TWI617867B - 偏振光照射裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種偏振光照射裝置，可在照射範圍內獲得良好的偏振軸特性。本發明具備光源5、濾光器20、偏振元件25、偏振元件保持部26以及遮光板30。光源5射出光。濾光器20被照射自光源5射出的光而射出紫外線。偏振元件25配設在濾光器20的與光源5相對向的一側，入射紫外線且出射偏振光。偏振元件保持部26保持偏振元件25且具有使自偏振元件25出射的偏振光透射的開口部27。遮光板30配設在偏振元件保持部26的與光源5相對向的一側，且包圍開口部27而配設。

Description

偏振光照射裝置
本發明的實施形態是有關一種用於液晶面板製造等中的偏振光照射裝置。
作為在液晶面板等的製造時對取向膜進行取向處理時的技術，已知有摩擦(rubbing)工序，但近年來，作為代替摩擦工序的技術，藉由對取向膜照射既定波長的偏振光而進行取向處理即所謂的光取向的技術受到關注。作為用以進行所述光取向的裝置即偏振光照射裝置，例如提出了將作為線狀光源的棒狀燈、與具有線柵(wire grid)狀的柵格的線柵偏振元件組合而成的偏振光照射裝置。
與利用蒸鍍膜或布魯斯特角(Brewster angle)的偏振元件相比，線柵偏振元件中出射的偏振光的消光比對入射至偏振元件的光的角度的依存性變小。因此，即使是像自棒狀燈出射的光這樣的發散光，只要入射角度為±45°的範圍內，也可遍及光所照射的整個區域而獲得消光比相對良好的偏振光。因而，在這種偏 振光照射裝置中，藉由將棒狀燈的長度設為與作為被處理物的取向膜的寬度對應的長度，且在進行取向處理時使取向膜相對於偏振光照射裝置而單向地移動，可利用一根棒狀燈來進行大面積的取向膜的取向處理。
[現有技術文獻] [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
此處，這種偏振光照射裝置是以如下方式構成，即，能以盡可能多的光量對取向膜的照射面照射光，具體而言，藉由將源自棒狀燈的光聚光於偏振元件上來抑制朝向偏振元件的外側的照射損失。然而，像這樣將源自棒狀燈的光聚光於偏振元件上時，透射過偏振元件的偏振光會發生漫射。而且，在發生了漫射的偏振光所照射的被照射面上，偏振光會擴展而超出偏振元件的面積。已知照射至超出偏振元件的面積的位置的偏振光的偏振軸會劣化。如果將偏振軸已劣化的光照射至作為被照射物的取向膜，則會引起取向膜的特性降低。
本發明是鑒於所述情況而成，且目的在於提供一種偏振 光照射裝置，其抑制在照射範圍外的偏振軸特性降低的偏振光的照射。而且，本發明的第2目的在於提供一種使用吸收型偏振元件的偏振光照射裝置。
實施形態的偏振光照射裝置具備：光源、濾光器、偏振元件、偏振元件保持部以及遮光板。光源射出光。濾光器被照射自光源射出的光而射出紫外線。偏振元件配設在濾光器的與光源相對向的一側，入射紫外線並出射偏振光。偏振元件保持部保持偏振元件且具有使自偏振元件出射的偏振光透射的開口部。遮光板配設在偏振元件保持部的與光源相對向的一側，且包圍開口部而配設。在遮光板的開口部所處的一側的相反側的端部，配設有封閉遮光板的內側空間的透明構件。在遮光板的多個部位中形成有供氣排氣部。而且，實施形態的偏振光照射裝置具有：光源，射出光；第1偏振元件，使自光源射出的光中，與預先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射；以及吸收型偏振元件，使透射過反射型偏振元件的光中，與預先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射。而且，在光源與第1偏振元件之間設置濾光器。而且，光源為水銀燈或金屬鹵化物燈。
根據本發明，可抑制照射範圍外的偏振軸特性的降低。而且，根據本發明，可提供一種使用吸收型偏振元件的偏振光照射裝置。
