KR20030089439A - Polarizing filter and polarized light irradiation apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
소형이고 염가이며, 편광하는 파장영역이 넓고, 자외광 영역에서 사용할 수 있으며, 광 배향용의 노광장치에 적용할 수 있는 편광 필터를 제공하는 것으로서, 투명기판(3)의 양면에는 제1, 제2 다층막(1, 2)이 형성되고, 투명기판(3)은 입사광의 광축에 대해 소정의 각도만큼 기울어 배치되어 있다. 투명기판(3)의 한 쪽면에 형성되는 제1 다층막(1)은 단파장 커트 다층막이고, 다른 쪽 면에 형성되는 제2 다층막(2)은 장파장 커트 다층막이며, 제1, 제2 다층막은 입사하는 광이 간섭을 발생시키지 않는 소정 거리를 두고 설치되어 있다. 상기 구성으로 함으로써, 단파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막의 양쪽의 막에 의해 편광할 수 있는 영역이 이어져, 각각을 단독으로 설치한 경우에 비해 편광광의 파장범위를 넓게 할 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 다층막을 2매의 투명기판 상에 각각 형성하여 편광 필터를 구성해도 된다.The present invention provides a polarizing filter which is compact and inexpensive, has a wide polarization wavelength range, can be used in an ultraviolet light region, and can be applied to an exposure apparatus for optical alignment. Two multilayer films 1 and 2 are formed, and the transparent substrate 3 is arranged inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis of the incident light. The first multilayer film 1 formed on one side of the transparent substrate 3 is a short wavelength cut multilayer film, the second multilayer film 2 formed on the other side is a long wavelength cut multilayer film, and the first and second multilayer films enter The light is provided at a predetermined distance from which interference does not occur. By setting it as the said structure, the area | region which can be polarized by the film | membrane of both a short wavelength cut multilayer film and a long wavelength cut multilayer film is continued, and the wavelength range of polarized light can be widened compared with the case where each is provided independently. The first and second multilayer films may be formed on two transparent substrates, respectively, to form a polarizing filter.
Description
본 발명은 액정표시소자의 배향막이나, 자외선 경화형 액정을 이용한 시야각 보장 필름의 배향층에 편광광을 조사하여 광 배향을 행하는 배향 처리 등에 사용되는 편광 필터 및 이 편광 필터를 이용한 편광광 조사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polarizing filter used for an alignment process of irradiating polarized light to an alignment layer of a liquid crystal display device, an alignment layer of a viewing angle guarantee film using an ultraviolet curable liquid crystal, and performing optical alignment, and a polarized light irradiation device using the polarizing filter. will be.
최근, 액정표시소자의 배향막이나 시야각 보장 필름의 배향층의 배향처리에 관해, 배향막에 소정 파장의 편광광을 조사함으로써 배향을 행하는 광 배향이라고 불리는 기술이 채용되고 있다.In recent years, the technique called the optical alignment which performs alignment by irradiating the alignment film with the polarized light of a predetermined wavelength about the alignment process of the alignment film of a liquid crystal display element, and a viewing angle guarantee film is employ | adopted.
광 배향에 이용되는 편광광 조사장치로서, 예를 들면 일본국 특개평 10-90684호 공보에 개시되어 있는 것이 있다. 동 공보에 기재되는 장치에 있어서는, 시준기의 출사측에 편광소자가 형성되어 있다. 이 편광소자는 다수의 유리판을 조사광의 광축에 대해 브루스터각만큼 기울여 배치한 것이다.As a polarized light irradiation apparatus used for light orientation, there exist some which are disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 10-90684, for example. In the apparatus described in the publication, a polarizing element is formed on the emission side of the collimator. This polarizing element arrange | positions many glass plates inclined by Brewster's angle with respect to the optical axis of irradiation light.
최근, 광 배향에 관한 개발 실험용으로서, 편광광을 약 150㎜×150㎜의 영역에, 소광비(消光比) 100 : 1로 조사하고 싶다는 요망이 있었다. 이 사양을 만족하고자 하면, 상기 공보에 기재된 장치에서는 편광소자가 대형화하고, 장치 전체도 대형화한다는 문제가 있다. 이하에 상세하게 기술한다.In recent years, as a development experiment for light orientation, there has been a desire to irradiate polarized light to an extinction ratio of 100: 1 in a region of about 150 mm x 150 mm. In order to satisfy this specification, there exists a problem that a polarizing element becomes large and the whole apparatus also becomes large in the apparatus of the said publication. It describes in detail below.
소광비 100 : 1이라는 것은 편광소자를 설계하는 데에 있어서, P 편광성분에 대한 S 편광성분(혹은 S 편광성분에 대한 P 편광성분)이 이론상 거의 0일 필요가 있다. 이는 실제로는 미광(迷光) 등으로 소광비가 나빠지기 때문이다.The extinction ratio 100: 1 means that in designing a polarizing element, the S polarization component (or the P polarization component with respect to the S polarization component) with respect to the P polarization component needs to be almost zero in theory. This is because the extinction ratio worsens due to stray light and the like.
상기 공보의 도 5에는 P 편광성분에 대한 S 편광성분을 0으로 하는 예로서, 98매의 유리판을 이용하는 것이 도시되어 있다.FIG. 5 of the publication shows that 98 glass plates are used as an example in which the S polarization component with respect to the P polarization component is zero.
예를 들면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 약 150㎜× 150㎜의 영역을 조사하기 위해서는, 유리판을 브루스터각(예를 들면 재질이 석영유리인 경우, 브루스터각은 56.3°)로 기울어지므로, ø270㎜ 이상, 실제로는 동 도면에 도시하는 바와 같이, 약 ø300㎜의 크기가 필요해진다. ø300㎜의 유리판이 자체 무게 등으로 휘어지지 않게 하기 위해서는 두께 5㎜ 이상이 바람직하다. 이는 유리가 휘어지면 광의 입사각이 브루스터각으로부터 어긋나 소광비가 나빠지기 때문이다.For example, as shown in FIG. 8, in order to irradiate an area of about 150 mm x 150 mm, the glass plate is inclined at a Brewster angle (for example, when the material is quartz glass, the Brewster angle is 56.3 °). 270mm or more, and as actually shown in the figure, the magnitude | size of about ø300mm is needed. In order to prevent the ø300 mm glass plate from bending under its own weight or the like, a thickness of 5 mm or more is preferable. This is because when the glass is bent, the incident angle of light is shifted from the Brewster angle and the extinction ratio worsens.
유리판 1매의 두께가 5㎜인 경우, 98매를 포개면 490㎜로 되고, 높이(광축) 방향의 높이는 단순 계산으로 883㎜로 된다.When the thickness of one glass plate is 5 mm, 98 sheets are piled up and it is 490 mm, and the height of a height (optical axis) direction becomes 883 mm by simple calculation.
또한, 유리와 유리의 사이에는 굴절율을 변화시키기 위한 공기층이 필요하므로, 전체는 더욱 높아져 900㎜을 넘는다.Moreover, since the air layer for changing a refractive index is needed between glass and glass, the whole becomes further higher and exceeds 900 mm.
