KR20060119745A - 편광광 조사 장치 - Google Patents

Abstract

편광 소자에 입사하는 광의 최대 입사각을 작게 유지할 수 있고, 광원을 기울여 조사해도 광 조사 영역 내의 조도 분포가 크게 변화하지 않는 편광광 조사 장치를 제공하는 것이다.

램프(1)와 반사 미러(2)로 이루어지는 광원(4)과, 광원으로부터의 광을 편광하는 편광 소자(3)를 갖는 광 조사 유닛(10)을, 광 배향막(20)의 폭 방향으로 복수 나열해 배치하여 광 조사부(11)를 구성한다. 광 조사부(11)의 광 조사 유닛(10)은, 이웃하는 다른 광 조사 유닛에서 출사한 편광광이 겹쳐 하나의 광 조사 영역을 형성하도록 배치되어 있다. 광 배향막(20)은, 광 조사 영역 내를 이동해 편광광이 조사되어 광 배향 처리가 행해진다. 각 광 조사 유닛(10)을 점등시키는 점등 전원은 각 유닛마다 설치되고, 독립하여 편광광의 출사와 정지 및 광 강도의 조정이 행해진다. 또, 각 광 조사 유닛(10)을 기울이는 기구를 설치함으로써, 경사 방향에서 광 배향막(20)에 광을 조사할 수 있다.

Description

편광광 조사 장치{Polarized light illuminating apparatus}

도 1은 본 발명의 실시예의 편광광 조사 장치의 구성을 도시하는 도면,

도 2는 도 1의 장치를 광 배향막의 반송 방향에서 본 단면도 및 점등 전원과 제어부의 접속 관계를 도시하는 도면,

도 3은 도 1의 장치에서 광 조사 영역을 변경하는 경우를 설명하는 도면,

도 4는 본 발명과 종래예의 장치에서의 광 조사 영역에 입사하는 광의 최대 입사각을 설명하는 도면,

도 5는 광 배향막에 비스듬히 광을 조사하기 위한 기구의 구성예를 도시하는 도면,

도 6은 배향막의 폭 방향에 대해 경사 방향에서 광을 입사시키는 경우의 광원으로부터 광 조사 영역의 양단까지의 거리를 설명하는 도면,

도 7은 광 조사 유닛의 다른 구성예 (1)을 도시하는 도면,

도 8은 광 조사 유닛의 다른 구성예 (2)를 도시하는 도면,

도 9는 단일의 램프를 사용한 종래의 편광광 조사 장치의 구성을 도시하는 도면,

도 10은 도 9의 장치에서의 최대 입사각을 설명하는 도면,

도 11은 도 9의 장치에서 광원을 기울여 비스듬히 광 배향막으로 광을 조사 하는 경우를 설명하는 도면,

도 12는 원통형상의 벌브를 갖는 램프를 사용한 경우의 문제점을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 램프 2 : 반사 미러

3 : 편광 소자 4 : 광원

5 : 파장 선택 필터 6 : 감광 필터

7 : 콜리메이터 렌즈 8 : 절곡 미러

8a, 8b : 평면 미러 9 : 인테그레이터

10 : 광 조사 유닛 11 : 광 조사부

12 : 연결봉 13 : 지지대

14a, 14b : 링크 봉 14c : 실린더

14d : 회전 베어링 14e : 조인트

20 : 광 배향막 30 : 제어부

31 : 점등 전원

본 발명은, 액정 표시 소자의 배향막이나, 자외선 경화형 액정을 사용한 시야각 보상 필름의 배향층 등의 배향막에, 편광광을 조사하여 광 배향을 행하는 편 광광 조사 장치에 관한 것이다.

최근, 액정 패널을 비롯한 액정 소자의 배향막이나, 시야각 보상 필름의 배향층 등의 배향 처리에 관해, 배향막에 소정의 파장의 편광광을 조사함으로써 배향을 행하는, 광 배향이라고 불리는 기술이 채용되도록 되오고 있다. 이하, 상기 광에 의해 배향을 행하는 배향막이나 배향층을 설치한 필름 등, 광에 의해 배향 특성이 생기는 막이나 층의 것을 총칭하여 광 배향막이라고 부른다. 광 배향에 사용되는 편광광 조사 장치로서, 예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재된 것이 알려져 있다.

도 9에, 종래의 편광광 조사 장치의 구성의 일례를 도시한다.

100은 광 조사부이고, 램프(101)와 미러(집광경)(102)로 이루어지는 광원(110)에서 출사한 광은, 제1 평면경(103)에서 반사되어, 인테그레이터 렌즈(104)에 입사한다.