1、40、100‧‧‧偏振光照射裝置
5‧‧‧光源
10‧‧‧反射板
11‧‧‧反射面
12‧‧‧空隙部
20‧‧‧濾光器
21‧‧‧濾光器框架
25‧‧‧偏振元件
26‧‧‧偏振元件保持部
27‧‧‧開口部
30、50‧‧‧遮光板
31、51‧‧‧遮光板反射面
52‧‧‧玻璃板(透明構件)
55‧‧‧供氣排氣部
56‧‧‧供氣部
57‧‧‧排氣部
210、220、230‧‧‧偏振光照射裝置(紫外線照射裝置)
211‧‧‧光源
212‧‧‧反光鏡
214‧‧‧濾光器
216‧‧‧第1偏振元件
216a‧‧‧玻璃板
216b‧‧‧格子
218‧‧‧吸收型偏振元件
219‧‧‧介質
C‧‧‧燈中心
E‧‧‧冷卻風
F‧‧‧焦點
L1、L3‧‧‧一部分光
L2、L4‧‧‧一部分偏振光
m1、m2‧‧‧偏振光
PA、PB‧‧‧偏振軸
U、U'‧‧‧光
UA‧‧‧紫外線(光)
UB、UC‧‧‧紫外線(偏振光)
W‧‧‧工件(對象物)
X、Y、Z‧‧‧軸
Y1‧‧‧箭頭
圖1是表示實施形態1的偏振光照射裝置的構成的分解立體圖。
圖2是圖1所示的偏振光照射裝置的單點鏈線A-A的剖面A-A箭視圖。
圖3是表示圖1所示的偏振光照射裝置中的光的照射狀態的說明圖。
圖4是關於未設置遮光板的偏振光照射裝置的說明圖。
圖5是在X軸方向觀察實施形態2的偏振光照射裝置的剖面圖。
圖6是圖5的B-B箭視圖。
圖7是圖6的C-C箭視圖。
圖8是實施形態2的偏振光照射裝置的變形例，且是在Y軸方向觀察遮光板時的說明圖。
圖9是圖8的D-D箭視圖。
圖10是表示實施形態的紫外線照射裝置的概略構成的立體圖。
圖11是從Y軸方向觀察實施形態的紫外線照射裝置的圖。
圖12是表示實施形態的紫外線照射裝置的第1偏振元件216的構成的示意圖。
圖13是表示實施形態的紫外線照射裝置的變形例的示意圖。
圖14是表示實施形態的紫外線照射裝置的變形例的圖。
圖15是表示實施形態的紫外線照射裝置的另一變形例的圖。
以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置1、偏振光照射裝置40具備光源5、濾光器20、偏振元件25、偏振元件保持部26以及遮光板30、遮光板50。光源5射出光。濾光器20被照射自光源5射出的光而射出紫外線。偏振元件25配設在濾光器20的與光源5相對向的一側，入射紫外線並出射偏振光。偏振元件保持部26保持偏振元件25且具有使偏振光透射的開口部27。遮光板30、遮光板50配設在偏振元件保持部26的與光源5相對向的一側，且包圍開口部27而配設。
而且，在以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置40中，在遮光板50的開口部27所處的一側的相反側的端部配設有封閉遮光板50的內側空間的透明構件，即玻璃板52。
而且，在以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置40中，在遮光板50的多個部位中形成有供氣排氣部55。
而且，以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置210具有光源211、第1偏振元件216以及吸收型偏振元件218。光源211射出光。第1偏振元件216使自光源211射出的光中，與預先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射。吸收型偏振元件218 使透射過第1偏振元件216的光中，與預先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射。
而且，在以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置210中，在光源211與第1偏振元件216之間設置濾光器214。
