TW201445225A - 光配向用偏光光照射装置 - Google Patents

Abstract

一種光配向用偏光光照射裝置，其可實現低成本化及偏光元件部的高消光比。實施方式的光配向用偏光光照射裝置(1)包括光源部及偏光元件部(20)，該光源部具有作為光源的棒狀燈(11)且放出紫外線。偏光元件部(20)被照射來自光源部的紫外線且出射作為紫外線的偏光光的紫外線。偏光元件部(20)在被照射紫外線且出射作為偏光光的紫外線的方向重疊有兩片線柵偏光元件(22)。

Description

光配向用偏光光照射裝置

本發明的實施方式涉及一種光配向用偏光光照射裝置。

目前，作為變為液晶面板的配向膜的配向處理即摩擦步驟的技術，光配向技術(例如參照專利文獻1及專利文獻2)受到關注。光配向技術中使用的光配向用偏光光照射裝置包括作為線狀光源的棒狀燈、及具有柵極(grid)偏光元件的偏光元件部。此種光配向用偏光光照射裝置通過如下步驟等進行配向膜的配向處理，即，使棒狀燈所照射的紫外線中指定方向的偏光軸的紫外線通過柵極偏光元件，且將通過的紫外線照射至工件。

[背景技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-265290號公報

[專利文獻2]日本專利特開2011-145381號公報

然而，在現有技術中，期待實現偏光元件部的高消光比。

本發明的目的在於提供一種光配向用偏光光照射裝置，其可實現偏光元件部的高消光比。

實施方式的光配向用偏光光照射裝置包括：光源部，具有光源且放出紫外線；及偏光元件部。偏光元件部被照射來自光源部的紫外線且出射紫外線的偏光光。偏光元件部在被照射紫外線且出射偏光光的方向重疊有兩片線柵偏光元件。

根據本發明，可提供一種光配向用偏光光照射裝置，其可實現偏光元件部的高消光比。

1、1-1、1-2、1-3‧‧‧光配向用偏光光照射裝置

10、10-3‧‧‧光源部

11‧‧‧棒狀燈(光源)

12‧‧‧反射材

13‧‧‧濾波器

20、20-1、20-2‧‧‧偏光元件部

21‧‧‧框部件

22‧‧‧線柵偏光元件

23‧‧‧基材

23a‧‧‧其中一表面

23b‧‧‧另一表面

24‧‧‧電導體

30‧‧‧間隔件

31‧‧‧高壓紫外線燈(光源)

LD‧‧‧光照射區域

PA‧‧‧偏光軸

RD‧‧‧基準方向

UA‧‧‧紫外線

UB‧‧‧紫外線(偏光光)

W‧‧‧工件

X、Y、Z‧‧‧方向

Y1‧‧‧箭頭

圖1是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的立體圖。

圖2是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的側視圖。

圖3是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的前視圖。

圖4是沿著圖1中的IV-IV線的剖視圖。

圖5是實施方式的變形例1的光配向用偏光光照射裝置的偏 光元件部的剖視圖。

圖6是實施方式的變形例2的光配向用偏光光照射裝置的偏光元件部的剖視圖。

圖7是表示實施方式的變形例3的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的前視圖。

以下所說明的實施方式、變形例1~變形例3的光配向用偏光光照射裝置1、光配向用偏光光照射裝置1-1、光配向用偏光光照射裝置1-2、光配向用偏光光照射裝置1-3包括：具有光源11、光源31且用以放出紫外線UA的光源部10、光源部10-3；以及偏光元件部20、偏光元件部20-1、偏光元件部20-2。偏光元件部20、偏光元件部20-1、偏光元件部20-2被照射來自光源部10的紫外線UA且出射作為紫外線UA的偏光光的紫外線UB。偏光元件部20、偏光元件部20-1、偏光元件部20-2在被照射紫外線UA且出射紫外線UB的方向，重疊有兩片線柵(wire grid)偏光元件22。

而且，以下所說明的實施方式、變形例2及變形例3的光配向用偏光光照射裝置1、光配向用偏光光照射裝置1-2、光配向用偏光光照射裝置1-3的線柵偏光元件22包括：平板狀基材23及直線狀的電導體24，其中在基材23的其中一表面23a形成有多個直線狀的電導體24。偏光元件部20、偏光元件部20-2使基材23的另一表面23b彼此相對向，且使線柵偏光元件22彼此重疊。

