KR20150111256A

KR20150111256A - 편광 광 조사 장치

Info

Publication number: KR20150111256A
Application number: KR1020140120111A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 다나카; 아키히코 다우치; 다케오 가토; 아츠시 후지오카; 다쿠마 마츠모토; 쇼헤이 마에다
Original assignee: 도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2015-10-05
Also published as: CN104950520B; CN104950520A; TW201537269A; TWI617867B; KR102166261B1

Abstract

조사범위 내에서 양호한 편광축 특성을 얻을 수 있는 편광 광 조사 장치를 제공한다.
광원(5), 필터(20), 편광소자(25), 편광소자 유지부(26), 및 차광판(30)을 구비한다. 광원(5)은 광을 방출한다. 필터(20)는 광원(5)으로부터 방출된 광이 조사되어 자외선을 방출한다. 편광소자(25)는 필터(20)의 광원(5)과 대향하는 측에 설치되고, 자외선을 입사하여 편광 광을 출사한다. 편광소자 유지부(26)는 편광소자(25)를 유지하고, 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광을 투과하는 개구부(27)를 갖는다. 차광판(30)은 편광소자 유지부(26)의, 광원(5)과 대향하는 측에 설치되고, 개구부(28)를 둘러싸고 설치된다.

Description

편광 광 조사 장치{POLARIZED LIGHT IRRADIATION APPARATUS}

본 발명의 실시형태는 액정패널제조 등에 사용하는 편광 광 조사 장치에 관한 것이다.

액정패널 등의 제조시의 배향막의 배향처리를 실시할 때의 기술로서는 러빙공정이 알려져 있는데, 최근에는 러빙공정을 대신하는 기술로서, 배향막에 소정 파장의 편광 광을 조사함으로써 배향처리를 실시하는, 소위 광배향이라고 불리는 기술이 주목받고 있다. 이 광배향을 실시하기 위한 장치인 편광 광 조사 장치로서는 예를 들어, 선 형상의 광원인 봉 형상 램프와, 와이어 그리드 형상의 그리드를 갖는 와이어 그리드 편광소자를 조합시킨 편광 광 조사 장치가 제안되어 있다.

와이어 그리드 편광소자는 편광소자에 입사되는 광의 각도에 대해서 출사하는 편광 광의 소광비의 의존성이, 증착막이나 브루스터각을 이용한 편광소자에 비하여 작아져 있다. 이 때문에, 봉 형상 램프로부터 출사되는 광과 같은 발산광이어도, 입사각도가 ±45°의 범위이면, 광이 조사되는 영역 전체에 걸쳐, 비교적 양호한 소광비의 편광 광을 얻을 수 있다. 따라서, 이와 같은 편광 광 조사 장치에서는 봉 형상 램프의 길이를, 피처리물인 배향막의 폭에 대응시킨 길이로 하고, 배향처리를 실시할 때에는, 배향막을 편광 광 조사 장치에 대해서 일방적으로 이동시킴으로써, 1개의 봉 형상 램프로 넓은 면적의 배향막의 배향처리를 실시하는 것이 가능해져 있다.

일본 공개특허공보 제2009-265290호 일본 공개특허공보 제2011-145381호

여기에서, 이와 같은 편광 광 조사 장치에서는 배향막의 조사면에 대해서 가능한 많은 광량으로 광을 조사할 수 있도록 구성되어 있고, 구체적으로는 봉 형상 램프로부터의 광을 편광소자에 편광시킴으로써, 편광소자의 외측으로의 조사손실을 억제하고 있다. 그러나, 이와 같이 봉 형상 램프로부터의 광을 편광소자에 편광시킨 경우, 편광소자를 투과한 편광 광은 확산된다. 그리고, 확산된 편광 광이 조사되는 피조사면에 있어서, 편광 광은 편광소자의 면적보다 넓어지게 된다. 편광소자의 면적보다 넓어진 위치에 조사되는 편광 광은 편광축이 악화되는 것이 알려져 있다. 편광축이 악화된 광이 피조사물인 배향막에 조사되면, 배향막 특성의 저하를 일으킨다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 조사범위 밖에서 편광축 특성이 저하된 편광 광이 조사되는 것을 억제하는 편광 광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 흡수형 편광소자를 사용한 편광 광 조사 장치를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

실시형태의 편광 광 조사 장치는 광원; 필터; 편광소자; 편광소자 유지부; 및 차광판;을 구비한다. 광원은 광을 방출한다. 필터는 광원으로부터 방출된 광이 조사되어 자외선을 방출한다. 편광소자는 필터의 광원과 대향하는 측에 설치되고, 자외선을 입사하여 편광 광을 출사한다. 편광소자 유지부는 편광소자를 유지하고, 편광소자로부터 출사된 편광 광을 투과하는 개구부를 갖는다. 차광판은 편광소자 유지부의, 광원과 대향하는 측에 설치되고, 개구부를 둘러싸고 설치된다. 차광판의, 개구부가 위치하는 측의 반대 측 단부에는, 차광판의 내측 공간을 폐색하는 투명부재가 설치되어 있다. 차광판에는 복수부분에 급배기부가 형성되어 있다. 또한, 실시형태의 편광 광 조사 장치는 광을 방출하는 광원과; 광원으로부터 방출된 광 중 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과하는 제1 편광소자와; 반사형 편광소자를 투과한 광 중 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과하는 흡수형 편광소자;를 갖는다. 또한, 광원과 제1 편광소자 사이에 필터를 설치한다. 또한, 광원은 수은램프 또는 메탈할라이드 램프이다.

본 발명에 따르면, 조사범위 밖에서 편광축 특성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 흡수형 편광소자를 사용한 편광 광 조사 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 편광 광 조사 장치의 1점 쇄선 A-A의 단면 A-A화살표도이다.
도 3은 도 1에 도시한 편광 광 조사 장치에서의 광의 조사상태를 도시한 설명도이다.
도 4는 차광판을 설치하지 않은 편광 광 조사 장치에 대한 설명도이다.
도 5는 편광 광의 조사상태의 시험결과에 대한 도표이다.
도 6은 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치의 X축 방향으로 본 단면도이다.
도 7은 도 6의 B-B 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 8은 도 7의 C-C 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 9는 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치의 변형예로, 차광판을 Y축 방향으로 본 경우의 설명도이다.
도 10은 도 9의 D-D 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 11은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 개략 구성을 도시한 사시도이다.
도 12은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치를 Y축 방향에서 본 도면이다.
도 13은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 제1 편광소자(216)의 구성을 도시한 모식도이다.
도 14는 실시형태에 관한 자외선 조사 장치에서의 필터(214)와 제1 편광소자(216)와 흡수형 편광소자(218)의 유무에 의한, 소광비와 흡수형 편광소자(30)의 온도의 평가결과를 도시한 도면이다.
도 15는 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 16은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 17은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 다른 변형예를 도시한 도면이다.

이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(1, 40)는 광원(5), 필터(20), 편광소자(25), 편광소자 유지부(26) 및 차광판(30, 50)을 구비한다. 광원(5)은 광을 방출한다. 필터(20)는 광원(5)으로부터 방출된 광이 조사되어, 자외선을 방출한다. 편광소자(25)는 필터(20)의, 광원(5)과 대향하는 측에 설치되고, 자외선을 입사하여 편광 광을 출사한다. 편광소자 유지부(26)는 편광소자(25)를 유지하고, 편광 광을 투과하는 개구부(27)를 갖는다. 차광판(30, 50)은 편광소자 유지부(26)의, 광원(5)과 대향하는 측에 설치되고, 개구부(27)를 둘러싸고 설치된다.

또한, 이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(40)에서, 차광판(50)의, 개구부(27)가 위치하는 측의 반대 측 단부에는, 차광판(50)의 내측 공간을 폐색하는 투명부재인 유리판(52)이 설치되어 있다.

또한, 이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(40)에서, 차광판(50)에는 복수 부분에 급배기부(55)가 형성되어 있다.