而且，在以下將說明的實施形態的偏振光照射裝置210中，光源211為水銀燈或金屬鹵化物燈。
[實施形態1]
接下來，基於圖式對實施形態1的偏振光照射裝置進行說明。圖1是表示實施形態1的偏振光照射裝置的構成的分解立體圖。圖2是在X軸方向觀察圖1所示的偏振光照射裝置的剖面圖。所述圖1、圖2所示的偏振光照射裝置1例如用於液晶面板的取向膜或視角補償膜的取向膜等的製造。照射至作為被處理物的工件W的表面的紫外線的偏振軸的基準方向可根據工件W的結構、用途或所要求的規格來適當設定。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。
本實施形態1的偏振光照射裝置1包括：光源5，射出包含紫外線的光；反射板10，控制自光源5射出的光的配光；濾光器20，相對於反射板10而配設在經反射板10控制配光的光的行進方向側，並且，所述濾光器20入射自光源5射出的光與經反射板10控制配光的光而出射紫外線；偏振元件25，配設在濾光器 20的出射側，入射自濾光器20出射的紫外線而出射偏振光；以及偏振元件保持部26，保持偏振元件25。
光源5為棒狀或線狀的光源。而且，光源5例如是在紫外線透射性玻璃管內封入水銀，氬、氙等稀有氣體而成的高壓水銀燈，或在高壓水銀燈內進一步封入鐵或碘等的金屬鹵化物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。光源5的發光部的長邊方向與X軸方向平行，光源5的發光部的長度比工件W的寬度長。光源5可自線狀的發光部射出包含例如波長為200nm~400nm的紫外線的光，且光源5所射出的光是具有各種偏振軸成分的所謂非偏振的光。
而且，反射板10在與光源5相對向的面上具有反射自光源5射出的光的反射面11。關於反射面11，在沿著形成為棒狀的光源5的軸心的方向上觀察時的形狀(在軸心方向觀察的形狀)、即在X軸方向觀察的形狀呈橢圓的一部分開口的形狀。反射板10以光源5的軸心即燈中心C位於反射面11的橢圓的2個焦點中的1個焦點上的方式設置，且另1個焦點側開口。藉由如上述般反射面11呈橢圓的一部分的形狀，反射板10成為如下所述的所謂的聚光型反射板，即，當將光源5配置於其中1個焦點的位置上時，將自光源5射出的光聚集到另1個焦點(圖3的焦點F)附近。而且，反射板10以在Z軸方向上開口的朝向配設。
反射板10沿著形成為棒狀的光源5，以所述形狀且相對於光源5平行地延伸。進而，反射板10在反射面11的橢圓開口 側的相反側的部分、且橢圓的曲率成為最大的部分附近形成有在橢圓的圓周方向、或Y軸方向上空開的空隙即空隙部12。即，從光源5觀察，空隙部12是形成在Z軸方向上的反射面11的橢圓開口側的相反側。反射板10利用所述空隙部12連通橢圓的內側與外側的空間。而且，反射板10採用的是基材含有玻璃、且由多層膜形成有反射面11的冷光鏡(cold mirror)的構成。在利用偏振光照射裝置1對被照射物照射偏振光時，光源5一邊發熱一邊發光，但因該熱而溫度升高的空氣向上方流動，並從空隙部12逸出至反射板10的上方。由此，偏振光照射裝置1對工件W照射紫外線且溫度不會變得過高。
而且，濾光器20含有僅對自光源5射出的光的特定波長進行透射的習知的帶通濾光器(band-pass filter)，從而可使自光源5射出的光中、例如254nm或365nm等既定波長的紫外線透射，且限制其他波長的光透射。而且，濾光器20相對於光源5及反射板10而配設在Z軸方向上的反射面11的橢圓開口側。所述濾光器20的X軸方向與Y軸方向上的周圍由濾光器框架(filter frame)21包圍，由此，利用濾光器框架21保持濾光器20。
與濾光器20同樣地，偏振元件25相對於光源5及反射板10而配設在Z軸方向上的反射面11的橢圓開口側。作為聚光型反射板的反射板10以可將光聚集到偏振元件25上的方式設置。