유리판을 브루스터각으로 기울여 배치하는 편광소자는 유리판을 투과하는 파장이면 파장 특성이 거의 없고, 파장영역이 넓은 편광광을 얻을 수 있지만, 소광비가 좋은 편광광을 얻고자 하면, 상기한 바와 같이, 많은 매수의 유리판이 필요하고 대형화한다. 편광소자가 대형화하면, 편광광 조사장치 전체도 대형화한다.The polarizing element in which the glass plate is inclined at the Brewster angle has almost no wavelength characteristic as long as it is a wavelength that transmits the glass plate, but polarized light having a wide wavelength range can be obtained. The number of glass plates required is large. If the polarizing element is enlarged, the entire polarized light irradiation apparatus is also enlarged.
한편, 대형화되지 않고 소광비가 좋은 편광 소자로서, 파장 커트 필터를 이용하는 방법이 알려져 있다.On the other hand, the method of using a wavelength cut filter is known as a polarizing element which does not enlarge and has a good extinction ratio.
파장 커트 필터는 유리 등의 투명 기판상에 다층막을 증착하고, 그 광학적 막두께를 조절하여, 특정 파장 이상의 광을 커트, 혹은 특정 파장 이하의 광을 커트하는 필터로, 종래부터 잘 알려진 것이다.A wavelength cut filter is a well-known filter which deposits a multilayer film on transparent substrates, such as glass, and controls the optical film thickness, and cuts the light more than specific wavelength, or the light less than the specific wavelength.
여기서, 「커트한다」라는 것은 일반적으로 광의 투과율이 0.5% 이하로 떨어지는 것을 말하므로, 이하 이 정의에 의거하여 기재한다.Here, since "cutting" generally means that the transmittance of light falls below 0.5%, it is described based on this definition below.
이러한 필터는 광의 입사각이 0°일 때, 특정 파장 이상, 혹은 이하를 커트하도록 설계되는데, 광의 입사각을 크게 하면, 커트되는 파장이 단파장측으로 시프트한다. 그러나, 그 시프트량은 P 편광광과 S 편광광에서 다르다. 이 차를 이용하여 편광소자로 한다.Such a filter is designed to cut more than or less than a specific wavelength when the incident angle of light is 0 °. When the incident angle of light is increased, the wavelength to be cut shifts to the shorter wavelength side. However, the shift amount differs between P polarized light and S polarized light. This difference is used as a polarizing element.
예를 들면, 「광·박막 기술 매뉴얼」평성 원년 10월 9일, (주) 오프트로닉스사 발행, 제6절 편광 필터(이하 문헌 1이라고 한다), H.A. Macleod 저, 小倉 繁太郎 외 3명 역, 「광학 박막」, 1989년 11월 30일, 일간공업신문사 발행, P396-397(이하 문헌 2라고 한다)에는 상기 필터에 관해서 기재되어 있다.For example, "Optical thin film technical manual" of the original year of October 9, Offtronics Corporation issue, Section 6 polarization filter (henceforth document 1), H.A. Macleod, et al., "Optical Thin Films", November 30, 1989, published by Daily Industrial News, P396-397 (hereinafter referred to as Document 2), describes the filter.
상기 문헌 1의 도 6에서 S 편광광은 약 650㎚ 이하의 파장이 커트되지만, P편광광은 약 590㎚까지 커트되지 않은 필터가 도시되어 있다. 이러한 필터를 이용하면, 파장 약 590㎚∼650㎚의 범위에 있어서, S 편광성분이 이론상 0인 소광비가 좋은 P 편광광을 얻을 수 있다.In FIG. 6 of Document 1, the S polarized light has a wavelength of about 650 nm or less, but the P polarized light has not been cut to about 590 nm. By using such a filter, P polarized light with a good extinction ratio whose S polarization component is theoretically 0 in the range of wavelength about 590 nm-650 nm can be obtained.
마찬가지로, 상기 문헌 1의 도 7에 도시되어 있는 것은 파장 약 490㎚∼550㎚인 범위에서 P 편광광만을 투과하는 필터이다.Similarly, shown in FIG. 7 of the document 1 is a filter that transmits only P-polarized light in the range of about 490 nm to 550 nm in wavelength.
또한, 상기 문헌 2의 P396, 도 8, 11에 도시되는 것은 파장 약 950㎚∼1050㎚의 범위에서 P 편광광만을 투과하는 필터이다.In addition, what is shown by P396 of FIG. 2, FIG. 8, and 11 is the filter which permeate | transmits only P-polarized light in the range of wavelength about 950 nm-1050 nm.
또한, 일본국 특개소 59-97105 공보에도 동일한 편광소자에 대해 기술되어 있다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 59-97105 discloses the same polarizing element.
이러한 증착막에 의한 파장 커트 필터의 편광소자는 1매로 좋은 소광비가 얻어지므로, 다수의 유리판을 이용한 편광소자보다도 소형으로 된다. 그러나, 얻어지는 편광광의 파장 영역이 한정된다. 그래서, 파장영역을 확대하기 위해서는 일반적으로 다음 2개의 방법이 취해진다.Since a good extinction ratio is obtained for one polarizing element of the wavelength cut filter by such a vapor deposition film, it becomes smaller than the polarizing element using many glass plates. However, the wavelength range of the obtained polarized light is limited. Therefore, the following two methods are generally taken to enlarge the wavelength region.
(1) 광의 입사각도를 크게 한다. 광의 입사각도가 커질수록 P 편광광과 S 편광광의 파장 시프트의 차이가 넓어지고, 그 결과, 편광광의 파장범위는 넓어진다.(1) Increase the incident angle of light. As the angle of incidence of light increases, the difference between the wavelength shifts of the P-polarized light and the S-polarized light is wider. As a result, the wavelength range of the polarized light is wider.
그러나, 같은 조사영역을 조사하기 위해서는, 그만큼 필터의 면적을 크게 하지 않으면 안되므로, 높이(광축) 방향도 높아지고, 장치가 대형화한다.However, in order to irradiate the same irradiation area, the area of the filter must be increased by that much, so that the height (optical axis) direction is also increased, and the apparatus is enlarged.
(2) 기판에 증착되는 막의 굴절율이 커지는 재료를 이용한다.(2) A material in which the refractive index of the film deposited on the substrate becomes large is used.
막의 굴절율이 클수록 편광광의 파장범위는 넓어진다.The larger the refractive index of the film, the wider the wavelength range of the polarized light.
한편, 넓은 파장 영역에서 소광비가 좋은 편광광을 얻기위한 편광소자로서, 빔 스플릿터 큐브가 알려져 있다. 예를 들면 일본국 특개평 6-289222호 공보에는 상기 빔 스플릿터 큐브가 개시되어 있다.On the other hand, a beam splitter cube is known as a polarizing element for obtaining polarized light with good extinction ratio in a wide wavelength range. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-289222 discloses the beam splitter cube.
상기 빔 스플릿터 큐브는 유리기판의 양면에 동일한 단파장 커트 특성을 가지는 제1, 제2 다층막을 각각 증착한 편광 분리 거울을 2개의 유리 프리즘에 끼워 지지하고, 제1, 제2 다층막의 막 두께를 다르게 해, S 편광성분을 반사하는 파장대역을 변화시키도록 한 것이다.The beam splitter cube supports a polarization splitting mirror in which first and second multilayer films each having the same short wavelength cut characteristics are deposited on two glass prisms on both sides of the glass substrate, and the thicknesses of the first and second multilayer films are adjusted. In other words, the wavelength band reflecting the S polarization component is changed.