또한, 이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(210)는 광원(211), 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)를 갖는다. 광원(211)은 광을 방출한다. 제1 편광소자(216)는 광원(211)으로부터 방출된 광 중 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과한다. 흡수형 편광소자(218)는 제1 편광소자(216)를 투과한 광 중 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과한다.

또한, 이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(210)는 광원(211)과 제1 편광소자(218) 사이에 필터(214)를 설치한다.

또한, 이하에서 설명하는 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(210)는 광원(211)이 수은램프 또는 메탈할라이드 램프이다.

[실시형태 1]

다음에, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치의 구성을 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시한 편광 광 조사 장치를 X축 방향에서 본 단면도이다. 이 도면에 도시한 편광 광 조사 장치(1)는 예를 들어 액정패널의 배향막이나 시야각 보상필름의 배향막 등의 제조에 사용된다. 피처리물인 워크(W)의 표면에 조사되는 자외선의 편광축의 기준방향은 워크(W)의 구조, 용도, 또는 요구되는 사양에 따라서 적절하게 설정된다. 이하, 워크(W)의 폭방향을 X축 방향이라고 하고, X축 방향에 직교하고 또한 워크(W)의 길이방향(반송(搬送)방향이라고도 함)을 Y축 방향이라고 하며, Y축 방향 및 X축 방향에 직교하는 방향을 Z축 방향이라고 부른다.

본 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)는 자외선을 포함하는 광을 방출하는 광원(5)과, 광원(5)으로부터 방출되는 광의 배광을 제어하는 반사판(10)과, 반사판(10)에 대해서, 반사판(10)에서 배광이 제어된 광의 진행방향측에 설치되고, 또한 광원(5)으로부터 방출된 광과 반사판(10)에서 배광이 제어된 광이 입사되어 자외선을 출사하는 필터(20)와, 필터(20)의 출사 측에 설치되고, 필터(20)로부터 출사된 자외선이 입사되어 편광 광을 출사하는 편광소자(25)와, 편광소자(25)를 유지하는 편광소자 유지부(26)를 구비하고 있다.

광원(5)은 봉 형상, 또는 선 형상의 광원으로 되어 있다. 또한, 광원(5)은 예를 들어 자외선 투과성의 유리관내에 수은, 아르곤, 크세논 등의 희가스가 봉입된 고압수은램프나, 고압수은램프에 철이나 요오드 등의 메탈할라이드가 추가로 봉입된 메탈할라이드 램프 등의 관형 램프로, 적어도 직선 형상의 발광부를 갖고 있다. 광원(5)의 발광부의 길이 방향은 X선 방향과 평행이고, 광원(5)의 발광부의 길이는 워크(W)의 폭보다 길어져 있다. 광원(5)은 선 형상의 발광부로부터, 예를 들어 파장이 200㎚ 내지 400㎚의 자외선을 포함하는 광을 방출하는 것이 가능해져 있고, 광원(5)이 방출하는 광은 여러 편광축 성분을 갖는, 소위 비편광의 광이 되어 있다.

또한, 반사판(10)은 광원(5)에 대향하는 면에, 광원(5)으로부터 방출되는 광을 반사하는 반사면(11)을 갖고 있다. 반사면(11)은 봉 형상으로 형성되는 광원(5)의 축심을 따른 방향으로 본 경우의 형상인 축심방향으로 보았을 때의 형상, 즉 X선방향으로 보았을 때의 형상이, 타원의 일부가 개구한 형상으로 되어 있다. 반사판(10)은 반사면(11)의 타원의 2개의 초점 중, 한 쪽 초점의 위치에 광원(5)의 축심인 램프 중심(C)이 위치하도록 설치되어 있고, 다른 쪽 초점 측이 개구하고 있다. 반사판(10)은 이와 같이 반사면(11)이 타원의 일부의 형상으로 되어 있어, 한 쪽 초점의 위치에 광원(5)을 배치했을 때, 광원(5)으로부터 방출된 광을 다른 쪽 초점(도 3의 초점(F)) 부근에 집광시키는, 소위 집광형 반사판이 되어 있다. 또한, 반사판(10)은 Z축 방향으로 개구하는 방향으로 설치되어 있다.

반사판(10)은 봉 형상으로 형성되는 광원(5)을 따라서, 이들 형상으로 광원(5)에 대해서 평행으로 연장되어 있다. 또한, 반사판(10)은 반사면(11)의 타원이 개구하고 있는 측의 반대 측 부분에, 타원의 곡률이 최대가 되는 부분 부근에, 타원의 둘레방향, 또는 Y축 방향으로 형성된 공극인 공극부(12)가 형성되어 있다. 즉, 공극부(12)는 광원(5)으로부터 보아, Z축 방향에서 반사면(11)의 타원이 개구하고 있는 측의 반대 측에 형성되어 있다. 반사판(10)은 상기 공극부(12)에서, 타원의 내측과 외측의 공간이 연통되어 있다. 또한, 반사판(10)은 기재가 유리로 이루어지고, 다층막에 의해 반사면(11)이 형성되어 있는 콜드미러가 되어 구성되어 있다. 편광 광 조사 장치(1)에서 편광 광을 피조사물에 조사하는 경우, 광원(5)은 열을 발하면서 발광하지만, 이 열에 의해 온도가 높아진 공기는 상방에 흐르고, 공극부(12)로부터 반사판(10)의 상방으로 빠져나온다. 이에 의해, 편광 광 조사 장치(1)는 온도가 지나치게 높아지지 않고 자외선을 워크(W)에 조사한다.

또한, 필터(20)는 광원(5)으로부터 방출되는 광의 특정 파장만을 투과하는 주지의 밴드패스필터로 이루어지고, 광원(5)으로부터 방출된 광 중, 예를 들어 254㎚나 365㎚ 등의 소정 파장의 자외선을 투과하고, 다른 파장의 광이 투과하는 것을 규제하는 것이 가능해져 있다. 또한, 필터(20)는 광원(5) 및 반사판(10)에 대해서, Z축 방향에서 반사면(11)의 타원이 개구하고 있는 측에 설치되어 있다. 이 필터(20)는 X축 방향과 Y축 방향에서의 주위가 필터 프레임(21)에 둘러싸여 있고, 이에 의해 필터(20)는 필터 프레임(21)에 의해 유지되어 있다.

편광소자(25)는 필터(20)와 동일하게, 광원(5) 및 반사판(10)에 대해서, Z축 방향에서 반사면(11)의 타원이 개구하고 있는 측에 설치되어 있다. 집광형 반사판인 반사판(10)은 편광소자(25)에 광을 집광시킬 수 있도록 설치되어 있다.

편광소자(25)는 석영유리 등의 기판상에 복수의 직선 형상의 전기도체(예를 들어, 크롬이나 알루미늄 합금 등의 금속선)을 등간격으로 평행으로 배치한, 와이어 그리드 편광소자가 되어 있다. 전기도체의 길이방향은 기준방향과 직교한다. 전기도체의 피치는 광원(5)으로부터 방출되는 자외선 파장의 1/3 이하인 것이 바람직하다. 편광소자(25)는 광원(5)으로부터 방출된 광이 입사됨으로써 필터(20)로부터 방사되는 자외선 중, 전기도체의 길이방향에 평행인 편광축의 자외선의 대부분을 반사 또는 흡수하고, 전기 도체의 길이방향에 직교하는 편광축의 자외선을 통과시켜 워크(W)를 향하여 조사한다. 편광소자(25)는 광원(5)과 편광소자(25) 사이에 설치되는 필터(20)로부터 출사된 자외선으로부터, 기준방향으로만 진동한 편광축의 자외선을 편광 광으로서 취출하는 것이 가능해져 있다. 또한, 편광소자(25)는, 광원(5)으로부터 방출하여, 동일하게 모든 방향으로 진동한 여러 편광축 성분을 갖는 광으로부터 기준방향으로만 진동한 편광축의 광을 취출하는 것이 가능해져 있다. 또한, 기준방향으로만 진동한 편광축의 광을 일반적으로 직선편광이라고 한다. 또한, 편광축이라는 것은 광의 전장 및 자장의 진동방향이다.