偏振元件25是將多個直線狀的電導體(例如鉻或鋁合金等的金屬線)以等間隔且平行地配置於石英玻璃等基板上而成的 線柵偏振元件。電導體的長邊方向與基準方向正交。電導體的間距理想的是自光源5射出的紫外線的波長的1/3以下。在藉由入射自光源5射出的光而自濾光器20射出的紫外線中，偏振元件25將偏振軸與電導體的長邊方向平行的紫外線的大部分反射或吸收，且使偏振軸與電導體的長邊方向正交的紫外線穿過並向工件W照射。偏振元件25可從自配設於光源5與偏振元件25之間的濾光器20出射的紫外線中抽取偏振軸僅在基準方向上振動的紫外線作為偏振光。而且，偏振元件25可從自光源5射出的且在所有方向上同樣地振動的具有各種偏振軸成分的光中抽取偏振軸僅在基準方向上振動的光。此外，一般將偏振軸僅在基準方向上振動的光稱為直線偏光。而且，偏振軸是指光的電場及磁場的振動方向。
偏振元件保持部26保持入射紫外線並出射偏振光的偏振元件25，且具有使從偏振元件25出射的偏振光透射的開口部27。而且，偏振元件25的X軸方向與Y軸方向上的周圍由偏振元件保持部26包圍，由此，利用偏振元件保持部26保持偏振元件25。
此外，本實施形態1中，偏振元件25以電導體的長邊方向與Y軸方向平行的方式配置，且使偏振軸與X軸方向平行的紫外線穿過。即，本實施形態1中，基準方向與X軸方向平行。
而且，在偏振元件保持部26的與光源5相對向的一側設置有遮光板30。所述遮光板30以包圍偏振元件保持部26的開口部27的方式配設。詳細而言，偏振元件25形成為矩形的板狀， 形成於保持偏振元件25的偏振元件保持部26中的開口部27也與偏振元件25同樣地，對應於偏振元件25而以矩形的形狀形成。
遮光板30位於偏振元件保持部26的開口部27中的偏振光的出射側，自偏振元件保持部26向光源5等所處方向的相反方向突出，並且在開口部27的開口方向觀察時，遮光板30包圍開口部27而配設。即，遮光板30的內側的形狀以成為比開口部27略大的形狀的大致角筒狀的形狀形成，且以在Z軸方向觀察時從四周包圍矩形的整個開口部27的方式，以角筒的軸方向成為Z軸方向的朝向配設。因此，遮光板30的與偏振元件保持部26相對向的端部開口。如此設置的遮光板30的內側的面例如藉由配設鋁箔等，形成為反射光的遮光板反射面31。
此外，遮光板30較佳為相對於偏振元件保持部26的開口部27而以角筒的四邊均為5mm以內的範圍設置。而且，關於Z軸方向上的遮光板30的高度，較佳為在利用偏振光照射裝置1對工件W進行照射時相對於工件W的照射面而具有至少5mm以上的間隔。
所述實施形態1的偏振光照射裝置1具有以上所述的構成，以下，對其作用進行說明。圖3是表示圖1所示的偏振光照射裝置中的光的照射狀態的說明圖。在利用偏振光照射裝置1對液晶面板的取向膜或視角補償膜的取向膜等被照射物即工件W進行取向處理時，一邊利用工件W的搬送裝置(省略圖示)，在與Y軸方向平行的箭頭Y1方向上搬送工件W，一邊自光源5射出包含 紫外線的光。
自光源5射出的光中，一部分光朝向濾光器20的方向而入射至濾光器20(例如，圖3的L1)。濾光器20不會透射紫外線以外的光而僅使紫外線透射，並自光入射側的面的相反側的面僅射出紫外線。
自濾光器20射出的紫外線入射至位於濾光器20中的光源5所處的一側的相反側且由偏振元件保持部26保持的偏振元件25。在偏振元件25中，入射的紫外線中偏振軸與構成偏振元件25的電導體的長邊方向平行的紫外線的大部分不會穿過，而僅使偏振軸與電導體的長邊方向正交的紫外線穿過。由此，偏振元件25自濾光器20所處的一側的面的相反側的面僅出射在基準方向上振動的紫外線。含有自偏振元件25出射的在基準方向上振動的紫外線的偏振光透射過偏振元件保持部26的開口部27，並經由遮光板30的內側而照射至工件W，所述遮光板30配設在偏振元件保持部26中的濾光器20所處的一側的相反側。在工件W中，利用含有所述紫外線的偏振光來進行取向處理。
