TWI553355B

TWI553355B - 光配向用偏振光照射裝置

Info

Publication number: TWI553355B
Application number: TW102133743A
Authority: TW
Inventors: 前田祥平; 田中貴章
Original assignee: 東芝照明技術股份有限公司
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2016-10-11
Also published as: JP2014191072A; CN203480169U; TW201437697A

Description

光配向用偏振光照射裝置

本實用新型的實施方式涉及一種光配向用偏振光照射裝置。

當前，作為代替液晶面板(panel)的配向膜的配向處理即摩擦(rubbing)工序的技術，光配向技術(例如參照專利文獻1及專利文獻2)正受到矚目。光配向技術中所用的光配向用偏振光照射裝置具備：作為線狀光源的棒狀燈(lamp)、及栅格(grid)偏振元件。此種光配向用偏振光照射裝置，使棒狀燈所照射的紫外線中的規定方向的偏振軸的紫外線通過栅格偏振元件，將通過的紫外線照射至工件(work)等，借此來進行配向膜的配向處理。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-184747號公報

專利文獻2：日本專利特開2011-145381號公報

然而，於現有技術中，期望抑制工件的光照射區域中的偏振軸的偏差，並可將足夠光量的紫外線照射至工件。

本實用新型的目的在於提供一種光配向用偏振光照射裝置，可抑制工件的光照射區域中的偏振軸的偏差，並可將足夠光量的紫外線照射至工件。

實施方式的光配向用偏振光照射裝置具備照射紫外線的光源部與偏振元件。偏振元件具有：第1面，被所述紫外線照射；以及第2面，與所述第1面相向，且射出所述紫外線的偏振光。所述光源部具備對所述第1面照射第1紫外線的第1光源與第2光源。所述第2光源被配置成：對於光照射區域中的、所述偏振光的偏振軸相對於基準方向的差異大的區域，經由所述偏振元件來照射第2紫外線，所述偏振光是對應於所述第1紫外線而從所述第2面射出。

實施方式的光配向用偏振光照射裝置具備照射紫外線的光源部與偏振元件。偏振元件具有：被所述紫外線照射的第1面、及與所述第1面相向且射出所述紫外線的偏振光的第2面，所述光源部包括：第1光源，對所述第1面照射第1紫外線；以及第2光源，所述第2光源被配置成：對於光照射區域中的、所述偏振光的照度低的區域，經由所述偏振元件來照射第2紫外線，所述偏振光是對應於所述第1紫外線而從所述第2面射出。

實施方式的光配向用偏振光照射裝置中的所述第1光源配置有多個，所述第2光源設有多個，且至少一個所述第2光源配置於所述第1光源間。

實施方式的光配向用偏振光照射裝置中的所述第2光源較所述第1光源而配置在所述光照射區域的靠外側。

實施方式的光配向用偏振光照射裝置中的所述第1光源具有直線狀的發光部，所述第2光源形成得比所述第1光源的發光部短，且所述第2光源沿著所述第1光源的發光部的長度方向配置有多個。

(實用新型的效果)

根據本實用新型，能夠提供一種光配向用偏振光照射裝置，可抑制工件的光照射區域中的偏振軸的偏差，並可將足夠光量的紫外線照射至工件。

1‧‧‧光配向用偏振光照射裝置

10‧‧‧光源部

11‧‧‧棒狀燈(第1光源)

12、12a‧‧‧輔助光源(第2光源)

13‧‧‧反射材

20‧‧‧偏振部

21‧‧‧框構件

22‧‧‧偏振元件

22a‧‧‧第1面

22b‧‧‧第2面

LD‧‧‧光照射區域

PA、PA1、PA2‧‧‧偏振軸

RD‧‧‧基準方向

UA1‧‧‧紫外線(第1紫外線)

UA2‧‧‧紫外線(第2紫外線)

UB1、UB2‧‧‧紫外線(偏振光)

W‧‧‧工件

Y1‧‧‧箭頭

圖1是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的立體圖。

圖2是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的側視圖。

圖3是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的平面圖。

圖4是表示實施方式的變形例1的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的平面圖。

圖5是表示實施方式的變形例2的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的側視圖。

以下要說明的實施方式及變形例1的光配向用偏振光照射裝置1具備照射紫外線UA1、UA2的光源部10與偏振元件22。偏振元件22具有：第1面22a，被紫外線UA1、UA2照射；以及第2面22b，與第1面22a相向且射出紫外線UA1、UA2的偏振光即紫外線UB1、UB2。光源部10具備棒狀燈11與輔助光源12。棒狀燈11對第1面22a照射紫外線UA1。輔助光源12被配置成：對於工件W的光照射區域LD中的、紫外線UB1的偏振軸PA1相對於基準方向RD的差異大的區域即光照射區域LD的四角，經由偏振元件22來照射紫外線UA2，所述紫外線UB1是對應於紫外線UA1而從第2面22b射出。