상기 공보에 기재한 것은 유리 프리즘을 이용하면 P 편광광의 투과율이 넓은 영역에서 높게 할 수 있는 빔 스플릿터 큐브의 독특한 특성을 이용한 것으로, 편광 분리면의 양측에 유리 프리즘을 배치하지 않으면, 원하는 특성을 얻을 수 없다.The above-mentioned publication utilizes the unique characteristic of the beam splitter cube, which can be made high in a region where the transmittance of P-polarized light is high by using a glass prism. If the glass prism is not disposed on both sides of the polarization splitting surface, desired characteristics can be obtained. Can not get
상기 파장 커트 필터를 이용한 편광소자(이하, 파장 커트 필터를 이용한 편광소자를 이하에서는 편광 필터라고 한다)를 광 배향용 장치에 적용하는 경우, 다음과 같은 문제가 있다.When applying a polarizing element (hereinafter, referred to as a polarizing element using a wavelength cut filter) using the said wavelength cut filter to a polarization filter, there exists a following problem.
광 배향막은 자외광 영역의 편광광에 의해 배향한다. 현재, 365㎚ 부근의 파장의 광으로 배향하는 것, 그 이하의 파장(280∼320㎚)으로 배향하는 것이 알려져 있다. 이들 파장영역은 상기 문헌 1, 2의 도면에 도시된 필터의 파장보다도 짧다.The photoalignment film is oriented by the polarized light in the ultraviolet light region. At present, it is known to orientate with light having a wavelength of around 365 nm and orientate at a wavelength (280 to 320 nm) below that. These wavelength ranges are shorter than the wavelength of the filter shown in the figures of Documents 1 and 2.
상기 자외광과 같은 단파장의 영역에서는 그에 대응하여 짧은 파장의 광을 투과하는 막을 증착할 필요가 있다. 그러나, 자외광을 투과하는 막은 비교적 굴절율이 작은 것이 많아, 편광광의 파장 영역이 작아진다.In the short wavelength region such as the ultraviolet light, it is necessary to deposit a film that transmits light having a short wavelength correspondingly. However, the film which transmits ultraviolet light has many comparatively small refractive index, and the wavelength range of polarized light becomes small.
도 9, 도 10은 파장 365㎚ 부근에서 편광광을 얻을 수 있는 파장 커트 필터의 예이다. 이 경우, 360∼370㎚의 파장범위에서 강한 조도의 P 편광광이 얻어지도록 설계되어 있다.9 and 10 are examples of wavelength cut filters that can obtain polarized light at a wavelength of 365 nm. In this case, it is designed so that P-polarized light of strong illumination can be obtained in the wavelength range of 360-370 nm.
양 도면 모두, 종축이 투과율, 횡축이 파장이고, P 편광광과, S 편광광의 투과율이 도시되어 있다. 또한, 이는 계산치이고, 광의 입사각도는 45°로 설정하고 있다.In both figures, the vertical axis represents transmittance and the horizontal axis represents wavelength, and the transmittances of P-polarized light and S-polarized light are shown. In addition, this is a calculated value, and the incident angle of light is set to 45 degrees.
도 9는 특정 파장 이하의 광을 커트하는 필터이고, 파장 350∼370㎚의 범위에서 S 편광성분이 없는 P 편광광을 얻을 수 있다. 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 것은 파장 360∼370㎚의 약 10㎚ 범위이다.9 is a filter for cutting light having a specific wavelength or less, and P-polarized light having no S-polarized light component can be obtained in a wavelength of 350 to 370 nm. It is the range of about 10 nm of wavelength 360-370 nm that P intensity light of strong illumination is obtained.
도 10은 특정 파장 이상의 광을 커트하는 필터이고, 파장 365∼380㎚의 범위에서, S 편광성분이 없는 P 편광광을 얻을 수 있다. 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 것은 파장 365∼370㎚의 약 5㎚ 범위이다.FIG. 10 is a filter for cutting light having a specific wavelength or more, and P polarized light without S polarization component can be obtained in the range of wavelength 365 to 380 nm. It is the range of about 5 nm of wavelength 365-370 nm that P intensity light of strong illumination is obtained.
어느 쪽의 경우에도, 편광광을 얻을 수 있는 파장범위는 5㎚∼10㎚으로 좁다.In either case, the wavelength range in which the polarized light can be obtained is as narrow as 5 nm to 10 nm.
편광광을 얻을 수 있는 파장범위가 좁으면, 다음과 같은 문제가 일어난다.If the wavelength range in which the polarized light can be obtained is narrow, the following problem occurs.
기판에 막을 증착하는 경우, 금회의 ø 300㎜와 같은 넓은 영역이면, 기판 전체의 막 두께가 균일하게 되도록 제어하는 것이 어렵고, 특히 막 두께를 2.5% 이내로 제어하여 증착하기 위해서는, 대형이고 매우 비싼 증착장치를 이용하지 않는 한 어렵다.In the case of depositing a film on a substrate, it is difficult to control the film thickness of the entire substrate to be uniform if it is a large area such as ø300 mm at this time. In particular, in order to deposit and control the film thickness within 2.5%, a large and very expensive deposition is performed. It's hard unless you're using a device.
실제의 막 두께가 설계치보다도 두꺼운 경우, 상기의 편광광을 얻을 수 있는 파장범위는 전체적으로 설계치에서 장파장측으로 시프트한다. 반대로, 막 두께가 설계치보다도 얇은 경우, 설계치에서 단파장측으로 시프트한다. 예를 들면, 1㎛의 막을 증착하는 경우, 막 두께가 약 2.5%(20∼30㎚) 다르면, 상기 파장범위는 약 10㎚ 시프트한다.When the actual film thickness is thicker than the design value, the wavelength range where the polarized light can be obtained shifts from the design value to the long wavelength side as a whole. On the contrary, when the film thickness is thinner than the design value, the film shifts from the design value to the short wavelength side. For example, in the case of depositing a film of 1 mu m, the wavelength range is shifted by about 10 nm if the film thickness differs by about 2.5% (20 to 30 nm).
예를 들면, 도 9의 경우, 막이 2.5% 두꺼워지면, 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 파장범위는 350∼360㎚으로 시프트하고, 막이 2.5% 얇아지면, 370∼380㎚으로 시프트한다. 그 결과, 필터로부터 출사하는 360∼370㎚의 범위에 있어서의 P 편광광의 조도가 약해진다. 도 10의 필터의 경우도 마찬가지로, 막 두께의 변화에 의해, P 편광광의 조도가 약해진다.For example, in the case of FIG. 9, when the film is 2.5% thick, the wavelength range in which a strong illuminance P-polarized light is obtained is shifted to 350 to 360 nm, and when the film is 2.5% thin, it is shifted to 370 to 380 nm. As a result, the illuminance of P-polarized light in the range of 360-370 nm emitted from a filter becomes weak. Also in the case of the filter of FIG. 10, the illuminance of P-polarized light weakens by the change of film thickness.