而且，如所述般藉由使自光源5射出的光穿過濾光器20與偏振元件25而自偏振元件25出射的偏振光中，一部分偏振光朝向遮光板30(例如，圖3的L2)。即，自偏振元件25出射的偏振光中的一部分偏振光穿過偏振元件保持部26的開口部27並朝向遮光板30中的遮光板反射面31而抵達遮光板反射面31，所述射光板30在Z軸方向觀察時是以包圍偏振元件保持部26的開口 部27的方式配設。由此，抵達遮光板反射面31的偏振光在Y軸方向上沿抵達遮光板反射面31之前所朝的方向的逆方向行進，結果被遮光板30遮擋。
如上所述，將偏振光遮擋的遮光板30的內側的面形成為反射光的遮光板反射面31，因此抵達遮光板反射面31的偏振光由遮光板反射面31反射並朝著向遮光板反射面31的入射方向的相反方向。即，經遮光板反射面31反射的偏振光一邊朝向與反射該偏振光的遮光板反射面31相對向的遮光板反射面31的方向，一邊朝向遠離偏振元件保持部26的方向。由此，經遮光板反射面31反射的偏振光朝向工件W的方向而照射至工件W。
而且，自光源5射出的光中，一部分光朝向反射板10的反射面11的方向，朝向反射面11的光由反射面11反射而朝向濾光器20的方向(例如，圖3的L3)。像這樣朝向濾光器20的方向的光照射至濾光器20而僅射出紫外線，且自濾光器20出射的紫外線入射至偏振元件25。
即，反射板10的反射面11將自光源5射出而抵達反射面11的光反射，以在偏振元件25的附近，將其聚光至位於偏振元件25中的濾光器20所處的一側的相反的面側的焦點F。因此，經反射面11的反射後照射至濾光器20而自濾光器20射出的紫外線入射至從濾光器20觀察時處於焦點F的近前的偏振元件25。入射有來自濾光器20的紫外線的偏振元件25出射含有在基準方向上振動的紫外線的偏振光。所述偏振光經由遮光板30的內側而照 射至工件W。
而且，藉由由反射板10的反射面11反射並穿過濾光器20與偏振元件25而自偏振元件25出射的偏振光中，一部分偏振光在穿過焦點F後朝向遮光板30(例如，圖3的L4)。與自光源5直接入射至濾光器20並穿過濾光器20與偏振元件25而抵達遮光板反射面31且經遮光板反射面31反射的偏振光同樣地，所述偏振光由遮光板反射面31反射而朝向工件W的方向。即，抵達遮光板反射面31的偏振光相對於抵達遮光板30之前的行進方向而被遮光板30遮擋，並利用遮光板反射面31而反射向工件W的方向。由此，經遮光板反射面31反射的偏振光照射至工件W。
本實施形態1的偏振光照射裝置1利用遮光板30將自偏振元件25出射的偏振光的一部分遮擋，因此可針對工件W而不過度擴展地照射偏振光。圖4是關於未設置遮光板的偏振光照射裝置的說明圖。即，使用未設置遮光板30的偏振光照射裝置100來對工件W照射偏振光時，自光源5射出的光中，藉由直接穿過濾光器20與偏振元件25而自偏振元件25出射的偏振光與實施形態1的偏振光照射裝置1的情況同樣地照射至工件W(例如，圖4的m1)。如果比較遮光板的有無所影響的兩者的紫外線的軌道，則在實施形態1的偏振光照射裝置1中，一部分偏振光被遮光板30遮擋，由此偏振光不會沿抵達遮光板30之前所朝向的方向前行而超出遮光板30的Y軸方向上的位置，而是被遮光板反射面31反射。相對於此，在未設置遮光板30的偏振光照射裝置100中， 偏振光未被遮光板30遮擋，因此朝向以角筒狀的形狀形成的遮光板30的外側方向而超出實施形態1的偏振光照射裝置1中遮光板30所配設的位置。
同樣地，藉由自光源5射出而朝向反射板10，且在經反射板11的反射後穿過濾光器20與偏振元件25而自偏振元件25射出的偏振光與實施形態1的偏振光照射裝置1的情況同樣地照射至工件W(例如，圖4的m2)。如果比較遮光板的有無所影響的兩者的紫外線的軌道，則經反射面11反射後的偏振光也同樣未被遮光板30遮擋，因此一部分偏振光朝向以角筒狀的形狀形成的遮光板30的外側方向而超出實施形態1的偏振光照射裝置1中遮光板30所配設的位置。