인테그레이터 렌즈(104)에서 출사한 광은, 셔터(105)를 통해, 제2 평면경(106)에서 반사되어, 콜리메이터 렌즈(107)에 의해 평행광으로 되어, 편광 소자(108)에 입사한다. 또한, 콜리메이터 렌즈(107)는, 광 배향막(109)에 조사되는 편광광의 특성으로서, 고도의 평행광이 요구되지 않는 경우는, 사용하지 않는 일도 있다.

편광 소자(108)에 입사한 광은 편광되어, 광 배향막(109)에 조사된다. 편광 소자(108)로서는, 예를 들면 상기 특허문헌 1, 2에서 사용되고 있는 광축에 대해 브루스터각이 되도록 배치한 유리판이나, 특허문헌 3에 나타내어져 있는 와이어 그 리드 편광자를 적용할 수 있다.

도 9에 도시한 편광광 조사 장치에서, 도 10(a)에 도시하는 바와 같이, 광원(110)에서 출사한 광은, 광원(110)의 크기에 따른 확산을 갖고 광 조사 영역에 입사한다. 광 조사 영역에는 광 배향막이나 편광 소자가 배치된다. 또한, 도 10에서는, 광원(110)으로부터의 광을 평행광으로 하는 콜리메이터나 조도 균일화를 위한 인테그레이터를 사용하고 있지 않다.

광 배향에 사용하는 경우, 광 배향막이나 편광 소자에 입사하는 광의 중심 광선(광축)에 대한 확산(광원을 바라보는 시각(視覺)과 등가이고, 이하 최대 입사각이라고 부른다)은 작은 쪽이 바람직하다. 그 이유는 이하와 같다.

(i) 편광 소자에 입사하는 광은, 최대 입사각이 작은 쪽이 소광비(消光比)가 좋다. 예를 들면, 편광 소자가 브루스터각을 이용한 것의 경우, 최대 입사각이 커질수록 브루스터각에서 제외된 광의 성분이 많아지므로, 편광 소자를 투과하여 출사하는 편광광의 소광비가 나빠진다(투과하는 P편광 성분에 대한 S편광 성분의 비율이 증가한다).

(ii) 편광 소자에 입사하는 광은, 최대 입사각이 작은 쪽이 축 편차가 작다. 예를 들면, 편광 소자로서 와이어 그리드를 이용한 경우(예를 들면 특허문헌 4 참조), 편광 소자에 입사하는 광의 각도가 커질수록, 광 조사면에서의 편광축이 원하는 방향에서 어긋난다.

(iii) 또, 광 배향막에 조사되는 편광광에 대해, 완성된 제품의 품질 문제 때문에, 보다 작은 최대 입사각을 원하는 사용자도 있다.

한편, 액정 패널의 대형화와 함께, 패널에 이용되는 광 배향막도 대형화(광(廣)면적화)하고 있고, 그것에 따라 편광광 조사 장치의 광 조사 영역도, 광면적화와 고조도화가 요구되고 있다.

넓은 면적을 높은 조도로 조사하기 위해서, 편광광 조사 장치의 광원은 그만큼 대형화하지 않으면 안되고, 대형 램프의 개발을 위해 고액의 투자가 필요하여 비용이 상승된다.

대형의 램프를 개발할 수 있었다고 해도, 광원의 대형화에 의해, 도 10(b)에 도시하는 바와 같이, 광원으로부터 광 조사 영역까지의 거리(광로 길이)가 같으면, 최대 입사각은 커진다.

최대 입사각이 커지면, 상기 (i)∼(iii)의 문제가 생긴다. 그 때문에, 본 출원인은 도 10(c)에 도시하는 바와 같이, 광로 길이를 길게 하는 방법을 취하고 있다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 광로 길이를 길게 하면, 광 조사 영역에 입사하는 광의 최대 입사각은 작아진다.

그러나, 현재 요구되고 있는 광 조사 영역의 넓이로, 최대 입사각이 충분히 작아지도록 하기 위해서는, 예를 들면 수십 미터의 광로 길이가 필요해져, 장치 전체가 극단적으로 대형화한다. 또, 광로 길이가 길어지면, 광로를 꺾기 위해서 복수의 광학 소자가 필요해지고, 그만큼 조도도 저하하므로, 처리 시간이 길어져 생산성도 저하한다.

또, 광 배향 처리에서는, 배향막에 프리틸트각을 부여하기 위해서, 예를 들면 특허문헌 5의 도 1에 도시되는 바와 같이, 비스듬히 광을 조사하는 프로세스가 채용되는 경우가 있다.

그 때문에, 예를 들면 도 11에 도시하는 바와 같이, 광원(110)을 광 배향막에 대해 기울여, 광을 경사 방향에서 조사하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 광원으로부터의 조사 거리가 짧은 경우에, 이와 같이 광원을 기울이면, 광원으로부터 광 조사 영역의 양측까지의 거리가 광원을 기울이는 방향에서 달라진다. 상기 도면에서는 광원으로부터 광 배향막의 좌단까지의 거리(LL)가, 광원으로부터 광 배향막의 우단까지의 거리(LR)에 비해서 길어진다.

