてもよい。反射鏡12は、放電ランプ11から放出された紫外線Uを効率よくワークWに向けて照射する。反射鏡12は、放電ランプ11の延びる方向に沿って形成された樋状の形状を有している。反射鏡12の、放電ランプ11の延びる方向に垂直な断面で見たときの形状は、例えば楕円の形状や放物線の形状の一部であってもよいし、直線形状であってもよい。反射鏡12は、例えば、基材であるガラスに、反射鏡12の放電ランプ11側に、例えば紫外線UをワークWに向けて反射するコーティングが施されている。なお、反射鏡12は、紫外線Uのみを反射して可視光線や赤外線を透過する、いわゆるコールドミラーであってもよい。また、反射鏡12は、紫外線Uを反射させる金属材料を、放電ランプ11の延びる方向に垂直な断面で見たときに楕円の形状や放物線の形状の一部となるように近似した直線形状で構成されてもよい。
The
偏光素子20は、光源10より放出された紫外線Uが照射される。偏光素子20は、紫外線Uのうちの基準方向と平行な偏光軸PAの偏光光(紫外線UA)をワークWに向けて透過する。すなわち、偏光素子20は、偏光軸PAを有する紫外線Uから、基準方向のみに振動した偏光軸PAの紫外線UAを取り出すものである。なお、基準方向のみに振動した偏光軸PAの紫外線UAを、一般に直線偏光という。なお、紫外線UAの偏光軸PAとは、当該紫外線UAの電場及び磁場の振動方向である。
The polarizing
本実施形態で、偏光素子20は、光源10の下方でかつワークWの表面の上方に設けられている。偏光素子20は、ガラス板に含まれる一定方向に揃ったワイヤーグリッドを形成したものであって、光源10より放出される紫外線Uのうちの基準方向と交差する偏光軸の紫外線を吸収し、基準方向と平行な偏光軸PAの紫外線UAを透過する偏光素子である。
In the present embodiment, the polarizing
ここで、偏光素子20について、図2を用いて更に詳しく説明する。
Here, the polarizing
偏光素子20は、例えば、基板21の一方の面にワイヤーグリッド22を形成した、いわゆるワイヤーグリッド偏光素子である。また、基板21の、ワイヤーグリッド22が形成された側と反対の面には、反射防止膜23が形成されている。
The polarizing
ワイヤーグリッド22は、基板21の一方の面に、幅が25nm〜50nmで、隣接するワイヤーグリッド22同士が50nm〜150nmの間隔を開けて一方向に延びて形成されている。ワイヤーグリッド22は、例えば、クロム(Cr)、アルミニウム合金(Al)、モリブデンシリコン合金(MoSix)、およびシリコン(Si)により形成される。
The
反射防止膜23は、偏光素子20に入射する紫外線Uの反射を、反射率10%以下、好ましくは反射率2%以下に抑制する。なおここでいう「反射率」とは、偏光素子20に入射する紫外線Uが偏光素子20の表面ですべて反射したときに反射率100%とする。還元すると、反射率0%のときには、偏光素子20に入射する紫外線Uがすべて偏光素子20に入射することを示す。つまり、反射率は少なければ少ないほどよい。
The
反射防止膜23は、偏光素子20の他方の面に形成され、偏光素子20の表面、具体的には偏光素子20の光源10と対向した面、すなわち、紫外線照射装置1の内部に存在する空気(図示しない)と偏光素子20との界面において、紫外線Uの反射を抑制する。反射防止膜23は、基板21の、ワイヤーグリッド22が形成された側と反対の面に、膜厚が45〜90μmで、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法などにより形成されている。反射防止膜23は、例えば、酸化シリコン(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、フッ化マグネシウム(MgF2)などの誘電体により構成される。反射防止膜23は、例えば、エドモンド・オプティクス社のUVマルチコートにより形成されている。なお、反射防止膜23の膜厚が45μmよりも小さくなると、254nmの反射による損失が発生し、反射防止膜の効果が得られなくなるため、好ましくない。一方、反射防止膜23の膜厚が90μmよりも大きくなると、365nmの反射による損失が発生し、反射防止膜の効果が得られなくなるため、好ましくない。
The
次に、実施形態に係る紫外線照射装置1の作用について説明する。前述した構成の実施形態に係る紫外線照射装置1は、ワークWを偏光素子20の下方に位置付けて、光源10から紫外線Uを放出する。すると、光源10が放出した紫外線Uが直接偏光素子20に向けて放出される。また、紫外線照射装置1は、偏光素子20が紫外線Uのうちの基準方向と平行な偏光軸PAの紫外線UAをワークWの表面の光照射領域に向けて透過して、ワークWの表面に配向処理を施す。
Next, the operation of the
前述した構成の実施形態に係る紫外線照射装置1において、反射防止膜23が形成されていない偏光素子20を用いる場合に比べて、反射防止膜23が形成されている偏光素子20を用いた場合では、透過率が低下することなく、消光比の悪化を抑制することができる。反射防止膜23の有無による透過率および消光比への影響に関するメカニズムについては不明であるが、偏光素子20は反射防止膜23が形成されていることが望ましい。よって、偏光素子20に反射防止膜23が形成されることにより、偏光素子20の透過率の低下と消光比の悪化を抑制することができる。