即，在未設置遮光板30的偏振光照射裝置100中，自偏振元件25出射的偏振光未被遮光板30遮擋，因此會擴展而超出在Z軸方向觀察時偏振元件25所配設的區域，或者開口部27所形成的區域，從而容易對工件W照射偏振軸已惡化的光。相對於此，在本實施形態1的偏振光照射裝置1中，自偏振元件25出射的偏振光中，從遮光板30的內側、即遮光板反射面31抵達遮光板30的偏振光被遮光板30遮擋，因此在Z軸方向觀察時的照射區域難以擴展。因此，抑制對工件W照射位於照射範圍外的偏振軸特性已降低的偏振光。
而且，本發明者等人針對利用偏振光照射裝置1照射的偏振光的照射狀態，就設置遮光板30的情況與未設置遮光板30 的情況進行了試驗。表1是關於偏振光的照射狀態的試驗結果的圖表。試驗是藉由如下方式進行：利用偏振光照射裝置1、偏振光照射裝置100照射偏振光並在多個測定點對偏振光測定照射面上的偏振軸特性，所述偏振光照射裝置1、偏振光照射裝置100中，Y軸方向上的開口部27的寬度為50mm，即，開口部27自光源5的正下方在Y軸方向上的±25mm的範圍內開口。作為測定點，是在具有遮光板30的偏振光照射裝置1(圖3)與不具有遮光板30的偏振光照射裝置100(圖4)中，分別在光源5的正下方、自該光源5的正下方在Y軸方向上離開±20mm的位置、自該光源5的正下方在Y軸方向上離開±30mm的位置以及自該光源5的正下方在Y軸方向上離開±40mm的位置進行偏振軸特性的測定。
在所述試驗中，在光源5的正下方，在具有遮光板30的偏振光照射裝置1與不具有遮光板30的偏振光照射裝置100中均可檢測出偏振軸為0.02°的偏振光。而且，在距光源5的正下方±20mm的位置，在具有遮光板30的偏振光照射裝置1與不具有遮光板30的偏振光照射裝置100中均可檢測出偏振軸為0.06°的偏振光。
相對於此，在距光源5的正下方±30mm的位置與距光源5的正下方±40mm的位置，在不具有遮光板30的偏振光照射裝置100中可檢測出偏振光，但在所述位置，在具有遮光板30的偏振光照射裝置1中未能檢測出偏振光。即，在距光源5的正下方±30mm的位置，在不具有遮光板30的偏振光照射裝置100中可檢測出偏振軸為0.15°的偏振光，在距光源5的正下方±40mm的位置，在不具有遮光板30的偏振光照射裝置100中可檢測出偏振軸為0.30°的偏振光。另一方面，在具有遮光板30的偏振光照射裝置1中，在所述測定點未能檢測出偏振光。由所述情況可確認，自開口部27出射的偏振光未照射至遮光板30的外側。
在以上的實施形態1中的偏振光照射裝置1中，在形成於偏振元件保持部26的開口部27中的偏振光的出射側設置有在開口部27的開口方向觀察時以包圍開口部27的方式配設的遮光板30，因此，在所述方向觀察時的朝向開口部27所形成區域的外側的偏振光可被遮光板30遮擋。由此，可使自偏振元件25出射的偏振光難以擴展，從而可抑制對工件W照射位於照射範圍外的偏振軸特性已降低的偏振光。
[實施形態2]
實施形態2的偏振光照射裝置40採用與實施形態1的偏振光照射裝置1大致相同的構成，但其具有如下特徵，即，在遮光板中配設有遮蔽遮光板的內側空間的透明構件。因其它構成與實施形態1相同，故省略其說明並附上相同符號。
圖5是在X軸方向觀察實施形態2的偏振光照射裝置的剖面圖。實施形態2的偏振光照射裝置40與實施形態1的偏振光照射裝置1同樣地具有：反射板10，控制自光源5射出的光的配光；濾光器20，僅使所入射的光中的紫外線出射；偏振元件25；以及偏振元件保持部26，保持偏振元件25。而且，在偏振元件保持部26的與光源5相對向的一側設置有以大致角筒狀的形狀形成且將偏振光遮擋的遮光板50。與實施形態1的偏振光照射裝置1所具有的遮光板30同樣地，所述遮光板50的內側的面形成為反射光的遮光板反射面51。