즉, 막 두께가 균일하지 않으면, P 편광광이 얻어지는 파장범위가 부분적으로 시프트하고, 그 부분에 있어서의 P 편광광의 조도가 약해져, 조사영역 전체의 면에 걸쳐 균일한 조도를 얻을 수 없다.That is, when the film thickness is not uniform, the wavelength range where the P-polarized light is obtained is partially shifted, and the illuminance of the P-polarized light in the portion is weakened, and uniform illuminance cannot be obtained over the entire surface of the irradiation area.
이상과 같이, 종래의 파장 커트 필터를 이용한 편광 필터는 파장범위가 좁고, 넓은 영역에 편광광을 조사하는 것이 요구되는 광 배향막의 배향 처리 등에 적용하는 경우, P 편광광의 조도가 약해진다는 문제를 가진다.As described above, the polarizing filter using the conventional wavelength cut filter has a problem that the illuminance of the P-polarized light becomes weak when applied to the alignment treatment of the photo-alignment film required to irradiate the polarized light to a narrow range of wavelengths and the like. .
또한, 굴절율이 큰 막을 이용하면, 파장범위를 넓게 할 수 있는데, 현재로서 이 이상 알맞은 재료는 찾아내기 어렵다. 또한, 필터의 기울기를 크게 하고, 광의입사각도를 45°보다 크게 하면 파장범위가 넓어지지만, 필터가 커져 장치도 대형화한다.In addition, when a film having a large refractive index is used, the wavelength range can be widened, but at present, it is difficult to find a suitable material. In addition, when the inclination of the filter is increased and the incident angle of light is larger than 45 °, the wavelength range is widened. However, the filter is larger and the device is also enlarged.
또한, 상기한 예를 들면 일본국 특개평 6-289222호 공보에 개시되는 빔 스플릿터 큐브는 편광 분리면에 형성한 막의 양측을 2개의 유리 프리즘으로 끼우도록 구성되어 있으므로, 막의 면적이 넓어지면, 그만큼 유리 프리즘도 커져, 전체가 매우 커진다.Further, for example, the beam splitter cube disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-289222 is configured to sandwich both sides of the film formed on the polarization separation surface with two glass prisms, so that when the area of the film is widened, The glass prism also grows that much, and the whole becomes very large.
예를 들면 편광면이 300㎜× 300㎜인 경우, 큐브의 1변은 200㎜ 이상이 되고, 설치하는 장치가 대형화한다. 또한, 그 이상이 되면, 프리즘을 제작하기 위한 유리 블록 자체의 제작도 곤란하고 가격도 높아져, 장치의 비용 상승의 원인이 된다.For example, when a polarizing surface is 300 mm x 300 mm, one side of a cube will be 200 mm or more, and the apparatus to install will enlarge. Moreover, when more than that, manufacture of the glass block itself for manufacturing a prism will also be difficult, price will become high, and it will become the cause of the cost increase of an apparatus.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 소형으로 염가이고, 또한 편광하는 파장영역이 넓고, 또한, 자외광 영역에서 사용할 수 있으며, 광 배향용의 노광장치에 적용할 수 있는 편광 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a polarizing filter which is compact, inexpensive, and has a wide wavelength region for polarization, which can be used in an ultraviolet light region, and which can be applied to an exposure apparatus for photo alignment. For the purpose of
도 1은 본 발명의 실시예의 편광 필터의 구성예를 도시하는 도면,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structural example of the polarizing filter of the Example of this invention,
도 2는 도 1의 투명기판의 한 쪽 면에 형성되는 다층막의 특성예를 도시하는 도면,FIG. 2 shows an example of the characteristics of a multilayer film formed on one surface of the transparent substrate of FIG. 1;
도 3은 도 1의 투명기판의 다른 쪽 면에 형성되는 다층막의 특성예를 도시하는 도면,3 is a diagram showing an example of characteristics of a multilayer film formed on the other side of the transparent substrate of FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시한 편광 필터의 투과율 특성을 도시하는 도면,4 is a diagram showing the transmittance characteristics of the polarizing filter shown in FIG. 1;
도 5는 단파장 커트의 다층막과 장파장 커트의 다층막을, 각각 다른 기판에 형성한 편광 필터의 구성예를 도시하는 도면,5 is a diagram showing an example of the configuration of a polarizing filter in which a multilayer film of short wavelength cut and a multilayer film of long wavelength cut are formed on different substrates, respectively;
도 6은 다층막을 형성한 투명기판의 입사광의 광축에 대한 각도를 변경할 수 있도록 한 편광 필터의 구성예를 도시하는 도면,FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a polarizing filter capable of changing an angle with respect to an optical axis of incident light of a transparent substrate having a multilayer film formed thereon; FIG.
도 7은 본 발명의 편광 필터를 이용한 광 배향용 편광광 조사장치의 구성의 일례를 도시하는 도면,7 is a view showing an example of the configuration of a polarizing light irradiation apparatus for photoalignment using the polarizing filter of the present invention;
도 8은 유리판을 브루스터각으로 기울여 배치한 편광소자를 도시하는 도면,8 is a view showing a polarizing element in which a glass plate is inclined at a Brewster angle;
도 9는 파장 365㎚ 부근에서 편광광을 얻을 수 있는 단파장 커트 필터의 특성예를 도시하는 도면,9 is a diagram showing an example of the characteristics of a short wavelength cut filter capable of obtaining polarized light in the vicinity of a wavelength of 365 nm;
도 10은 파장 365㎚ 부근에서 편광광을 얻을 수 있는 장파장 커트 필터의 특성예를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows the characteristic example of the long wavelength cut filter which can obtain polarized light in wavelength 365nm vicinity.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1, 2 : 다층막 3, 4, 5 : 투명기판1, 2: multilayer film 3, 4, 5: transparent substrate
6 : 회전축 11 : 초고압 수은램프6: rotating shaft 11: ultra-high pressure mercury lamp
12 : 타원 집광거울 13 : 제1 평면거울12: elliptical condensing mirror 13: first flat mirror
14 : 셔터 15 : 적분 렌즈14: shutter 15: integral lens
16 : 제2 평면거울 17 : 시준 렌즈16: 2nd planar mirror 17: Collimation lens
18 : 편광 필터 19 : 얼라인먼트 현미경18: polarization filter 19: alignment microscope
M : 마스크 W : 워크M: Mask W: Walk
증착하는 막의 두께를 제어하여, 특정한 파장 이상 또는 이하의 광을 커트하는 것은 알려져 있다. 이 기술을 적용하여, 특정한 입사각도 일 때, 특정한 파장 이상 또는 이하의 S 편광광을 커트하는 것도 가능하다.It is known to control the thickness of the film to be deposited to cut light above or below a specific wavelength. By applying this technique, it is also possible to cut S-polarized light above or below a certain wavelength at a particular incident angle.
그러나, 특성이 같은 제1, 제2 다층막(예를 들면 단파장 커트 다층막과 단파장 커트 다층막, 혹은 장파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막}을 조합하고, 그 막 두께를 다르게 해도, 상기한 바와 같이 빔 스플릿터 큐브를 이용하지 않는 한,P 편광광의 투과 파장범위를 확대할 수는 없다.However, even if the first and second multilayer films (for example, short wavelength cut multilayer film and short wavelength cut multilayer film, or long wavelength cut multilayer film and long wavelength cut multilayer film) having the same characteristics are combined and have different film thicknesses, as described above, the beam splitter Unless a cube is used, the transmission wavelength range of P-polarized light cannot be expanded.