편광소자 유지부(26)에는 자외선을 입사하여 편광 광을 출사하는 편광소자(25)가 유지되고, 편광소자(25)로부터 출사되는 편광 광을 투과하는 개구부(27)를 갖는다. 또한, 편광소자(25)는 X축 방향과 Y축 방향에서의 주위가 편광소자 유지부(26)에 둘러싸여 있고, 이에 의해 편광소자(25)는 편광소자 유지부(26)에 의해 유지되어 있다.

또한, 본 실시형태 1에서, 편광소자(25)는 전기도체의 길이방향이 Y축 방향과 평행으로 배치되고, X축 방향과 평행인 편광축의 자외선을 통과시킨다. 즉, 본 실시형태(1)에서 기준방향은 X축 방향과 평행이 되어 있다.

또한, 편광소자 유지부(26)의, 광원(5)과 대향하는 측에, 차광판(30)이 설치되어 있다. 상기 차광판(30)은 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)를 둘러싸도록 설치되어 있다. 상세하게는 편광소자(25)는 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있고, 편광소자(25)를 유지하는 편광소자 유지부(26)에 형성되는 개구부(27)도, 편광소자(25)와 동일하게, 편광소자(25)에 대응하여 직사각형 형상으로 형성되어 있다.

차광판(30)은 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)에서의 편광 광의 출사 측에 위치하고, 광원(5) 등이 위치하는 방향의 반대방향으로 편광소자 유지부(26)로부터 돌출하고, 또한 개구부(27)의 개구 방향에서 본 경우에 개구부(27)를 둘러싸고 설치되어 있다. 즉, 차광판(30)은 내측의 형상이 개구부(27)보다 약간 큰 형상이 되는 대략 각통 형상으로 형성되어 있고, Z축 방향으로 보아 직사각형 형상의 개구부(27) 전체를 사방으로부터 둘러싸도록, 각통의 축방향이 Z축 방향이 되는 방향으로 설치되어 있다. 이 때문에, 차광판(30)은 편광소자 유지부(26)와 대향하는 단부가 개구되어 있다. 이와 같이 설치되는 차광판(30)은 내측의 면이, 예를 들어 알루미늄박 등이 설치되어 광을 반사하는, 차광판 반사면(31)으로서 형성되어 있다.

또한, 차광판(30)은 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)에 대해서, 각통의 네변 모두 5㎜ 이내의 범위에서 설치되는 것이 바람직하다. 또한, Z축 방향에서의 차광판(30)의 높이는 편광 광 조사 장치(1)에서 워크(W)에 조사할 때, 워크(W)의 조사면에 대해서 적어도 5㎜ 이상의 간격을 갖는 것이 바람직하다.

이 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)는 이상과 같은 구성으로 이루어지고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다. 도 3은 도 1에 도시한 편광 광 조사 장치에서의 광의 조사상태를 도시한 설명도이다. 편광 광 조사 장치(1)에서, 액정패널의 배향막이나 시야각 보상필름의 배향막 등의 피조사물인 워크(W)에 대해서 배향처리를 실시할 때에는, 워크(W)의 반송장치(도시 생략)에 의해, 워크(W)를 Y축 방향과 평행인 화살표 Y1방향으로 반송하면서 광원(5)으로부터 자외선을 포함하는 광을 방출한다.

광원(5)으로부터 방출된 광 중 일부의 광은 필터(20)의 방향을 향하고, 필터(20)에 입사된다(예를 들어, 도 3의 L1). 필터(20)는 자외선 이외에는 투과하지 않고 자외선만 투과하며, 광이 입사한 측면의 반대 측면으로부터 자외선만이 방출된다.

필터(20)로부터 방출된 자외선은 필터(20)에서의 광원(5)이 위치하는 측의 반대 측에 위치하는 편광소자 유지부(26)에 유지된 편광소자(25)에 입사한다. 편광소자(25)는 입사된 자외선 중, 편광소자(25)를 구성하는 전기도체의 길이방향에 평행인 편광축의 자외선의 대부분은 통과시키지 않고, 전기도체의 길이방향에 직교하는 편광축의 자외선만을 통과시킨다. 이에 의해, 편광소자(25)는 기준방향으로 진동한 자외선만을, 필터(20)가 위치하는 측면의 반대 측면으로부터 출사한다. 편광소자(25)로부터 출사된, 기준방향으로 진동한 자외선으로 이루어진 편광 광은, 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)를 투과하고, 편광소자 유지부(26)에서의 필터(20)가 위치하는 측의 반대 측에 설치되어 있는 차광판(30)의 내측을 통과하여, 워크(W)에 조사된다. 워크(W)에서는 이 자외선으로 이루어진 편광 광에 의해 배향처리가 실시된다.

또한, 이와 같이 광원(5)으로부터 방출된 광이 필터(20)와 편광소자(25)를 통과함으로써, 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광 중 일부의 편광 광은 차광판(30)을 향한다(예를 들어, 도 3의 L2). 즉, 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광 중 일부의 편광 광은, 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)를 통과하여, Z축방향으로 보아 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)를 둘러싸도록 설치되어 있는 차광판(30)에서의 차광판 반사면(31)을 향하고, 차광판 반사면(31)에 닿는다. 이에 의해, 차광판 반사면(31)에 닿은 편광 광은, Y축 방향에서 편광 광이 차광판 반사면(31)에 닿기 전에 향하고 있던 방향과 역방향으로 진행하므로, 그 결과 차광판(30)에 의해 차광된다.

이와 같이, 차광광을 차광하는 차광판(30)의 내측의 면은 광을 반사하는 차광판 반사면(31)으로 형성되어 있으므로, 차광판 반사면(31)에 닿은 편광 광은 차광판 반사면(31)에서 반사되어, 차광판 반사면(31)으로의 입사방향의 반대방향을 향한다. 즉, 차광판 반사면(31)에 반사된 편광 광은, 상기 편광 광을 반사한 차광판 반사면(31)에 대향하는 차광판 반사면(31)의 방향을 향하면서, 편광소자 유지부(26)로부터 멀어지는 방향을 향한다. 이에 의해, 차광판 반사면(31)에서 반사된 편광 광은 워크(W)의 방향을 향하고, 워크(W)에 조사된다.

또한, 광원(5)으로부터 방출된 광 중 일부의 광은 반사판(10)의 반사면(11)의 방향을 향하고, 반사면(11)을 향한 광은 반사면(11)에서 반사되어 필터(20)의 방향을 향한다(예를 들어, 도 3의 L3). 이와 같이 필터(20)의 방향을 향한 광은 필터(20)에 조사되어 자외선만을 방출하고, 필터(20)로부터 출사된 자외선은 편광소자(25)에 입사된다.

즉, 반사판(10)의 반사면(11)은 광원(5)으로부터 방출되어 반사면(11)에 닿은 광을, 편광소자(25)의 근방에서, 편광소자(25)에서의 필터(20)가 위치하는 측의 반대의 면측에 위치하는 초점(F)에 집광시키도록 반사한다. 이 때문에, 반사면(11)에서의 반사후에 필터(20)에 조사되어 필터(20)로부터 방출된 자외선은, 필터(20)로부터 보아 초점(F)의 앞에 있는 편광소자(25)에 입사된다. 필터(20)로부터의 자외선이 입사된 편광소자(25)는 기준방향으로 진동한 자외선으로 이루어진 편광 광을 출사한다. 상기 편광 광은 차광판(30)의 내측을 통과하여 워크(W)에 조사된다.

