JP2013228533A - 偏光子ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーグリッド偏光子の間の境界によって生じるムラを抑えること。
【解決手段】光を偏光する複数のワイヤーグリッド偏光子１６を横並びに配列した偏光子ユニット１０において、光の透過を遮光する遮光領域３０を、隣り合うワイヤーグリッド偏光子１６同士の境界部２８に沿って設けるとともに、前記ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂに亘り、前記ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向と直交した搬送方向Ｃでは、前記遮光領域３０と、前記遮光領域により遮光されない前記ワイヤーグリッド偏光子の非遮光の非遮光領域との長さの比率が等しくなるように前記遮光領域３０を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のワイヤーグリッド偏光子を並べて設けた偏光子ユニットに関する。

従来、配向膜、或いは配向層（以下、これらを「光配向膜」と称する）に偏光光を照射することで配向する光配向と呼ばれる技術が知られており、この光配向は、液晶表示パネルの液晶表示素子が備える液晶配向膜の配向等に広く応用されている。
光配向に用いる照射装置は、一般に、光源と、偏光子とを備えて構成される。近年では、帯状の長い光配向膜の光配向を可能にするために、光配向膜の幅相当の長さの棒状ランプを光源とし、複数のワイヤーグリッド偏光子を棒状ランプの長軸方向に配列してライン状の偏光光を照射する照射装置を構成し、光配向膜を長さ方向に搬送しながら照射装置でライン状の偏光光を照射することで光配向する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ワイヤーグリッド偏光子は、多数の導体のワイヤーを同一平面内に互いに平行に並べて配列したものであり、偏光光を入射させると、ワイヤーに平行な偏光光を反射し、垂直な偏光光を透過する偏光フィルターとして機能する。このようなワイヤーグリッド偏光子を配列して使用する場合、ワイヤーグリッド偏光子の各々の境界部では偏光光が他の箇所よりも弱くなるため、光配向膜の光配向にムラが生じる。
そこで、従来、この光配向のムラを改善するために、列状に配置したワイヤーグリッド偏光子の配列を、光配向膜の搬送方向において複数列配置するとともに、各配列の間では、ワイヤーグリッド偏光子の境界部が搬送方向において重ならないようにワイヤーグリッド偏光子の位置をずらして配置することで、光配向膜への偏光光の照射ムラを抑える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１６３８８１号公報 特開２００６−１２６４６４号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、ワイヤーグリッド偏光子の列を複数備える必要があるため、各列に光を均等に照射する必要があることから装置が複雑化し、また非常にコスト高になる、といった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤーグリッド偏光子の間の境界によって生じるムラを抑えられる偏光子ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光を偏光する複数のワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列した偏光子ユニットにおいて、光を遮光する遮光領域を、隣り合うワイヤーグリッド偏光子の境界部に沿って設けるとともに、前記ワイヤーグリッド偏光子の配列方向に亘り、当該配列方向と直交した方向では、前記ワイヤーグリッド偏光子における前記遮光領域と、前記遮光領域により遮光されない非遮光領域との長さの比率が等しくなるように前記遮光領域を設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記偏光子ユニットにおいて、前記ワイヤーグリッド偏光子の各々は、前記ワイヤーグリッド偏光子を回動させてワイヤーの方向を調整可能にする調整用の隙間を前記境界部に設けて配列されるとともに、前記ワイヤーグリッド偏光子の各々の境界部を覆い前記遮光領域を形成する遮光板を備えることを特徴とする。