而且，以下要說明的實施方式及變形例1的光配向用偏振光照射裝置1具備照射紫外線UA1、UA2的光源部10與偏振元件22。偏振元件22具有：第1面22a，被紫外線UA1、UA2照射；以及第2面22b，與第1面22a相向且射出紫外線UA1、UA2的偏振光即紫外線UB1、UB2。光源部10具備棒狀燈11與輔助光源12。棒狀燈11對第1面22a照射紫外線UA1。輔助光源12被配置成：對於第1面22a中的紫外線UA1的照度低的第1面22a的Y軸方向的兩端，照射紫外線UA2。

而且，以下要說明的實施方式的變形例2的光配向用偏振光照射裝置1中，棒狀燈11配置有多個，輔助光源12設有多個，且至少一個輔助光源12配置於所述棒狀燈11間。

而且，以下要說明的實施方式的變形例2的光配向用偏振光照射裝置1中，輔助光源12較棒狀燈11配置在光照射區域LD的靠外側。

而且，以下要說明的實施方式的變形例1的光配向用偏振光照射裝置1中，棒狀燈11具有直線狀的發光部，輔助光源12形成得比棒狀燈11的發光部短，且輔助光源12沿著棒狀燈11的發光部的長度方向配置有多個。

[實施方式]

接下來，基於附圖來說明本實用新型的實施方式的光配向用偏振光照射裝置1。圖1是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的立體圖，圖2是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的側視圖，圖3是表示實施方式的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的平面圖。

圖1所示的實施方式的光配向用偏振光照射裝置1是對工件W(圖1中以兩點鏈線所示)的表面，照射與預定的基準方向RD(圖3中以一點鏈線所示)平行的偏振軸PA(圖3所示，亦稱作振動方向)的紫外線UB1、UB2(圖2所示)的裝置。實施方式的光配向用偏振光照射裝置1例如被用於液晶面板的配向膜或視角補償膜(film)的配向膜等的製造。照射至工件W表面的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的基準方向RD是根據工件W的結構、用途或者所要求的規格來適當設定。以下，將工件W的寬度方向稱作X軸方向、與X軸方向正交且工件W的長度方向稱作Y軸方向、與Y軸方向及X軸方向正交的方向稱作Z軸方向。

光配向用偏振光照射裝置1如圖1及圖2所示，具備：光源部10，照射紫外線UA1、UA2，該紫外線UA1、UA2一樣地向所有方向振動；以及偏振部20。

偏振部20導出偏振軸PA的紫外線UB1、UB2(相當於紫外線UA1、UA2的偏振光)，該偏振軸PA的紫外線UB1、UB2是由光源部10照射且一樣地向所有方向振動的紫外線UA1、UA2僅向基準方向RD振動而形成。另外，紫外線UA1、UA2、UB1、UB2的偏振軸PA是指該紫外線UA1、UA2、UB1、UB2的電場及磁場的振動方向。

偏振部20是與光源部10相向地配置，被來自光源部10的紫外線UA1、UA2照射。偏振部20如圖1所示，具備細長的框狀的框構件21、及被收容在框構件21內的偏振元件22。框構件21的長度方向是與X軸方向平行。

偏振元件22如圖2所示，具有：第1面22a，被紫外線UA1、UA2；照射以及第2面22b，與第1面22a相向且射出紫外線UA1、UA2的偏振光即紫外線UB1、UB2。偏振元件22是在石英玻璃(glass)等的基板上，等間隔且平行地配置有多個直線狀的電導體(例如鉻或鋁合金等的金屬線)的栅格偏振元件。電導體的長度方向是與基準方向RD正交。較為理想的是，電導體的間距(pitch)為從光源部10照射的紫外線UA1、UA2的波長的1/3以下。偏振元件22使從光源部10照射的紫外線UA1、UA2中的與電導體的長度方向平行的偏振軸的紫外線的大部分發生反射，而使與電導體的長度方向正交的偏振軸PA的紫外線UB1、UB2通過。另外，本實施方式中，偏振元件22的電導體的長度方向是與Y軸方向平行地配置，偏振元件22使與X軸方向平行的偏振軸PA的紫外線UB1、UB2通過。即，本實施方式中，基準方向RD是與X軸方向平行。

