KR100954897B1

KR100954897B1 - 편광 소자 유닛 및 편광 광 조사 장치

Info

Publication number: KR100954897B1
Application number: KR1020050075845A
Authority: KR
Inventors: 사유 시오타니
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2010-04-27
Also published as: JP2006126464A; US20060092512A1; KR20060053117A; TW200613779A; CN100501533C; TWI356202B; US7463418B2; JP4506412B2; CN1769982A

Abstract

본 발명은, 편광 소자의 경계 부분으로부터 무편광 광이나 소광비(消光比)가 나쁜 편광 광이 새어나가는 것을 막는 것이 가능한 와이어 그리드 편광 소자 유닛 및 편광 광 조사 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

프레임(2) 내에 와이어 그리드 편광 소자(1)를 나란히 배열하고, 배열 방향 단부에 차광판(3)을 설치한다. 이에 의해, 편광 소자(1)의 간극으로부터 무편광 광이 새어나가는 것을 방지할 수 있다. 또, 차광판(3)을 설치하지 않고, 와이어 그리드 편광 소자(1)가 서로 포개어지도록 프레임 내에 배치해도 된다. 이에 의해, 편광 소자(1)의 간극으로부터 무 편광광이 새어나가는 것을 방지할 수 있고, 또 편광 소자(1)의 경계 부분의 조도의 저하를 적게 할 수 있다. 또한, 편광 소자(1)를 광축 둘레로 회전 이동시키는 수단을 설치하면, 각 편광 소자(1)의 그리드의 방향이 평행해지도록 조정할 수 있다. 상기 편광 소자 유닛을 편광 광 조사 장치에 사용함으로써, 비교적 대형의 광 배향막의 광 배향을 행하는 것이 가능해진다.

Description

편광 소자 유닛 및 편광 광 조사 장치{POLARIZED LIGHT DEVICE UNIT AND POLARIZED LIGHT IRRADIATION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 제1 실시예의 편광 소자 유닛을 사용한 경우의 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비의 분포를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면,

도 4는 제2 실시예의 편광 소자 유닛을 사용한 경우의 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비의 분포를 나타낸 도면,

도 5는 제2 실시예의 변형예를 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면,

도 7은 제3 실시예에서 나사에 의한 회전량의 조정 방법을 설명하는 도면,

도 8은 편광 소자의 배열 방법의 예를 설명하는 도면,

도 9는 평행사변형상으로 잘라낸 편광 소자를 사용한 편광 소자 유닛의 구성예를 나타낸 도면,

도 10은 장척 띠형상이 아닌 워크에 편광 광을 조사하는 경우의 편광 광 조사 장치의 구성예를 나타낸 도면,

도 11은 광 배향막에 대해 광 조사부를 기울여, 편광 광을 비스듬하게 입사 시키는 경우를 나타낸 도면,

도 12는 광 조사부를 기울여 광을 비스듬하게 입사시키는 경우의 구성예를 나타낸 도면,

도 13은 광 조사부를 기울여 광을 비스듬하게 입사시켜도 램프와 광 배향막 사이의 거리의 변화가 없도록 한 장치의 구성예를 나타낸 도면,

도 14는 광 조사부와 광 배향막의 거리를 가변으로 한 장치의 구성예를 나타낸 도면,

도 15는 광 조사부를 진자처럼 기울이는 장치의 구성예를 나타낸 도면,

도 16은 선형의 광원인 봉형상 램프와 와이어 그리드 편광 소자를 조합한 편광 수단을 갖는 편광 광 조사 장치의 구성예를 나타낸 도면,

도 17은 와이어 그리드 편광 소자의 개략적인 구조를 나타낸 도면,

도 18은 유리 기판으로부터 잘라낸 와이어 그리드 편광 소자를 나란히 배열한 경우의 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비의 분포를 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1…편광 소자 2…프레임

3…차광판 4a∼4c…나사

5…워크 스테이지 10…편광 소자 유닛

20…광 조사부 21…봉형상 램프

22…통형상 집광경 23…지주

24…회전 축받이 25…블록

26…관절부 30…워크

31…광 배향막

본 발명은, 와이어 그리드 편광 소자를 이용한 편광 소자 유닛 및, 이 편광 소자 유닛을 사용하여, 액정 표시 소자의 배향막이나 자외선 경화형 액정을 사용한 시야각 보상 필름의 배향층 등의 배향막의 광 배향을 행하는 편광 광 조사 장치에 관한 것이다.

최근, 액정 패널의 배향막이나, 시야각 보상 필름의 배향층 등의 배향 처리에 관해, 배향막에 소정 파장의 편광 광을 조사함으로써 배향을 행하는, 광 배향이라 불리는 기술이 채용되고 있다.