그래서, 본 발명에 있어서는 특정 파장 이하의 S 편광광을 커트하는 막과, 특정 파장 이상의 S 편광광을 커트하는 막이라는, 특성이 다른 2종류의 막을 조합하여 편광 필터를 형성하고, P 편광광이 투과하는 파장범위를 넓게 했다.Therefore, in the present invention, a polarizing filter is formed by combining two kinds of films having different characteristics, that is, a film that cuts S-polarized light of a specific wavelength or less and a film that cuts S-polarized light of a specific wavelength or more. The wavelength range to transmit was widened.
즉, 본 발명에 있어서는 상기 과제를 이하와 같이 해결한다.That is, in this invention, the said subject is solved as follows.
(1) 편광 필터를 2종류의 다층막으로 구성하고, 제1 다층막을 특정 파장 이하의 광을 커트하는 단파장 커트 다층막으로 하고, 또한, 제2 다층막을 특정 파장 이상의 광을 커트하는 장파장 커트 다층막으로 하며, 상기 단파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막은 입사하는 광이 간섭을 발생시키지 않는 소정 거리를 두고 설치한다.(1) The polarizing filter is composed of two kinds of multilayer films, and the first multilayer film is a short wavelength cut multilayer film that cuts light having a specific wavelength or less, and the second multilayer film is a long wavelength cut multilayer film that cuts light of a specific wavelength or more. The short wavelength cut multilayer film and the long wavelength cut multilayer film are provided at a predetermined distance from which incident light does not cause interference.
(2) 상기 단파장 커트 다층막은 미리 설정된 입사 각도에서, 특정 파장 λ1 이하의 S 편광광을 커트하고, 상기 장파장 커트 다층막은 상기 입사각도에서, 상기 특정 파장 λ2 이상의 S 편광광이 커트되도록 설계되며, 상기 파장 λ1, λ2을 λ1≥λ2로 한다.(2) the short-wavelength cut multilayer film cuts S-polarized light having a specific wavelength λ1 or less at a predetermined incidence angle, and the long-wavelength cut multilayer film is designed such that the S-polarized light with the specific wavelength λ2 or more is cut at the incident angle, The wavelengths [lambda] 1 and [lambda] 2 are set to [lambda] 1≥ [lambda] 2.
(3) 필요한 파장 영역의 광을 투과시키는 1매의 기판의 양면에, 상기 단파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막을 형성한다.(3) The short-wavelength cut multilayer film and the long-wavelength cut multilayer film are formed on both surfaces of one substrate that transmits light in a required wavelength range.
(4) 필요한 파장 영역의 광을 투과시키는 제1 기판에 상기 단파장 커트 다층막을 형성하고, 필요한 파장 영역의 광을 투과시키는 제2 기판에 장파장 커트 다층막을 형성한다.(4) The short wavelength cut multilayer film is formed on the first substrate that transmits light in the required wavelength region, and the long wavelength cut multilayer film is formed on the second substrate that transmits light in the required wavelength region.
(5) 상기 편광 필터에 의해, 자외선을 편광한다.(5) The said polarizing filter polarizes an ultraviolet-ray.
(6) 상기 편광 필터를 램프와, 이 램프로부터의 광을 집광하는 집광거울과, 적분 렌즈와, 시준기로 구성되는 편광광 조사장치에 적용하고, 상기 램프가 방출하는 광의 광로 중에, 광축에 대해 특정 각도로 기울여 배치한다.(6) The polarizing filter is applied to a polarizing light irradiation apparatus composed of a lamp, a light condensing mirror for condensing light from the lamp, an integrating lens, and a collimator, and in the optical path of the light emitted by the lamp, with respect to the optical axis. Place it at a specific angle.
본 발명은 편광 필터를 상기 (1)∼(5)와 같이 구성하였으므로, 단파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막의 양쪽의 막에 의해 편광할 수 있는 영역이 이어지고, 각각을 단독으로 설치한 경우에 비해 파장 범위를 넓게 할 수 있다.In the present invention, the polarizing filter is configured as described in the above (1) to (5), so that the region capable of polarizing by both the short-wavelength cut multilayer film and the long-wavelength cut multilayer film is continued, and the wavelength is compared with the case where each is provided alone. It can widen the range.
이 때문에, 빔 스플릿터 큐브를 이용하지 않고, 파장범위가 넓은 편광 필터를 얻을 수 있어, 편광 필터의 소형화를 도모할 수 있다.For this reason, a polarizing filter with a wide wavelength range can be obtained without using a beam splitter cube, and the polarization filter can be miniaturized.
또한, 파장범위가 넓기 때문에, 다층막의 막 두께에 다소 차이가 있거나, 불균일해도, 상기한 P 편광광의 조도가 약해진다는 문제를 회피할 수 있다.In addition, since the wavelength range is wide, the problem that the illuminance of the above-described P-polarized light is weakened can be avoided even if the thickness of the multilayer film is slightly different or nonuniform.
또한, 상기 (3)과 같이, 필요한 파장 영역의 광을 투과시키는 1매의 기판의 양면에 상기 단파장 커트 다층막과 장파장 커트 다층막을 형성하면, 편광 필터의 구성을 간단하게 하여, 한층 소형화를 도모할 수 있다.In addition, when the short wavelength cut multilayer film and the long wavelength cut multilayer film are formed on both surfaces of one substrate that transmits light in a required wavelength region as in (3), the polarization filter can be simplified and further downsized. Can be.
한편, 상기 (4)와 같이, 상기 제1, 제2 기판에 각각 상기 제1, 제2 다층막을 형성하고, 제1, 제2 기판의 각도를 조정 가능하게 해 두면, 다층막의 형성에 있어, 단파장 커트 다층막, 혹은 장파장 커트 다층막의 커트 파장이 설계치로부터 다소 벗어나더라도, 상기 제1, 제2 기판의 경사를 조정함으로써, 이 차이를 흡수하여, 커트 파장을 맞출 수 있다.On the other hand, when the first and second multilayer films are formed on the first and second substrates as described in (4), respectively, and the angles of the first and second substrates can be adjusted, in forming the multilayer film, Even if the cut wavelength of the short wavelength cut multilayer film or the long wavelength cut multilayer film slightly deviates from the design value, by adjusting the inclination of the first and second substrates, the difference can be absorbed to match the cut wavelength.
또한, 상기 (6)과 같이, 상기 편광 필터를, 예를 들면 배향막을 광 배향하기 위한 편광광 조사장치에 적용하면, 편광 필터를 소형화할 수 있어, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.In addition, when the polarizing filter is applied to, for example, a polarized light irradiation apparatus for photoaligning the alignment film, as in the above (6), the polarizing filter can be miniaturized, and the apparatus can be miniaturized.