광원에서 먼 부분은 조도가 저하하고, 가까운 부분은 조도가 올라가므로, 광 조사 영역에서의 조도에 분포가 생긴다. 넓은 광 조사 영역에 대응해 광원이 대형화할수록 거리(LL)와 거리(LR)의 차는 커지고, 조도 분포는 보다 악화한다.

조도가 낮은 부분으로서는 노광(露光)량이 부족하고, 한편 조도가 높은 부분에서는 노광량이 과다로 되므로, 제품의 품질에 문제가 생기는 경우가 있다.

한편, 대형의 액정 패널에 대해 광 배향을 행하기 위해서, 특허문헌 6에는 광 조사 유닛을 다연화(多連化)하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 상기 문헌의 도 4(b), 도 5(a) 참조).

광 조사 유닛의 각각에는, 마이크로 파장에 의해 여기 방전되는 원통형상의 벌브를 갖는 램프와, 램프로부터의 광을 반사하는 반사경(미러) 및, 램프로부터의 광 및 반사경에 의해 반사된 광을 편광하는 편광 소자가 설치되어 있다.

하나의 광 조사 유닛에서 출사하는 편광광은, 액정 패널(광 배향막)의 일부에 조사되고, 이웃하는 광 조사 유닛으로부터의 광이 연결됨으로써, 폭이 넓은 광 조사 영역을 형성한다.

이와 같이 구성하면, 액정 패널이 대형화해도, 그것에 맞춘 대형의 광원을 개발할 필요가 없다. 패널의 대형화에 대해서는, 나열하는 광 조사 유닛의 수를 늘리면 되고, 광원 개발의 투자는 불필요하여 비용이 저하한다는 이점이 있다.

(특허문헌 1) 일본국 특허 제3146998호 공보

(특허문헌 2) 일본국 특허 2928226호 공보

(특허문헌 3) 일본국 특표 2003-508813호 공보

(특허문헌 4) 일본국 특개 2004-163881호 공보

(특허문헌 5) 일본국 특개평 9-211465호 공보

(특허문헌 6) 일본국 특개 2005-10408호 공보

(특허문헌 7) 일본국 특개 2000-57825호 공보

액정 패널의 대형화와 함께, 패널에 이용되는 광 배향막도 대형화(광면적화)하고 있고, 그것에 따라 편광광 조사 장치의 광 조사 영역도 광면적화와 고조도화가 요구되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 상기 도 9에 도시한 편광광 조사 장치에서는, 이와 같은 요구에 충분히 부응할 수 없다.

한편, 상기 특허문헌 6에 기재된 장치를 사용하면, 상기의 이점이 얻어지지만, 특허문헌 6에 기재된 것도 이하와 같은 문제가 있다.

특허문헌 6의 실시예에 나타내어진 장치에서는, 마이크로 파장에 의해 여기 방전되는 원통형상의 벌브를 갖는 램프를 사용하고, 상기 공보의 도 1에 도시되는 바와 같이, 램프의 관축(길이방향)이 편광광을 조사하는 액정 패널(광 배향막)에 대해 평행하게 배치되어 있다.

이와 같이, 원통형상의 램프를, 그 관축이 광 배향막에 대해 평행해지도록 배치한 경우, 편광 소자에 입사하는 광을 평행광으로 할 수 없다.

특허문헌 6에 기재된 것에서는, 상기 공보의 도 3에 도시되는 바와 같이, 차광판(15)에 의해 편광 소자인 브루스터 미러(14)에 입사하는 광의 각도를 제한하고 있고, 이에 의해, 편광 소자에 입사하는 입사각을 어느 정도 제한할 수 있는 것으로 생각된다.

그러나, 원통형상의 벌브를 갖는 램프를 사용한 경우, 차광판을 사용함으로써 도 12(a)에 도시하는 바와 같이 램프(101)의 관축(원통형상의 길이방향)에 대해 직교하는 방향에 대해서는, 편광 소자(108)에 입사하는 광의 각도를 제한할 수 있지만, 램프(101)의 관축에 따른 방향에 대해서는, 상기 도면 (b)에 도시하는 바와 같이 입사하는 광의 각도를 제한할 수 없고, 편광 소자(108)에는 여러 가지 각도에서 광이 입사한다.

따라서, 상기 공보의 도 3과 같이 브루스터 미러에서 반사하는 S편광광을 이용하는 경우는, 반사하는 S편광 성분이 적어져 조사 강도가 약해진다. 또, 투과하는 P편광 성분을 이용하는 경우는 소광비가 저하한다. 와이어 그리드 편광자이면, 편광축에 편차가 생긴다.