이하, 상기 광에 의해 배향을 행하는 배향막이나 배향층을 형성한 필름을 총칭하여 광 배향막이라고 부른다. 광 배향막은, 액정 패널의 대형화와 함께 대형화하고 있고, 그와 더불어 광 배향막에 편광 광을 조사하는 편광 광 조사 장치도 대형화하고 있다.

상기 광 배향막에 있어서, 예를 들면 시야각 보상 필름은, 띠형상의 장척의 워크이며, 배향 처리 후 원하는 길이로 절단하여 사용한다. 최근에는 패널의 크기에 맞춰 커져서, 폭 1500mm인 것도 있다.

최근 이러한 띠형상의 긴 광 배향막에 대해 광 배향을 행하기 위해서, 봉형 상 램프와 와이어 그리드의 편광 소자를 조합한 편광 광 조사 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).

도 16에, 선형의 광원인 봉형상 램프와 와이어 그리드 편광 소자를 조합한 편광 수단을 갖는 편광 광 조사 장치의 구성예를 나타낸다.

고압 수은 램프나 메탈 할라이드 램프 등의 봉형상 램프(21)와, 램프(21)로부터의 광을 반사하는 단면이 타원형인 통형상 집광경(22)을 구비한 광 조사부(20)를, 램프(21)의 길이방향이, 워크(30) 상에 형성된 광 배향막(31)의 폭방향(반송 방향에 대해 직교 방향)이 되도록 배치한다. 광 조사부(20)에는, 와이어 그리드 편광 소자를 조합한 와이어 그리드 편광 수단(100)이 설치되어 있다. 와이어 그리드 편광 수단(100)은, 램프(21)의 발광 길이보다 약간 긴 일변을 갖는 장방형상이며, 그 길이 방향이 램프(21)의 길이방향에 일치하도록 설치되어 있다.

봉형상 램프(21)는, 그 길이방향이 통형상 집광경(22)의 길이방향과 일치하도록, 또 단면이 타원형인 통형상 집광경(22)의 제1 초점 위치에 일치하도록 배치되고, 워크(30) 상에 형성된 광 배향막(31)은, 통형상 집광경(22)의 제2 초점 위치에 배치되어 있다.

워크(30)는 예를 들면 장척의 연속 워크이며, 송출 롤러(R1)에 롤형으로 감겨 있으며, 송출 롤러(R1)로부터 인출되어 반송되어, 광 조사부(20)의 아래를 통과해 권취 롤러(R2)에 권취된다.

워크(30)가 광 조사부의 아래로 반송될 때, 워크(30)의 광 배향막(31)에, 와이어 그리드 편광 수단(100)에 의해 편광된 봉형상 램프(21)로부터의 광이 조사되 어, 광 배향 처리된다.

와이어 그리드 편광 소자에 관해서는, 예를 들면 특허 문헌 3이나 특허 문헌 4에 상세하게 기재되어 있다.

와이어 그리드 편광 수단(100)을 구성하는 와이어 그리드 편광 소자의 개략적인 구조를 도 17에 나타낸다.

도 17(a)는 사시도, (b)는 측면도이고, 동 도면에 나타낸 바와 같이, 길이가 폭보다도 훨씬 긴 복수의 직선형의 전기 도체(1a)(예를 들면 크롬이나 알루미늄 등의 금속선, 이하 "그리드"라고 부른다)를, 석영유리 등의 기판(1b) 상에 평행하게 배치 형성한 것이다. 전기 도체(1a)의 피치(P)는, 입사하는 광의 파장 이하, 바람직하게는 1/3 이하가 좋다.

전자파 중에 상기 편광 소자를 삽입하면, 그리드(1a)의 길이방향에 평행한 편파(편광) 성분은 대부분 반사되고, 직교하는 편파(편광) 성분은 통과한다.

와이어 그리드 편광 소자의 특징으로서, 편광 광의 소광비(消光比)의 입사 각도(편광 소자에 입사하는 광의 각도) 의존성이 작아, 봉형상 램프로부터 출사하는 광처럼 확산광이어도, 입사 각도가 ±45°의 범위이면, 양호한 소광비의 편광 광이 얻어진다.

따라서, 봉형상 램프의 길이를, 광 배향막의 폭에 대응시켜 형성하여, 광 배향막을 편광 광 조사 장치에 대해 상대적으로 이동시키면, 원리적으로는 1개의 램프로, 띠형상의 긴 광 배향막의 광 배향 처리를 행할 수 있다. 또 램프로부터의 광을 평행 광으로 하는 광학 소자도 불필요해져 장치의 소형화가 가능하다.