또한, 광 배향막을 광 배향시킬 수 있는 파장 영역은 대략 정해져 있고, 광 배향에 있어서는, 편광 필터의 파장 영역을 상기 파장 영역에 맞출 필요가 있지만, 본 발명에 있어서는, P 편광광이 투과하는 파장 영역을 종래에 비해 넓게 할 수 있으므로, 광 배향막의 광 배향 효율이 높은 파장 영역에 용이하게 적합하게 할 수 있고, 또한 다층막의 막 두께에 다소의 편차가 있거나, 막 두께가 불균일해도, 처리 효율이 높은 파장 영역에서 벗어나지 않는다. 이 때문에 광 배향처리의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, although the wavelength area | region which can photo-align the photo-alignment film is determined substantially, it is necessary to match the wavelength range of a polarizing filter to the said wavelength range in optical orientation, but in this invention, the wavelength range which P polarized light transmits Since it can be made wider than the conventional one, it is easy to make it suitable for the wavelength range where the photo-alignment efficiency of a photo-alignment film is high, and even if there is some dispersion | variation in the film thickness of a multilayer film, or a film thickness is nonuniform, high treatment efficiency is high. Do not deviate from the wavelength range. For this reason, the processing efficiency of a photo-alignment process can be improved.
<발명의 실시형태>Embodiment of the Invention
도 1에 본 발명의 실시예의 편광 필터의 구성예를 도시한다.The structural example of the polarizing filter of the Example of this invention is shown in FIG.
동 도면에 있어서, 3은 다층막을 코팅하는 투명기판(예를 들면 유리)이고, 투명기판(3)의 양면에는 제1, 제2 다층막(1, 2)이 증착에 의해 형성되고, 투명기판(3)은 입사광의 광축에 대해, 소정의 각도(브루스터각 이하의 각도, 예를 들면 45°)로 기울어 배치되어 있다.In the same figure, 3 is a transparent substrate (for example, glass) which coats a multilayer film, and the 1st, 2nd multilayer film 1, 2 is formed on both surfaces of the transparent substrate 3 by vapor deposition, and the transparent substrate ( 3) is inclined with respect to the optical axis of the incident light at a predetermined angle (angle below the Brewster's angle, for example, 45 °).
다층막의 코팅 방법에는 증착, 스퍼터, 딥핑(dipping) 등이 있다. 상기 투명기판(3)은 원하는 광의 파장을 투과하는 재료를 선택할 필요가 있다.Coating methods for multilayer films include vapor deposition, sputtering, dipping, and the like. The transparent substrate 3 needs to select a material that transmits the wavelength of the desired light.
또한, 이 투명 기판의 두께는 양면에 형성하는 2종류의 다층막을 소정의 거리를 두는 역할을 하고, 그 거리(두께)는 입사하는 광의 파장에 대해, 간섭을 발생시키지 않도록 충분히 클 필요가 있다. 간섭이 발생되면, 2종류의 막은 광학적으로는 1종류의 막으로 되어, 원하는 작용 효과가 얻어지지 않는다.In addition, the thickness of the transparent substrate serves to provide a predetermined distance between the two kinds of multilayer films formed on both surfaces, and the distance (thickness) needs to be sufficiently large so as not to cause interference with respect to the wavelength of incident light. When interference occurs, two kinds of films are optically one kind of film, and a desired effect is not obtained.
그러나, 365㎚ 부근의 자외 영역이면, 두께가 수 밀리면 충분하다.However, if it is an ultraviolet region near 365 nm, several millimeters of thickness is enough.
투명기판(3)의 한 쪽 면에 형성되는 제1 다층막(1)은 단파장 커트 다층막이고, 예를 들면 도 2의 투과율 특성을 가진 막을 증착한 것이다. 이 다층막은 동 도면에 도시하는 바와 같이, 광의 입사각이 45°일 때, 파장이 365㎚ 이하인 S 편광광을 커트하도록 설계되어 있다. 이러한 다층막은 고굴절율 막과 저굴절율 막을 소정의 두께로 교대로 포개어 형성된다.The first multilayer film 1 formed on one side of the transparent substrate 3 is a short wavelength cut multilayer film, for example, which deposits a film having the transmittance characteristic of FIG. As shown in the figure, this multilayer film is designed to cut S polarized light having a wavelength of 365 nm or less when the incident angle of light is 45 degrees. Such a multilayer film is formed by alternately stacking a high refractive index film and a low refractive index film to a predetermined thickness.
구체적으로는 1층의 광학적 두께가 70∼80㎚인 고굴절율 막으로서 5산화2탄탈(Ta2O5)을 이용하고, 저굴절율 막으로서 2산화규소(SiO2)를 이용하여, 번갈아 33층을 포갠 것이다.Specifically, 33 layers were alternately made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) as a high refractive index film having an optical thickness of 70 to 80 nm, and silicon dioxide (SiO 2 ) as a low refractive index film. Will be nested.
다른 쪽 면에 형성되는 제2 다층막(2)은 장파장 커트 다층막이고, 예를 들면 도 3의 투과율 특성을 가진 막을 증착한 것이다. 이 다층막은 광의 입사각이 45°일 때, 파장이 365㎚ 이상인 S편광광을 커트하도록 설계되어 있다.The second multilayer film 2 formed on the other side is a long wavelength cut multilayer film, for example, a film having a transmittance characteristic of FIG. 3 is deposited. This multilayer film is designed to cut S-polarized light having a wavelength of 365 nm or more when the incident angle of light is 45 degrees.
이 다층막의 경우는 1층의 광학적 두께가 110∼130㎚인 5산화2탄탈막과 2산화규소막을 번갈아 32층을 겹친 것이다.In the case of this multilayer film, 32 layers of alternating tantalum pentoxide films and silicon dioxide films each having an optical thickness of 110 to 130 nm are alternately stacked.
막의 재료는 상기 이외에, 고굴절율 막 재료로는 2산화하프늄(HfO2), 2산화 지르코늄(ZrO2), 저굴절율 막 재료로는 플루오르화마그네슘(MgF2) 등을 사용할 수 있다.In addition to the above materials, hafnium dioxide (HfO 2 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), and magnesium fluoride (MgF 2 ) may be used as the high refractive index film material.
P 편광광은 도 2의 다층막(1)에서는 345㎚ 이하의 광이 커트되고, 도 3의 다층막(2)에서는 385㎚ 이상의 광이 커트된다.As for the P-polarized light, light of 345 nm or less is cut in the multilayer film 1 of FIG. 2, and light of 385 nm or more is cut in the multilayer film 2 of FIG. 3.
도 4에 도 1에 도시하는 편광 필터의 투과율 특성을 도시한다. 투명기판(3)의 양면에 설치한 다층막(1, 2)의 각각의 작용에 의해, 345∼385㎚의 파장범위에서, S 편광광은 커트되고, P 편광광만이 투과한다. P 편광광의 투과율이 좋고, 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 파장 영역은 355∼375㎚의 약 20㎚의 범위로 된다. 상기 도 9, 도 10의 경우에 비해 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 파장 영역이 2배로 된다.The transmittance | permeability characteristic of the polarizing filter shown in FIG. 1 is shown in FIG. By the respective actions of the multilayer films 1 and 2 provided on both surfaces of the transparent substrate 3, the S polarized light is cut in the wavelength range of 345 to 385 nm, and only the P polarized light is transmitted. The transmittance | permeability of P polarized light is good, and the wavelength range from which P polarized light of strong illumination is obtained becomes the range of about 20 nm of 355-375 nm. 9 and 10, the wavelength region where the P-polarized light with strong illumination is obtained is doubled.