而且，以下所說明的實施方式的變形例1的光配向用偏光光照射裝置1-1，其線柵偏光元件22包括：板狀基材23及直線狀的電導體24，其中在基材23的其中一表面23a形成有多個直線狀的電導體24。偏光元件部20-1使電導體24彼此空出間隔地相對向，且使線柵偏光元件22彼此重疊。

而且，以下所說明的實施方式的變形例1的光配向用偏光光照射裝置1-1，其偏光元件部20-1線上柵偏光元件22的電導體24間填充有惰性氣體。

[實施方式]

接下來，基於附圖，對本發明的實施方式的光配向用偏光光照射裝置1進行說明。圖1是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的立體圖，圖2是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的側視圖，圖3是表示實施方式的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的前視圖，圖4是沿著圖1中的IV-IV線的剖視圖。

圖1中所示的實施方式的光配向用偏光光照射裝置1為如下裝置，即，對工件W(圖1中由兩點鏈線所示)的表面照射與預先決定的基準方向RD(圖1中由一點鏈線所示)平行的偏光軸PA(圖3中所示，也稱為振動方向)的紫外線UB。實施方式的光配向用偏光光照射裝置1例如用於製造液晶面板的配向膜或視野角補償膜的配向膜等。照射至工件W表面的紫外線UB的偏光軸PA的基準方向RD可根據工件W的構造、用途、或所要求 的規格而適當設定。以下，將工件W的寬度方向稱為X軸方向，將與X軸方向正交且工件W的長邊方向(也稱為搬送方向)稱為Y軸方向，將與Y軸方向及X軸方向正交的方向稱為Z軸方向。 此外，關於與Z軸平行的方向，將表示Z軸方向的箭頭的前端朝向的方向稱為上方，將與表示Z軸方向的箭頭的前端朝向的方向相對向的方向稱為下方。

如圖1、圖2及圖3所示，光配向用偏光光照射裝置1包括光源部10及偏光元件部20，該光源部10均勻地在所有方向上振動且放出所需波長的紫外線UA。

光源部10包括作為光源的棒狀燈11、反射材12、及濾波器13。棒狀燈11例如為在紫外線透過性玻璃管內封入水銀、氬氣、氙氣等稀有氣體而成的高壓水銀燈、或在高壓水銀燈中進而封入鐵或碘等金屬鹵素(metal halide)而成的金屬鹵化物燈等管型燈，且至少具有直線狀的發光部。棒狀燈11的發光部的長邊方向與X軸方向平行，且棒狀燈11的發光部的長度長於工件W的寬度。棒狀燈11從線狀發光部放出例如波長為200nm~400nm的紫外線。棒狀燈11放出的紫外線是具有各種偏光軸成分的紫外線、所謂的非偏光的紫外線。在本發明中，作為光源，例如也可設為如下構成，即，使可照射波長為200nm~400nm的紫外線的發光二極體(light emitting diode，LED)晶片、鐳射二極體(laser diode)、有機電致發光(Electroluminescence，EL)等小型燈隔開而配置成直線狀。

在本實施方式中，棒狀燈11設置有一個，且配置在偏光 元件部20及工件W的上方。在棒狀燈11的上方設置有反射材12，在棒狀燈11的下方設置有濾波器13。作為反射材12，可使用平行型抛物面鏡、聚光型橢圓鏡、或其他形狀的鏡等。濾波器13為眾所周知的帶通濾波器(band-pass filter)，且使棒狀燈11所放出的紫外線中的例如254nm或365nm等所需波長的紫外線UA透過，而限制其他波長的紫外線透過。棒狀燈11所放出的紫外線中的一部分所需波長的紫外線UA直接透過濾波器13而被放出至偏光元件部20側，並且剩餘一部分所需波長的紫外線UA由反射材12反射，且透過濾波器13而向偏光元件部20的方向放出。光源部10通過濾波器13而向偏光元件部20的方向放出所需波長的紫外線UA。此外，光源部10放出的紫外線UA為具有各種偏光軸成分的紫外線、所謂的非偏光的紫外線。

