TW201333536A

TW201333536A - 偏光光線照射裝置

Info

Publication number: TW201333536A
Application number: TW101145971A
Authority: TW
Inventors: Kazutoshi Shinoda
Original assignee: Ushio Electric Inc
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-08-16
Also published as: CN105929604A; CN103246113A; TWI599798B; KR20130089592A; KR20160002633A; CN105929604B; TWI534479B; JP5056991B1; JP2013160833A; TW201612586A; KR101630007B1; CN103246113B

Abstract

〔課題〕於使用並排配置複數偏光板之偏光元件單元的偏光光線照射裝置中，實現外部氣體不會從偏光板之邊際的間隙被吸入至燈室內。〔解決手斷〕偏光光線照射裝置係具備具有棒狀的燈管(21)與溝狀鏡片(22)的光射出部(2)，於光射出側，設置有並排配置複數偏光元件(1)的偏光元件單元(80)。冷卻風係被冷卻機(20)冷卻，藉由送風機(30)，經由通風路徑(50)，被送至前述鏡片(22)的光射出側，冷卻燈管(21)與鏡片(22)，而回到冷卻機(20)。設置對前述鏡片(22)與前述偏光元件單元(80)之間的空間供給氣體(乾淨乾燥空氣)的噴嘴(3)，使前述空間成為正壓。藉此，可防止外部氣體被吸入至燈室(10)內。

Description

偏光光線照射裝置

本發明係關於對液晶元件的配向膜及視角補償薄膜(viewing angle compensation film)的配向層等照射所定波長的偏光光線來進行配向的偏光光線照射裝置。

近來，關於以液晶面板為首之液晶顯示元件的配向膜及視角補償薄膜的配向層等之配向處理，逐漸採用照射紫外線區域之波長的偏光光線來進行配向之稱為光配向的技術。以下，將設置藉由光線來進行配向之配向膜或配向層的薄膜等，將藉由光線產生配向特性的膜或層總稱稱為光配向膜。

光配向膜係伴隨液晶面板的大型化，例如像一邊為2000mm以上的四角形地大面積化。

為了對於前述般之大面積的光配向膜進行光配向，提案有組合了棒狀的燈管與具有線柵狀之光柵的偏光元件(以下稱為線柵偏光元件)的偏光光線照射裝置(例如參照專利文獻1)。

於光配向膜用的偏光光線照射裝置中，棒狀燈管係可製作發光長度比較長者。為此，使用具備因應配向膜的寬度之發光長度的棒狀燈管，一邊照射來自該燈管的光線，一邊使配向膜往正交於燈管之長邊方向移動的話，可在比較短的時間對廣泛面積的配向膜作光配向處理。

於圖5揭示組合身為線狀光源之棒狀燈管與線柵偏光元件的偏光光線照射裝置之構造例的圖。

於同圖中，身為光配向膜的工件4係例如如視角補償薄膜之帶狀長條工件，從輸送輥R1被送出，被搬送至圖中箭頭方向，如後述般藉由偏光光線照射來進行光配向處理，而被捲繞輥R2捲繞。

偏光光線照射裝置的光射出部2係具備放射光配向處理所需之波長之光線(紫外線)的棒狀燈管21，例如高壓水銀燈及水銀之外加入其他金屬的金屬鹵素燈，與將來自棒狀燈管21之紫外線朝向工件4反射的溝狀反射鏡22。如前述般，棒狀燈管21的長度係使用發光部具備對應與工件4的搬送方向正交之方向的寬度之長度者。光射出部2係以燈管21的長邊方向成為工件4的寬度方向(對於搬送方向正交的方向)之方式配置。

於光射出部2的光射出側，設置有身為偏光元件之線柵偏光元件1。來自光射出部2的光線係藉由偏光元件1進行偏光，形成偏光光線照射區域。工件4係藉由通過光射出部2下的偏光光線照射區域，進行光配向處理。

在光路徑中插入線柵偏光元件的話，平行於光柵的長邊方向之偏光成分會大部分反射或被吸收，正交之偏光成分會通過。所以，通過線柵偏光元件的光線係成為具有與偏光元件之光柵的長邊方向正交之方向的偏光軸之偏光光線。