光源部10具備棒狀燈11(相當於第1光源)與多個輔助光源12(相當於第2光源)。棒狀燈11例如為高壓汞燈或金屬鹵化物燈(metal halide lamp)等管型燈，至少具有直線狀的發光部。棒狀燈11的發光部的長度方向是與X軸方向平行，棒狀燈11的發光部的長度比工件W的寬度長。棒狀燈11從線狀的發光部，照射例如波長為200nm至400nm的紫外線UA1(相當於第1紫外線)。棒狀燈11所照射的紫外線UA1是具有各種偏振軸成分的紫外線、即所謂的非偏振的紫外線。本實用新型中，作為第1光源，例如還可採用如下結構：使能夠照射波長為200nm至400nm的紫外線UA1的發光二極管(Light Emitting Diode，LED)芯片(chip)、激光二極管(laser diode)、有機電致發光(Electroluminescence，EL)元件等小型燈隔開來配置成直線狀。

本實施方式中，棒狀燈11設有一個，且配置在偏振元件 22及工件W的上方。在棒狀燈11的上方，設有反射材13。棒狀燈11所照射的紫外線UA1的一部分直接照射至偏振元件22的第1面22a，並且剩餘的一部分被反射材13反射而照射至偏振元件22的第1面22a。作為反射材13，可使用平行型的抛物面鏡、聚光型的橢圓鏡、及其他形狀的鏡等。棒狀燈11向偏振部20的偏振元件22照射紫外線UA1，從而通過偏振部20的偏振元件22來對工件W表面的光照射區域LD(圖3所示)照射紫外線UB1。

此處，在棒狀燈11的正下方，如圖2所示，紫外線UA1以與第1面22a垂直或接近垂直的角度而射入第1面22a，即使不在棒狀燈11的正下方，在第1面22a的X軸方向的中央，紫外線UA1也是與Y軸方向平行地射入。因此，在光照射區域LD的Y軸方向的中央及X軸方向的中央，如圖3所示，與紫外線UA1對應的紫外線UB1的偏振軸PA相對於基準方向RD的差異(所成的角度)非常小。

但是，在光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，紫外線UA1是與Y軸方向和X軸方向這兩者交叉地傾斜射入第1面22a。因此，與光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的中央附近的紫外線UB1的偏振軸PA相比，在光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，紫外線UB1的偏振軸PA1(圖3中以虛線所示)將從基準方向RD傾斜。即，與來自棒狀燈11的紫外線UA1對應地從第2面22b射出的紫外線UB1的偏振軸PA1相對於基準方向RD的差異，在光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角變大。這樣，光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，成為光照射區域LD中的、與來自棒狀燈11的紫外線UA1對應地從第2面22b射出的紫外線UB1的偏振軸PA1相對於基準方向RD的差異大的區域。

而且，比起偏振元件22的第1面22a的Y軸方向的中央，第1面22a的Y軸方向的兩端的、來自棒狀燈11的紫外線UA1的照度變低。這樣，第1面22a的Y軸方向的兩端，成為第1面22a中的、來自棒狀燈11的紫外線UA1的照度低的區域。

輔助光源12被配置成：對於第1面22a的Y軸方向的兩端及光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，經由偏振元件22來照射紫外線UA2(相當於第2紫外線)。輔助光源12是與棒狀燈11同樣地，為高壓汞燈或金屬鹵化物燈等管型燈，至少具有線狀的發光部，且線狀的發光部的長度方向與X軸方向平行，並且發光部的長度比工件W的寬度長。輔助光源12從線狀的發光部照射例如波長為200nm至400nm的紫外線UA2。輔助光源12所照射的紫外線UA2是具有各種偏振軸成分的紫外線、即所謂的非偏振的紫外線。對於輔助光源12的光源，也可使用不同於棒狀光源11的光源，例如使用發光方式、燈長、發光長、燈徑、配光分布、電極形狀等至少一者不同的光源。而且，也可使輔助光源12的點燈條件或點燈方法等不同於棒狀光源11的情况。較為理想的是，從棒狀光源11放出的光的波段與從輔助光源12放出的光的波段在用於配光處理的波段中，較為接近。例如，在主要使用波長為365nm的紫外線UA1的用途中，作為輔助光源12，可使用燈長相對於棒狀光源11為短的超高壓汞燈等。而且，也可將設為紫外線照射裝置的光源作為輔助光源12，所述紫外線照射裝置是將超高壓汞燈與橢圓反射鏡或鏡等加以組合而成。另外，超高壓汞燈具備：透光性氣密容器，由具有耐火性的石英玻璃等形成，且在內部形成有放電空間；以及一對電極，被封裝在透光性氣密容器內。而且，在主要使用波長為254nm的紫外線UA1的用途中，可使用具備波長為254nm的發光光譜(spectrum)的低壓汞燈，來作為輔助光源12。進而，本實用新型中，作為第2光源，例如還可採用如下結構：使能夠照射波長為200nm至400nm的紫外線UA1的LED芯片、激光二極管、有機EL等小型燈隔開來配置成直線狀。