In the
また、紫外線照射装置1において、偏光素子20に反射防止膜23が形成されることで、偏光素子20の透過率の低下が抑制できるため、例えば光源10の出力を上げる必要がなくなる。ワークWに対して紫外線UAの光量をより増やすためには、偏光素子20の透過率を上げることや、光源10の出力を上げることが考えられるが、光源10の出力を上げると反射防止膜23に対して紫外線Uがより多く照射されることによる。反射防止膜23の劣化の程度は紫外線Uの積算光量により類推することができる。よって、光源10の出力を上げることで、例えば偏光素子20に形成された反射防止膜23が紫外線Uにより劣化することが懸念される。また、偏光素子20の透過率を上げると、光源10の出力を上げることなく、ワークWに対して紫外線UAの光量を増やすことができるため、望ましい。
Further, in the
よって、偏光素子の透過率の低下と消光比の悪化を抑制する紫外線照射装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide an ultraviolet irradiation device that suppresses the decrease in the transmittance of the polarizing element and the deterioration of the extinction ratio.
ここで、偏光素子20に対する反射防止膜23の有無による消光比と透過率について評価を行った。なお、透過率は、例えば照度計としてORC製紫外線照度計UV−M03A、センサとしてORC製センサUV−35N、偏光素子20としてワイヤーグリッド22を設け、反射防止膜23を設けていない偏光素子20を用いて測定した照度を100%として規格化した。また、消光比ERとは、偏光の質を表す数値であり、P偏光強度IpとS偏光強度Isを用いてER=Ip/Isで表され、P偏光強度IpとS偏光強度Isを照度計としてORC製紫外線照度計UV−M03A、センサとしてORC製センサUV−35Nを用いて測定した。
Here, the extinction ratio and the transmittance with and without the
また、偏光素子20の条件は以下のとおりである。本発明として、反射防止膜23をワイヤーグリッド22が形成された側と反対の面に設けた偏光素子20とした。また、従来品として、反射防止膜23を設けていない偏光素子20を用いた。また、比較例1として、反射防止膜23をワイヤーグリッド22が形成された面側に設けた偏光素子20を用いた。また、比較例2として、反射防止膜23をワイヤーグリッド22が形成された面側およびワイヤーグリッド22が形成された側と反対の面の両方に設けた偏光素子20を用いた。
The conditions of the
透過率と消光比について結果を図3に示す。図3から明らかであるとおり、本発明が示すように、ワイヤーグリッド22が形成された側と反対の面に反射防止膜23を設けた偏光素子20は、従来品と比べて、透過率は変化が見られないが、消光比が30%向上している。一方、比較例1は、透過率、消光比とも従来品と変化が見られない。また、比較例2は、いずれも、透過率が10%、消光比が40%悪化している。よって、偏光素子20にワイヤーグリッド22が形成された面と反対の面に反射防止膜23を設けることで、透過率および消光比の悪化を抑制することができる。
The results for transmittance and extinction ratio are shown in FIG. As is clear from FIG. 3, as the present invention shows, the
なお、反射防止膜23は、光源10と対向する側に形成されることが望ましい。これは、光源10と対向する側の反対の面に反射防止膜23を設けても、消光比の改善に影響しないためである。また、偏光素子20において、ワイヤーグリッド22は光源10と対向する側の反対側に設けられることが望ましい。ワイヤーグリッド22が光源10と対向する側の反対側に設けられることで、ワイヤーグリッド22が直接光源10側の紫外線Uに暴露されることを抑制することができ、紫外線Uによるワイヤーグリッド22の劣化を抑制することができるためである。
The
なお、本実施形態では、偏光素子20以外に光学素子を設けていないが、上記の構成に限定されない。例えば、光源10と偏光素子20の間に、所望の紫外線よりも長波長側の可視光線や赤外線をカットするフィルタを設けてもよい。また、偏光素子20とワークWの間に、所望の紫外線よりも長波長側の可視光線や赤外線をカットするフィルタを設けてもよい。また、偏光素子20とワークWの間に、更に偏光素子20を設けてもよい。
(変形例)
In the present embodiment, an optical element other than the
(Modification)
図4は、第1の実施形態に係る紫外線照射装置の変形例の概略の構成を示す斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a modified example of the ultraviolet irradiation apparatus according to the first embodiment.