また本発明は、上記偏光子ユニットにおいて、前記ワイヤーグリッド偏光子を三角形に形成し、交互に天地反転させて前記ワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列し、或いは前記ワイヤーグリッド偏光子を、前記配列方向に対して傾斜する辺を有する四辺形に形成し、当該辺同士を合わせるように前記ワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列したことを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤーグリッド偏光子の配列方向に亘り、ワイヤーグリッド偏光子の配列方向と直交した方向で、遮光領域と、非遮光の非遮光領域との長さの比率が等しくなるように遮光領域を設ける構成とした。これにより、配列方向と直交した方向に沿った積算光量が配列方向のどの点でも等しくなることから、配列方向と直交した方向に対象物を移動させながら偏光光を照射することで光配向のムラを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る偏光子ユニットを備えた照射装置の模式図である。 偏光子ユニットの説明図であり、（Ａ）は偏光子ユニットの概略構成を示す平面図、（Ｂ）は偏光子ユニットを通して照射される積算光量を示す図である。 単位偏光子ユニットの概略構成を示す平面図である。 偏光子ユニットにおける隣接する２つの単位偏光子ユニットの拡大図である。 本発明の変形例に係る偏光子ユニットの説明図であり、（Ａ）は偏光子ユニットの概略構成を示す平面図、（Ｂ）は偏光子ユニットを通して照射される積算光量を示す図である。 本発明の変形例に係る偏光子ユニットの構成を示す図である。 本変形例に係る遮光板を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る偏光子ユニット１０を備えた光配向装置１の模式図である。
光配向装置１は、光配向対象物２に偏光光を照射して光配向する装置である。図１において、ワークステージ３は、矩形板状のステージであり上面に光配向対象物２が載置される。光配向対象物２は、例えば液晶パネル等の薄板状のパネル体であり、光配向対象の光配向膜を含む。定盤４は、ワークステージ３を支持する防振が図られたステージであり、ワークステージ３を直動する直動機構（図示せず）が内設されており、この直動機構によってワークステージ３が直動方向Ｘに沿って定盤４の面上を往復移動する。照射器収容ボックス５は、定盤４に固定されることで、定盤４の上方位置で定盤４の幅方向（直動機構の直動方向Ｘに垂直な方向）に横架される箱体である。照射器６は、照射器収容ボックス５に内蔵され、定盤４に向けて偏光光を照射する。

照射器６は、ランプ７と、反射鏡８と、偏光子ユニット１０とを備え、直動機構により直下を移動する光配向対象物２の面Ｓに偏光光を集光させて照射する。
具体的には、ランプ７は、少なくとも光配向対象物２の幅と同等以上に延びる直管型（棒状）の紫外線ランプである。反射鏡８は、断面楕円形、かつランプ７の長手方向に沿って延びるシリンドリカル凹面反射鏡であり、光配向対象物２に反射光を照射する。
偏光子ユニット１０は、反射鏡８と光配向対象物２の間に配置され、光配向対象物２に照射される光を偏光する。この偏光光が光配向対象物２の光配向膜に照射されることで、当該光配向膜が偏光光の偏光軸方向に応じて配向される。

図２は偏光子ユニット１０の説明図であり、図２（Ａ）は偏光子ユニット１０の概略構成を示す平面図、図２（Ｂ）は偏光子ユニット１０を通して照射される積算光量を示す図である。
偏光子ユニット１０は、図２（Ａ）に示すように、複数の単位偏光子ユニット１２と、これら単位偏光子ユニット１２を横並びに一列に配列するフレーム１４とを備えている。この偏光子ユニット１０は、反射鏡８で配光制御された光を偏光制御すべく、少なくとも反射鏡８の長手方向の長さＬよりも長いＭに亘る分の数だけ単位偏光子ユニット１２の群が配列されている。フレーム１４は、各単位偏光子ユニット１２を横並びに連接して配置する板状の枠体である。光配向装置１では、この偏光子ユニット１０の下を通過するように光配向対象物２が搬送される。光配向対象物２が偏光子ユニット１０の下を通過する間に照射される積算光量は、図２（Ｂ）に示すように、少なくとも反射鏡８の長手方向の長さＬに亘り、いずれの箇所でも一定となっている。