本實施方式中，輔助光源12如圖2及圖3所示設有兩個，且與棒狀燈11並排配置在偏振元件22及工件W的上方。輔助光源12較棒狀燈11而配置在光照射區域LD的Y軸方向的靠外側。輔助光源12既可配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11相等的位置，也可配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11不同的位置。輔助光源12的Z軸方向及Y軸方向的位置只要根據需要來適當選擇即可。

而且，本實施方式中，在俯視時，如圖2及圖3所示，輔助光源12較光照射區域LD及偏振元件22的第1面22a的Y 軸方向的兩端而配置在外側，但也可根據需要而較光照射區域LD及偏振元件22的第1面22a的Y軸方向的兩端而配置在內側。輔助光源12如圖2所示被配置成：對光照射區域LD及偏振元件22的第1面22a的Y軸方向的兩端照射紫外線UA2。輔助光源12對第1面22a的Y軸方向的兩端照射紫外線UA2，並且對光照射區域LD的Y軸方向的兩端照射紫外線UA2。當輔助光源12配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11相等的位置時，較為理想的是，在俯視時，輔助光源12配置在從光照射區域LD的Y軸方向的兩端算起的距離與棒狀燈11相等的位置。另外，本實施方式中，輔助光源12是配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11相等的位置，且在俯視時，輔助光源12配置在從光照射區域LD的Y軸方向的兩端算起的距離與棒狀燈11相等的位置。

前述結構的實施方式的光配向用偏振光照射裝置1沿著與Y軸方向平行的箭頭Y1方向來搬送工件W，並從棒狀燈11及輔助光源12照射紫外線UA1、UA2。於是，這些紫外線UA1、UA2被至第1面22a照射，通過偏振元件22，偏振軸PA與基準方向RD平行的紫外線UB1、UB2從第2面22b朝向工件W表面的光照射區域LD射出。

此時，在工件W表面的光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，與來自棒狀燈11的紫外線UA1對應地從第2面22b射出的紫外線UB1的偏振軸PA1(圖 3中的虛線所示)相對於基準方向RD的差異大(相對於基準方向RD傾斜)。而且，在工件W表面的光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，與來自輔助光源12的紫外線UA2對應地從第2面22b射出的紫外線UB2的偏振軸PA2(圖3中的一點鏈線所示)相對於基準方向RD的差異大(相對於基準方向RD傾斜)。

此時，本實施方式中，輔助光源12是配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11相等的位置，且在俯視時，輔助光源12配置在從光照射區域LD的Y軸方向的兩端算起的距離與棒狀燈11相等的位置。因此，在光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，紫外線UB1的偏振軸PA1與紫外線UB2的偏振軸PA2相對於基準方向RD而彼此逆向地傾斜，且相對於基準方向RD的傾斜度相等。因此，與紫外線UA1對應地從第2面22b射出的紫外線UB1的偏振軸PA1的傾斜、和與紫外線UA2對應地從第2面22b射出的紫外線UB2的偏振軸PA2的傾斜相抵消，能夠使工件W表面的光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角的紫外線UB的偏振軸PA如圖3中的實線所示，平行於基準方向RD。

而且，在工件W表面的光照射區域LD的Y軸方向的中央，被與來自棒狀燈11的紫外線UA1對應地從第2面22b射出的紫外線UB1照射，並且在工件W表面的光照射區域LD的Y軸方向的兩端，被與來自輔助光源12的紫外線UA2對應地從第2 面22b射出的紫外線UB2照射。

這樣，光配向用偏振光照射裝置1對於工件W(圖1中以兩點鏈線所示)表面的光照射區域LD，無光量不均地照射與X軸方向平行的偏振軸PA的紫外線UB1、UB2，以進行配向膜的配向處理。

前述結構的實施方式的光配向用偏振光照射裝置1具備輔助光源12，該輔助光源12對於光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角、及第1面22a的Y軸方向的兩端，照射紫外線UA2。因此，光配向用偏振光照射裝置1將對光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，照射與來自輔助光源12的紫外線UA2對應的紫外線UB2。