對讓使用於光配向之紫外線偏光的線柵偏光元件，係需要細微的加工技術，利用使用於半導體製造之微影技術及蝕刻技術來製作。因此，無法作出大型者，現狀可製作的大小係到φ 300mm程度為止。

因此，提案有在需要因應發光長度較長之棒狀光源，例如長度1m至3m等之棒狀的高壓水銀燈或金屬鹵素燈之較大(較長)的偏光元件時，將複數個從玻璃基板切出之矩形的線柵偏光元件對齊於光柵的方向，在框架中沿著燈管的長邊方向並排，作為一個偏光元件來使用(例如參照專利文獻2)。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2011-145381號公報

〔專利文獻2〕日本專利第4506412號公報

〔專利文獻3〕日本專利第4424296號公報

〔非專利文獻〕

〔非專利文獻1〕竹田、野中、藤本「Clean room environmental problems. Siloxane chemical compounds」 cleantechnology 1998年4月號第34頁

圖6係揭示圖5所示之偏光光線照射裝置的燈具(燈室)之構造例的圖，同圖係揭示對於燈管的長邊方向正交之方向的剖面圖。

於燈室10，設置有棒狀的燈管21，與具有由剖面為拋物線狀之溝狀反射鏡22所構成之光射出部2的光源部11，於其上部，配置有降低燈管點燈時冷卻燈管及反射鏡之冷卻風的溫度之水冷式的冷卻機(散熱器)20，與產生冷卻風的送風機(吹氣機)30。

光源部11係被間隔壁40包圍，燈室10的外壁(框體)60覆蓋其外側。在燈室10的外壁60與前述之間隔壁40之間設置有間隙。此間隙係成為冷卻風通過的通風路徑50。又，於燈室10的外壁60，形成有從光源部11朝向工件4照射之光線通過的光射出窗70。於此光射出窗70，安裝有具有使通過之光線偏光之線柵偏光元件1的偏光元件單元80。

於圖7揭示偏光元件單元的構造。

偏光元件單元80係將複數線柵偏光元件(以下也稱為偏光板)1，沿著棒狀燈管21的長邊方向並排於框架(保持框)81內來保持者。在偏光板與偏光板之間，需要具有1mm至2mm程度的間隙。此係因為必須以偏光板彼此之光柵的方向成為平行之方式，使各偏光板在其平面內旋轉來進行位置調整。偏光板與偏光板之間的間隙，係成為偏光板旋轉移動用的調整所需部分。然後，此間隙係以非偏光光線不會從此漏出之方式，藉由配合間隙之寬度與偏光板之邊之長度的遮光板82覆蓋。

回到圖6，針對燈管點燈時之燈管冷卻風的流向進行說明。

從吹氣機30送出之冷卻風係通過間隔壁40與外壁60之間的通風路徑50，從偏光元件單元80與反射鏡22之間被擷取，用以冷卻燈管21與反射鏡22。

冷卻燈管21及反射鏡22而溫度變高的冷卻風係透過形成在反射鏡22上部的冷卻風通風孔41，流入散熱器20而被冷卻，藉由吹氣機30送出來再次冷卻燈管21與反射鏡22。亦即，冷卻風循環於燈室內。

圖8係揭示使冷卻風循環之偏光光線照射裝置的其他構造例的圖。再者，同圖(a)係對於棒狀燈管的長邊方向正交之方向的剖面圖，同圖(b)係從上觀看同圖(a)的圖。

偏光光線照射裝置係由以棒狀燈管21及溝狀反射鏡22構成的光源部11，與內藏送風機30及冷卻機20的附屬設備90所構成，光源部11與附屬設備90係利用導管91、92連接。又，附屬設備90的送風機(吹氣機)30與冷卻機(散熱器)20係藉由導管93連接。