偏光元件部20從紫外線UA中提取僅在基準方向RD上 振動的偏光軸PA的紫外線UB(相當於紫外線UA的偏光光)，所述紫外線UA由光源部10放出且具有均勻地在所有方向上振動的各種偏光軸成分。此外，一般將僅在基準方向RD上振動的偏光軸PA的紫外線UB稱為直線偏光。此外，紫外線UA、紫外線UB的偏光軸PA，是指該紫外線UA、紫外線UB的電場及磁場的振動方向。

偏光元件部20與光源部10相對向地配置，且被照射來 自光源部10的紫外線UA，將紫外線UB出射至工件W表面的光 照射區域LD(圖2所示)。如圖1所示，偏光元件部20包括：框部件21及線柵偏光元件22，所述框部件21內側劃分成多個空間，所述線柵偏光元件22收容在框部件21的各空間內。框部件21與X軸方向平行地排列多個線柵偏光元件22。

如圖4所示，線柵偏光元件22在被照射紫外線UA且出射紫外線UB的方向重疊有兩片，且收容在框部件21的各空間內。 也就是說，偏光元件部20在被照射紫外線UA且出射紫外線UB的方向重疊有兩片線柵偏光元件22。線柵偏光元件22包括：平板狀基材23及直線狀的電導體24，所述平板狀基材23包含石英玻璃等，所述直線狀的電導體24在基材23的其中一表面23a形成有多個。電導體24例如包含鉻或鋁合金等金屬，且在基材23的其中一表面23a等間隔且平行地配置。電導體24的長邊方向與基準方向RD正交。電導體24的間距較理想的是由光源部10照射的紫外線UA的波長的1/3以下。線柵偏光元件22反射由光源部10照射的紫外線UA中的與電導體24的長邊方向平行的偏光軸的紫外線的大部分，而使與電導體24的長邊方向正交的偏光軸PA的紫外線UB通過。此外，在本實施方式中，線柵偏光元件22的電導體24的長邊方向與Y軸方向平行而配置，使與X軸方向平行的偏光軸PA的紫外線UB通過。也就是說，在本實施方式中，基準方向RD與X軸方向平行。

而且，在本實施方式中，偏光元件部20使基材23的另一表面23b彼此相對向，且使線柵偏光元件22彼此重疊。此外， 在本實施方式中，使線柵偏光元件22的基材23的另一表面23b彼此緊密接觸。

所述構成的實施方式的光配向用偏光光照射裝置1將工 件W向與Y軸方向平行的箭頭Y1方向搬送，且從棒狀燈11放出紫外線。於是，棒狀燈11所放出的紫外線中的所需波長的紫外線UA照射至偏光元件部20，通過線柵偏光元件22而將與基準方向RD平行的偏光軸PA的紫外線UB從偏光元件部20朝向工件W表面的光照射區域LD出射。

此時，線柵偏光元件22與利用蒸鍍膜或布魯斯特角 (Brewster's angle)的偏光元件相比，紫外線UA的入射角度對於 紫外線UB的消光比的影響小。因此，線上柵偏光元件22中，即使像從光源部10出射的紫外線UA那樣為發散光，只要入射角度為±45度的範圍，也可遍及被照射紫外線UA的整個區域地獲得良好消光比的紫外線UB。因此，光配向用偏光光照射裝置1通過使棒狀燈11的長度與工件W的寬度對應而設置，且使工件W向箭頭Y1方向相對移動，原理上可利用1根棒狀燈11進行廣面積的光照射區域LD的配向處理。

此外，所謂消光比，是指用線柵偏光元件22的作為直線 偏光的紫外線UB的最大透過率除以作為直線偏光的紫外線UB的最小透過率所得的值。也就是說，消光比=最大透過率/最小透過率。進而，所謂透過率，是指用通過線柵偏光元件22的紫外線UB的輻射發散度(radiant exitance)除以入射至線柵偏光元件22 的紫外線UA的輻射發散度並乘以100所得的值(%)。也就是說，透過率(%)=(紫外線UB的輻射發散度/紫外線UA的輻射發散度)×100。