또한, 반사판(10)의 반사면(11)에서 반사되고 필터(20)와 편광소자(25)를 통과함으로써, 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광 중 일부의 편광 광은, 초점(F)을 통과한 후에 차광판(30)을 향한다(예를 들어, 도 3의 L4). 상기 편광 광은 광원(5)으로부터 직접 필터(20)에 입사되고, 필터(20)와 편광소자(25)를 통과하여, 차광판 반사면(31)에 닿아 차광판 반사면(31)에서 반사된 편광 광과 동일하게, 차광판 반사면(31)에서 반사되어 워크(W)의 방향을 향한다. 즉, 차광판 반사면(31)에 닿은 편광 광은, 차광판(30)에 닿기 전의 진행방향에 대해서 차광판(30)에 의해 차광되고, 차광판 반사면(31)에 의해 워크(W)의 방향으로 반사된다. 이에 의해, 차광판 반사면(31)에서 반사된 편광 광은 워크(W)에 조사된다.

본 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)는 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광의 일부를 차광판(30)에서 차광하기 위해, 워크(W)에 대해서 편광 광이 너무 확산되지 않게 조사할 수 있다. 도 4는 차광판을 설치하지 않는 편광 광 조사 장치에 대한 설명도이다. 즉, 차광판(30)을 설치하지 않는 편광 광 조사 장치(100)를 사용하여 편광 광을 워크(W)에 조사하는 경우, 광원(5)으로부터 방출된 광 중, 직접필터(20)와 편광소자(25)를 통과함으로써 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광은, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)와 동일하게 워크(W)에 조사된다(예를 들어, 도 4의 m1). 차광판의 유무에 의한 양자의 자외선의 궤도를 비교하면, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)에서, 일부의 편광 광은 차광판(30)에 의해 차광됨으로써, 차광판(30)의 Y축방향에서의 위치보다도, 편광 광이 차광판(30)에 닿기 전에 향하고 있던 방향으로는 진행되지 않고, 차광판 반사면(31)에서 반사된다. 이에 대하여, 차광판(30)을 설치하지 않은 편광 광 조사 장치(100)에서, 편광 광은 차광판(30)에 의해 차광되지 않으므로, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)에서의 차광판(30)이 설치되어 있는 위치보다도, 각통 형상으로 형성되는 차광판(30)의 외측 방향을 향한다.

동일하게, 광원(5)으로부터 방출되어 반사판(10)을 향하고, 반사면(11)에서 반사된 후 필터(20)와 편광소자(25)를 통과함으로써, 편광소자(25)로부터 방출된 편광 광은, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)와 동일하게 워크(W)에 조사된다(예를 들어, 도 4의 m2). 차광판의 유무에 따른 양자의 자외선의 궤도를 비교하면, 반사면(11)에서 반사된 후의 편광 광도 동일하게 차광판(30)에서 차광되지 않으므로, 일부의 편광 광은 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)에서의 차광판(30)이 설치되어 있는 위치보다도, 각통형의 형상으로 형성되는 차광판(30)의 외측방향을 향한다.

즉, 차광판(30)을 설치하지 않는 편광 광 조사 장치(100)에서는 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광은 차광판(30)에 의해 차광되지 않으므로, Z축 방향으로 보았을 때의 편광소자(25)가 설치되어 있는 영역, 또는 개구부(27)가 형성되어 있는 영역보다 크게 넓어져, 편광축이 악화된 광이 워크(W)에 조사되기 쉬워져 있다. 이에 대하여, 본 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)에서는 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광 중, 차광판(30)의 내측, 즉 차광판 반사면(31)으로부터 차광판(30)에 닿은 편광 광은 차광판(30)에 의해 차광되므로, Z축 방향으로 본 조사영역이 확장되기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 워크(W)에 대해서는 조사범위 밖에서 편광축 특성이 저하된 편광 광이 조사되는 것을 억제한다.

또한, 발명자들은 편광 광 조사 장치(1)에서 조사되는 편광 광의 조사상태에 대해서, 차광판(30)을 설치하는 경우와 설치하지 않는 경우에 대해서 시험을 실시했다. 도 5는 편광 광의 조사상태의 시험결과에 대한 도표이다. 시험은 Y축 방향에서의 개구부(27)의 폭이 50㎜, 즉 광원(5)의 바로 아래로부터 Y축 방향으로 ±25㎜의 범위에서 개구부(27)가 개구하고 있는 편광 광 조사 장치(1, 100)에서 편광 광을 조사하고, 조사면에서의 편광축 특성을, 복수의 측정점에서 편광 광을 측정함으로써 실시했다. 측정점으로서는 차광판(30)이 갖는 편광 광 조사 장치(1)(도 3)와, 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)(도 4)의 각각에서, 광원(5)의 바로 아래와, 상기 광원(5)의 바로 아래로부터 Y축 방향으로 ±20㎜ 떨어진 위치, ±30㎜ 떨어진 위치, ±40㎜ 떨어진 위치에서, 편광축 특성의 측정을 실시했다.

이 시험에서는 광원(5)의 바로 아래에서는 차광판(30)이 갖는 편광 광 조사 장치(1)와, 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)에서, 모두 편광축이 0.02°가 되는 편광 광을 검출할 수 있었다. 또한, 광원(5)의 바로 아래로부터 ±20㎜의 위치에서는, 차광판(30)이 갖는 편광 광 조사 장치(1)와, 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)에서, 모두 편광축이 0.06°가 되는 편광 광을 검출할 수 있었다.

이에 대해서, 광원(5)의 바로 아래로부터 ±30㎜의 위치와 광원(5)의 바로 아래로부터 ±40㎜의 위치에서는, 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)에서는 편광 광을 검출할 수 있었지만, 이들의 위치에서는 차광판(30)을 갖는 편광 광 조사 장치(1)에서는 편광 광을 검출할 수 없었다. 즉, 광원(5)의 바로 아래로부터 ±30㎜의 위치에서는 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)에서는 편광축이 0.15°가 되는 편광 광을 검출할 수 있고, 광원(5)의 바로 아래로부터 ±40㎜의 위치에서는 차광판(30)이 없는 편광 광 조사 장치(100)에서는 편광축이 0.30°가 되는 편광 광을 검출할 수 있었다. 한편, 차광판(30)을 갖는 편광 광 조사 장치(1)에서는 이들 측정점에서는, 편광 광을 검출할 수 없었다. 이들에 의해, 개구부(27)로부터 출사된 편광 광은, 차광판(30)의 외측에는 조사되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

이상의 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)는 편광소자 유지부(26)에 형성되는 개구부(27)에서의 편광 광의 출사 측에, 개구부(27)의 개구방향에서 본 경우에 개구부(27)를 둘러싸고 배치되는 차광판(30)이 설치되어 있으므로, 동일한 방향으로 보았을 때의 개구부(27)가 형성되는 영역의 외측을 향하는 편광 광을, 차광판(30)에서 차광할 수 있다. 이에 의해, 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광을 확산하기 어렵게 할 수 있고, 워크(W)에 대해서 조사범위 밖에서 편광축 특성이 저하된 편광 광이 조사되는 것을 억제할 수 있다.

[실시형태 2]

실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)는 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)와 대략 동일한 구성이지만, 차광판에, 차광판의 내측의 공간을 차폐하는 투명부재가 설치되어 있는 점에 특징이 있다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하므로, 그 설명을 생략하고 동일한 부호를 붙인다.

도 6은 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치를 X축 방향으로 본 단면도이다. 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)는, 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)와 동일하게, 광원(5)으로부터 방출되는 광의 배광을 제어하는 반사판(10)과, 입사된 광 중 자외선만을 출사하는 필터(20)와, 편광소자(25)와, 편광소자(25)를 유지하는 편광소자 유지부(25)를 갖는다. 또한, 편광소자 유지부(26)의, 광원(5)과 대향하는 측에는, 대략 각통 형상으로 형성되어 편광 광을 차광하는 차광판(50)이 설치되어 있다. 상기 차광판(50)은 실시형태 1에 관한 편광 광 조사 장치(1)가 갖는 차광판(30)과 동일하게, 내측의 면이, 광을 반사하는 차광판 반사면(51)으로 형성되어 있다.