(특허 문헌 1) 일본 특개 2004-163881호 공보

(특허 문헌 2) 일본 특개 2004-144884호 공보

(특허 문헌 3) 일본 특개 2002-328234호 공보

(특허 문헌 4) 일본 특표 2003-508813호 공보

(특허 문헌 5) 일본 특허 제3344058호 공보

와이어 그리드 편광 소자의 그리드의 간격은, 상기한 바와 같이 편광하는 광의 파장보다도 짧을(바람직하게는 파장의 1/3 이하) 필요가 있다.

현재, 광 배향에는 파장 280nm∼320nm의 자외선이 사용된다. 따라서, 광 배향용 편광 광 조사 장치에 사용하는 와이어 그리드 편광 소자는, 100nm 정도의 그리드를 형성하는 미세한 가공 기술이 필요하다.

그 때문에, 반도체 제조에 사용되는 리소그래피 기술이나 에칭 기술을 이용하여, 유리 기판(유리 웨이퍼) 상에 그리드를 형성하여, 적절한 크기로 절단하여 사용한다.

그러나, 반도체 제조에 사용되는 증착 장치, 리소그래피 장치, 에칭 장치 등의 처리 장치는, 처리할 수 있는 기판의 크기가, 현상황에서는 Φ300mm 정도까지 여서, 대면적의 워크에 대응할 수 있는 대형의 편광 소자는 제작할 수 없다.

그래서, 발광 길이가 긴 봉형상의 광원, 예를 들면 길이 1500mm의 봉형상의 고압 수은 램프나 메탈할라이드 램프에 대응하는 큰 편광 소자가 필요한 경우, 상기 특허 문헌 2에서는 유리 기판으로부터 잘라 낸 와이어 그리드 편광 소자를 1개 의 편광자로 하고, 이 편광자를 복수, 그리드의 방향을 일치시켜, 램프의 길이방향을 따라 나란히 배열해서 1개의 편광 소자로서 사용하는 것이 제안되어 있다. 와이어 그리드 편광 소자를 나란히 배치하는 것 외의 예로서는, 예를 들면 특허 문헌 5에 기재된 것이 있다.

그러나, 단순히 와이어 그리드 편광 소자를 나란히 배열하는 것만으로는, 다음과 같은 문제가 있다.

상기한 바와 같이, 와이어 그리드 편광 소자의 1개 1개는, 유리 기판으로부터 잘라내고 있다. 따라서, 그 1개 1개의 에지는 미소한 결락이나 요철이 발생하고 있어, 이들 편광 소자를 접촉시켜 나란히 배열하는 것만으로는, 그 간극으로부터, 광원으로부터의 직사광, 즉 무편광 광이 새어나가, 소광비가 나빠진다. 또, 상기한 에지 부근의 결락이 그리드의 결손을 일으켜, 편광 소자의 주변부에서는 소광비가 나빠진다.

소광비가 나쁜 광이 광 배향막에 조사되면, 그 부분의 액정의 배향 방향을, 원하는 방향으로 일치시킬 수 없어, 제품 불량의 원인이 된다.

도 18에, 유리 기판으로부터 잘라낸 와이어 그리드 편광 소자를 2개 나란히 배열한 경우의 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비(상대값)의 분포를 나타낸다. 동 도면 가로축은 램프 길이방향의 위치, 세로축은 조도이고, 동 도면의 A점이 편광 소자를 접촉시킨 부분(경계 부분)이다. 또한, 편광 소자부터 광 조사면까지의 거리는 35mm이다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 편광 소자의 경계 부분에서 소광비가 악화하고 있다. 그 원인은, 편광 소자의 간극으로부터 광원으로부터의 무편광 광이 새어나가고 있기 때문이라고 생각된다.

또한, 소광비는 편광 광에 포함되는 P편광 광과 S편광 광의 비율이며, 소광비가 악화한다는 것은, 무편광 광에 가까워진다는 것을 나타낸다.

또, 와이어 그리드 편광 소자를 유리 웨이퍼로부터 잘라낼 때, 절단면을 그리드의 방향에 대해 직각 평행으로 맞추려고 해도, 절단은 기계 가공이기 때문에, 그리드를 제작할 때의 정밀도인 100nm과 같은 정밀도로 가공하는 것은 곤란하여, 그리드의 신장 방향에 대해 ±0.5°정도의 어긋남이 발생한다.