所述構成的實施方式的光配向用偏光光照射裝置1一般重疊有兩片線柵偏光元件22，該線柵偏光元件22的間隔寬於包含介電質的電導體且具有包含金屬的電導體24。通過重疊兩片線柵偏光元件，而可利用靠近光源部10的這一側的線柵偏光元件2截止大部分不需要的偏光光，但仍有少量不需要的偏光光透過。因此，通過再設置一片線柵偏光元件2，可截止不需要的偏光光。另一方面，即使再設置一片線柵偏光元件2，所需的紫外線UB(偏光光)也能夠透過，因此所需的紫外線UB(偏光光)可無損耗地透過。因此，重疊兩片線柵偏光元件比設置一片線柵偏光元件更能改善消光比。因此，光配向用偏光光照射裝置1即使使用間隔寬於包含介電質的電導體且具有包含金屬的電導體24的線柵偏光元件22，作為偏光元件部20整體而言，也可獲得良好的消光比。

而且，光配向用偏光光照射裝置1使基材23的另一表面23b彼此相對向，且使線柵偏光元件22彼此重疊，並且使基材23的另一表面23b彼此緊密接觸。因此，可抑制在兩片線柵偏光元件22的基材23間產生間隙，即使重疊兩片線柵偏光元件22，也可抑制偏光元件部20的透過率降低。

[變形例1]

接下來，基於附圖，對本發明的實施方式的變形例1的 光配向用偏光光照射裝置1-1進行說明。圖5是實施方式的變形例1的光配向用偏光光照射裝置的偏光元件部的剖視圖。此外，在圖5中，對於與實施方式相同的部分，附注相同符號並省略說明。

如圖5所示，實施方式的變形例1的光配向用偏光光照 射裝置1-1的偏光元件部20-1使線柵偏光元件22的基材23的其中一表面23a即電導體24彼此空出間隔地相對向，且使兩片線柵偏光元件22彼此重疊。而且，變形例1的偏光元件部20-1在兩片線柵偏光元件22的基材23的其中一表面23a間即電導體24間填充有氮氣等惰性氣體。

所述構成變形例1的光配向用偏光光照射裝置1-1線上柵 偏光元件22的基材23的其中一表面23a間即電導體24間封入有氮氣等惰性氣體。因此，光配向用偏光光照射裝置1-1可實現偏光元件部20的高消光比，而且可抑制電導體24即線柵偏光元件22的壽命縮短。

[變形例2]

接下來，基於附圖，對本發明的實施方式的變形例2的 光配向用偏光光照射裝置1-2進行說明。圖6是實施方式的變形例2的光配向用偏光光照射裝置的偏光元件部的剖視圖。此外，在圖6中，對於與實施方式相同的部分，附注相同符號並省略說明。

如圖6所示，實施方式的變形例2的光配向用偏光光照 射裝置1-2的偏光元件部20-2使線柵偏光元件22的基材23的另一表面23b彼此空出間隔地相對向，且使兩片線柵偏光元件22彼此重疊。而且，變形例2的偏光元件部20-2在兩片線柵偏光元件22的基材23的另一表面23b間設置有間隔件(spacer)30，該間隔件30具有與構成基材23的石英玻璃等同等的折射率。而且，在本發明中，只要具有與構成基材23的石英玻璃等同等的折射率，則也可將膠狀物質設置在兩片線柵偏光元件22的基材23的另一表面23b間。此外，在設置膠狀物質的情況下，也可使線柵偏光元件22的基材23的其中一表面23a即電導體24彼此空出間隔地相對向，且在兩片線柵偏光元件22間設置膠狀物質。

所述構成的變形例2的光配向用偏光光照射裝置1-2由於 線上柵偏光元件22的基材23的另一表面23b間設置有間隔件30或膠狀物質，因此可抑制偏光元件部20-2的透過率降低。

[變形例3]

接下來，基於附圖，對本發明的實施方式的變形例3的 光配向用偏光光照射裝置1-3進行說明。圖7是表示實施方式的變形例3的光配向用偏光光照射裝置的概略構成的前視圖。此外，在圖7中，對於與實施方式相同的部分，附注相同符號並省略說明。