또한, 본 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)에서는, 차광판(50)의, 개구부(27)가 위치하는 측의 반대 측의 단부에, 차광판(50)의 내측의 공간을 폐색하는 투명부재인 유리판(52)이 설치되어 있다. 즉, 차광판(50)은 각통의 길이방향이 Z축방향이 되는 방향으로 형성되고, 워크(W)에 대향하는 측, 즉 편광소자 유지부(26) 측의 단부의 반대 측 단부가 개구하도록 형성되어 있지만, 유리판(52)은 차광판(50)에서의 상기 개구부분을 폐색하도록 형성되어 있다.

유리판(52)은, 광을 투과하는 투명한 부재인 유리에 의해, 차광판(50)의 형상인 각통을 Z축 방향으로 본 경우에서의 형상과 거의 동일한 형상의 직사각형의 판형상으로 형성되어 있고, 편광소자(25)에 평행이 되는 방향에서 차광판(50)의 단부에 설치되어 있다. 이에 의해, 유리판(52)은 차광판(50)의 내측 공간을 폐색하고, 차광판(50)의 외측에 대해서 차광판(50)의 내측 공간을 차폐하고 있다.

도 7은 도 6의 B-B 화살표 방향으로 본 도면이다. 도 8은 도 7의 C-C 화살표 방향으로 본 도면이다. 차광판(50)에는 복수 부분에 급배기부(55)가 형성되어 있다. 상기 급배기부(55)는 차광판(50)을 구성하는 4개의 벽면 중 하나의 벽면에 형성되는 급기부(56)와, 상기 벽면에 대향하는 벽면에 형성되는 배기부(57)로 구성되어 있다. 바람직하게는 차광판(50)이 갖는 4개의 벽면 중 X축 방향의 단부에 위치하여 X축 방향에 면하고 있는 2개의 벽면 중, 한 쪽 벽면에 급기부(56)가 설치되어 있고, 다른 쪽 벽면에 배기부(57)가 설치되어 있다.

상기 급기부(56)는 파이프 형상으로 형성되어 있고, 차광판(50)의 벽면을 연통하도록 부착되어 있다. 차광판(50)의 벽면에서 급기부(56)가 부착되어 있는 부분에는 파이프 형상의 급기부(56)의 내부와 연통하는 구멍이 형성되어 있고, 이에 의해 급기부(56)는 차광판(50)의 내측 공간에 연통하고 있다. 이와 같이 형성되는 급기부(56)는 차광판(50)의 동일한 벽면에 복수(본 실시형태 2에서는 3개)가 설치되어 있다. 이와 같이 설치되는 급기부(56)에는 외부의 고압공기 등의 송풍장치(도시 생략)가 접속되어 있고, 급기부(56) 내에는 송풍장치로부터 보내어 온 바람이 흐르게 되어 있다.

또한, 배기부(57)는 차광판(50)이 갖는 4개의 벽면 중, X축 방향의 단부에 위치하고 X축 방향에 면하고 있는 2개의 벽면 중, 한 쪽의 급기부(56)가 설치된 벽면과 대향하는 다른 쪽 벽면에 설치되어 있다. 상기 배기부(57)는 벽면을 관통하는 구멍에 의해 형성되어 있고, 이에 의해 배기부(57)는 차광판(50)의 내측 공간과 외측을 연통하고 있다. 이와 같이 형성되는 배기부(57)는 급기부(56)와 동일하게, 차광판(50)의 동일한 벽면에 복수(본 실시형태 2에서는 3개) 설치되어 있다.

이 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)는 이상과 같은 구성으로 이루어지고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다. 편광 광 조사 장치(40)에서, 액정패널의 배향막이나 시야각 보상필름의 배향막 등의 워크(W)에 대해서 배향 처리를 실시할 때에는 광원(5)으로부터 자외선을 포함하는 광을 방출한다. 이에 의해, 이 광은, 필터(20)의 통과시에 자외선만이 필터(20)로부터 방출되고 이 자외선의 편광소자(25)의 출사시에, 기준방향으로 진동한 자외선으로 이루어진 편광 광을 출사한다. 편광소자(25)로부터 출사된 편광 광은 차광판(50)의 내측을 그대로 통과하거나, 차광판 반사면(51)에서 반사됨으로써, 차광판(50)에서의 편광소자 유지부(26)가 위치하는 측의 반대 측 단부의 방향을 향한다.

차광판(50)에서의 편광소자 유지부(26) 측 단부의 반대 측 단부에는 유리판(52)이 설치되어 있으므로, 이 방향을 향한 편광 광은 유리판(52)에 입사된다. 유리판(52)은 투명한 부재로 이루어짐으로써 광을 투과할 수 있으므로, 유리판(52)에 입사된 편광 광은 그대로 유리판(52)을 투과하여, 편광 광이 입사된 측의 면의 반대 측 면으로부터 출사된다. 이와 같이 유리판(52)을 투과한 편광 광은 워크(W)의 방향을 향하고 워크(W)에 조사된다.

이와 같이, 편광 광 조사 장치(40)의 광원(5)을 점등시키고, 워크(W)에 대해서 배향 처리를 실시할 때에는, 급기부(56)에 접속되어 있는 고압에어에 의해, 차광판(50)의 내측에 냉각풍(E)을 흐르게 하고, 편광소자(25)의 냉각을 실시한다. 상세하게는 고압 공기에 의해 냉각풍(E)으로서 급기부(56)에 공기를 보내고, 급기부(56)로부터 차광판(50)의 내측에 공기를 보낸다. 차광판(50)에는 급기부(56)가 설치되어 있는 면의 반대 측면에 배기부(57)가 형성되어 있으므로, 급기부(56)로부터 차광판(50)의 내측에 공기를 보낸 경우, 보내어진 공기에 따라서 차광판(50)의 내측의 공기는 배기부(57)로부터 압출되어, 차광판(50)의 외측에 배기된다.

편광 광 조사 장치(40)의 광원(5)을 점등시킨 경우, 광을 방출하고 또한 열을 발생시키지만, 편광 광 조사 장치(40)는 광원(5)에서 방출한 광을, 편광소자(25)의 근방에 집광시키도록 형성되어 있으므로, 발광시에 광원(5)에서 발생한 열도, 복사에 의해 편광소자(25)에 모이기 쉬워져 있다. 이 때문에, 광원(5)의 점등시에는 편광소자(25)의 온도가 상승하기 쉬워져 있고, 이에 따라 차광판(50) 내측의 공기의 온도도 상승하기 쉬워져 있지만, 급기부(56)로부터 차광판(50)의 내측에 공기를 보내고, 차광판(50)내의 공기를 배기부(57)로부터 배출함으로써, 온도가 높아진 공기를 온도가 낮은 공기와 교체할 수 있다.

이에 의해, 온도가 낮아진 차광판(50) 내측의 공기는, 온도가 높아져 있는 편광소자(25)와 열교환을 실시하여, 편광소자(25)의 온도를 낮출 수 있다. 이와 같이, 급기부(56)와 배기부(57)로 이루어진 급배기부(55)는 차광판(50)의 내측에 공기를 보내고, 차광판(50)내의 공기를 배출함으로써, 편광소자(25)를 냉각할 수 있는 냉각풍(E)을 차광판(50)의 내측에 흐르게 하는 것이 가능해져 있고, 편광소자(25)는 이 냉각풍(E)에 방열함으로써 온도가 저하된다.

또한, 차광판(50)은 유리판(52)에 의해 내측이 폐색되어 있으므로, 차광판(50)의 내측에는, 먼지 등이 들어가지 않게 되어 있다. 이 때문에, 워크(W)에 조사하는 편광 광을 출사하는 편광소자(25)에도 먼지 등이 부착되기 어려워져 있어, 편광소자(25)는 오염되기 어려워져 있다.