本実施形態では、光源10として複数の発光素子14を有する紫外線照射装置1−1を示す。
In the present embodiment, an ultraviolet irradiation device 1-1 having a plurality of light emitting elements 14 as the
光源10は、基体13に発光素子14が複数設けられて構成される。基体13は、複数の発光素子14を保持する。また、基体13は、複数の発光素子14から放出される熱を紫外線照射装置1−1の外部へ伝えることで、複数の発光素子14の温度上昇を抑制する。なお、基体13は、アルミニウムなどの金属や、セラミックス基板などの放熱性のよい材料で構成されてもよい。また、基体13の内部には、複数の発光素子14から放出される熱を素早く伝えるための図示しない放熱媒体を流す放熱媒体流路を有してもよい。また、放熱媒体を、図示しない放熱媒体を供給する放熱媒体供給口と放熱媒体を放出する放熱媒体放出口を有してもよい。また、放熱媒体を、図示しない循環機構により放熱媒体を循環させてもよい。
The
発光素子14は、基体13に設けられ、紫外線Uを放出する。発光素子14は、少なくとも紫外線Uを放出するものであって、LED(Light Emitting Diode)や、LD(Laser Diode)などの半導体で構成される。発光素子14は、第1のピーク波長の紫外線を放出する第1の発光素子(図示しない)と、第1のピーク波長と異なる第2のピーク波長の紫外線を放出する第2の発光素子(図示しない)と、を有する。発光素子14は、第1の発光素子から放出される第1のピーク波長の紫外線と第2の発光素子から放出される第2のピーク波長の紫外線とが混合されて、紫外線Uを放出する。なお、第1の発光素子と、第2の発光素子の配置様式は限定されない。例えば、第1の発光素子と第2の発光素子とが一方の方向に延びるように基体13の一方の面に配置されてもよいし、第1の発光素子の四辺を取り囲むように第2の発光素子が配置された、いわゆる市松模様で配置されてもよい。
The light emitting element 14 is provided on the
このような構成でも、第1の実施形態と同様に、紫外線照射装置において透過率および消光比の悪化を抑制することができる。 Even in such a configuration, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the transmittance and the extinction ratio in the ultraviolet irradiation device.
(第2の実施形態) (Second Embodiment)
図5は、第2の実施形態に係る紫外線照射装置の変形例に用いられる偏光素子25をY軸方向から見た図である。
FIG. 5 is a view of the
本実施形態では、吸収型偏光素子である偏光素子25を示す。
In the present embodiment, a
偏光素子25は、光源10の下方でかつワークWの表面の上方に設けられている。偏光素子25は、吸収型偏光素子と呼ばれるものであって、ガラス板に含まれる一定方向に揃った金属ナノ粒子を形成したものであり、光源10より放出される紫外線Uのうちの基準方向と交差する偏光軸の紫外線を吸収し、基準方向と平行な偏光軸PAの紫外線UAを透過する偏光素子である。吸収型偏光素子25としては、例えば、CODIXX社製のcolorpol(登録商標)UV375BC5を用いることができる。
The
このような構成でも、第1の実施形態と同様に、透過率および消光比の悪化を抑制することができる。 Even with such a configuration, it is possible to suppress the deterioration of the transmittance and the extinction ratio, as in the first embodiment.
また、偏光素子25において、反射防止膜23は、光源10と対向する側に形成されることが望ましい。これは、光源10と対向する側の反対の面に反射防止膜23を設けても、消光比の改善に影響しないためである。
In the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment is included in the invention described in the scope of claims and its equivalent scope as well as included in the scope and spirit of the invention.
1、1−1 紫外線照射装置
10 光源
11 放電ランプ
12 反射鏡
13 基体
14 発光素子
20、25 偏光素子
21 基体
22 ワイヤーグリッド
23 反射防止膜
26 基体
U 光
UA 紫外線(光)
PA 偏光軸
W ワーク(対象物)
DESCRIPTION OF
PA Polarization axis W Workpiece (object)
Claims (3)
前記光源から放出された光が照射され、照射された光のうち偏光光を放出し、前記光源が設けられた側に反射防止膜が形成されている偏光素子と;
を有し、
前記偏光素子は基板の一方にワイヤーグリッドが形成されているワイヤーグリッド偏光素子であり、前記反射防止膜は、前記基板の他方に形成されている紫外線照射装置。 A light source that emits ultraviolet light;
A polarizing element that is irradiated with light emitted from the light source, emits polarized light of the irradiated light, and has an antireflection film formed on the side where the light source is provided;
I have a,
The polarizing element is a wire grid polarizing element in which a wire grid is formed on one side of a substrate, and the antireflection film is an ultraviolet irradiation device formed on the other side of the substrate .
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