如圖7所示，實施方式的變形例3的光配向用偏光光照 射裝置1-3的光源部10-3是在X軸方向排列多個接近點光源的高壓紫外線燈31(相當於光源)而構成。變形例3的光配向用偏光 光照射裝置1-3與實施方式同樣可實現偏光元件部20的高消光比。

接著，本發明的發明者等人通過對於比較例與本發明品 測定消光比而確認實施方式的光配向用偏光光照射裝置1的偏光元件部20的效果。將結果示於以下表1。

在表1所示的比較例中，線柵偏光元件22的基材23包 含石英玻璃且厚度為1mm。而且，在比較例中，線柵偏光元件22的電導體24包含鋁合金，且形成為寬度為65nm且厚度約160nm，且以144nm的間隔配置。在比較例中，由像這樣構成的一片線柵偏光元件22構成偏光元件部20。

在表1所示的本發明品中，使用與比較例相同規格的線 柵偏光元件22。在本發明品中，使線柵偏光元件22的基材23的另一表面23b彼此相對向，且重疊兩片線柵偏光元件22，而構成 偏光元件部20。

對於比較例及本發明品的偏光元件部20，測定波長254nm的紫外線UB的消光比及波長365nm的紫外線UB的消光比。 此外，消光比的測定是在評價對象線柵偏光元件22與作為檢測器的紫外線照度計UIT-250(USHIO電機制)之間設置作為基準的偏光元件(分析器)，在評價對象線柵偏光元件22的與設置有分析器一側相對向的面側配置光源，使評價物件旋轉而測定照度，並根據馬呂斯定律(Malus' law)求出消光比。

根據表1，可知：在比較例中，波長254nm的紫外線UB的消光比為10：1，波長365nm的紫外線UB的消光比為20：1，相對於此，本發明品的波長254nm的紫外線UB的消光比為30：1，波長365nm的紫外線UB的消光比為60：1。因此，可知：本發明品可實現偏光元件部20的高消光比。

而且，測定本發明品的透過率。此外，透過率的測定是在不存在線柵偏光元件22的狀態下利用紫外線照度計UIT-250(USHIO電機制)測定照度，並設置線柵偏光元件22，同樣地測定照度，且用設置有線柵偏光元件22時的照度除以未設置線柵偏光元件22時的照度而求出。本發明品的透過率為32%，可知：本發明品的透過率良好，且具有與電導體包含介電質的線柵偏光元件同等的透過率。

在所述實施方式及變形例1~3中，使工件W向箭頭Y1 方向移動，對工件W進行配向處理。然而，在本發明中，也可像所謂分批次處理(batch processing)那樣對工件W進行配向處理。

對本發明的數個實施方式及變形例進行了說明，但這些實施方式及變形例是作為示例而提出，並未意欲限定發明的範圍。這些實施方式及變形例能以其他各種方式實施，且可在不脫離發明的主旨的範圍內進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及變形例包含在發明的範圍或主旨內，同樣地也包含在權利要求中所記載的發明及其均等的範圍內。

1‧‧‧光配向用偏光光照射裝置

20‧‧‧偏光元件部

21‧‧‧框部件

22‧‧‧線柵偏光元件

23‧‧‧基材

23a‧‧‧其中一表面

23b‧‧‧另一表面

24‧‧‧電導體

Claims (4)

1. 一種光配向用偏光光照射裝置，其包括：光源部，具有光源且放出紫外線；及偏光元件部，被照射來自所述光源部的所述紫外線，且出射所述紫外線的偏光光；且其特徵在於：所述偏光元件部在被照射所述紫外線且出射所述偏光光的方向，重疊有兩片線柵偏光元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光配向用偏光光照射裝置，其特徵在於：所述線柵偏光元件包括平板狀基材、及在所述基材的其中一表面形成有多個的直線狀的電導體；且所述偏光元件部使所述基材的另一表面彼此相對向，且使所述線柵偏光元件重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光配向用偏光光照射裝置，其特徵在於：所述線柵偏光元件包括平板狀基材、及在所述基材的其中一表面形成有多個的直線狀的電導體；且所述偏光元件部使所述電導體彼此空出間隔地相對向，且使所述線柵偏光元件重疊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光配向用偏光光照射裝置，其特徵在於：所述偏光元件部在所述線柵偏光元件的所述電導體間填充有惰性 氣體。