図３は、単位偏光子ユニット１２の概略構成を示す平面図である。
単位偏光子ユニット１２は、ワイヤーグリッド偏光子１６と、このワイヤーグリッド偏光子１６を支持する支持フレーム１８とを備え、平面視略正三角形に形成されている。偏光子ユニット１０のフレーム１４には、前掲図２（Ａ）に示すように、この単位偏光子ユニット１２が交互に天地反転しながら配列されることで、上記長さＭに亘る四辺形領域１５にワイヤーグリッド偏光子１６が敷き詰められる。
単位偏光子ユニット１２の各部について詳述すると、支持フレーム１８は、平面視正三角形の遮光性を有する金属板の面内に略正三角形の開口２０を有した枠体であり、この開口２０を塞ぐようにワイヤーグリッド偏光子１６が設けられている。この支持フレーム１８の３辺のうち、他の単位偏光子ユニット１２が連なる側辺２５は、光を遮り光出力の低下の要因となるから、その幅Ｗは極力狭く形成されている。なお、残りの１辺である底辺２６は、偏光子ユニット１０のフレーム１４に支持可能な幅であれば任意であり、必ずしも側辺２５と同じ幅である必要はない。
また図２（Ａ）に示すように、ワイヤーグリッド偏光子１６を光が透過する領域の幅（単位偏光子ユニット１２の配列方向Ｂに直交する方向（搬送方向Ｃ）の長さ）は、支持フレーム１８の開口２０の幅に等しく、以下では、この幅を有効照射幅Ｋと称する。
ワイヤーグリッド偏光子１６は、支持フレーム１８の開口２０を閉塞する大きさを有する略正三角形の板材であり、ワイヤーの方向Ａが底辺２６に略垂直になるように支持フレーム１８に設けられている。ワイヤーグリッド偏光子１６を正三角形とすることで、ワイヤーグリッド偏光子の製造工程において、ウエハからダイシングにより切り出せるワイヤーグリッド偏光子の数を多くでき、無駄を少なくできる。

偏光子ユニット１０のフレーム１４には、前掲図２（Ａ）に示すように、かかる構成の単位偏光子ユニット１２が交互に天地反転させながら側辺２５同士を接触させて一列に配列され、これによりワイヤーグリッド偏光子１６が敷き詰められた上記四辺形領域１５が形成される。この四辺形領域１５の中には、各単位偏光子ユニット１２の側辺２５が位置し、側辺２５の各々が四辺形領域１５の中に遮光領域３０を形成する。
この遮光領域３０は、隣り合う単位偏光子ユニット１２同士の境界部２８に沿って延在して光を遮光することから、隣り合うワイヤーグリッド偏光子１６の間を通る光、すなわち偏光制御されない光は遮光領域３０によって遮光され、ワイヤーグリッド偏光子１６を通過して偏光制御された光のみが偏光子ユニット１０の四辺形領域１５から出力されることとなる。

ここで、四辺形領域１５の中には上記遮光領域３０が位置することから、照射野には、遮光領域３０に対応した位置に偏光光が弱くなる箇所が生じる。したがって、光配向対象物２を搬送して照射野を通過させた場合、何ら対策を施さなければ、光配向対象物２においては、偏光光が弱い箇所を通過した箇所と、それ以外の箇所で光配向の程度にムラが生じ、製造品質の低下を招くことになる。

そこで、本実施形態では、次のようにして光配光のムラを防止するようにしている。
すなわち、遮光領域３０を一定幅の線状とし、四辺形領域１５の配列方向Ｂに沿った一端１５Ａと他端１５Ｂの間のいずれの点でも、搬送方向Ｃに沿った遮光領域３０と、非遮光領域（すなわち、ワイヤーグリッド偏光子１６を光が通過する領域）との長さの比率が等しくなるように構成されている。
具体的には、本実施形態では、前掲図２（Ａ）に示すように、隣り合う単位偏光子ユニット１２の支持フレーム１８の側辺２５同士を連接して遮光体２９を構成し、この遮光体２９によって遮光領域３０を形成することで遮光領域３０を幅２Ｗの線状とし、四辺形領域１５の一端１５Ａから他端１５Ｂに亘って遮光領域３０を三角波形状（正弦波形状でも良い）に延ばした形状としている。これにより、図２（Ｂ）に示すように、四辺形領域１５の配列方向Ｂに亘る各点において、四辺形領域１５の高さに相当する有効照射幅Ｋの中で、搬送方向Ｃに沿った遮光領域３０と非遮光領域との長さの比率が等しくなることから、光配向対象物２が通過する間に照射される積算光量も配列方向Ｂに亘る各点において等しくなり、光配向の程度にムラが生じるのが防止される。

