KR20150104522A

KR20150104522A - 편광광 조사 장치

Info

Publication number: KR20150104522A
Application number: KR1020150029003A
Authority: KR
Inventors: 가즈요시 야마다; 야스후미 가와나베
Original assignee: 이와사키 덴끼 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2015-09-15
Also published as: CN104896325A; JP5831575B2; JP2015170409A; TW201534836A

Abstract

본 발명은 조도 불균일을 보다 개선 가능한 편광광 조사 장치를 제공하기 위한 것으로, 편광광 조사 장치(1)는, 선 형상의 광원(4)과, 이 광원(4)의 광을 집광하는 홈통 형상의 주 반사경(5)과, 조사하는 광을 직선 편광으로 하기 위한 와이어 그리드 편광자(16)를 구비하고, 편광광을 조사 대상물 W에 조사하는 편광광 조사 장치(1)에 있어서, 광원(4)의 발광단 P 근방에, 광원(4)으로부터 와이어 그리드 편광자(16) 근방으로 연장되는 보조 반사경(6)을 설치하는 구성으로 한다.

Description

편광광 조사 장치{POLARIZATION LIGHT IRRADIATION APPARATUS}

본 발명은 선 형상의 광원, 홈통 형상의 주 반사경 및 와이어 그리드 편광자를 구비한 편광광 조사 장치에 관한 것이다.

홈통 형상의 주 반사경 내에 선 형상의 광원을 수용하고, 이 광원의 광을, 주 반사경의 출사측에 설치한 와이어 그리드 편광자에 의해 편광하여, 조사 대상물에 조사하는 편광광 조사 장치가 알려져 있다. 이 편광광 조사 장치에서는, 광원의 길이 방향의 조도는, 광원의 중심에 대하여 광원의 단부 근방에서 급격하게 낮아져, 조도 불균일이 크다.

그래서, 조도 불균일을 보충하기 위해서, 광원의 길이 방향 외측을 향하는 광을 반사하는 보조 반사경을, 광원의 양단부 외측에 설치한 자외선 조사 장치(예를 들어, 특허문헌 1 참조)가 있다. 또한, 마찬가지의 보조 반사경을, 주 반사경을 둘러싸는 하우징의 하방에 설치한 자외 가시광 조사 장치(예를 들어, 특허문헌 2 참조)가 있다.

일본 특허 공개 제2008-221170호 공보 일본 특허 공개 제2012-138348호 공보

그러나, 편광광 조사 장치에 상술한 종래의 구성을 간단히 적용한 것만으로는, 조도 불균일을 충분히 보충할 수 없었다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 조도 불균일을 보다 개선 가능한 편광광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 선 형상의 광원과, 이 광원의 광을 집광하는 홈통 형상의 주 반사경과, 조사하는 광을 직선 편광으로 하기 위한 와이어 그리드 편광자를 구비하고, 편광광을 조사 대상물에 조사하는 편광광 조사 장치에 있어서, 상기 광원의 발광단부 근방에, 상기 광원으로부터 상기 와이어 그리드 편광자 근방으로 연장되는 보조 반사경을 설치한 것을 특징으로 한다.

상술한 구성에 있어서, 상기 보조 반사경은, 상기 조사 대상물의 연직 방향에 대하여 0° 내지 20°의 범위에서 경사지게 해서 설치해도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 광원과 상기 와이어 그리드 편광자 사이에 파장 선택 필터를 구비하고, 상기 보조 반사경은, 상기 광원과 상기 파장 선택 필터 사이 및 상기 파장 선택 필터와 상기 와이어 그리드 편광자 사이에 분할해서 배치해도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 보조 반사경은, 상부 보조 반사경과 하부 보조 반사경으로 분할되고, 상기 광원의 발광 길이가 상기 광원의 길이 방향에 있어서의 상기 조사 대상물의 길이보다도 짧은 경우에는, 상기 하부 보조 반사경의 하단부를 상기 조사 대상물의 길이 이상의 위치에 배치하고, 상기 광원의 발광 길이가 상기 조사 대상물의 상기 길이보다도 긴 경우에는, 상기 하부 보조 반사경의 각도를 상기 상부 보조 반사경과 상이하게 해서 배치해도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 주 반사경의 선단과 상기 파장 선택 필터 사이의 공간부, 및 상기 파장 선택 필터와 상기 와이어 그리드 편광자 사이의 공간부에 냉각풍을 흘려도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 보조 반사경은, 상기 광원측의 기단부를 상기 주 반사경의 단면을 덮는 크기로 형성하고, 상기 기단부에 상기 광원을 관통시키는 절결부를 설치함과 함께, 상기 와이어 그리드 편광자측의 선단부를 적어도 상기 주 반사경의 단면 개구폭 이상의 크기로 형성해서 구성해도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 보조 반사경은, 상기 보조 반사경과 상기 광원의 축과의 교점을 중심으로, 상기 보조 반사경의 경사 각도가 조정되어도 된다.