따라서, 그대로 에지를 접촉시켜 나란히 배열하면, 그리드의 방향이 나란히 배열한 편광 소자 사이에서 미묘하게 어긋나, 그에 따라 편광 광의 편광축의 방향도 각 편광 소자 사이에서 어긋난다. 따라서, 액정의 배향 방향을 원하는 방향으로 일치시킬 수 없어져, 제품 불량의 원인이 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 와이어 그리드 편광 소자를 나란히 배열하여 구성하는 편광 소자 유닛에 있어서, 편광 소자의 경계 부분으로부터 무편광 광이나 소광비가 나쁜 편광 광이 새어나가는 것을 방지하고, 또 편광 광의 편광축의 방향이 편광 소자 사이에서 어긋나는 것을 방지한 편광 소자 유닛, 및 이 편광 소자 유닛을 사용하여 광 배향막을 광 배향할 수 있는 편광 광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 과제를 다음과 같이 해결한다.

(1) 편광 소자 유닛을 다음과 같이 구성한다.

복수의 와이어 그리드 편광 소자를, 이 와이어 그리드 편광 소자의 배열 방향 단부로부터 무편광 광이 조사되지 않도록 프레임 내에 나란히 배열하여 배치한다.

구체적으로는, 편광 소자의 접촉 부분으로부터 무편광 광이 새어나가지 않도록 편광 소자의 배열 방향의 단부에 차광 부분을 형성한다. 또는 편광 소자의 배열 방향 단부를 포갠다.

또, 편광 광의 편광축의 방향이 편광 소자 사이에서 어긋나는 것을 방지하기 위해서, 개개의 와이어 그리드 편광 소자를, 조사되는 광의 광축 둘레로 회전 이동시키는 수단을 상기 프레임에 설치한다.

(2) 선형의 광원을 갖는 편광 광 조사 장치에 있어서, 편광 소자로서 상기 편광 소자 유닛을 사용해, 이 선형의 광원으로부터의 광을 상기 편광 소자 유닛에 의해 편광하여, 편광 소자 유닛으로부터 출사하는 편광 광을 광 배향막에 조사하여 광 배향을 행한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면이며, 도 1(a)는, 본 실시예의 편광 소자 유닛(10)을 조사 광의 광축 방향에서 본 도면, 도 1(b)는 편광 소자 유닛(10)의 측면도, 도 1(c)는 차광판의 부착예를 나타낸 도면이다.

도 1(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상측 프레임(2a), 하측 프레임(2b)으로 이루어지는 프레임(2) 내에 유리 기판으로부터 잘라내어진 와이어 그리드 편광 소 자(1)가 복수 나란히 배치되어 있다. 편광 소자(1)의 배열 방향 단부(경계 부분)에는, 차광판(3)이 설치된다.

차광판(3)은, 예를 들면 도 1(c)에 나타낸 바와 같이 부착된다. 즉, 프레임(2)을 상측 프레임(2a), 하측 프레임(2b)으로 구성하여, 하측 프레임(2b)의 위에 복수의 와이어 그리드 편광 소자(1)를 나란히 배열하고, 그 위로부터 차광판과 일체가 된 상측 프레임(2a)을 씌워 고정한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 차광판(3)을 설치함으로써, 차광판(3)을 설치한 부분의 조도는 저하하지만, 나란히 배치한 편광 소자(1)의 간극으로부터 무편광 광이 새어나가지 않아 소광비는 저하하지 않는다.

도 2에 본 실시예의 편광 소자 유닛을 사용한 경우의, 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비(상대값)의 분포를 나타낸다. 동 도면 가로축은 램프 길이방향의 위치, 세로축은 조도이고, 동 도면의 A점이 2개의 편광 소자를 접촉시킨 부분(경계 부분)이다. 또한, 편광 소자 유닛부터 광 조사면까지의 거리는 35mm와 65mm이다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 경계 부분에 있어서, 소광비의 악화는 발생하지 않는다. 단, 차광부의 존재에 의해, 차광판의 바로 아래의 조도가 낮아져, 조도 분포가 악화하고 있다.

그러나, 봉형상의 램프로부터 방사되는 광은 확산광이기 때문에, 차광판의 하측으로도 광이 돌아들어간다. 따라서, 편광 소자 유닛부터 광 조사면까지의 거리를, 35mm에서 65mm로 멀어지게 하면, 조도 분포의 악화는 보정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3(a)는, 본 실시예의 편광 소자 유닛(10)을 조사 광의 광축 방향에서 본 도면, 도 3(b)는 편광 소자 유닛(10)의 측면도이다.

본 실시예에서는, 프레임(2) 내에 와이어 그리드 편광 소자(1)를 복수 나란히 배치하는데, 주변 부분이 서로 포개어지도록 배치하여, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 상하의 프레임(2a, 2b) 사이에 끼워 고정한다.