또한, 상기 공보에 기재된 것에서는, 램프의 관축에 평행한 축 둘레에 광 조사 유닛을 회전시켜, 경사 방향에서 광을 조사하는 것은 가능하지만, 예를 들면, 관축이 신장되는 방향으로 광 조사 유닛을 기울이는 경우에 대해서는 언급되어 있지 않다.

가령, 관축이 신장되는 방향으로 광 조사 유닛을 기울이면, 램프의 우측단과 좌측단에서는, 광 배향막까지의 거리가 크게 달라져 조도 분포가 악화한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 편광광 조사 장치에서, 편광 소자에 입사하는 광의 최대 입사각을 작게 유지할 수 있고, 또, 광원을 기울여 조사해도, 광 조사 영역 내의 조도 분포가 크게 변화하지 않는 편광광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 본 발명에서는, 다음과 같이 해결한다.

(1) 광 조사부를 복수의 광 조사 유닛으로 구성하고, 이 광 조사 유닛을, 광 배향막 또는 편광광의 이동 방향에 대해 직교하는 방향(광 배향막의 폭 방향)으로 직선형상으로 나열하여 구성한다. 각 광 조사 유닛에는, 석영 유리로 이루어지는 방전 용기에 한 쌍의 전극이 대향 배치된 램프와, 이 램프로부터의 광을 반사하는 반사 미러와, 이 반사 미러에 의해 반사된 광을 편광하는 편광 수단이 설치되고, 램프는, 한 쌍의 전극을 연결하는 선인 관축이 상기 반사 미러의 광축과 평행해지도록 배치되어 있다.

그리고, 편광광에 대해 연속적 또는 간헐적으로 상대적으로 이동하는 광 배향막에 대해, 각 광 조사 유닛에서 출사하는 편광광을 연결하여 조사한다.

(2) 각 광 조사 유닛의 램프는, 방전 용기에, 0.08∼0.30㎎/㎣의 수은과, 희 가스와, 할로겐을 봉입하고, 전극간 거리가 0.5∼2.0㎜이며, 300∼450㎚인 자외광을 효율적으로 방사하는 초초고압 수은 램프인 것이 바람직하다.

(3) 또, 광 조사 유닛에는, 배향막에 프리틸트각을 부여하기 위해서, 비스듬히 광을 조사하는 프로세스에도 대응할 수 있도록, 각 광 조사 유닛을, 광 배향막의 폭 방향으로 같은 각도로 기울이는 광 조사 유닛 경사 기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

(4) 광 조사 유닛에, 각각 제어 가능한 점등 전원이 접속되는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 광 조사 유닛의 각각에 광 조사의 점등용 전원이 접속되고, 장치의 제어부에 의해 점등 소등을 제어한다. 또, 점등용 전원에서 광 조사에 공급되는 전력을 변화시킴으로써, 출사하는 광 강도를 변화시킨다. 이에 의해, 독립하여 점등 소등 및 출사하는 광 강도를 조정할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 광 조사부가 복수의 광 조사 유닛에 의해 구성되어 있으므로, 단일한 광 조사부에서 광 조사 영역 전체 영역을 조사하는 경우에 비해, 광 조사 영역에 입사하는 광의 최대 입사각을 작게 할 수 있다.

(2) 각 광 조사 유닛의 램프가, 한 쌍의 전극을 연결하는 선인 관축이 상기 반사 미러의 광축과 평행해지도록 배치되어 있으므로, 파라볼라 미러 등의 광학 미러를 사용함으로써, 편광 수단에 입사하는 광을 평행광으로 할 수 있다. 따라서, 상기 문제점에서 설명한 조사 강도나 소광비의 저하, 또 편광축의 편차를 방지할 수 있다.

또, 미러의 광축과 램프의 관축이 평행하므로, 광 조사 영역에 비스듬히 입사하는 광의 성분이 적고, 각 광 조사 유닛에서, 비교적 평행도가 좋은 광을 출사시킬 수 있다. 이 때문에, 파장 선택 필터에 의해 원하는 파장의 광을 취출하기 쉽다. 또, 입사 각도 의존성을 갖는 비교적 염가인 증착막을 사용한 편광 소자를 사용할 수 있다.

또한, 광 조사 유닛을 기울여 조사할 때, 광 조사 유닛의 좌우에서 광 배향막까지의 거리가 크게 다르지 않아, 조도 분포의 악화를 방지할 수 있다.

(3) 램프로서, 석영 유리로 이루어지는 방전 용기에 한 쌍의 텅스텐 전극이 대향 배치되어 있고, 이 방전 용기에 0.08∼0.30㎎/㎣의 수은과, 희가스와, 할로겐을 봉입하고, 전극간 거리가 0.5∼2.0㎜이며, 300∼450㎚인 자외광을 효율적으로 방사하는 초초고압 수은 램프를 사용함으로써, 입력을 정격의 ±30% 정도까지 변화시킬 수 있어, 각 광 조사 유닛마다 방사 강도의 조정이 용이해진다.