상술한 구성에 있어서, 상기 광원 및 상기 주 반사경의 열원 냉각 경로와, 상기 파장 선택 필터와 상기 편광자 유닛 사이의 편광자 냉각 경로를 독립시켜도 된다. 또한, 상기 광원 및 상기 주 반사경을 하우징에 수납하고, 하우징의 광 출사 개구부에 상기 와이어 그리드 편광자를 배치하고, 상기 하우징의 내부에, 상기 광원 및 상기 주 반사경과 상기 하우징을 구획하는 구획벽을 설치하고, 상기 구획벽의 개구에 상기 개구를 막도록 상기 파장 선택 필터를 배치하고, 상기 구획벽의 개구 내측에 냉각풍을 공급하는, 상기 광원 및 상기 주 반사경의 열원 냉각 경로와, 상기 파장 선택 필터와 상기 와이어 그리드 편광자 사이의 공간부에 냉각풍을 공급하는, 상기 편광자 유닛의 편광자 냉각 경로를 독립시켜도 된다.

본 발명에 따르면, 광원의 발광단부 근방에, 광원으로부터 와이어 그리드 편광자 근방으로 연장하는 보조 반사경을 설치했기 때문에, 조도 불균일을 보다 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를 모식적으로 도시하는 정면도.
도 2는 편광광 조사 장치를 도시하는 측면도.
도 3은 편광자 유닛의 구성을 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 측단면도.
도 4는 편광광 조사 장치를 도시하는 측단면도.
도 5는 편광광 조사 장치를, 램프의 단부를 확대해서 도시하는 모식도.
도 6은 보조 반사판의 각도와 워크의 총 에너지와의 관계를 도시하는 그래프.
도 7은 보조 반사경의 각도와 조도와의 관계를 도시하는 그래프이며, (A)는 전체를, (B)는 (A)의 부분 Y를 확대해서 도시하는 도면.
도 8은 보조 반사경의 길이와 조도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를 모식적으로 도시하는 정면도.
도 10은 편광광 조사 장치를 도시하는 측면도.
도 11은 편광광 조사 장치를, 램프의 단부를 확대해서 도시하는 모식도.
도 12는 편광광 조사 장치를 도시하는 측단면도.
도 13은 보조 반사경의 길이와 조도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를, 램프의 단부를 확대해서 도시하는 모식도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은 제1 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이며, 도 2는 편광광 조사 장치를 도시하는 측면도이다. 도 3은, 편광자 유닛의 구성을 도시하는 도면이며, 도 3의 (A)는 평면도, 도 3의 (B)는 측단면도이다. 도 4는, 편광광 조사 장치를 도시하는 측단면도이다.

편광광 조사 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 판상 또는, 띠 형상의 워크(조사 대상물) W의 광 배향막에 편광광을 조사해서 광 배향하는 광 배향 장치이다. 편광광 조사 장치(1)는, 하면에 광 출사 개구부(3A)를 갖는 하우징(3) 내에 광원인 램프(4), 주 반사판(주 반사경)(5) 및 보조 반사판(보조 반사경)(6)을 구비함과 함께, 광 출사 개구부(3A)에 편광자 유닛(10)을 구비하고 있다. 이들 주 반사판(5) 및 보조 반사판(6)은 편광광 조사 장치(1)의 반사경을 구성하고 있다.

워크 W는, 직동(直動) 기구(도시하지 않음)에 의해 직동 방향X을 따라 이송되어서 편광광 조사 장치(1)의 바로 아래를 통과하고, 이 통과 시에 편광광에 폭로되어 광 배향막이 배향된다. 본 실시 형태에서는, 워크 W는 평면에서 볼 때 직사각 형상으로 형성되고, 워크 W의 짧은 방향이 직동 방향X와 일치하도록 이송되게 되어 있다.

하우징(3)은, 워크 W로부터 소정 거리 떨어진 상방 위치에 배치되어 있다. 램프(4)는, 방전등이며, 적어도 워크 W의 길이 방향의 길이와 동등 이상으로 연장되는 직관형(막대 형상)의 자외선 램프가 사용되고 있다.

주 반사판(5)은, 단면 타원형, 또한 램프(4)의 길이 방향을 따라서 연장되는 실린드리컬 오목면(홈통 형상) 반사경이며, 램프(4)의 광을 집광해서 광 출사 개구부(3A)로부터 편광자 유닛(10)을 향해서 조사한다.

광 출사 개구부(3A)는, 램프(4)의 바로 아래에 형성된 평면에서 볼 때 직사각 형상의 개구부이며, 길이 방향이 램프(4)의 길이 방향(축 방향)과 일치하도록 설치되어 있다.

광 출사 개구부(3A)의 내측에는, 투과되는 광의 파장을 선택하는 파장 선택 필터(7)가 설치되고, 이 파장 선택 필터(7)에 의해 편광광 조사 장치(1)는 원하는 파장의 광을 조사하게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(7)를 설치했지만, 램프(4) 자체에서 원하는 파장의 광을 출사할 수 있는 경우에는, 파장 선택 필터(7)를 생략해도 된다.

광 출사 개구부(3A)에는, 편광자 유닛(10)이 설치되고, 이 편광자 유닛(10)에 의해 광 출사 개구부(3A)가 폐색된다. 편광자 유닛(10)은, N 파장 선택 필터(7)와 워크 W 사이에 배치되고, 워크 W에 조사되는 광을 편광한다. 이 편광광이 워크 W의 광 배향막에 조사됨으로써, 상기 광 배향막이 배향된다.