도 4에 본 실시예의 편광 소자 유닛을 사용한 경우의, 광 조사 영역에서의 조도 분포 및 소광비(상대값)의 분포를 나타낸다. 동 도면 가로축은 램프 길이방향의 위치, 세로축은 조도이고, 동 도면의 B점이 편광 소자를 포갠 부분(경계 부분)이다. 또한, 편광 소자 유닛부터 광 조사면까지의 거리는 35mm이고, 비교를 위해 차광판을 설치한 경우의 소광비와 조도 분포를 점선으로 나타내고 있다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 편광 소자를 포갠 경우는, 포갬의 효과에 의해, 오히려 소광비는 좋아진다. 또, 포개더라도 완전히 차광되는 것은 아니기 때문에, 차광판을 사용하는 경우에 비해 조도 분포의 악화도 적다. 와이어 그리드 편광 소자의 통상 백색광의 투과율은 약 40%, 편광 광의 투과율은 60%이므로, 편광 소자를 포갠 부분의 투과율은 24%이고, 차광판을 설치한 경우보다, 조도 분포의 악화는 적다.

도 5는 본 실시예의 변형예를 나타낸 도면이며, 편광 소자 유닛의 측면도를 나타낸다.

도 3에서는 편광 소자의 일부를 포개었으나, 도 5에서는 편광 소자의 전면을 포갠다. 편광판을 포개면 소광비는 좋아지므로, 조도가 다소 낮아져도, 소광비를 좋게 하고, 또 조도 분포를 균일하게 하는 경우에는, 도 5처럼 편광 소자 전체가 이중이 되도록 포개어도 된다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 편광 소자 유닛의 구성을 나타낸 도면이며, 본 실시예는 프레임에, 개개의 와이어 그리드 편광 소자를, 광원으로부터 광 배향막에 조사되는 광의 광축 둘레로 회전시키는 수단을 설치한 실시예이다. 도 6(a), (b)는 상기 제1 실시예의 편광 소자 유닛에 본 실시예를 적용한 경우를 나타내고, 도 6(c), (d)는 상기 제2 실시예에 본 실시예를 적용한 경우를 나타낸다. 도 6(a), (c)는 편광 소자 유닛을 조사 광의 광축 방향에서 본 도면, (b), (d)는 측면도이다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 프레임(2)에는, 나사구멍(2c)이 형성되어 있고, 나사(4a∼4c)가 부착된다. 와이어 그리드 편광 소자(1)는, 1개씩, 3개의 세트 나사(4a∼4c)에 의해, 대향하는 2변의 에지 측면을, 편광 소자(1)의 평면과 평행한 방향으로 눌러져 고정된다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 3개의 나사(4a∼4c) 중, 1개의 나사(4a)를 지점으로 하여, 2개의 나사(4b, 4c)를 밀거나 당기면, 각 편광 소자(1)는 광축 둘레를 회전 이동한다. 이에 의해, 나란히 배치한 편광 소자(1)들을, 그리드의 방향이 평행하게 되도록 회전시켜 위치 조정을 할 수 있다.

상기한 바와 같이 편광 소자의 절단면과 그리드의 방향의 어긋남은 약 ±0.5°이므로, 도 6(a), (b)에 나타낸 바와 같이 편광 소자(1)의 경계 부분에 차광판 (3)을 설치하는 경우에는, 편광 소자끼리는, 각각이 ±1°회전할 수 있을 정도의 간극을 두고 나란히 배열하고, 그 간극을 덮도록 차광 부재를 설치한다.

또, 도 6(c), (d)에 나타낸 바와 같이, 편광 소자(1)를 포개어 나란히 배열하는 경우에는, 편광 소자(1)가 상하 2단으로 나란히 배열되는데, 이 경우도 상측의 편광 소자(1)와 하측의 편광 소자(1)가 독립적으로 이동할 수 있도록 한다.

편광 소자(1)의 그리드의 방향을 맞추는 방법은, 편광 유닛의 프레임을 고정하고, 프레임에 대해 평행 또는 직교하는 편광 방향을 갖는 기준의 편광 광을, 각 와이어 그리드 편광 소자(10)에 입사시켜, 측정기에 의해 투과율을 측정한다. 그리고, 이 기준 편광 광의 투과율이 0이 되도록, 나사(4b, 4c)에 의해 각 편광 소자를 회전시킨다.

또한, 각 편광 소자(1)의 와이어 그리드(1a)의 방향은, 편광 소자(1)의 배열 방향에 대해 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 평행해도 되고, 또 도 8(b)에 나타낸 바와 같이 직교하고 있어도 된다. 또, 도 8(c)에 나타낸 바와 같이 와이어 그리드(1a)의 방향이, 편광 소자(1)의 배열 방향에 대해 비스듬해도 된다.