(4) 각 광 조사 유닛에 광 배향막의 폭 방향으로 같은 각도로 기울이는 광 조사 유닛 경사 기구가 설치됨으로써, 광 조사 영역(광 배향막)에 비스듬히 광을 입사시키는 경우, 각각의 광 조사 유닛을 같은 각도만큼 기울여 광 조사할 수 있다.

따라서, 광 조사 영역 전체를, 단일한 광 조사부를 기울여 조사하는 경우에 비해, 발생하는 광 조사 영역 내의 광원까지의 거리의 차가 작아져, 조도 분포의 발생을 작게 억제할 수 있다.

(5) 각 광 조사 유닛에, 각각 제어 가능한 점등 전원이 접속됨으로써, 각각의 광 조사 유닛에서 출사되는 광을 독립하여 점등 소등할 수 있고, 또한 광 강도를 조정할 수 있다. 각 광 조사 유닛은 광 조사 영역의 일부만을 조사하고 있기 때문에, 광 조사 영역에서 조도 분포가 발생하였다고 해도, 각 광 조사 유닛의 광 강도를 조정함으로써, 광 조사 영역의 부분적인 조도 조정(어느 부분만의 조도를 변화시키는 것)을 할 수 있어 조도 분포를 개선할 수 있다.

또, 광 조사 영역의 변경 요구에 대해서도 대응이 용이하다.

즉, 광 조사 영역이 좁아진 경우는, 불필요한 광 조사 유닛을 소등함으로써 대응할 수 있다. 이에 의해 효율적으로 광을 이용할 수 있다. 또, 광 조사 영역이 넓어진 경우는, 광 조사 유닛의 수를 늘림으로써 대응할 수 있다.

따라서, 광 조사 영역이 변경되어도, 광원 자체의 크기를 바꿀 필요가 없다. 이 때문에, 최대 입사각은 커지지 않고, 광로 길이를 길게 할 필요가 없으며, 장치의 극단적인 대형화를 방지할 수 있고, 또 조도의 저하에 의한 생산성의 저하도 방지할 수 있다. 또한, 보다 넓은 광 조사 영역을 갖는 새로운 광원을 개발할 필요도 없다.

도 1은 본 발명의 실시예의 편광광 조사 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도면에 도시하는 바와 같이, 램프(1)와 반사 미러(2)로 이루어지는 광원(4)과, 광원으로부터의 광을 편광하는 편광 소자(3)를 갖는 광 조사 유닛(10)을, 광 배향막(20)의 폭 방향으로 복수 나열하여 배치해 광 조사부(11)를 구성한다. 복수의 광 조사 유닛(10)은 연결봉(12)으로 연결되고, 연결봉(12)의 양단은 지지대(13)에 의해 지지되어 있다. 상기 도면에서는, 편광 소자(3)로서 와이어 그리드를 이용한 편광 소자를 사용하고 있다.

광 조사부(11)의 광 조사 유닛(10)은, 어느 광 조사 유닛에서 출사한 편광광이, 이웃하는 다른 광 조사 유닛에서 출사한 편광광과 겹쳐, 하나의 광 조사 영역을 형성하도록 배치되어 있다.

광 배향막(20)은, 광 조사부(11) 아래의 광 조사 영역 내를, 도면에 도시하지 않은 반송 수단에 의해 연속적 또는 간헐적으로 이동해 편광광이 조사되어 광 배향 처리가 행해진다. 광 배향막(20)이 형성된 기판의 반송 방향은, 광 조사 유닛(10)이 나열되는 방향에 대해 직교하는 방향이고, 직선형상으로 일정 방향 또는 왕복 이동한다.

광 배향막(20)은, 릴에 감겨진 띠형상의 장척의 기판에 형성된 것이어도 되고, 매엽식(枚葉式)의 네모진 기판 상에 형성된 것이어도 된다. 또한, 광 배향막(20)을 이동시키는 대신에, 광 조사부(11)를 이동시켜도 되지만, 이하의 본 실시예에서는, 광 배향막을 이동시키는 경우에 대해 설명한다.

예를 들면, 폭이 약 1500㎜인 배향막에 대해 광을 조사하는 경우, 정격 250W의 램프와 약 50㎜각의 집광경을 내장하는 광 조사 유닛을, 배향막의 폭 방향으로 약 30개 배열하여, 1m 정도의 광로 길이로 조사한다.

이것에 대해, 같은 광 조사 영역을 1개의 광원으로 조사하기 위해서는, 정격 8㎾의 램프를 사용하게 되어, 상기 실시예와 동등한 최대 입사각으로 하기 위해서 는, 광로 길이가 10배 이상 길어진다.