而且，在本實施形態2的偏振光照射裝置40中，在遮光板50的開口部27所處的一側的相反側的端部配設有封閉遮光板50的內側空間的透明構件，即玻璃板52。即，遮光板50以角筒的長邊方向成為Z軸方向的朝向形成，且以與工件W相對向的一側、即偏振元件保持部26側的端部的相反側的端部開口的方式形成，但玻璃板52以封閉遮光板50中的所述開口部分的方式形成。
玻璃板52利用使光透射的透明的構件、即玻璃而形成為矩形的板狀，所述矩形的板狀與在Z軸方向觀察遮光板50的形狀即角筒時的形狀大致相同，且所述玻璃板52以與偏振元件25平行的朝向設置在遮光板50的端部。由此，玻璃板52封閉遮光板50的內側空間，且相對於遮光板50的外側而遮蔽遮光板50的內側空間。
圖6是圖5的B-B箭視圖。圖7是圖6的C-C箭視圖。 在遮光板50的多個部位中形成有供氣排氣部55。所述供氣排氣部55包含供氣部56與排氣部57，所述供氣部56形成在構成遮光板50的4個壁面中的其中1個壁面上，所述排氣部57形成在與所述壁面相對向的壁面上。詳細而言，在遮光板50所具有的4個壁面中，在位於X軸方向的端部而面向X軸方向的2個壁面中的其中1個壁面上設置供氣部56，在另一個壁面上設置排氣部57。
所述供氣部56形成為管狀，以在遮光板50的壁面上連通的方式安裝。在遮光板50的壁面上的安裝有供氣部56的部分中形成有與管狀的供氣部56的內部連通的孔，由此，供氣部56連通至遮光板50的內側空間。在遮光板50的同一壁面上設置有多個(本實施形態2中為3個)如此形成的供氣部56。使外部的高壓空氣等的送風裝置(省略圖示)與如此設置的供氣部56連接，從而使自送風裝置輸送來的風在供氣部56內流動。
而且，在遮光板50所具有的4個壁面中，在位於X軸方向的端部而面向X軸方向的2個壁面中的與設置有供氣部56的其中1個壁面相對向的另一個壁面上設置排氣部57。所述排氣部57由貫穿壁面的孔形成，由此，排氣部57連通遮光板50的內側空間與外側。與供氣部56同樣地，在遮光板50的同一壁面上設置有多個(本實施形態2中為3個)如此形成的排氣部57。
所述實施形態2的偏振光照射裝置40具有如上所述的構成，以下，對其作用進行說明。在利用偏振光照射裝置40對液晶面板的取向膜或視角補償膜的取向膜等工件W進行取向處理時， 自光源5射出包含紫外線的光。由此，所述光在穿過濾光器20時僅紫外線自濾光器20射出，且所述紫外線在偏振元件25進行出射時，出射具有在基準方向上振動的紫外線的偏振光。自偏振元件25出射的偏振光直接經由遮光板50的內側，或由遮光板反射面51反射，由此朝向遮光板50中的偏振元件保持部26所處的一側的端部的相反側的端部的方向。
在遮光板50中的偏振元件保持部26側的端部的相反側的端部配設有玻璃板52，因此，朝向所述方向的偏振光入射至玻璃板52。因玻璃板52具有透明的構件，故可使光透射，因此入射至玻璃板52的偏振光直接透射過玻璃板52而自偏振光入射側的面的相反側的面出射。像這樣透射過玻璃板52的偏振光朝向工件W的方向而照射至工件W。
如上所述，使偏振光照射裝置40的光源5點燈而對工件W進行取向處理時，利用連接於供氣部56的高壓空氣而在遮光板50的內側流動冷卻風E並進行偏振元件25的冷卻。詳細而言，利用高壓空氣向供氣部56輸送空氣作為冷卻風E，並自供氣部56將空氣送入遮光板50的內側。在遮光板50的配設有供氣部56的面的相反側的面上形成有排氣部57，因此，在自供氣部56將空氣送入遮光板50的內側時，與所送入的空氣對應地，遮光板50的內側的空氣自排氣部57被擠出而向遮光板50的外側排氣。
在使偏振光照射裝置40的光源5點燈時，在射出光的同時也會產生熱，而且偏振光照射裝置40以將由光源5射出的光聚 集至偏振元件25的附近的方式形成，因此，在發光時由光源5產生的熱也容易因輻射而集中於偏振元件25。因此，在光源5點燈時，偏振元件25的溫度容易上升，伴隨於此，遮光板50的內側的空氣的溫度也容易上升，但藉由自供氣部56將空氣送入遮光板50的內側而使遮光板50內的空氣自排氣部57排出，可將溫度升高的空氣替換為溫度低的空氣。