편광자 유닛(10)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 단위 편광자 유닛(12)과, 이들 단위 편광자 유닛(12)을 횡배열로 일렬로 정렬하는 프레임(14)을 구비하고 있다. 프레임(14)은, 각 단위 편광자 유닛(12)을 연접 배치하는 판상의 프레임체이다. 단위 편광자 유닛(12)은, 대략 직사각형 판상으로 형성된 와이어 그리드 편광자(편광자)(16)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 각 단위 편광자 유닛(12)은, 와이어 그리드 편광자(16)를와이어 방향A가 직동 방향X와 평행하게 되도록 지지하고, 이 와이어 방향A와 직교하는 방향과, 와이어 그리드 편광자(16)의 배열 방향 B가 일치하도록 이루어져 있다.

와이어 그리드 편광자(16)는, 직선 편광자의 1종이며, 기판의 표면에 그리드를 형성한 것이다. 상술한 바와 같이, 램프(4)가 막대 형상이기 때문에, 와이어 그리드 편광자(16)에는, 다양한 각도의 광이 입사되지만, 와이어 그리드 편광자(16)는, 비스듬하게 입사하는 광이어도 직선 편광화해서 투과한다.

와이어 그리드 편광자(16)는, 그 법선 방향을 회전축으로 해서 면 내에서 회전시켜서 편광축 C1의 방향을 미세 조정할 수 있도록 단위 편광자 유닛(12)에 지지되어 있다. 즉, 복수의와이어 그리드 편광자(16)은, 편광축 C1의 방향을 미세 조정할 수 있도록 서로 간극을 두고 배치되어 있다. 모든 단위 편광자 유닛(12)에 대해서, 와이어 그리드 편광자(16)의 편광축 C1이 소정의 조사 기준 방향으로 정렬되도록 미세 조정됨으로써, 편광자 유닛(10)의 장축 방향 전체 길이에 걸쳐 편광축 C1이 고정밀도로 정렬된 편광광이 얻어져, 고품위의 광 배향이 가능하게 된다. 편광축 C1이 조정된 와이어 그리드 편광자(16)는, 단위 편광자 유닛(12)의 상단부 및 하단부가 나사(고정 수단)(19)에 의해 프레임(14)에 고정됨으로써, 프레임(14)에 고정 배치된다.

또한, 편광광 조사 장치(1)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 램프(4), 주 반사판(5), 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)을 냉각하는 냉각 경로(30)을 구비하고 있다. 냉각 경로(30)에는, 냉각풍을 송풍하는 송풍기(도시하지 않음)가 접속되어 있다.

하우징(3) 내에는, 램프(4) 및 주 반사판(5)의 측방을 둘러싸는 격벽(31)이, 하우징(3)과 간극δ1을 두고 설치되어 있다. 격벽(31)은, 하부에 램프(4) 및 주 반사판(5)을 하방으로 노출시키는 개구(31A)를 가짐과 함께, 상부에 통풍 구멍(31B)을 갖고 있다.

냉각풍은, 격벽(31)과 하우징(3) 사이의 간극δ1에 공급되고, 주 반사판(5)의 선단(5B)과 파장 선택 필터(7) 사이의 공간부 S1을 흘러서, 주 반사판(5) 내와, 주 반사판(5)의 외측이며 격벽(31) 내의 공간 R에 유입되어, 램프(4), 주 반사판(5), 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)의 광학 부재를 냉각시킨다. 이들 광학 부재를 냉각시켜서 온도가 높아진 냉각풍은, 주 반사판(5)의 상부에 형성된 관통 구멍(5A)으로부터, 또한, 주 반사판(5)의 외측으로부터, 격벽(31) 내의 공간 R에 흐르고, 격벽(31) 외부로 배출된다. 편광광 조사 장치(1)는, 냉각풍이 냉각 경로(30)를 순환하도록 구성되어도 되고, 광학 부재를 냉각한 냉각풍을 외부로 배출해도 된다.

이 편광광 조사 장치(1)에 있어서는, 램프(4)의 길이 방향 조도는, 램프(4)의 중심에 대하여 램프(4)의 양단부 Q 근방에서 급격하게 낮아져, 조도 불균일이 크다. 조도 불균일을 보충하기 위해서, 램프의 길이 방향 외측을 향하는 광을 반사하는 보조 반사경을, 램프의 양단부 외측, 또는, 하우징의 하방에 설치하는 방법이 있다. 보조 반사경을 램프의 양단부 외측, 또는, 하우징의 하방에 설치한 구성에서는, 조도 불균일을 충분히 보충할 수 없었다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 램프(4)의 발광단(전극) P 근방에 보조 반사판(6)을 설치하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 발광단 P간의 거리를 발광 길이 M으로서 설명한다.

도 5는, 편광광 조사 장치(1)를 램프(4)의 단부 Q를 확대해서 도시하는 모식도이다.