於光源部11的光射出部，形成有光射出窗70，於此光射出窗70，安裝有具有線柵偏光元件1的偏光元件單元80。

從吹氣機30送出之冷卻風係從附屬設備90通過導管91而被送入至光源部11，冷卻燈管21與反射鏡22及光源部11整體，從光源部11被排出。從光源部11排出的冷卻風係通過導管92，被送至附屬設備90，進入冷卻機 20而被冷卻。被冷卻之冷卻風係進入送風機30，再次通過導管91而被送至光源部11。如此，冷卻風循環於光源部11與附屬設備90之間。

關於在前述燈室內使冷卻風循環的光照射器，例如記載於專利文獻3。

如此，於在封閉空間之燈室內使冷卻風循環的光照射器中，基本上在燈室內與外，應該不會產生空氣(air)的處理。但是，於藉由吹氣機將此種冷卻風從燈管與鏡片側吸入之構造的燈室中，燈室內的壓力並不均勻。於圖6、圖8所示之裝置中，在吹氣機的吹出口附近的壓力較高，相對於燈室外的周邊氣氛為正壓。

另一方面，冷卻風被吸入之附近，例如燈管21與偏光元件單元80之間壓力較低，相對於燈室外的周邊氣氛為負壓。因此，於圖6、圖8所示之燈室中，從上述之並排於偏光元件單元80之偏光元件1彼此的間隙，外部氣體會被吸入燈室內。

在配置此種偏光光線照射裝置，半導體或液晶顯示裝置之工廠的無塵室之氣氛中，包含有被稱為矽氧烷化合物(siloxane compound)的物質，公知會成為製造上的障礙及生產率之惡化的原因(例如參照非專利文獻1)。

矽氧烷化合物細例如包含有許多光阻劑的顯像液等。矽氧烷化合物係被照射紫外線與光化學反應而產生白粉，會讓紫外線照射裝置內部之光學元件的表面白濁。

因此，於圖6、圖8所示之偏光光線照射裝置的燈室中，會發生矽氧烷化合物與外部氣體一起從偏光板彼此的間隙被吸入，與從燈管放射之紫外線產生反應，使線柵偏光元件之燈管側的表面白濁之問題。偏光板的表面白濁的話，紫外線的透射率會降低，照射至工件之偏光光線的照度也會降低。

線柵偏光元件係在玻璃基板等的表面形成細微之光柵者，於此面附著矽氧烷化合物的話，並無法簡單清洗掉。

作為防止此問題的方法之一，有利用樹脂等埋填並排於偏光元件單元之偏光板的邊際部分之間隙，使其成為密閉構造的方法。但是，如前述般，此間隙係為了對齊偏光板彼此之光柵的方向之調整所需者，無法設為密閉構造。

本發明係用以解決前述問題者，本發明的目的係實現在使用並排配置複數偏光板之偏光元件單元的偏光光線照射裝置中，即使讓複數偏光板之邊際具有間隙之狀態下，外部氣體也不會從此間隙被吸入至燈室內。

如上所述，於使用並排配置複數偏光板之偏光元件單元的偏光光線照射裝置中，會發生矽氧烷化合物與外部氣體一起從偏光板的間隙被吸入的問題。外部氣體被吸入至燈室內係因為燈室內即使只有部分，也有相對於燈室外的壓力為負壓之部分。

所以，燈室內的整體壓力如果相對於外部氣體的壓力成為正壓的話，就不會吸入外部氣體。如前述般，燈室係吸入冷卻風的燈管與燈室的光射出窗(偏光元件單元)之間容易成為負壓，且偏光板彼此之間有間隙，因此容易吸入外部氣體。

因此，於本發明中，在具備具有棒狀的燈管與反射來自該燈管之光線的溝狀鏡片之放射包含紫外線之光線的光源，並於光射出部，設置有並排配置複數偏光板之使來自前述光源之光線偏光的偏光元件的偏光光線照射裝置中，設置對前述溝狀鏡片與前述偏光元件單元之間的空間供給氣體(乾淨乾燥空氣，CDA)的氣體供給手段，使此部分成為正壓。藉此，可使燈室的內部成為正壓，可防止吸入外部氣體。