なお、本実施形態では、前掲図４に示すように、もし開口２０が遮蔽部分のない正三角形の形状であるとすれば、単位偏光子ユニット１２の２つの側辺２５が作る頂点４０を、隣の単位偏光子ユニット１２の底辺２６の外縁２６Ａに一致させていることから、有効照射幅Ｋの範囲において、頂点４０から搬送方向Ｃに沿った線Ｑ１上では遮光領域３０が存在せず、この線Ｑ１上での積算光量が他よりも高くなる。また、図４に示すように、頂点４０と、隣りの支持フレーム１８の開口２０の角４２との間の範囲Ｒについても同様に、有効照射幅Ｋの範囲において、搬送方向Ｃに沿った線Ｑ２上における遮光領域３０が他の箇所よりも小さくなる。そこで、各支持フレーム１８の頂点４０から範囲Ｒの区間には、搬送方向Ｃにおける遮光領域３０の割合を他の箇所の線Ｑ３での割合と合わせる調整用遮光板５０が設けられている。なお、搬送方向Ｃに沿った遮光領域３０の長さＮは、角４２の角度をαとすると、Ｎ＝２Ｗ／ｃｏｓαとなることから、頂点４０での調整用遮光板５０の搬送方向Ｃに沿った長さも２Ｗ／ｃｏｓαとなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ワイヤーグリッド偏光子１６の境界部２８に沿って遮光領域３０を設けたため、偏光制御がされていない光が光配向対象物２に照射されるのを防止できる。
これに加え、ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂに亘り、ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂと直交する搬送方向Ｃで、遮光領域３０と、非遮光の非遮光領域との長さの比率が等しくなるように遮光領域３０を設ける構成とした。これにより、配列方向Ｂの各点で、有効照射幅Ｋに占める遮光領域３０の長さＮの割合いが一定となり、搬送方向Ｃに沿った積算光量が等しくなることから、光配向対象物２の光配向のムラを抑えることができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ワイヤーグリッド偏光子１６を三角形とする場合を例示したが、これに限らず、矩形状としても良い。すなわち、図５に示すように、略矩形の支持フレーム１１８に矩形のワイヤーグリッド偏光子１６を嵌め込んで単位偏光子ユニット１１２を構成し、これを横並びにフレーム１４に配列して偏光子ユニット１００が構成される。
このとき各単位偏光子ユニット１１２の支持フレーム１１８の左右両側の辺１２５は配列方向Ｂに対して所定角度（図示例では６０度）だけ傾斜し、辺１２５同士が接するように各単位偏光子ユニット１１２が配列されて四辺形領域１５が形成され、また辺１２５同士によってワイヤーグリッド偏光子１６同士の境界部１２８には、互いに接する２つの辺１２５から成る遮光体１２９により遮光領域１３０が形成される。この偏光子ユニット１００においても、配列方向Ｂに亘り、搬送方向Ｃでは、遮光領域１３０と非遮光領域との長さの比率が等しくなるように遮光領域１３０が設けられる。これにより配列方向Ｂの各点で、搬送方向Ｃに沿った積算光量が等しくなることから、光配向対象物２の光配向のムラを抑えることができる。

なお、上述した実施形態、及び変形例では、同一形状のワイヤーグリッド偏光子１６（単位偏光子ユニット１２、１１２）を横並びに配列する構成を例示したが、これに限らない。すなわち、配列方向Ｂに亘り、搬送方向Ｃにおいて遮光領域と非遮光領域との長さの比率が等しくなるように遮光領域が設けられていれば、形状が異なるものを横並びに配列しても良い。