또, 2종류의 막의 S 편광광을 커트하는 파장이지만, 양쪽을 엄밀히 일치시킬 필요는 없다. 도 2의 다층막(1)(단파장을 커트하는 막)의 S 편광광을 커트하는 파장 λ1이 도 3의 다층막(2)(장파장을 커트하는 막)의 S 편광광을 커트하는 파장 λ2보다 장파장이어도 문제는 없다. 단, 그 만큼, 강한 파장 영역의 P 편광광이 얻어지는 파장 영역이 조금 좁아진다.Moreover, although it is a wavelength which cuts the S polarized light of two types of films | membrane, it is not necessary to exactly match both. Even if the wavelength [lambda] 1 which cuts the S polarized light of the multilayer film 1 (film which cuts short wavelength) of FIG. There is no problem. However, the wavelength region from which the P-polarized light of the strong wavelength region is obtained slightly narrows by that much.
360∼370㎚의 파장범위에서 강한 조도의 편광광을 얻고 싶은 경우, 이 필터를 이용하면, 강한 조도의 P 편광광이 얻어지는 파장범위가 355∼375㎚이므로, 막두께가 2.5% 두꺼워지고 파장 영역이 10㎚ 단파장측으로 시프트해도, 345∼365㎚의 범위에서 강한 편광광을 얻을 수 있다. 또한, 2.5% 얇아져 10㎚ 장파장측으로 시프트해도, 365∼385㎚의 범위에서 강한 편광광을 얻을 수 있다.In the case where a polarized light having a strong illuminance is desired in the wavelength range of 360 to 370 nm, when the filter is used, the wavelength range in which the strong illuminant P polarized light is obtained is 355 to 375 nm, resulting in a 2.5% thick film thickness and a wavelength range. Even if it shifts to this 10 nm short wavelength side, strong polarized light can be obtained in the range of 345-365 nm. Moreover, even if it becomes 2.5% thin and shifts to the 10 nm long wavelength side, strong polarized light can be obtained in the range of 365-385 nm.
즉, 막 두께가 ± 2.5% 변화해도, 원하는 파장범위 360∼370㎚(전체 영역이 아니더라도, 적어도 그 일부의 영역)의 광을 편광할 수 있다.That is, even if the film thickness changes by ± 2.5%, the light in the desired wavelength range of 360 to 370 nm (at least a part of the region, even if not the entire region) can be polarized.
따라서, 상기 도 9, 도 10의 종래예에 비해 360㎚∼370㎚의 P 편광광을 강한 조도로 얻을 수 있다.Therefore, P-polarized light of 360 nm to 370 nm can be obtained with a strong illuminance compared with the conventional examples of FIGS. 9 and 10 described above.
도 1에 도시한 편광 필터는 1매의 투명 기판의 양측에 2종류의 막을 형성한 것인데, 도 5에 도시하는 바와 같이, 단파장 커트의 다층막과 장파장 커트의 다층막을 각각 다른 기판에 형성하고, 양자를 입사하는 광이 간섭을 발생시키지 않는 충분한 거리를 두어도 된다.In the polarization filter shown in Fig. 1, two kinds of films are formed on both sides of a single transparent substrate. As shown in Fig. 5, a multilayer film having a short wavelength cut and a multilayer film having a long wavelength cut are formed on different substrates, respectively. A sufficient distance at which the incident light does not cause interference may be provided.
도 5(a)는 2매의 투명기판(4, 5)의 광 입사측에 각각 단파장 커트 다층막(1), 장파장 커트 다층막(2)을 설치한 예이고, 상기한 바와 같이 투명기판(4, 5)은 소정의 각도만큼 기울여 배치되고, 상기 다층막(1, 2)의 거리는 입사하는 광의 파장에 대해, 간섭을 발생시키지 않는 거리에 설정되어 있다.FIG. 5A shows an example in which the short wavelength cut multilayer film 1 and the long wavelength cut multilayer film 2 are provided on the light incident side of the two transparent substrates 4 and 5, respectively. 5) is inclined by a predetermined angle, and the distance between the multilayer films 1 and 2 is set to a distance that does not cause interference with respect to the wavelength of incident light.
상기 구성의 편광 필터에 있어서도, 상기 도 1에 도시한 것과 마찬가지로, 소정의 파장범위에서 P 편광광을 얻을 수 있다.Also in the polarization filter of the said structure, P polarized light can be obtained in a predetermined wavelength range similarly to the above-mentioned FIG.
상기 투명기판(4, 5)과 다층막(1, 2)의 배치는 상기한 바로 한정되지 않고, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이 다층막(1, 2)을 투명기판(4, 5)의 광 출사측에 설치하거나, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이 다층막(1, 2)을 대향시켜 배치하거나, 도 5(d)에 도시하는 바와 같이, 투명기판(4, 5)의 광 입사측의 면과, 광 출사측에 면에 설치해도 된다. 또한, 장파장 커트 다층막(2)을 광 입사측의 투명기판(4)에 설치하고, 단파장 커트 다층막(1)을 광 출사측의 투명기판(5)에 설치해도 된다. 또한, 투명기판(4, 5)의 각도를 입사광의 광축에 대해 다르게 해도 된다.The arrangement of the transparent substrates 4 and 5 and the multilayer films 1 and 2 is not limited to those described above, and the multilayer films 1 and 2 are formed of the transparent substrates 4 and 5 as shown in FIG. It is provided on the light output side, or the multilayer films 1 and 2 are disposed to face each other as shown in Fig. 5 (c), or the light incident on the transparent substrates 4 and 5 as shown in Fig. 5 (d). You may provide in the surface at the side and the surface at the light emission side. Further, the long wavelength cut multilayer film 2 may be provided on the transparent substrate 4 on the light incident side, and the short wavelength cut multilayer film 1 may be provided on the transparent substrate 5 on the light exit side. The angles of the transparent substrates 4 and 5 may be different with respect to the optical axis of the incident light.
도 6은 다층막을 형성한 투명기판(4, 5)의 입사광의 광축에 대한 각도를 변경할 수 있도록 한 편광 필터의 구성예를 도시하는 도면이고, 도 6(b)은 도 6(a)에 도시한 편광 필터의 사시도이다.FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a polarizing filter in which the angle of the incident light of the transparent substrates 4 and 5 having the multilayer film formed thereon can be changed, and FIG. 6 (b) is shown in FIG. 6 (a). It is a perspective view of one polarizing filter.
도 6에 도시한 편광 필터는 도 5와 마찬가지로 2종류의 다층막을 각각 형성한 2매의 투명기판(4, 5)을 광이 간섭을 발생시키지 않는 충분한 거리를 두고 배치한 것으로, 투명기판(4, 5)의 양측부에는 회전축(6)이 설치되어 있다.In the polarization filter shown in FIG. 6, two transparent substrates 4 and 5 each having two kinds of multilayer films formed as shown in FIG. 5 are arranged at a sufficient distance from which light does not cause interference. , 5), the rotation shaft 6 is provided.