도 2는 도 1의 장치를 광 배향막의 반송 방향에서 본 도면으로, 광 조사 유닛의 단면도 및 도 1에는 도시하지 않았던 그 밖의 구성 요소를 도시한다.

각 광 조사 유닛(10)에는, 광 배향막(20)을 배향시키는 파장을 포함하는 광을 방사하는 램프(1)와, 램프(1)로부터의 광을 반사하는 반사 미러(2)로 이루어지는 광원(4)을 내장한다.

램프(1)는 석영 유리로 이루어지는 방전 용기에 한 쌍의 텅스텐 전극이 대향 배치된 양단 밀폐(seal)형의 방전 램프이다.

반사 미러(2)는, 램프(1)에서 방사된 광을 평행광으로서 반사하는, 단면이 포물선 형상인 파라볼라 미러를 사용한다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 램프(1)는 그 한 쌍의 전극을 연결하는 선인 관축이, 반사 미러(2)의 광축과 평행해지도록 배치된다.

대표적인 배향막은 자외선에 의해 배향하는 것이 많기 때문에, 램프(1)로서는, 예를 들면 초고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 등을 사용할 수 있지만, 300∼450㎚의 자외광을 효율적으로 방사하는 방전 용기에, 0.08∼0.30㎎/㎣의 수은과, 희가스와, 할로겐을 봉입하고, 전극간 거리가 0.5∼2.0㎜인 초초고압 수은 램프를 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 초초고압 수은 램프는, 입력을 정격의 ±30% 정도까지 변화시킬 수 있으므로, 후술하는 바와 같은, 광 조사 영역의 조도 분포의 조정을 행하기 위한, 각 광 조사 유닛에서의 방사 강도의 조정이 용이해진다.

반사 미러(2)에는, 광원(4)에서 방사되는 광으로부터 광 배향에 필요한 자외 영역의 광을 선택적으로 반사하여, 광 배향막의 열화나 온도 상승을 초래하는 것과 같은 가시광이나 적외영역의 광을 차단하는 막이 증착되어 있다.

또, 특허문헌 7에 나타내어지는 바와 같이, 초초고압 수은 램프는 반사 미러와 일체화하여 유닛으로 할 수도 있다. 이러한 유닛은, 미리 램프와 미러의 위치가 맞추어져 고정되어 있기 때문에, 램프 교환시, 램프와 미러의 위치 맞춤을 행할 필요가 없어 교환이 용이해진다.

각 광 조사 유닛(10)의 출사측에는, 광원(4)으로부터의 광을 편광하는 편광 소자(3)가 배치된다. 편광 소자(3)로서는, 종래예와 동일하게, 광축에 대해 브루스터각에 배치한 유리판을 이용한 것이나, 와이어 그리드를 이용한 것을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 광 조사 유닛을 소형화하기 위해서, 상기한 바와 같이 와이어 그리드를 이용한 편광 소자를 사용하고 있다.

또, 광원(4)과 편광 소자(3)의 사이에, 원하는 자외영역의 광을 선택하여 투과시키는 파장 선택 필터(5)나 광 강도를 조정하는 감광(減光) 필터(6) 등을 삽입할 수 있다. 또, 평행광으로 하기 위한 콜리메이터 렌즈(7)나 조도 균일화를 위한 인테그레이터(도시하지 않음)를 설치해도 된다.

또한, 편광 후의 광에 대해 광학 소자를 삽입하면, 편광광의 특성, 예를 들면 소광비나 편광축의 편차가 악화하는 경우가 있으므로, 상기와 같은 필터 등은 편광 소자(3)의 광 입사측에 설치하는 것이 바람직하다.

광 조사 유닛의 램프의 점등을 행하는 점등 전원(31)은 광 조사 유닛마다 설 치되고, 각 점등 전원(31)은 편광광 조사 장치의 제어부(30)에 의해 제어된다.

제어부(30)는, 각 점등 전원에 대해, 램프(1)의 점등 소등을 행하는 지령 신호나, 램프(1)에 공급하는 전력의 크기를 변경하는 지령 신호를 보낸다. 점등 전원(31)은, 이들의 신호에 기초해, 램프(1)의 점등 소등 및 공급 전력을 변경한다. 이에 의해, 각 광 조사 유닛(10)은, 독립하여 편광광의 출사와 정지, 및 광 강도의 조정이 행해진다. 또한, 광 조사 유닛(10)에서 출사하는 광 강도를, 광 조사 유닛의 광 출사측에 설치한 감광 필터(6)를 삽입 퇴피시킴으로써 변화시킬 수도 있다.

예를 들면, 광 조사 영역(S)에서 조도 분포를 측정하여, 일부의 조도가 낮으면, 그 부분에 광을 조사하고 있는 광 조사 유닛(10)의 광원에 공급하는 전력을 많게 하고, 광 강도를 올려 조도 분포를 균일하게 조정한다. 일부의 조도가 높으면, 상기와는 반대로 전력을 낮춘다.