보조 반사판(6)은, 램프(4)와 워크 W 사이에 설치되고, 워크 W의 밖으로 누설되는 광을 워크 W를 향해서 반사시킴으로써, 램프(4) 및 주 반사판(5)의 조사에 의한 조도 분포를 보충하는 것이다.

상세하게 설명하면, 이 편광광 조사 장치(1)에서는, 램프(4) 및 주 반사판(5)에서만 조사된 경우, 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 램프(4)의 양단부 Q에 대응하는 영역 D에서 조도가 부족하다. 이 편광광 조사 장치(1)에서는, 이 영역 D의 조도 부족을 반사광에 의해 보충하도록 보조 반사판(6)이 구성되어 있다.

구체적으로는, 보조 반사판(6)은, 램프(4)의 양단에 대면하는 한 쌍의 단부판(20)을 갖고, 그 내벽면이 반사면으로서 구성되어 있다. 보조 반사판(6)의 기단부(8A)는 램프(4)의 발광단 P 근방에 위치한다.

구체적으로는, 발광 길이 M이 워크 W의 길이 N보다 긴 경우에는, 램프(4)의 길이 방향에 있어서, 기단부(8A)의 위치는 발광단 P와 워크 W의 단 W1 사이가 바람직하고, 기단부(8A)를 발광단 P의 외측에 배치하는 경우에는, 기단부(8A)의 위치는 발광단 P로부터 30㎜ 이내가 바람직하다. 발광 길이 M이 워크 W의 길이 N보다 짧은 경우에는, 기단부(8A)의 위치는 발광단 P로부터 30㎜ 이내가 바람직하고, 선단(8B)의 위치는 워크 W의 단 W1의 외측에 배치할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 발광 길이 M이 워크 W의 길이 N보다 길고, 기단부(8A)의 위치는 발광단 P에 배치하고 있다.

보조 반사판(6)의 길이 L은, 적어도 주 반사판(5)의 선단(5B) 이상으로 설정된다. 도 5의 (A)는 선단(8B)을 주 반사판(5)의 선단(5B)과 동일 위치에 배치한 경우, 도 5의 (B)는 선단(8B)을 편광자 유닛(10) 근방에 배치한 경우를 나타낸다.

단부판(20)의 기단부(20A)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 주 반사판(5)의 단면을 덮는 크기로 형성되고, 이 기단부(20A)에는, 램프(4)를 관통시키는 절결부(21)가 형성되어 있다. 절결부(21)는, 주 반사판(5)의 정상부(5C)를 향해서 개구되어 있고, 이 개구부(21A)로부터 램프(4)가 절결부(21)에 삽입된다. 단부판(20)의 선단부(20B)는, 주 반사판(5)의 단면 개구폭 K와 대략 동등한 크기로 형성되어 있다.

이러한 구성 하에서, 한 쌍의 단부판(20)은, 상기 영역 D를 향해서 광을 반사하고, 이 반사광에 의해 영역 D의 조도가 보충된다.

또한, 단부판(20)의 경사 각도θ는, 조도를 보충해야 할 영역 D에 반사광을 조사하도록 조정되고, 이에 의해, 균제도가 높여진다.

본 실시 형태의 파장 선택 필터(7)는, 투과 흡수형 필터 또는 다층막으로 형성되는 필터로 구성되어 있고, 이러한 파장 선택 필터(7)는, 입사 각도가 비스듬하게 될수록 투과 광량이 줄어드는 특성(각도 특성)을 갖는다. 그리고, 이 파장 선택 필터(7)의 각도 특성에 따라, 파장 선택 필터(7)를 투과해서 조사면을 조사하는 광속은, 비스듬하게 투과하는 광선의 비율이 많을수록 조사면에서의 광량이 감소하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 보조 반사판(6)은, 도 5의 (C)에 도시하는 바와 같이, 기단부(8A) 측으로부터 선단(8B) 측에 걸쳐서 넓어지도록 단부판(20)을 경사지게 함으로써, 반사광의 각도를 워크의 연직 방향(법선 방향)에 근접시켜, 투과 광량의 감소를 적게 하고 있다. 구체적으로는, 단부판(20)은, 램프(4)의 축 방향(축)과의 교점(본 실시 형태에서는, 발광단 P)을 중심으로, 워크 W의 연직 방향에 대하여 경사 각도θ만큼 기울이고 있다.

도 6은, 보조 반사판(6)의 경사 각도θ와 워크의 총 에너지와의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 6에서는, 횡축에 워크 W의 길이를, 종축에 보조 반사판(6)이 없는 경우에 대한 워크 W 내 광량의 증가 비율을 나타낸다. 도 6 중, 폭 1600㎜의 위치는, 램프(4)의 발광단 P(전극) 위치를 나타낸다. 또한, 도 6 중, 선 E1은 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 O°인 경우의 결과, 선 E2는 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 5°인 경우의 결과, 선 E3은 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 10°인 경우의 결과, 선 E4는 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 15°인 경우의 결과, 선 E5는 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 20°인 경우의 결과, 선 E6은 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 25°인 경우의 결과를 나타낸다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 파장 선택 필터(7)의 각도 특성에 따라, 보조 반사판(6)에 경사 각도θ가 있는 쪽이, 전체 광량이 증가하였다. 본 실시 형태에서는, 경사 각도θ는, 5° 부근에 있어서 광량이 가장 증가해 있다. 또한, 경사 각도θ가 커지면, 광량의 증가 비율이 낮아져, 보조 반사판(6)을 설치하는 효과가 저감되는 경향이 있다.