또, 상기 실시예는, 모두, 와이어 그리드 편광 소자를 유리 웨이퍼로부터 정방형상 또는 장방형상으로 잘라내어 1개의 편광자로 한 예인데, 도 9에 나타낸 바와 같이 평행사변형상이나 삼각형상처럼 잘라내어 프레임(2) 내에 나란히 배열해도 된다. 또한, 도 8, 도 9에서는, 상기 차광부 등은 생략되어 있다.

도 9에 나타낸 바와 같이 평행사변형상으로 잘라내거나, 또는 삼각형상으로 잘라냄으로써, 예를 들면 광 배향막을 일정 방향으로 반송하면서, 편광 광을 조사 하는 편광 광 조사 장치에, 본 발명의 편광 소자 유닛을 적용할 때의 조도 분포의 악화의 영향을 작게 할 수 있다.

즉, 편광 소자(1)의 경계선이, 광 배향막의 반송 방향에 대해 비스듬해지도록 배치되므로, 경계면에 차광판을 설치하는 경우라도, 차광판에 의해 조도가 낮아지는 영역이, 광 배향막의 반송에 따라 광 배향막의 폭방향으로 이동하여 전체적으로 서로 약해지게 해, 조도 분포 악화의 영향을 저감할 수 있다.

다음에, 상기 본 발명의 편광 소자 유닛(10)을 사용한 편광 광 조사 장치에 관해 설명한다.

시야각 보상 필름 등의 띠형상의 장척의 워크의 광 배향을 행하는 경우에는, 상기 도 16에 나타낸 편광 광 조사 장치의 편광 수단(100)으로서, 상기 실시예에 나타낸 편광 소자 유닛(10)을 사용한다.

또한, 최근에는 자외 광을 방사하는 LED나 LD도 실용화되어 있어, 봉형상의 램프(21) 대신에, 이러한 LED 또는 LD를 복수 직선형으로 나란히 배치하여 선형 광원으로 해도 된다. 그 경우는, LED 또는 LD를 나란히 배열하는 방향이 램프의 길이방향에 상당한다.

또, 현재 광 배향막의 재료로서는, 파장 260nm±20nm의 광으로 배향되는 것, 280nm∼330nm의 광으로 배향되는 것, 365nm의 광으로 배향되는 것 등이 알려져 있으며, 광원의 종류는 필요하게 되는 파장에 따라 적절하게 선택한다.

상기 도 16에 있어서, 송출 롤러(R1)로부터 인출된 워크(30)가 광 조사부의 아래로 반송될 때, 워크(30)의 광 배향막(31)에, 본 발명의 편광 소자 유닛에 의해 편광된 봉형상 램프(21)로부터의 광이 조사되어, 광 배향 처리된다. 편광 수단(100)으로서, 본 발명의 편광 소자 유닛(10)을 사용함으로써, 선형 광원인 램프(21)로부터 출사하는 광을 소광비를 부분적으로 저하시키지 않고 편광시켜, 광 배향막(31)에 조사하여 광 배향을 행할 수 있다.

또한, 워크(30)의 광 배향막(31)에 편광 광을 조사할 때, 편광 광을 조사하면서 워크(30)를 연속적으로 이동시켜도 되고, 워크(30)를 간헐적으로 이동시키면서 편광 광을 조사해도 된다. 워크를 간헐적으로 이동시키는 경우에는, 예를 들면 워크(30)를 일정량 이동시킨 후, 워크(30)를 정지시켜 편광 광을 조사하고, 이어서 편광 광의 조사를 정지하고 워크를 일정량 이동시킨 후, 워크를 정지시켜 편광 광을 조사하는 동작을 반복한다.

상기 도 16에서는, 롤형으로 감긴 장척 띠형상의 워크에 편광 광을 조사하는 경우의 구성을 나타냈으나, 본 발명은 장척 띠형상이 아닌 워크(30)에 편광 광을 조사하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 10은 상기 장척 띠형상이 아닌 워크(30)에 편광 광을 조사하는 경우의 편광 광 조사 장치의 구성예를 나타내고 있다.

광 조사부(20)는 워크 스테이지(5) 상에 도시 생략한 지지 수단에 의해 지지된다. 상기 도 16과 동일하게, 광 조사부(20)에는, 고압 수은 램프나 메탈할라이드 램프 등의 봉형상의 램프(21)와, 램프(21)로부터의 광을 반사하는 단면이 타원형인 통형상 집광경(22)이 설치되고, 또한 본 발명의 와이어 그리드 편광 소자 유닛(10)이, 그 길이방향이 램프(21)의 길이방향과 일치하도록 설치되어 있다.