이상의 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)는 차광판(50)에서의, 편광소자 유지부(26)의 개구부(27)가 위치하는 측의 반대 측 단부에 유리판(52)을 설치하고 있으므로, 편광소자(25)에 오염물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 편광소자(25)에서의 소광비가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 광배향의 성능을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다.

또한, 차광판(50)에는 복수 부분에 급배기부(55)가 형성되고, 차광판(50)의 내측에는 급배기부(55)에 의해 냉각풍(E)이 흐르므로, 상기 냉각풍(E)에 의해 편광소자(25)를 냉각할 수 있다. 그 결과, 편광소자(25)의 온도가 높아지는 것에 기인하는 편광소자(25)의 열화를 억제할 수 있어, 소광비의 저하를 더 확실하게 억제할 수 있다.

[변형예]

또한, 상술한 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)에서, 급배기부(55)는 X축 방향에 면하고 있는 차광판(50)의 벽면에 형성되어 있지만, 급배기부(55)는 다른 위치에 형성되어 있어도 좋다. 도 9는 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치의 변형예이고, 차광판을 Y축 방향으로 본 경우의 설명도이다. 도 10은 도 9의 D-D 화살표 방향으로 본 도면이다. 급배기부(55)는 예를 들어 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 차광판(50)이 갖는 4개의 벽면 중, Y축 방향에 면하고 있는 벽면에 설치되어 있어도 좋다. 구체적으로 급배기부(55)는 Y축 방향의 단부에 위치하여 Y축 방향에 면하고 있는 2개의 벽면 중, 한 쪽 벽면에 급기부(56)가 설치되고, 다른 쪽 벽면에 배기부(57)가 형성됨으로써 설치되어 있어도 좋다.

이 경우, 예를 들어 편광소자(25)가 X축 방향으로 복수 나열되어 설치되어 있는 경우, X축 방향에서의 편광소자(25)의 위치에 대응하여, 복수의 급기부(56)와 배기부(57)가 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 급기부(56)와 배기부(57)를, 편광소자(25)에 대응하여 설치함으로써, 급기부(56)와 배기부(57)에 의해 차광판(50)의 내측에 흐르는 냉각풍(E)을 편광소자(25)마다 대응시켜 흐르게 할 수 있다. 이에 의해, 편광소자(25)를, 보다 확실하게 냉각할 수 있고, 온도가 높아지는 것에 기인하는 편광소자(25)의 열화를 더 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태 2에 관한 편광 광 조사 장치(40)에서는 급기부(56)에 송풍장치가 접속되는 사례에 대해서 기재했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 파이프 형상의 배기부(57)에 송풍장치가 접속되고, 송풍장치를 사용하여 배기부(57)로부터 공기를 빼는 사례로 해도 좋다. 또한, 급기부(56) 및 배기부(57)가 어느 쪽도 파이프 형상으로 되어 있어, 공기순환장치에 의해 냉각풍(E)이 순환되어도 좋다.

또한, 상술한 편광 광 조사 장치(1, 40)에서는 반사판(10)은 기재가 유리이고 반사면(11)은 다층막에 의해 형성되어 있지만, 반사판(10)은 다른 재료로 설치되어도 좋다. 반사판(10)은 예를 들어 전체가 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 반사면(11)은 엄밀하게 타원 형상으로 형성되어 있지 않아도 좋다.

또한, 상술한 편광 광 조사 장치(1, 40)에서는 광원(5)은 관형의 소위 방전램프를 사용하여 설명하고 있지만, 광원(5)은 방전램프 이외의 것을 사용해도 좋다. 광원(5)은 예를 들어, 파장이 200㎚ 내지 400㎚인 자외선을 방출할 수 있는 LED칩, 레이저다이오드, 유기 EL 등의 소형 램프를 이격시켜 직선 형상으로 배치하는 등, 자외선을 포함하는 광을 방출하는 것이면, 방전램프 이외의 것이어도 좋다.

[실시형태 3]

다음에, 본 발명의 실시형태에 관한 자외선 조사 장치(210)(「편광 광 조사 장치(210)」라고도 함. 이하 동일.)를 도면에 기초하여 설명한다. 도 11은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도, 도 12는 실시형태에 관한 자외선 조사 장치를 Y축 방향에서 본 도면, 도 13은 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 제1 편광소자의 구성을 도시한 모식도이다.

도 11에 도시된 실시형태의 편광 광 조사 장치(210)는 배향처리의 대상물로서의 워크(W)의 표면에, 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축(PB)(도 11에 화살표로 도시하고, 진동방향이라고도 함)의 자외선(UC)을 조사하는 장치이다. 실시형태의 편광 광 조사 장치(210)는, 예를 들어 액정패널의 배향막, 시야각 보상 필름의 배향막이나 편광필름 등의 제조에 사용된다. 편광 광 조사 장치(210)는 주로 원하는 파장으로서의 파장이 365[㎚]인 자외선(UC)을 워크(W)의 표면에 조사한다. 또한, 본 실시형태에서 말하는 「자외선」이라는 것은 예를 들어 340[㎚] 내지 400[㎚]까지의 파장대의 광을 말한다.

또한, 워크(W)의 표면에 조사되는 자외선(UC)의 편광축(PB)은 워크(W)의 구조, 용도, 또는 요구되는 사양에 따라서 적절하게 설정된다. 이하, 워크(W)의 폭방향을 X축 방향이라고 하고, X축 방향에 직교하고 또한 워크(W)의 길이방향을 Y축 방향이라고 하며, Y축 방향 및 X축 방향에 직교하는 방향을 Z축 방향이라고 부른다. 또한, Z축과 평행인 방향에 대해서 Z축의 방향을 나타내는 화살표의 선단을 향하는 방향을 상방, Z축의 방향을 나타내는 화살표의 선단을 향하는 방향에 대향하는 방향을 하방이라고 부른다.

편광 광 조사 장치(210)는 도 11에 도시한 바와 같이, 동일하게 모든 방향으로 진동하고 또한 파장이 200[㎚] 내지 900[㎚] 정도의 자외선, 가시광선, 적외선을 포함하는 광(U)을 방출하는 광원(211), 제1 편광소자(216), 및 흡수형 편광소자(218)를 갖는다. 또한, 미러(212), 필터(214)를 구비해도 좋다.

광원(211)은 자외선 투과성의 유리관내에 수은, 아르곤, 크세논 등의 희가스가 봉입된 수은램프나, 수은램프에 철이나 요오드 등의 메탈할라이드가 추가로 봉입된 메탈할라이드 램프 등의 관형 램프가 사용되고, 적어도 직선 형상의 발광부를 갖고 있다. 광원(211)의 발광부의 길이방향은 Y축 방향과 평행이다. 광원(211)이 방출하는 광(U)은 파장이 200[㎚]~900[㎚] 정도의 자외선, 가시광선, 적외선을 포함하고, 여러 편광축 성분을 갖는, 소위 비편광의 광이다. 본 실시형태에서, 광원(211)은 하나 설치되고, 또한, 제1 편광소자(216), 흡수형 편광소자(218) 및 워크(W)의 상방에 배치되어 있다.

미러(212)는 광원(211)의 상방에 설치되고, 광원(211)으로부터 방출된 광(U)을 워크(W)를 향하여 반사한다. 또한, 광원(211)으로부터 방출된 광(U)이 미러(212)에 의해 반사된 광을 광(U')이라 한다. 미러(212)로서는 팽행형의 포물면경, 집광형의 타원 미러, 또한 다른 형상의 미러 등을 사용할 수 있다.

필터(214)는 광원(211)으로부터 방출된 광(U) 및 미러(212)에 의해 반사된 광(U') 중 자외선(UA)을 투과하고, 자외선(UA) 이외의 투과를 억제(제한)하는 것이다. 필터(214)는 광원(211)으로부터 방출된 광(U) 및 미러(212)에 의해 반사된 광(U') 중 자외선(UA)을 제1 편광소자(216) 측에 방출한다. 또한, 필터(214)가 방출하는 자외선(UA)은 여러 편광축 성분을 갖는, 소위 비편광의 광이다. 본 실시형태에서 필터(214)는 광원(211)의 하방이고 또한 제1 편광소자(216)의 상방에 설치되어 있다.