도 7은, 보조 반사경(6)의 경사 각도와 조도와의 관계를 도시하는 그래프이며, 도 7의 (A)는 전체를, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)의 부분 Y를 확대해서 나타낸다. 도 7에서는, 횡축에 워크 W의 축 방향에 있어서의 중심으로부터의 거리를, 종축에 발광 길이 M의 중심에 있어서의 조도를 100％로 한 경우의 조도비를 나타낸다. 또한, 발광 길이 M은 1600㎜이며, 램프(4)의 발광단 P(전극) 위치는 800㎜ 부근의 위치에 대응한다. 또한, 도 7 중, 선 F1은 보조 반사판을 설치하지 않고 주 반사판뿐인 경우의 결과, 선 F2는 보조 반사판의 경사 각도θ가 0°인 경우의 결과, 선 F3은 보조 반사판의 경사 각도θ가 5°인 경우의 결과, 선 F4는 보조 반사판의 경사 각도θ가 10°인 경우의 결과, 선 F5는 보조 반사판의 경사 각도θ가 15°인 경우의 결과, 선 F6은 보조 반사판의 경사 각도θ가 20°인 경우의 결과를 나타낸다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 조도비에 대해서는, 주 반사판(5)에서만 80％인 위치에 있어서, 보조 반사판(6)의 경사 각도θ가 0° 내지 10°에서 95％ 정도로 개선되고, 주 반사판(5)에서만 70％인 위치에 있어서는, 경사 각도θ가 0° 내지 10°에서 90％ 이상으로 개선되어 있다. 주·반사판(5)에서만 60％인 위치에 있어서는, 경사 각도θ가 5° 내지 20°에서 80％ 이상으로 개선되어 있다.

또한, 보조 반사판(6)의 길이 L에 의해서도, 조도비는 변화된다.

도 8은, 보조 반사판(6)의 길이와 조도와의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 8에서는, 횡축에 워크 W의 축 방향에 있어서의 중심으로부터의 거리를, 종축에 P의 중심에 있어서의 조도를 100％로 한 경우의 조도비를 나타낸다. 또한, 도 8은, 보조 반사판(6)의 경사 각도θ를 5°로 한 경우의 결과를 나타낸다. 도 8중, 선 G1은 보조 반사판(6)을 설치하지 않고 주 반사판(5)뿐인 경우의 결과, 선 G2는 주 반사판(5)의 선단(5B)으로부터의 보조 반사판(6)의 길이가 O㎜인 경우의 결과, 선 G3은 주 반사판(5)의 선단(5B)으로부터의 보조 반사판(6)의 길이가 60㎜인 경우의 결과, 선 G4는 주 반사판(5)의 선단(5B)으로부터의 보조 반사판(6)의 길이가 120㎜인 경우의 결과를 나타낸다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 보조 반사판(6)을 편광자 유닛(10)에 근접시킬수록, 실질적인 반사면의 면적을 증가시킬 수 있으므로, 조도비를 개선할 수 있다.

즉, 편광광 조사 장치(1)에 있어서는, 경사 각도θ를 0° 내지 20°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보조 반사판(6)의 선단(8B)을 편광자 유닛(10)의 근방에 위치시키는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 경사 각도θ를 5°, 보조 반사판(6)의 길이 L을, 주 반사판(5)의 선단(5B)으로부터의 보조 반사판(6)의 길이가 120㎜가 되도록 설정하고 있다.

본 실시 형태에서는, 보조 반사판(6)을 램프(4)로부터 편광자 유닛(10) 근방으로 연장시켜도, 도 4에 도시하는 바와 같이, 램프(4)의 양측에는 보조 반사판(6)이 설치되어 있지 않기 때문에, 주 반사판(5)의 선단(5B)과 편광자 유닛(10) 사이에 공간부 S1이 형성된다. 이 공간부 S1에 냉각풍을 흘림으로써, 상술한 바와 같이, 광학 부재를 효과적으로 냉각할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 램프(4)의 발광단 P 근방에, 램프(4)로부터 편광자 유닛(10) 근방으로 연장되는 보조 반사판(6)을 설치하는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 램프(4)의 양단부 Q에 대응하는 영역 D의 조도 부족을 보조 반사판(6)의 반사광에 의해 보충할 수 있으므로, 워크 W의 균제도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 보조 반사판(6)은, 워크 W의 연직 방향에 대하여 0° 내지 20°의 범위에서 경사지게 해서 설치하는 구성으로 하였다. 파장 선택 필터(7)가 투과 흡수형 필터 또는 다층막으로 구성되는 필터인 경우에는, 파장 선택 필터(7)의 각도 특성에 따라 조사면에 조사되는 광선의 각도가 제한된다. 이 구성에 의해, 파장 선택 필터(7)가 투과 흡수형 필터이어도 다층막으로 구성되는 필터이어도, 투과 광량의 감소를 적게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 주 반사판(5)의 선단(5B)과 파장 선택 필터(7) 사이의 공간부 S에 냉각풍을 흘리는 구성으로 했기 때문에, 램프(4), 주 반사판(5), 보조 반사판(6), 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 보조 반사판(6)은, 램프(4) 측의 기단부(20A)를 주 반사판(5)의 단면을 덮는 크기로 형성하고, 기단부(20A)에 램프(4)를 관통시키는 절결부(21)를 설치하는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 예를 들어 보조 반사판(6)을 램프(4)의 하방에 설치하는 경우에 비해, 보조 반사판(6)의 반사면 면적을 증가시킬 수 있으므로, 워크 W에 반사할 수 있는 광량을 증가시킬 수 있다.