又，在燈管與偏光元件單元之間，沿著燈管的長邊方向來配置透射光配向處理所需之波長之紫外線的濾光器、不具有濾光特性之石英板等的透光特性，對偏光元件單元與透光構件之間供給空氣的話，因為偏光元件單元之燈管側的空間會確實變成正壓，更加有效果。

亦即，於本發明中，如以下所述來解決前述課題。

(1)一種偏光光線照射裝置，係在設置光射出部的燈具內，具有放射包含紫外線之光線的光源，該光源具有棒狀的燈管與反射來自該燈管之光線的溝狀鏡片，於該溝狀鏡片，設置有從該鏡片的光射出側導入且用以冷卻前述燈管與溝狀鏡片的冷卻風所通過之開口，並具備用以冷卻通過前述鏡片的開始之冷卻風的冷卻機，與將藉由該冷卻機冷卻之冷卻風送往前述鏡片之光射出部的送風機，其中，於前述光射出部，設置有並排配置複數偏光板之使來自前述光源的光線偏光的偏光元件；在前述溝狀鏡片與前述偏光元件之間的空間，設置有供給氣體的氣體供給手段。

(2)於前述(1)中，在前述溝狀鏡片與前述偏光元件之間，配置透光構件；前述氣體供給手段，係對前述透光構件與偏光元件之間的空間供給氣體。

(3)於前述(1)(2)中，作為偏光元件，使用並排配置偏光板的線柵偏光元件。

於本發明中，可獲得以下效果。

(1)因為設置對溝狀鏡片與前述偏光元件之間的空間供給氣體(空氣)的氣體供給手段，燈室的內部，尤其是偏光元件單元之燈管側的空間會成為正壓，所以即使在並排於偏光元件單元之複數偏光元件之間設置間隙，外部氣體也不會從此被吸入至燈室內。所以，起因於矽氧烷化合物之偏光元件表面的白濁會消失，可防止偏光光線之照度的降低。

(2)藉由在溝狀鏡片與偏光元件之間配置透光構件，從氣體供給手段對此透光構件與偏光元件之間的空間供給氣體，即使減少氣體的流量，也可均勻提高透光構件與偏光元件之間的壓力，藉此，可減輕公用設施的負擔。

圖1係揭示本發明的偏光光線照射裝置之第1實施例的圖。同圖係對於燈管的長邊方向正交之方向的剖面圖。再者，在以下的實施例中，針對前述圖6所示之構造的偏光光線照射裝置進行說明，但是，本發明也可同樣適用於前述圖8所示之構造的偏光光線照射裝置。

於圖1中，與圖6之先前的裝置不同的部分，係設置對反射鏡22與前述偏光元件80之間的空間供給氣體(乾淨乾燥空氣)的噴嘴3(氣體供給手段)之處。此外的構造係與圖6所記載之裝置基本上相同。

亦即，於燈室10，設置有棒狀的燈管21，與具有由溝狀反射鏡22所構成之光射出部2的光源部11，於其上部，配置有降低燈管點燈時冷卻燈管21及反射鏡22之冷卻風的溫度之水冷式的冷卻機(散熱器)20，與產生冷卻風的送風機(吹氣機)30。

光源部11係被間隔壁40包圍，燈室10的外壁(框體)60覆蓋其外側。外壁60與前述間隔壁40之間的間隙係成為冷卻風通過的通風路徑50。

於溝狀的反射鏡片22，設置有從該鏡片22的光射出側導入，用以冷卻前述燈管與溝狀鏡片之冷卻風通過的開口(冷卻風通風孔41)，通過冷卻風通風孔41的冷卻風係藉由冷卻機20冷卻，藉由送風機30經由前述通風路徑50，被送至前述反射鏡片22的光射出側。

又，於燈室的外壁60，形成有從光源部11朝向工件 4照射之光線通過的光射出窗(光射出部)70。於此光射出窗70，安裝有具有使從光射出窗70射出之光線偏光之線柵偏光元件1的偏光元件單元80。