上述した実施形態では、境界部２８に沿って延びる遮光領域３０を支持フレーム１８の側辺２５によって形成したが、これに限らず、遮光領域３０を形成する部材を単位偏光子ユニット１２と別体に設けても良い。
詳述すると、ワイヤーグリッド偏光子１６にあっては、個体差等によりワイヤーの方向Ａが外形に対して一定の方向にならずズレが生じていることがある。すなわち、上述の実施形態では、前掲図３に示すように、ワイヤーグリッド偏光子１６を正三角形とし、ワイヤーの方向Ａが底辺２６に略垂直になるように支持フレーム１８に設けることとしたが、実際には、例えば図６に示すように、ワイヤーグリッド偏光子１６のワイヤーの方向Ａが底辺２６の垂線Ｈに対して角度θ（θの値は、個々のワイヤーグリッド偏光子１６によって異なる）だけ傾いている場合がある。

そこで、フレーム１４に横並びに配列した複数の単位偏光子ユニット１２の各々の間の境界部２８に所定幅の隙間を調整しろδとして設ける構成とすることで、それぞれの単位偏光子ユニット１２を調整しろδの範囲で個別に回転してワイヤーグリッド偏光子１６のワイヤーの方向Ａを調整可能にできる。
しかしながら、調整しろδを設けると、境界部２８に隙間が生じ、この隙間から光が漏れてしまう。そこで、前掲図２に示す遮光領域３０に相当する形状の遮光板８０を図７に示すように形成し、この遮光板８０を、フレーム１４に横並びに配列しワイヤーの方向Ａを調整した単位偏光子ユニット１２の各々を覆うようにフレーム１４に取り付ける構成とすることで、境界部２８の隙間を塞ぎつつ、なおかつ、各単位偏光子ユニット１２の調整量に拘わらずに遮光領域と非遮光領域との比率を常に一定にできる。
なお、単位偏光子ユニット１２の側辺２５の幅Ｗは、調整しろδの幅に応じて狭くすることは勿論である。

１ 光配向装置
２ 光配向対象物
６ 照射器
７ ランプ
８ 反射鏡
１０、１００、２００ 偏光子ユニット
１２、１１２ 単位偏光子ユニット
１４ フレーム
１５ 矩形領域
１５Ａ 一端
１５Ｂ 他端
１６ ワイヤーグリッド偏光子
１８、１１８ 支持フレーム
２０ 開口
２５ 側辺
２８、１２８ 境界部
２９、１２９ 遮光体
３０、１２０ 遮光領域
５０ 調整用遮光板
８０ 遮光板
１２５ 辺
Ｂ 配列方向
Ｃ 搬送方向（配列方向と直交する方向）
Ｋ 有効照射幅

Claims (3)

1. 光を偏光する複数のワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列した偏光子ユニットにおいて、
   光を遮光する遮光領域を、隣り合うワイヤーグリッド偏光子の境界部に沿って設けるとともに、
   前記ワイヤーグリッド偏光子の配列方向に亘り、当該配列方向と直交した方向では、前記ワイヤーグリッド偏光子における前記遮光領域と、前記遮光領域により遮光されない非遮光領域との長さの比率が等しくなるように前記遮光領域を設けたことを特徴とする偏光子ユニット。
2. 前記ワイヤーグリッド偏光子の各々は、前記ワイヤーグリッド偏光子を回動させてワイヤーの方向を調整可能にする調整用の隙間を前記境界部に設けて配列されるとともに、
   前記ワイヤーグリッド偏光子の各々の境界部を覆い前記遮光領域を形成する遮光板を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏光子ユニット。
3. 前記ワイヤーグリッド偏光子を三角形に形成し、交互に天地反転させて前記ワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列し、
   或いは前記ワイヤーグリッド偏光子を、前記配列方向に対して傾斜する辺を有する四辺形に形成し、当該辺同士を合わせるように前記ワイヤーグリッド偏光子を横並びに配列した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光子ユニット。

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