또한, 편광자 유닛(10) 측의 선단부(20B)를 적어도 주 반사판(5)의 단면 개구폭 K 이상의 크기로 형성해서 구성하였다. 이 구성에 의해, 램프(4)의 단부 Q 외측을 향하는 광을 보다 많이 반사할 수 있으므로, 워크 W에 반사할 수 있는 광량을 증가시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

제1 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10)을 근접해서 배치하고 있었지만, 제2 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10)을 이격해서 배치하고 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 편광광 조사 장치(1)와 동일 부분에는 동일한 부호를 부여해서 설명을 생략한다.

도 9는 제2 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이며, 도 10은 편광광 조사 장치를 도시하는 측면도이다. 도 11은, 편광광 조사 장치를, 램프(4)의 단부를 확대해서 도시하는 모식도이다.

편광광 조사 장치(100)에서는, 도 9 내지 도 11에 도시하는 바와 같이, 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10)이 비교적 크게 이격해서 배치되어 있다.

도 12는, 편광광 조사 장치(100)를 도시하는 측단면도이다.

또한, 편광광 조사 장치(100)는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 램프(4), 주 반사판(5) 및 파장 선택 필터(7)를 냉각하기 위한 열원 냉각 경로(130)와, 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)을 냉각하기 위한 편광자 냉각 경로(140)를 각각 독립해서 구비하고 있다.

열원 냉각 경로(130) 및 편광자 냉각 경로(140) 각각에는, 냉각풍을 송풍하는 송풍 장치(도시하지 않음)가 접속되어 있다.

하우징(3) 내에는, 램프(4) 및 주 반사판(5)의 측방을 둘러싸는 격벽(31)이 설치되어 있다. 격벽(31)은, 하부에 램프(4) 및 주 반사판(5)을 하방으로 노출시키는 개구(31A)를 가짐과 함께, 상부에 통풍 구멍(31B)을 갖고 있다. 또한, 하우징(3)과 격벽(31) 사이에는, 이들을 구획하는 구획벽(32)이 설치되어 있고, 격벽(31)과 구획벽(32)은 간극δ2를 두고, 하우징(3)과 구획벽(32)은 간극δ3을 두고 배치되어 있다. 구획벽(32)은 파장 선택 필터(7)를 하방으로 노출시키는 개구(32A)를 갖는다.

열원 냉각 경로(130)에 있어서는, 냉각풍은, 격벽(31)과 구획벽(32) 사이의 간극δ2에 공급되고, 주 반사판(5)의 선단(5B)과 파장 선택 필터(7) 사이의 공간부 S2를 흘러서, 주 반사판(5) 내와, 주 반사판(5)의 외측이며 격벽(31) 내의 공간 R에 유입되어, 램프(4), 주 반사판(5) 및 파장 선택 필터(7)를 냉각시킨다. 이들 램프(4), 주 반사판(5) 및 파장 선택 필터(7)를 냉각시켜서 온도가 높아진 냉각풍은, 주 반사판(5)의 상부에 형성된 관통 구멍(5A)으로부터, 또한, 주 반사판(5)의 외측으로부터, 격벽(31) 내의 공간 R에 흘러, 격벽(31) 외부로 배출된다.

편광자 냉각 경로(140)에 있어서는, 냉각풍은, 하우징(3)과 구획벽(32) 사이의 간극δ3의 일측에 공급되고, 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10) 사이의 공간부 S3에 유입되어, 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)을 냉각시킨다. 이때, 공간부 S3에 유입된 냉각풍은, 램프(4)의 길이 방향에 대하여 직교하도록 흐른다. 편광자 유닛(10)을 냉각시켜서 온도가 높아진 냉각풍은, 하우징(3)과 구획벽(32) 사이의 간극δ3의 타측으로부터 배출된다.

편광광 조사 장치(100)는, 냉각풍이 열원 냉각 경로(130) 및 편광자 냉각 경로(140) 각각을 순환하도록 구성되어도 되고, 광학 부재를 냉각한 냉각풍을 외부로 배출해도 된다.