또, 광 배향막의 폭이 좁고, 광 조사 영역의 면적이 작아도 되는 경우는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 불필요한 외측의 광 조사 유닛(10)은 소등하고, 필요한 유닛만을 점등시킨다.

광 배향막(20)이 커져서 보다 폭넓은 광 조사 영역이 필요해진 경우는, 광 조사 유닛을 외측으로 추가해 나열하여 광 조사 영역을 가로로 넓힌다.

도 4에 의해, 광 조사 영역에 입사하는 광의 최대 입사각에 대해 설명한다. 도 4(a)는 본 실시예의 경우이고, 도 4(b)는 도 4(a)와 같은 넓이의 광 조사 영역 (S)을 같은 거리로 1개의 광원에 의해 조사한 종래예의 경우이다.

도 4(b)의 종래예의 경우, 광원(4)은 광 조사 영역(S)에 따른 크기가 필요하 고, 광 조사 영역 상의 점(b)에 입사하는 광의 최대 입사각은, 그 큰 광원의 전체에서부터 광이 입사하므로 최대 입사각은 커진다.

한편, 도 4(a)의 본 실시예의 경우, 상기한 바와 같이, 어느 광 조사 유닛(10)에서 출사한 편광광이, 이웃하는 다른 광 조사 유닛(10)에서 출사한 편광광과 겹쳐, 1개의 광 조사 영역(S)을 형성한다. 즉, 각각의 광원은 광 조사 영역 전체를 조사할 필요가 없다.

예를 들면, 도 4(a)의 광 조사 영역 상의 점(a)에서는, 복수의 광원 중 광원 (A)으로부터의 광밖에 입사하지 않고, 따라서, 입사하는 광의 최대 입사각은, 광원(A)만의 크기에 의해 결정되어 종래 예에 비해 작아진다.

또, 광 조사 영역이 넓어져도, 광원의 개수를 늘림으로써 대응을 할 수 있으므로 최대 입사각은 변화하지 않는다.

도 5는 광 배향막에 프리틸트각을 부여하기 위해서, 비스듬히 광을 조사하기 위한 기구의 구성예를 도시하는 도면으로, 상기 도면 (a)는 광 조사 유닛을 기울이고 있지 않은 상태를 나타내고, (b)는 광 조사 유닛을 기울인 경우를 나타낸다. 또한, 도 5는 도 1에 도시한 장치를 광 배향막의 반송 방향에서 본 도면으로, 광 조사 유닛(10)을, 광 배향막(20)의 반송 방향으로 평행한 축을 중심으로 하여 회동시켜, 광 배향막(20)에 경사 방향에서 광을 입사시키는 경우를 나타낸다.

상기 도면에 도시하는 바와 같이, 각 광 조사 유닛(10)에는, 나열된 광 조사 유닛을 광 배향막의 폭 방향으로, 같은 각도로 기울이는 광 조사 유닛 경사 기구(14)가 부착되어 있다.

광 조사 유닛 경사 기구(14)는, 각 광 조사 유닛(10)을, 그 상하에서 연결하는 2개의 링크 봉(14a, 14b)과, 링크 봉(14a, 14b)의 한 쪽을 도면 좌우로 밀고 당기는 실린더(14c)로 구성되어 있다.

링크 봉(14a, 14b)은 각 광 조사 유닛(10)에 회전 베어링(14d)을 통해 부착되고, 또 각 광 조사 유닛(10)은 연결봉(12)에 대해 경사 가능한 조인트(14e)를 통해 부착되어 있다. 구체적으로는, 각 광 조사 유닛(10)을, 상기 링크 봉(14a, 14b)과의 사이에 설치된 회전 베어링(14d)의 중심축을 연결하는 선의 중점 위치에서 상기 연결봉에 회전 베어링 등에 의해 회전 가능하게 축 지지하면, 각 광 조사 유닛(10)을 연결봉(12)에 대해 경사시킬 수 있다.

따라서, 상기 링크 봉(14a, 14b)을 실린더(14c)에 의해 상대적으로 밀고 당김으로써, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 링크 봉(14a, 14b)은 상기 도면의 좌우 방향으로 이동하여, 배향막의 폭 방향으로 나열된 광 조사 유닛(10)은, 같은 각도만큼 기울어진다. 이 상태로, 광 배향막(20)에 광을 조사함으로써, 광 배향막(20)에 반송 방향에 직교하는 방향에서 비스듬히 편광광을 조사할 수 있다.

또한, 광 조사 유닛(10)을 상기 연결봉(12)을 축으로 하여 회전시키면, 광 배향막(20)에 반송 방향에서 비스듬히 편광광을 조사할 수 있다.

도 6은 광 배향막(20)의 폭 방향에 대해 경사 방향에서 광을 입사시키는 경우의, 광원으로부터 광 조사 영역의 양단까지의 거리를 설명하는 도면이다.