偏光元件單元80係如前述圖7所示，將複數線柵偏光元件1沿著燈管21的長邊方向，並排於框架(保持框81)內來保持者，偏光板係具有1mm至2mm程度的間隙來配置，此間隙被遮光板覆蓋。

於對前述反射鏡片22與偏光元件單元80之間的空間供給氣體的噴嘴3，被供給乾淨乾燥空氣來作為氣體。乾淨乾燥空氣(以下稱為空氣)係指藉由過濾器，以露點(dew point)成為-50℃~-90℃以下程度之方式來除濕，並且去除了微粒子之低露點高清淨空氣。再者，只要為同等的低露點高清淨度，可透射紫外線的話，使用空氣以外的氣體例如氮等的惰性氣體液可。

供給給噴嘴3的空氣係從設置裝置之工廠的公用設施(utility)供給亦可，從另外準備之氣筒供給亦可。

噴嘴3係從沿著燈管21的長邊方向之燈室10的側面之外壁60插入至燈室10的內部，空氣的吹出口31為1處。被供給給噴嘴3的空氣係以對於燈管的長邊方向正交之方式流動於燈管21(反射鏡22的光射出側)與偏光元件單元80的偏光板1之間。藉由此被供給的空氣，燈管與偏光元件之間的壓力會變高。

被供給的空氣係與燈管冷卻風一起透過冷卻風通風孔41與散熱器20，被吸入至吹氣機30。

表1係調查供給給噴嘴3之空氣的供給量(公升/min)、燈管21與偏光元件1之間的靜壓(Pa)、自偏光元件的間隙之吸入的有無之關係的實驗結果。再者，噴嘴3係僅設置在燈室10的側面之1處。又，測定燈管21與偏光元件1之間的靜壓之處係如圖1的A部所示，在與對於燈管21設置噴嘴3之側相反側，反射鏡21的光射出側與偏光元件單元80之間。

如同表所示，不供給空氣時，A部的靜壓為-30Pa的負壓，從偏光元件單元80之並排偏光元件1的間隙，吸入外部氣體至燈室10內。但是，對噴嘴3供給350公升/min的空氣的話，A部的靜壓會成為25Pa的正壓，外部氣體不會從偏光元件1的間隙被吸入燈室10內。進而，將供給噴嘴3的空氣增加到400公升/min的話，A部的靜壓會上升到32Pa，外部氣體也不會從偏光元件1的間隙被吸入燈室10內。

根據前述結果，以燈管21與偏光元件1之間的靜壓成為約25Pa以上之方式，對燈管21與偏光元件1之間供給空氣的話，可防止外部氣體會從偏光元件1的間隙被吸入燈室10內。亦即，以燈管21與偏光元件1之間的靜壓成為約25Pa以上之方式對燈室10內供給空氣的話，燈室10內整體會變成正壓，不會有外部氣體被吸入至燈室10內。

於前述實施例中，噴嘴3的空氣吹出口為1處。但是，如圖2所示，將噴嘴3沿著燈管21的長邊方向延伸，形成複數個空氣吹出口31亦可。利用將噴嘴3設為此種形狀，可對於燈管長邊方向均勻供給空氣。因此，使燈管21與偏光元件1之間成為正壓，可減少空氣的流量，藉此可減輕公用設施的負擔。

圖3係揭示第1實施例之變形例的圖。同圖係沿著燈管的長邊方向之方向的剖面圖。

於圖1所示之實施例中，從沿著燈管21的長邊方向之燈室10的側面插入，但是，在此實施例中，從正交於燈管的長邊方向之燈室10的側面插入，其他構造與圖1相同。

被供給給噴嘴3的空氣係沿著燈管21的長邊方向流動於燈管21(反射鏡22的光射出側)與偏光元件單元80的偏光板1之間。藉由此被供給的空氣，燈管21與偏光元件1之間的壓力會變高。被供給的空氣係與燈管冷卻風一起透過冷卻風通風孔41與散熱器20，被吸入至吹氣機30。