워크 스테이지(5) 상에는, 광 배향막(31)이 형성된 예를 들면 액정 패널의 크기로 정형된 워크(30)가 재치되어 있고, 워크 스테이지(5)는 광 조사부(20)의 봉형상 램프에 대해, 대략 직교하는 방향(동 도면의 화살표 방향)으로 이동한다.

봉형상 램프(21)는, 그 길이방향이 통형상 집광경(22)의 길이방향과 일치하 도록, 또 단면이 타원형의 통형상 집광경(22)의 제1 초점 위치에 일치하도록 배치되고, 워크(30) 상에 형성된 광 배향막(31)은, 통형상 집광경(22)의 제2 초점 위치에 배치된다.

광 조사부(20)로부터 편광 광을 조사하면서, 워크(30)가 재치된 워크 스테이지(5)를 동 도면의 화살표 방향으로 이동시킴으로써, 워크(30)의 광 배향막(31)에 편광 광이 조사되어, 워크(30)의 광 배향 처리가 행해진다.

또한, 상기한 바와 같이, 워크(30)에 편광 광을 조사할 때, 편광 광을 조사하면서 워크(30)를 연속적으로 이동시켜도 되고, 워크를 간헐적으로 이동시키면서 편광 광을 조사해도 된다. 또, 워크 스테이지(5)를 이동시키는 대신에, 워크(30) 상에서 광 조사부(20)를 이동시켜 워크(30)의 광 배향 처리를 행해도 된다.

상기, 실시예는 모두, 광 조사부로부터의 편광 광이, 광 배향막에 대해 기본적으로 수직으로 입사하는 구성이다. 이에 대해, 도 11에 나타낸 바와 같이 광 배향막에 대해, 편광 광을 비스듬하게 입사시키는 것이 요구되는 경우가 있다. 이것은, 예를 들면, 액정을 광 배향막에 대해 소정의 각도("프리틸트각"이라고 한다) 올리기 위해서 행해진다.

광 조사부로부터의 편광 광의 광축이, 광 배향막(31)에 대해 비스듬해지도록 하기 위해서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 광 조사부(20)와 이것을 지지하는 지주(23)를 연결하는 블록(25)에 대해, 광 조사부(20)를 회전 축받이(24)에 의해 회전 가능하게 부착한다. 회전 축받이의 축(24a)은 광 조사부(20)에 설치된 램프의 길이방향의 중심축과 대략 일치하고 있고, 광 조사부(20)는 축(24a)을 중심으로 동 도면의 화살표 방향으로 회전한다.

이에 의해, 광 조사부(20) 또는 광 배향막(31)의 이동 방향에 직교하고, 광 배향막(31)의 면에 평행한 축을 중심으로 해서, 광 조사부(20)를 회전(요동)시킬 수 있다. 또, 광 조사부(20)를 기울인 상태로 유지시키기 위한 고정 수단을 적절하게 설치한다.

그리고, 편광 광을 비스듬히 조사하고자 하는 경우는, 광 조사부(20)를 블록에 설치한 회전 축받이에 의해, 광 배향막(31)과 평행한 축 둘레로 요동 이동시켜, 광축이 원하는 각도가 되도록 조정한다.

여기서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 광 조사부를 기울여 비스듬하게 입사시키는 경우, 상기 회전 축받이의 위치가 이동하지 않으면, 광 배향막(31)에 대해 편광 광을 수직으로 입사시키는 경우와, 비스듬하게 입사시키는 경우에는, 램프부터 광 배향막(31)까지의 거리가 변화한다. 즉, 수직으로 편광 광을 입사시키는 경우에 비해, 비스듬하게 입사시킨 경우 쪽이, 광 조사부로부터 광 배향막(31)까지의 거리가 길어진다.

그래서, 광 조사부를 기울여 광을 비스듬히 입사시켜도, 거리의 변화가 없도록 이하의 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다.

(a) 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 광 조사부(20)를 진자처럼 기울여, 광 조사부의 램프(21)의 중심이 광 조사면을 중심으로 하는 원호 상을 이동하도록 구성한다.

(b) 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 광 조사부(20)를 기울였을 때, 램프(21)와 광 조사면의 거리가 같아지도록, 광 배향막(31)의 반송면을 광 조사부(20)에 가까워지게 한다.

(c) 도 13(c)에 나타낸 바와 같이, 광 조사부(20)를 기울였을 때, 램프(21)와 광 조사면의 거리가 같아지도록, 광 조사부(20)를 광 배향막(31)에 가까워지게 한다.

도 14는, 상기 도 13(c)에서 설명한 광 조사부를 기울였을 때, 광 조사부를 광 배향막에 가까워지게 할 수 있도록 한 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.