도 6(a)는 본 실시예의 경우이고, 도 6(b)는 도 6(a)와 같은 넓이의 광 조사 영역을 같은 거리에서 1개의 광원에 의해 조사한 종래예의 경우이다.

도 6(b)의 종래예의 경우, 광 배향막(20)의 폭에 따른 광 조사 영역을 갖는 큰 광원 전체를 기울이게 되므로, 광원(4)으로부터 광 배향막(20)의 좌단까지의 거리(LL)가, 광원으로부터 광 배향막의 우단까지의 거리(LR)에 비해 길어진다. 그 때문에, 좌단의 조도가 우단에 비해 저하하여 조도 분포가 나빠진다.

한편, 도 6(a)의 본 실시예의 경우, 광 조사부 전체가 아니라, 각각의 광 조사 유닛(10)이 기울기 때문에, 각 광원(4)으로부터 광 배향막(20)의 좌단까지의 거리(LL)와 우단까지의 거리(LR)는 거의 변화하지 않는다. 그 때문에, 비스듬히 광을 조사해도, 광 배향막의 우단과 좌단에서는 조도 분포가 거의 변화하지 않아 조도 분포가 나빠지지 않는다.

도 7은 광 조사 유닛의 다른 구성예이다.

램프(1)로서 초초고압 수은 램프를 사용하는 경우, 램프의 특성으로서 수평 점등시키는 쪽이 안정하게 점등하는 경우가 있다. 그와 같은 경우는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 램프(1)를 수평 점등시켜 반사 미러(2)에 의해 광을 수평 방향으로 반사한 후, 절곡 미러(8)에 의해 반사해 편광 소자에 입사시켜, 광 배향막에 조사하도록 해도 된다. 또한, 이 경우도, 램프의 한 쌍의 전극을 연결하는 선인 관축과 미러의 광축은 평행하다.

도 8은 광 조사 유닛(10)의 다른 구성예를 도시하는 도면으로, 광 조사 영역의 조도 분포를 균일하게 하는 인테그레이터(9)를 갖고 있다.

도 8에서, 램프(1)에서 출사한 광은 반사 미러(2)에서 반사되어 평행광이 되고, 제1 평면 미러(8a)에서 꺾어진다.

꺾어진 광은 편광 소자(3)(상기 도면에서는 광축에 대해 브루스터각이 되도록 배치된 복수의 유리판으로 이루어지는 편광 소자를 사용하고 있다)에 입사한다.

편광 소자(3)에 입사한 광은, P편광광만이 통과하고, S편광광은 반사된다. 편광 소자(3)를 통과한 P편광광은 인테그레이터(9)에 입사하여, 광 조사면에서의 조도 분포가 균일하게 되고, 제2 평면 미러(8b)에 의해 꺾어져, 광 조사 유닛(10)에서 출사하여 광 배향막(20)에 조사된다.

이러한 구성에 의하여, 편광 소자에 입사하는 광의 최대 입사각을 작게 유지할 수 있고, 또, 광원을 기울여 조사해도, 광 조사 영역 내의 조도 분포가 크게 변화하지 않는 편광광 조사 장치가 제공된다.

Claims (4)

1. 광 조사부에서 출사한 편광광을, 연속 또는 간헐적으로 광 배향막에 대해 상대적으로, 직선상으로 이동시켜, 상기 편광광을 광 배향막에 조사하는 편광광 조사 장치로서,

   상기 광 조사부는, 상기 광 배향막 또는 편광광의 이동 방향에 대해 직교하는 폭 방향으로 배열된, 복수의 광 조사 유닛으로 구성되고,

   상기 광 조사 유닛은, 석영 유리로 이루어지는 방전 용기에 한 쌍의 전극이 대향 배치된 램프와, 램프로부터의 광을 반사하는 반사 미러와,

   상기 반사 미러에 의해 반사된 광을 편광하는 편광 수단을 구비하고,

   상기 램프는, 상기 한 쌍의 전극을 연결하는 선인 관축이 상기 반사 미러의 광축과 평행하게 되도록 배치되어 있는, 편광광 조사 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 램프는, 상기 방전 용기에 0.08∼0.30㎎/㎣의 수은과, 희가스와, 할로겐을 봉입하고, 전극간 거리가 0.5∼2.0㎜이며, 300∼450㎚의 자외광을 효율적으로 방사하는 초초고압 수은 램프인 편광광 조사 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광 조사 유닛에는,

   각 광 조사 유닛을 광 배향막의 폭 방향으로, 같은 각도로 기울이는 광 조사 유닛 경사 기구가 설치되어 있는, 편광광 조사 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광 조사 유닛에는,

   각각 제어 가능한 점등 전원이 접속되어 있는 편광광 조사 장치.

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