도 13은, 보조 반사판(106)의 길이와 조도와의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 13에서는, 횡축에 워크 W의 축 방향에 있어서의 중심으로부터의 거리를, 종축에 발광 길이 M의 중심에 있어서의 조도를 100％로 한 경우의 조도비를 나타낸다. 또한, 도 13은, 보조 반사판(6)의 경사 각도θ를 5°로 한 경우의 결과를 나타낸다. 도 13 중, 선 H1은 보조 반사판(106)을 설치하지 않고 주 반사판(5)뿐인 경우의 결과, 선 H2는 보조 반사판(6)이 파장 선택 필터(7)까지의 길이를 갖는 경우의 결과, 선 H3은 보조 반사판(6)이 편광자 유닛(10)까지의 길이를 갖는 경우의 결과를 나타낸다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 조도비는, 주 반사판(5)에서만 70％인 위치에 있어서, 편광자 유닛(10)까지의 길이가 있으면 90％ 이상으로 할 수 있지만, 파장 선택 필터(7)까지의 길이의 경우에는 85％에 그친다. 즉, 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10)이 이격해서 배치된 경우에도, 보조 반사판(106)의 길이 L에 따라 조도비는 변화된다.

그래서, 본 실시 형태의 보조 반사판(106)은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 선단(8B)을 편광자 유닛(10)의 근방에 위치시키고 있다. 보다 상세하게는, 보조 반사판(106)은, 램프(4)와 파장 선택 필터(7) 사이의 상부 보조 반사판(106A) 및 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10) 사이의 하부 보조 반사판(106B)으로 분할해서 배치되어 있다. 상부 보조 반사판(106A)의 기단부(120A)에는 절결부(21)가 설치되어 있다. 상부 보조 반사판(106A)의 선단부(120B)는, 주 반사판(5)의 단면 개구폭 K와 대략 동등한 크기로 형성되어 있다. 하부 보조 반사판(106B)은, 선단부(120B)와 대략 동등한 폭으로 형성되어 있다.

상부 보조 반사판(106A)은, 보조 반사판(6)과 마찬가지로, 경사 각도θ를 0° 내지 20°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 경사 각도θ를 5°로 설정하고 있다. 상부 보조 반사판(106A)의 하단부(106A1)는, 파장 선택 필터(7)의 근방에 위치하고 있다.

하부 보조 반사판(106B)은, 상부 보조 반사판(106A)과 동일한 경사 각도θ일 필요는 없고, 연직 방향을 포함하는 임의의 각도로 배치된다. 본 실시 형태에서는, 램프(4)의 발광 길이 M이 워크 W의 길이보다도 짧기 때문에, 하부 보조 반사판(106B)을, 램프(4) 측으로부터 편광자 유닛(10) 측에 걸쳐서 넓어지도록 경사지게 하고, 하부 보조 반사판(106B)의 하단부(선단(8B))를 워크 W의 길이 N 이상의 위치에 배치하고 있다. 본 실시 형태에서는, 상부 보조 반사판(106A)의 경사 각도θ도 5°로 설정하고 있다. 하부 보조 반사판(106B)의 상단부(106B1)는, 파장 선택 필터(7)의 근방에 위치하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 동등한 효과를 발휘한다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 보조 반사판(106)은, 램프(4)와 파장 선택 필터(7) 사이 및 파장 선택 필터(7)와 와이어 그리드 편광자(16) 사이에 분할해서 배치하는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 보조 반사판(106)의 반사면의 면적을 최대한 확보할 수 있으므로, 워크 W에 반사할 수 있는 광량을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 보조 반사판(106)은, 상부 보조 반사판(106A)과 하부 보조 반사판(106B)으로 분할되고, 램프(4)의 발광 길이 M이 램프(4)의 길이 방향에 있어서의 워크 W의 길이보다도 짧은 경우에는, 하부 보조 반사판(106B)의 선단(8B)을 워크 W의 길이 이상의 위치에 배치하는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 보조 반사판(106)의 반사면의 면적을 최대한 확보할 수 있으므로, 워크 W에 반사할 수 있는 광량을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 주 반사판(5)의 선단(5B)과 파장 선택 필터(7) 사이의 공간부 S2 및 파장 선택 필터(7)와 편광자 유닛(10) 사이의 공간부 S3에 냉각풍을 흘리는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 램프(4), 주 반사판(5), 파장 선택 필터(7) 및 편광자 유닛(10)을 냉각시키면서, 램프(4)의 발광 길이 M이 워크 W의 길이보다도 짧은 경우에도, 워크 W의 길이에 걸쳐서 조사할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 보조 반사판(106)은, 상부 보조 반사판(106A) 및 하부 보조 반사판(106B)으로 분할되어 있었지만, 하나의 보조 반사판에 파장 선택 필터(7)를 삽입하는 삽입 구멍을 형성해도 된다.

<제3 실시 형태>

제1 실시 형태에서는, 램프(4)의 발광 길이 M이 워크 W의 길이보다도 짧은 경우를 설명했지만, 제3 실시 형태에서는, 램프(4)의 발광 길이 M이 워크 W의 길이보다도 긴 경우를 설명한다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 편광광 조사 장치(100)와 동일 부분에는 동일한 부호를 부여해서 설명을 생략한다.

도 14는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 편광광 조사 장치를, 램프의 단부를 확대해서 도시하는 모식도이다.