而且，輔助光源12是配置在從工件W算起的Z軸方向的距離與棒狀燈11相等的位置，且在俯視時，輔助光源12配置在從光照射區域LD的Y軸方向的兩端算起的距離與棒狀燈11相等的位置。因此，光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角處的紫外線UB1的偏振軸PA1與紫外線UB2的偏振軸PA2，相對於基準方向RD而彼此逆向地傾斜，且相對於基準方向RD的傾斜度相等。因此，在光照射區域LD的Y軸方向及X軸方向的兩端即光照射區域LD的四角，紫外線UB1的偏振軸PA1的傾斜與紫外線UB2的偏振軸PA2的傾斜相抵消，能夠使紫外線UB1、UB2的偏振軸PA如圖3中的實線所示，平行於基準方向RD，能夠抑制紫外線UB1、UB2的偏振軸PA從基準方向RD發生的傾斜。因此，能夠抑制光照射區域LD中的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的偏差。

而且，由於對第1面22a的Y軸方向的兩端照射來自輔助光源12的紫外線UA2，因此能夠對光照射區域LD的Y軸方向的兩端，照射與來自輔助光源12的紫外線UA2對應的紫外線UB2。因此，既能夠將輔助光源12的個數抑制為最低限，又能夠將足夠光量的紫外線UB1、UB2照射至工件W。因而，光配向用偏振光照射裝置1能夠抑制工件W的光照射區域LD中的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的偏差，能夠將足夠光量的紫外線UB1、UB2照射至工件W。

[變形例1]

接下來，基於附圖說明本實用新型的實施方式的變形例1的光配向用偏振光照射裝置1。圖4是表示實施方式的變形例1的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的平面圖。另外，在圖4中，對於與前述實施方式相同的部分，標注相同符號並省略說明。

前述實施方式中，使用結構與棒狀燈11相同的輔助光源12。但是，本實用新型中，只要能夠抑制對光照射區域LD的Y軸方向的兩端照射的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的傾斜，則可如圖4所示，適當選擇長度、輸入功率、形狀(例如球狀)等來使用輔助光源12a。圖4所示的變形例1中，使用形成得比棒狀燈11的發光部短的棒狀燈來作為輔助光源12a，分別對應於光照射區域LD的四角而設有四個輔助光源12a。於變形例1中，輔助光源12a沿著棒狀燈11的發光部的長度方向配置有多個(圖4所示的例子中為2個)。在變形例1中，在俯視時，輔助光源12a也是較偏振元件22的第1面22a的Y軸方向的兩端及光照射區域LD的Y軸方向的兩端而設在外側。

變形例1的光配向用偏振光照射裝置1與實施方式同樣，能夠抑制工件W的光照射區域LD中的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的偏差，可將足夠光量的紫外線UB1、UB2照射至工件W。

[變形例2]

接下來，基於附圖說明本實用新型的實施方式的變形例2的光配向用偏振光照射裝置1。圖5是表示實施方式的變形例2的光配向用偏振光照射裝置的概略結構的側視圖。另外，在圖5中，對於與前述實施方式相同的部分，標注相同的符號並省略說明。

前述實施方式中，設有一個作為第1光源的棒狀燈11。但是，本實用新型中，也可如圖5所示，設置多個作為第1光源的棒狀燈11。變形例2中，彼此平行且隔開間隔地設有兩個棒狀燈11。而且，變形例2中，多個輔助光源12中的一個輔助光源12配置在兩個棒狀燈11間，兩個輔助光源12較兩個棒狀燈11及光照射區域LD的Y軸方向的兩端而配置在外側，從而較兩個棒狀燈11而配置在光照射區域LD的靠外側。總之，本實用新型中，只要多個輔助光源12中的至少一個輔助光源12配置在多個棒狀燈11間即可。

變形例2的光配向用偏振光照射裝置1與實施方式同樣地，能夠抑制工件W的光照射區域LD中的紫外線UB1、UB2的偏振軸PA的偏差，可將足夠光量的紫外線UB1、UB2照射至工件W。

而且，變形例2的光配向用偏振光照射裝置1中，輔助光源12被配置在作為第1光源的棒狀燈11間，因此能夠進一步抑制工件W的光照射區域LD中的偏振軸PA的偏差，可將更足夠光量的紫外線UB1、UB2照射至工件W。

對本實用新型的若干實施方式及變形例進行了說明，但這些實施方式及變形例僅為例示，並不意圖限定實用新型的範圍。這些實施方式及變形例能以其他的各種方式來實施，在不脫離實用新型的主旨的範圍內，可進行各種省略、替換、變更。這些實施方式及變形例包含在實用新型的範圍或主旨內，同樣包含在權利要求書中記載的實用新型及其均等的範圍內。