또한, 본 발명에서 필터(214)는, 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 가열을 억제하는 것이 가능하다면 단일 필터(214)만으로 구성되어도 좋고, 필터(214)를 복수 매 겹쳐 구성되어도 좋다. 또한, 필터(214)를 구성하는 것으로서, 원하는 파장의 자외선 등의 광을 투과하는 밴드패스 필터나, 가시광선 등을 반사 또는 흡수하고 또한 원하는 파장의 자외선 등의 광을 투과하는 다이크로익 필터를 사용할 수 있다. 또한, 필터(214)는 예를 들어 가시광을 차단하는 기능을 갖는 막을 한 쪽의 표면에 형성하고, 적외광을 차단하는 기능을 갖는 막을 다른 쪽 표면에 형성해도 좋으며, 가시광을 차단하는 기능을 갖는 막과 적외광을 차단하는 기능을 갖는 막 중 어느 것이 표면에 형성되어도 좋다.

제1 편광소자(216)는 필터(214)를 투과하는 광(자외선(UA))이 조사된다. 제1 편광소자(216)는 필터(214)를 투과하는 광(자외선(UA)) 중 기준방향과 평행인 편광축(PA)의 편광 광으로서의 자외선(UB)을 흡수형 편광소자(218)를 향하여 투과한다. 즉, 제1 편광소자(216)는 필터(214)를 투과하여, 동일하게 모든 방향으로 진동한 여러 편광축 성분을 갖는 자외선(UA)으로부터, 기준방향으로만 진동한 편광축(PA)의 자외선(UB)을 취출하는 것이다. 또한, 기준방향으로만 진동한 편광축(PA)의 자외선(UB)을 일반적으로 직선 편광이라고 한다.

본 실시형태에서 제1 편광소자(216)는 필터(214)의 하방이고 또한 흡수형 편광소자(218)의 표면의 상방에 설치되어 있다. 제1 편광소자(216)는 도 13에 도시한 바와 같이 유리판(216a)의 표면에 높이 50~300㎚, 폭 10~200㎚, 피치 50~300㎚로 산화티탄을 증착시킨 나노사이즈의 격자(216b)가 규칙적으로 형성된, 소위 와이어 그리드 편광소자이다. 제1 편광소자(216)로서는 예를 들어 Moxtek사제의 UVT260A를 사용할 수 있다. 또한, 제1 편광소자(216)는 도 13에 도시한 바와 같이, 유리판(216a) 측, 즉 격자(216b)가 형성되어 있지 않은 측의 면을 필터(214) 측을 향하는 것이 바람직하다.

흡수형 편광소자(218)는 제1 편광소자(216)를 투과하는 광(자외선(UB))이 조사된다. 흡수형 편광소자(218)는 제1 편광소자(216)를 투과하는 광(자외선(UB)) 중 기준방향과 평행인 편광축(PB)의 편광 광(자외선(UC))을 워크(W)를 향하여 투과한다. 즉, 흡수형 편광소자(218)는, 제1 편광소자(216)를 투과하고 편광축(PA)을 갖는 자외선(UB)로부터, 기준방향으로만 진동한 편광축(PB)의 자외선(UC)을 취출하는 것이다. 또한, 기준방향으로만 진동한 편광축(PB)의 자외선(UC)을 일반적으로 직선 편광이라고 한다. 또한, 자외선(UA, UB, UC)의 편광축(PA, PB)이라는 것은 상기 자외선 (UA, UB)의 전장 및 자장의 진동방향이다.

본 실시형태에서 흡수형 편광소자(218)는 필터(214)의 하방이고 또한 워크(W)의 표면의 상방에 설치되어 있다. 흡수형 편광소자(218)는 유리판에 포함되는 일정방향으로 정렬된 금속 나노입자를 형성한 것으로, 제1 편광소자(216)를 투과하는 자외선(UB) 중 기준방향과 직교하는 편광축(PB)(도 11에 일례를 도시함)의 자외선을 흡수하는 편광소자로, 기준방향과 평행인 편광축(PB)의 자외선(UC)을 투과하는 것이다. 흡수형 편광소자(218)로서는 예를 들어 CODIXX사제의 colorpol(등록상표) UV375BC5를 사용할 수 있다.

상술한 구성의 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(210)는 워크(W)를 흡수형 편광소자(218)의 하방에 위치시키고, 광원(211)으로부터 광(U)을 방출한다. 그러면, 광원(211)이 방출한 광(U)이 직접 또는 미러(212)에 의해 반사되어 필터(214)에 조사된다. 편광 광 조사 장치(210)는 필터(214)가 자외선(UA)을 제1 편광소자(216)를 향하여 투과하고, 자외선(UA) 이외의 광의 투과를 억제한다. 그리고, 편광 광 조사 장치(210)는 제1 편광소자(216)가 자외선(UA) 중 기준방향과 평행인 편광축(PA)의 자외선(UB)을 흡수형 편광소자(218)를 향하여 투과한다. 또한, 편광 광 조사 장치(210)는 흡수형 편광소자(218)가 자외선(UB) 중 기준방향과 평행인 편광축(PB)의 자외선(UC)을 워크(W)의 표면의 광조사 영역을 향하여 투과하고, 워크(W)의 표면에 배향처리를 실시한다.

상술한 구성의 실시형태에 관한 편광 광 조사 장치(210)에서 흡수형 편광소자(218)를 사용함으로써, 반사형 편광소자인 와이어 그리드형 편광소자를 사용하는 경우에 비하여, 편광 광 특성 중 하나인 소광비를 높일 수 있다. 또한, 와이어 그리드형 편광소자에서는 와이어 그리드가 형성된 면과 와이어 그리드가 형성되어 있지 않은 면의 소위 표리가 있고, 와이어 그리드 편광소자의 표리에 의해 소광비가 변화된다. 그러나, 흡수형 편광소자(218)는 흡수형 편광소자(218)의 내부에 형성된 금속 나노입자가 기준방향 이외에 진동한 광을 흡수하므로, 와이어 그리드 편광소자와 같이, 소위 표리(裏表)가 없으므로 취급이 용이하다.

또한, 편광 광 조사 장치(210)에서 기준방향과 교차하는 편광축(PB)의 자외선을 흡수하는 흡수형 편광소자(218)에는, 미리 편광축(PA)과 평행인 자외선(UB)이 조사되고, 자외선(UB) 이외의 광이 조사되는 것이 규제된다. 이 때문에, 편광 광 조사 장치(210)는 흡수형 편광소자(218)가 흡수하는 광, 구체적으로는 흡수형 편광소자(218)의 내부에 형성된 금속 나노입자가 흡수하는 광의 양을 감소시킬 수 있다. 금속 나노입자가 흡수하는 광의 양을 감소시킬 수 있으면, 흡수형 편광소자(218)의 온도상승이 억제되고, 흡수형 편광소자(218)가 고온이 될 가능성이 낮아지므로, 예를 들어 흡수형 편광소자(218)가 파손되는 등의 문제를 억제할 수 있다. 따라서, 편광 광 조사 장치(210)는 흡수형 편광소자(218)를 사용해도, 흡수형 편광소자(218)의 파손 등의 문제를 억제할 수 있다.

또한, 편광 광 조사 장치(210)에서 흡수형 편광소자(281)에는 자외선(UB)이 조사되고, 자외선(UB) 이외의 파장의 광이 조사되는 것이 규제되므로, 흡수형 편광소자(218)에 광(U) 및 광(U')이 직접 조사되는 경우보다도 흡수형 편광소자(218)의 소광비가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 소광비라는 것은 흡수형 편광소자(218)의 직선편광인 자외선(UC)의 최대 투과율을, 직선 편광인 자외선(UC)의 최소 투과율로 나눈 값을 말한다. 즉, 소광비=최대 투과율/최소 투과율이다. 또한, 투과율이라는 것은 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)를 통과한 자외선(UC)의 방사발산도를, 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)에 입사하는 자외선(UA)의 방사발산도로 나누고, 100을 곱하여 얻어지는 값(%)이다. 즉, 투과율(%)=(자외선(UC)의 방사발산도/자외선(UA)의 방사발산도)×100이다.