作為此種構造亦可，但是，燈管21變長的話，供給之空氣流動的距離也會變長。因此，對於燈管21設置噴嘴3之相反側的壓力較難上升，空氣的供給流量需要稍微多一些。

圖4係揭示本發明之第2實施例的圖。同圖係對於燈管的長邊方向正交之方向的剖面圖。

於本實施例中，在燈管21與偏光元件單元80之間，設置透光構件保持單元5，並對此透光構件保持單元5與偏光元件單元80之間，供給空氣。

透光構件保持單元5係例如與前述偏光元件單元80相同，將複數透光構件51並排於燈管的長邊方向來配置者。作為此透光構件51，例如可使用不具有濾光特性(不具有遮斷特定波長之光線的特性)的石英板、將遮斷光配向處理中不需要之波長之光線(例如可視光或紅外光)的蒸鍍膜，形成在玻璃板之干涉膜濾光器等的濾光器等。

被供給給噴嘴3的空氣係以對於燈管21的長邊方向正交之方式流動於透光構件保持單元5與偏光元件單元80之間，使透光構件保持單元5與偏光元件單元80之間的壓力成為正壓。之後，從和噴嘴3之側相反側與燈管冷卻風一起透過冷卻風通風孔41與散熱器20，被吸入至吹氣機3O。

在第1實施例的構造中，從噴嘴3供給之空氣到達與噴嘴3之側相反側的燈室側面為止，會與燈管冷卻風一起被吹氣機30吸引。

但是，利用本實施例的構造，藉由透光構件保持單元5與偏光元件單元80來形成通風路徑。因此，被供給給燈室10的空氣係不會在途中被吹氣機30吸引，可到達與噴嘴3之側相反側的燈室10之側面。

藉此，即使減少空氣的流量，空氣也可到達與設置噴嘴3之側相反側為止，可將透光構件51與偏光元件1之間的壓力，對於空氣流動的方向來均勻提高。藉此，可減輕公用設施的負擔。

再者，在前述實施例中，已利用使用線柵偏光元件來作為偏光元件的範例進行說明，但是，即使使用利用蒸鍍膜之偏光元件之狀況也可適用。使用蒸鍍膜的偏光元件也因為蒸鍍裝置的大小有所限制，無法製作較大者(較長者)。所以，使用蒸鍍膜的偏光元件也將複數偏光板並排於框架內來使用。但是，因為使用蒸鍍膜的偏光元件不需要像線柵偏光元件，對齊彼此的朝向，所以可填埋邊際而設為密閉構造。但是，藉由適用本發明，不需進行將燈室設為密閉構造的作業，可防止外部氣體被吸入至燈室內之狀況。

1‧‧‧線柵偏光元件

2‧‧‧光射出部

3‧‧‧噴嘴

4‧‧‧工件

5‧‧‧透光構件保持單元

10‧‧‧燈室

11‧‧‧光源部

20‧‧‧冷卻機(散熱器)

21‧‧‧棒狀燈管

22‧‧‧反射鏡

30‧‧‧送風機(吹氣機)

31‧‧‧空氣吹出口

40‧‧‧間隔壁

41‧‧‧冷卻風通風孔

50‧‧‧通風路徑

51‧‧‧透光構件

60‧‧‧外壁(框體)

70‧‧‧光射出窗

80‧‧‧偏光元件單元

81‧‧‧框架(保持框)

82‧‧‧遮光板

90‧‧‧附屬設備

91，92，93‧‧‧導管

〔圖1〕揭示本發明的偏光光線照射裝置之第1實施例的圖。

〔圖2〕揭示形成複數個空氣吹出口的噴嘴之構造例的圖。

〔圖3〕揭示第1實施例之變形例的圖。

〔圖4〕揭示本發明之第2實施例的圖。

〔圖5〕揭示組合身為線狀光源之棒狀燈管與線柵偏光元件的偏光光線照射裝置之構造例的圖。

〔圖6〕揭示圖5所示之偏光光線照射裝置的燈室之構造例的圖。

〔圖7〕揭示偏光元件單元之構造的圖。

〔圖8〕揭示使冷卻風循環之偏光光線照射裝置的燈室之其他構造例的圖。