편광광 조사 장치(200)는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 램프(4)의 발광 길이 M이 워크 W의 길이보다도 길기 때문에, 하부 보조 반사판(106B)의 각도를 상부 보조 반사판(106A)과 상이하게 하고, 하부 보조 반사판(106B)을 워크(2)의 연직 방향으로 배치하고 있다. 또한, 하부 보조 반사판(106B)의 상단부(106B1)는, 상부 보조 반사판(106A)의 하단부(106A1)보다도, 램프(4)의 축 방향 외측에 배치되어 있다.

이와 같이, 보조 반사판(106)은, 상부 보조 반사판(106A)과 하부 보조 반사판(106B)으로 분할되고, 램프(4)의 발광 길이 M이 램프(4)의 길이 방향에 있어서의 워크 W의 길이보다도 긴 경우에는, 하부 보조 반사판(106B)의 각도를 상부 보조 반사판(106A)과 상이하게 해서 배치하는 구성으로 하였다. 이 구성에 의해, 하부 보조 반사판(106B)의 배치의 자유도가 향상된다.

예를 들어, 상부 보조 반사판(106A)을 경사지게 함으로써, 상부 보조 반사판(106A)에 의해 반사된 광선이 파장 선택 필터(7)에 대하여 수직인 방향에 보다 근접할 수 있어, 파장 선택 필터(7)의 각도 특성에 따라 발생하는, 투과 광량의 감소를 억제할 수 있음과 함께, 하부 보조 반사판(106B)을 워크 W에 대하여 연직으로 배치함으로써, 편광광 조사 장치(200)의 길이를 짧게 할 수 있다.

단, 상술한 실시 형태는 본 발명의 일 형태이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능한 것은 물론이다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 보조 반사판(6) 및 상부 보조 반사판(106A)의 선단부(20B)는, 주 반사판(5)의 단면 개구폭 K와 대략 동등한 크기로 형성했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 이 선단부(20B)는, 적어도 주 반사판(5)의 단면 개구폭 K 이상의 크기로 형성하면 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 선 형상의 광원에 램프(4)를 사용하고 있었지만, 선 형상의 광원은 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한 램프(4) 대신에, 자외선 LED 등의 발광 소자를 직선 형상으로 배열한 선상 광원을 사용할 수도 있다. 또한, 선 형상의 광원이 조사하는 광은 자외선에 한정되는 것이 아니다.

1, 100, 200 편광광 조사 장치
4 램프(광원)
5 주 반사판(주 반사경)
6, 106 보조 반사판(보조 반사경)
7 파장 선택 필터
10 편광자 유닛
16 와이어 그리드 편광자
20A 기단부
20B 선단부
21 절결부
106A 상부 보조 반사판(상부 보조 반사경)
106B 상부 보조 반사판(하부 보조 반사경)
K 단면 개구폭
M 발광 길이
P 발광단
S1, S2 공간부
W 워크(조사 대상물)

Claims

선 형상의 광원과, 이 광원의 광을 집광하는 홈통 형상의 주 반사경과, 조사하는 광을 직선 편광으로 하기 위한 와이어 그리드 편광자를 구비하고, 편광광을 조사 대상물에 조사하는 편광광 조사 장치에 있어서,
상기 광원의 발광단부 근방에, 상기 광원으로부터 상기 와이어 그리드 편광자 근방으로 연장되는 보조 반사경을 설치한 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 보조 반사경은, 상기 조사 대상물의 연직 방향에 대하여 0° 내지 20°의 범위에서 경사지게 해서 설치한 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광원과 상기 와이어 그리드 편광자 사이에 파장 선택 필터를 구비하고,
상기 보조 반사경은, 상기 광원과 상기 파장 선택 필터 사이 및 상기 파장 선택 필터와 상기 와이어 그리드 편광자 사이에 분할해서 배치한 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제3항에 있어서,
상기 보조 반사경은, 상부 보조 반사경과 하부 보조 반사경으로 분할되고,
상기 광원의 발광 길이가 상기 광원의 길이 방향에 있어서의 상기 조사 대상물의 길이보다도 짧은 경우에는, 상기 하부 보조 반사경의 하단부를 상기 조사 대상물의 길이 이상의 위치에 배치하고,
상기 광원의 발광 길이가 상기 조사 대상물의 상기 길이보다도 긴 경우에는, 상기 하부 보조 반사경의 각도를 상기 상부 보조 반사경과 상이하게 해서 배치한 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 주 반사경의 선단과 상기 파장 선택 필터 사이의 공간부 및 상기 파장 선택 필터와 상기 와이어 그리드 편광자 사이의 공간부에 냉각풍을 흘리는 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 반사경은, 상기 광원측의 기단부를 상기 주 반사경의 단면을 덮는 크기로 형성하고, 상기 기단부에 상기 광원을 관통시키는 절결부를 설치함과 함께, 상기 와이어 그리드 편광자측의 선단부를 적어도 상기 주 반사경의 단면 개구폭 이상의 크기로 형성해서 구성한 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 반사경은, 상기 보조 반사경과 상기 광원의 축과의 교점을 중심으로, 상기 보조 반사경의 경사 각도가 조정되는 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원 및 상기 주 반사경의 열원 냉각 경로와, 상기 파장 선택 필터와 상기 편광자 유닛 사이의 편광자 냉각 경로를 독립시킨 것을 특징으로 하는, 편광광 조사 장치.