상기 도 12에 있어서, 광 조사부(20)를 지지하는 2개의 지주(23)를, 신축하는 실린더형으로 구성하고, 광 조사부(20)를, 동 도면의 상하 방향으로 이동 가능하게 한다.

이에 의해, 광 조사부(20)를 기울였을 때, 지주를 짧게 하여 광 조사부(20)를 광 배향막(31)에 가까워지게 해서, 광 조사부(20)와 광 배향막(31)의 거리가 일정해지도록 조정할 수 있다.

도 15는 상기 도 13(a)에서 설명한 광 조사부(20)를 진자처럼 기울이는 경우의 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.

광 조사부(20)는, 관절부(25)를 갖는 2개의 지주(23)에 의해 지지된다. 관 절부(26)의 회전축(26a)은, 광 배향막(31)의 면에 대략 일치하고 있고, 광 조사부(20)는, 이 회전축(26a)을 중심으로 한 원호 상을 요동한다.

도 15(a)에 나타낸 바와 같이, 광 조사부(20)를 직립시킴으로써 광 배향막(31)에 대해 편광 광을 수직으로 입사시킬 수 있어, 도 15(b)에 나타낸 바와 같이 광 조사부(20)를 기울임으로써, 광 배향막(31)에 비스듬하게 편광 광을 조사할 수 있다. 광 조사부(20)는, 상기 회전축(26a)을 축으로 하여 회전하므로, 광 조사부(20)를 어떠한 각도에 기울이더라도, 광 조사부(20)와 광 배향막(31)의 거리는 변화하지 않는다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 와이어 그리드 편광 소자의 배열 방향의 단부에 차광 부분을 형성하거나, 편광 소자의 배열 방향 단부를 포개어, 와이어 그리드 편광 소자의 배열 방향 단부로부터 무편광 광이 조사되지 않도록 했으므로, 편광 소자의 배열 방향 단부로부터 출사하는 편광 광의 소광비가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

(2) 편광 소자를 프레임 내에서 회전시키는 수단을 설치함으로써, 편광 소자끼리의 그리드의 방향이 평행해지도록 조정할 수 있어, 편광 유닛으로부터 출사하는 편광 광의 방향을 일치시킬 수 있다.

(3) 상기 구성의 편광 소자 유닛을 편광 광 조사 장치의 편광 수단으로서 사용함으로써, 선형 광원으로부터 출사하는 광을 소광비를 부분적으로 저하시키지 않고 편광시켜, 배향막에 조사하여 광 배향을 행할 수 있다.

또, 선형의 광원을 사용해, 편광 수단으로서 선형의 광원의 발광 길이보다 긴 일변을 갖는 장방형상의 와이어 그리드 편광 소자 유닛을 사용함으로써, 비교적 대형의 광 배향막의 광 배향을 행하는 것이 가능해진다.

Claims

선형의 광원으로부터의 광을 편광하는 편광 소자 유닛으로서,

복수의 와이어 그리드 편광 소자를, 각각이 회전할 수 있는 간극을 두고 나열하며, 이 와이어 그리드 편광 소자의 배열 방향 단부로부터 무편광 광이 조사되지 않도록, 상기 간극을 덮도록 차광 부재를 설치하여 프레임 내에 나란히 배치하며,

상기 프레임에는, 편광 광의 편광축의 방향이, 편광자 사이에서 어긋나는 것을 방지하기 위해, 나란히 배치된 개개의 와이어 그리드 편광 소자를, 선형 광원으로부터 배향막에 조사되는 광의 광축 둘레로 회전 이동시키는 회전 이동 수단이 설치되어 있고,

상기 회전 이동 수단은, 상기 와이어 그리드 편광자의 대향하는 2변의 에지 측면을, 이 와이어 그리드 편광 소자의 평면과 평행한 방향으로 누르는 3개의 나사를 구비하고, 1개의 나사를 지점으로 하여, 2개의 나사를 밀거나 당겨 와이어 그리드 편광 소자를 광축 둘레로 회전 이동시킴으로써, 나란히 배치한 와이어 그리드 편광 소자끼리의 그리드 방향이 평행하게 되도록 위치 조정되는 것을 특징으로 하는 편광 소자 유닛.
선형의 광원으로부터의 광을 편광 소자에 의해 편광하여 출사하는 광 조사부를 구비하고, 이 광 조사부로부터의 편광 광을 배향막에 대해 조사하는 광 배향용 편광 광 조사 장치로서,

상기 편광 소자로서, 제1항에 기재된 편광 소자 유닛을 사용한 것을 특징으로 하는 광 배향용 편광 광 조사 장치.
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