상기 회전축(6)을 도시하지 않은 지지부재로 회전 가능하게 지지함으로써, 다층막이 형성된 투명기판(4, 5)을 입사광의 광축에 대해 임의의 각도로 설정할 수 있다.By rotatably supporting the rotating shaft 6 with a supporting member (not shown), the transparent substrates 4 and 5 on which the multilayer film is formed can be set at any angle with respect to the optical axis of incident light.
다층막의 입사광의 광축에 대한 각도를 조정하면, 다층막의 커트 파장 λ를 어느 정도 시프트시킬 수 있으므로, 다층막의 형성시에, 막 두께의 편차 등에 의해 다층막의 커트 파장 λ이 설계치로부터 다소 벗어나더라도, 투명기판(4 또는 5)의 각도를 조정하여, 투명기판(4, 5)에 형성된 다층막의 커트 파장을 맞출 수 있다.By adjusting the angle with respect to the optical axis of the incident light of the multilayer film, the cut wavelength? Of the multilayer film can be shifted to some extent. Therefore, even when the cut wavelength? The angle of the substrate 4 or 5 can be adjusted to match the cut wavelength of the multilayer film formed on the transparent substrates 4 and 5.
도 7은 본 발명의 편광 필터를 편광소자로서 이용한 광 배향용 편광광 조사장치의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows an example of the structure of the polarization light irradiation apparatus for photoalignments which used the polarizing filter of this invention as a polarizing element.
동 도면에 도시하는 바와 같이, 광 배향용 편광광 조사장치는 초고압 수은램프(11)와, 타원 집광거울(12)과, 제1 평면거울(13)과, 적분 렌즈(15)와, 셔터(14)와, 제2 평면거울(16)과, 시준 렌즈(17)와, 본 발명의 편광 필터(18)로 구성된다.As shown in the figure, the polarization light irradiation apparatus for optical alignment includes an ultra-high pressure mercury lamp 11, an elliptical condensing mirror 12, a first planar mirror 13, an integrating lens 15, and a shutter ( 14, a second flat mirror 16, a collimating lens 17, and the polarizing filter 18 of the present invention.
또한, 얼라인먼트 현미경(19)이 설치되어 있고, 이 얼라인먼트 현미경(19)에 의해 마스크(M)와 워크(W)의 얼라인먼트 마크를 관찰하여, 마스크 (M)와 워크(W)의 위치맞춤을 행한다.Moreover, the alignment microscope 19 is provided, The alignment mark of the mask M and the workpiece | work W is observed by this alignment microscope 19, and the mask M and the workpiece | work W are aligned. .
도 7에 있어서, 램프(11)가 방사하는 자외광은 타원 집광거울(12)에서 집광되고, 제1 평면거울(13)로 되돌려지고, 적분 렌즈(16)에 입사한다.In FIG. 7, the ultraviolet light emitted by the lamp 11 is collected in the elliptical collecting mirror 12, returned to the first planar mirror 13, and is incident on the integrating lens 16.
적분 렌즈(15)로부터 나간 광은 제2 평면거울(16)에서 되돌려지고, 시준 렌즈에 의해 평행광으로 되어, 편광 필터(18)에 입사한다.The light exiting from the integrating lens 15 is returned by the second plane mirror 16, becomes parallel light by the collimating lens, and enters the polarizing filter 18.
편광 필터(18)는 상기 도 1, 도 5, 도 6에 도시한 구성의 편광 필터이고, 예를 들면, 파장 345∼385㎚(P 편광광의 조도가 강한 것은 355∼375㎚)의 범위의 P 편광광만을 출사한다. 또한, 편광 필터(19)에는 미리 설정한 입사각도(= 45°)로 광이 입사하는 것이 바람직하고, 편광 필터(18)의 입사측에는 상기한 바와 같이 광을 평행광으로 하는 시준 렌즈, 또는 시준 미러가 필요해진다.The polarization filter 18 is the polarization filter of the structure shown in the said FIG. 1, FIG. 5, FIG. 6, For example, P of the range of wavelength 345-385nm (P which is strong in illuminance of P-polarized light is 355-375nm). Only polarized light is emitted. In addition, it is preferable that light is incident on the polarization filter 19 at a predetermined incident angle (= 45 °), and a collimation lens or collimation on the incident side of the polarization filter 18 as light as described above. You need a mirror.
편광 필터(18)로부터 출사하는 P 편광광은 마스크(M)를 통해 광 배향막(워크(W))의 원하는 위치에 조사되고, 광 배향처리가 행해진다. 또한, 워크(W)의 전면에 편광광을 조사하는 경우는 마스크(M)는 필요 없고, 또한 상기 마스크(M)와 워크(W)의 위치맞춤도 필요없다.P-polarized light emitted from the polarization filter 18 is irradiated to the desired position of the photoalignment film (work W) through the mask M, and photoalignment processing is performed. In addition, when irradiating polarized light to the whole surface of the workpiece | work W, the mask M is not necessary, and also the alignment of the said mask M and the workpiece | work W is not necessary.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.As described above, in the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 편광 필터를 2종류의 다층막으로 구성하고, 제1 다층막을 특정 파장 이하의 광을 커트하는 단파장 커트 다층막으로 하고, 또한 제2 다층막을 특정 파장 이상의 광을 커트하는 장파장 커트 다층막으로 했으므로, 소형으로 염가이고, 편광할 수 있는 파장범위가 넓은 편광 필터를 실현할 수 있다.(1) Since the polarizing filter was composed of two kinds of multilayer films, the first multilayer film was formed as a short wavelength cut multilayer film that cuts light having a specific wavelength or less, and the second multilayer film was made as a long wavelength cut multilayer film that cuts light having a specific wavelength or more. It is possible to realize a polarizing filter having a small wavelength and a wide wavelength range that can be polarized.
(2) 자외광 영역에서 사용할 수 있고, 광 배향막 배향용 노광장치에 적용할 수 있다.(2) It can be used in the ultraviolet light region and can be applied to an exposure apparatus for photoalignment film alignment.
(3) 편광 필터를 브루스터각에까지 기울이지 않고, 소광비가 좋은 편광광을얻을 수 있다.(3) A polarized light having a good extinction ratio can be obtained without tilting the polarizing filter to the Brewster angle.
편광 필터를 기울이는 각도를 작게 할 수 있으므로, 그 만큼 필터의 크기를 작게 할 수 있다. 또한, 그에 따라, 장치의 높이(광축) 방향의 크기도 작게 할 수 있다.Since the angle at which the polarizing filter is tilted can be made small, the size of the filter can be made smaller. Moreover, accordingly, the magnitude | size in the height (optical axis) direction of an apparatus can also be made small.
(4) 본 발명의 편광 필터를 편광광 조사장치에 적용함으로써, 장치의 소형화를 도모할 수 있고, 또한 광 배향막의 광 배향 효율이 높은 파장역에 용이하게 적합시킬 수 있으므로, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.(4) By applying the polarizing filter of the present invention to a polarized light irradiation device, the device can be miniaturized and can be easily adapted to the wavelength range where the photo-alignment efficiency of the photo-alignment film is high, thereby improving processing efficiency. Can be.
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