편광 광 조사 장치(210)는 필터(214)가 단파장의 자외선의 투과를 억제하므로, 짧은 파장의 자외선이 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)에 조사되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 편광 광 조사 장치(210)는 필터(214)가 긴 파장의 자외선, 가시광선, 적외선의 투과를 억제하므로, 긴 파장의 자외선, 가시광선, 적외선이 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)에 조사되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 편광 광 조사 장치(210)는 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 수명의 저하를 확실하게 억제할 수 있고, 또한 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 소광비의 저하를 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 편광 광 조사 장치(210)는 광원(211)으로서 수은램프 또는 메탈할라이드 램프를 사용하고 있으므로, 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 수명과 소광비의 저하를 억제하면서도 충분한 광량의 자외선(UC)을 워크(W)에 조사할 수 있고, 대상물에 대해서 광을 조사하는 소요 시간을 억제할 수 있다.

또한, 편광 광 조사 장치(210)는 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 양쪽을 사용함으로써, 제1 편광소자(216) 또는 흡수형 편광소자(218) 중 어느 한 쪽만을 사용한 경우보다 소광비가 더욱 향상된다.

여기에서 필터(214), 제1 편광소자(216), 흡수형 편광소자(218)의 유무에 의한 상대조도, 소광비 및 흡수형 편광소자의 온도변화에 대해서 평가를 실시했다. 또한, 흡수형 편광소자(218)의 표면온도는 350℃ 이하인 것이 바람직하다. 흡수형 편광소자(218)의 표면온도가 350℃를 초과하면, 흡수형 편광소자(218)가 열에 의해 파손되어 바람직하지 않다. 또한, 상대조도는 비교예 2의 조건, 즉 흡수형 편광소자(218)만을 설치하고 광원(211)에 대한 단위길이당 입력전력[W/㎝](이하, 간단히 「입력전력」이라고 부름)을 120으로 설정했을 때의 365㎚ 조도를, 100으로 규격화한 값이다. 또한, 조도는 조도계 본체: 우시오덴키샤제 UIT-250, 센서: 우시오덴키샤제 UVD-S365에 의해 측정했다.

또한, 비교예 1은 제1 편광소자(216)만을 사용하고, 입력전력 [W/㎝]을 120으로 설정했다. 비교예 2는 흡수형 편광소자(218)만을 사용하고, 입력전력 [W/㎝]을 120으로 설정했다. 비교예 3은 흡수형 편광소자(218)만을 사용하고 입력전력 [W/㎝]을 160으로 설정했다. 비교예 4는 필터(214) 및 흡수형 편광소자(218)를 사용하여 입력전력 [W/㎝]을 160으로 설정했다. 비교예 5는 필터(214) 및 흡수형 편광소자(218)를 사용하여, 입력전력 [W/㎝]을 200으로 설정했다. 본 발명 1은 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)를 사용하여, 입력전력 [W/㎝]을 160으로 설정했다. 본 발명 2는 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)를 사용하여, 입력전력 [W/㎝]을 200으로 설정했다. 본 발명 3은 필터(214), 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)을 사용하여 입력전력 [W/㎝]을 160으로 설정했다. 본 발명 4는 필터(214), 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)를 사용하여 입력전력 [W/㎝]을 220으로 설정했다.

결과를 도 14에 도시한다. 도 14의 본 발명 1, 2로부터 명백한 바와 같이, 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)을 사용함으로써, 소광비는 60:1을 만족하면서 흡수형 편광소자(218)의 온도상승을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 도 14의 본 발명 3, 4로부터 명백한 바와 같이, 본 발명 1, 2의 구성에 추가하여 필터(214)를 사용함으로써 소광비를 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 입력전력 [W/㎝]을 220으로 설정해도, 흡수형 편광소자(218)의 온도를 350℃ 이하로 유지하면서 상대조도를 높게 할 수 있고, 소광비도 70:1을 만족할 수 있다.

또한, 제1 편광소자(216)는 상기의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 15에 도시한 바와 같이, 2매의 와이어 그리드 편광소자를, 격자가 형성된 면끼리 겹쳐 제1 편광소자(216)로 해도 좋다. 또한, 제1 편광소자(216)는 흡수형 편광소자이어도 좋다.

(변형예)

도 16은 제1 실시형태에 관한 자외선 조사 장치(220)(「편광 광 조사 장치(220)」라고도 함. 이하 동일)의 변형예의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.

본 변형예에서는 제1 편광소자(216)와 흡수형 편광소자(218)를 일체로 한 편광 광 조사 장치(220)를 나타낸다. 이와 같은 구성에서도 실시형태 3과 동일하게, 소광비를 개선하는 것이 가능해진다.

도 17은 제1 실시형태에 관한 자외선 조사 장치의 다른 변형예의 개략적인 구성을 도시하는 측면도이다.

본 변형예에서는 제1 편광소자(216)와 흡수형 편광소자(218)를 일체로 하고, 또한 제1 편광소자(216)와 흡수형 편광소자(218) 사이에, 제1 편광소자(216) 및 흡수형 편광소자(218)의 굴절률과 거의 동일한 매질(219)을 개재시킨 자외선 조사 장치(230)(「편광 광 조사 장치(230)」라고도 함)를 도시한다. 이와 같은 구성에서도 실시형태 3과 동일하게, 소광비를 개선하는 것이 가능해진다.

본 발명의 몇가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동일하게, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

1, 40, 100: 편광 광 조사 장치 5: 광원
10: 반사판 11: 반사면
12: 공극부 20: 필터
21: 필터 프레임 25: 편광소자
26: 편광소자 유지부 27: 개구부
30, 50: 차광판 31, 51: 차광판 반사면
52: 유리판(투명부재) 55: 급배기부
56: 급기부 57: 배기부
210: 220, 230: 편광 광 조사 장치 211: 광원
212: 미러 214: 필터
216: 제1 편광소자 218: 흡수형 편광소자
219: 매질 U: 광
UA: 자외선(광) UB: 자외선(편광 광)
UC: 자외선(편광 광) PA: 편광축
PB: 편광축 W: 워크(대상물)

Claims

광을 방출하는 광원;
상기 광원으로부터 방출된 상기 광이 조사되어 자외선을 방출하는 필터;
상기 필터의 상기 광원과 대향하는 측에 설치되고, 상기 자외선을 입사하여 편광 광을 출사하는 편광소자;
상기 편광소자를 유지하고, 상기 편광소자로부터 출사된 상기 편광 광을 투과하는 개구부를 갖는 편광소자 유지부; 및
상기 편광소자 유지부의, 상기 광원과 대향하는 측에 설치되고, 상기 개구부를 둘러싸고 설치되는 차광판을 구비하는, 편광 광 조사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 차광판의, 상기 개구부가 위치하는 측의 반대 측의 단부에는, 상기 차광판의 내측의 공간을 폐색하는 투명부재가 설치되어 있는, 편광 광 조사 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 차광판에는 복수 부분에 급배기부가 형성되어 있는, 편광 광 조사 장치.
광을 방출하는 광원;
상기 광원으로부터 방출된 광 중 미리 정해진 기준 방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과하는 제1 편광소자; 및
상기 제1 편광소자를 투과한 광 중 미리 정해진 기준방향과 평행인 편광축의 편광 광을 투과하는 흡수형 편광소자를 구비하는, 편광 광 조사 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 광원과 상기 제1 편광소자 사이에 필터를 설치하는, 편광 광 조사 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 광원은 수은램프 또는 메탈할라이드 램프인, 편광 광 조사 장치.