由此，溫度降低的遮光板50的內側的空氣與溫度升高的偏振元件25進行熱交換，可使偏振元件25的溫度下降。如上所述，具有供氣部56與排氣部57的供氣排氣部55將空氣送入遮光板50的內側，且將遮光板50內的空氣排出，由此可在遮光板50的內側流動可將偏振元件25冷卻的冷卻風E，偏振元件25藉由向所述冷卻風E散熱而溫度降低。
而且，遮光板50利用玻璃板52封閉內側，因此不會使塵埃等進入遮光板50的內側。因此，塵埃等也難以附著於用以出射被照射至工件W的偏振光的偏振元件25，從而偏振元件25難以被污染。
以上的實施形態2的偏振光照射裝置40在遮光板50中的偏振元件保持部26的開口部27所處的一側的相反側的端部配設有玻璃板52，因此可防止偏振元件25上附著汙物。由此，可抑制偏振元件25中的消光比降低。結果，可長時間維持光取向的性能。
而且，在遮光板50的多個部位中形成供氣排氣部55，而 在遮光板50的內側利用供氣排氣部55使冷卻風E流動，因此可利用所述冷卻風E將偏振元件25冷卻。結果，可抑制因偏振元件25的溫度升高引起的偏振元件25的劣化，從而可更確實地抑制消光比的降低。
[變形例]
此外，在所述實施形態2的偏振光照射裝置40中，供氣排氣部55形成在面向X軸方向的遮光板50的壁面上，但供氣排氣部55也可形成在除此以外的位置上。圖8是實施形態2的偏振光照射裝置的變形例，且是在Y軸方向觀察遮光板時的說明圖。圖9是圖8的D-D箭視圖。例如圖8、圖9所示，供氣排氣部55也可設置於遮光板50所具有的4個壁面中面向Y軸方向的壁面上。具體而言，也可藉由如下方式設置供氣排氣部55：在位於Y軸方向的端部而面向Y軸方向的2個壁面中的其中1個壁面上設置供氣部56，在另一個壁面上形成排氣部57。
此時，例如在偏振元件25沿X軸方向排列多個而配設的情況下，較佳為與X軸方向上的偏振元件25的位置對應地形成多個供氣部56與排氣部57。藉由像這樣與偏振元件25對應地設置供氣部56與排氣部57，可利用供氣部56與排氣部57使在遮光板50的內側流動的冷卻風E與每個偏振元件25對應地流動。由此，可更確實地將偏振元件25冷卻，從而更確實地抑制因溫度升高引起的偏振元件25的劣化。
而且，針對在所述實施形態2的偏振光照射裝置40中使 送風裝置連接於供氣部56的事例進行了記載，但並不限定於此。例如，也可設為使送風裝置連接於管狀的排氣部57，而使用送風裝置自排氣部57抽吸空氣的事例。而且，也可為供氣部56與排氣部57均為管狀而利用空氣循環裝置循環冷卻風E。
而且，在所述偏振光照射裝置1、偏振光照射裝置40中，反射板10的基材為玻璃且反射面11由多層膜形成，但反射板10也可由除此以外的材料設置。例如，反射板10也可整體由鋁等金屬構成。而且，反射面11也可並非嚴格地形成為橢圓形狀。
而且，在所述偏振光照射裝置1、偏振光照射裝置40中，對光源5使用管型的所謂的放電燈進行了說明，但光源5也可使用放電燈以外者。作為光源5，例如使可射出波長為200nm~400nm的紫外線的發光二極體(Light Emitting Diode，LED)芯片、雷射二極體、有機電致發光(electroluminescence，EL)等小型燈分離而配置為直線狀等，只要射出含有紫外線的光，則可為放電燈以外者。
[實施形態3]
接著，基於圖式對本發明的實施形態的紫外線照射裝置210(也稱為“偏振光照射裝置210”。以下相同)進行說明。圖10是表示實施形態的紫外線照射裝置的概略構成的立體圖，圖11是從Y軸方向觀察實施形態的紫外線照射裝置的圖，圖12是表示實施形態的紫外線照射裝置的第1偏振元件的構成的示意圖。
圖10所示的實施形態的偏振光照射裝置210是對作為取 向處理的對象物的工件W的表面照射偏振軸PB(圖1中以箭頭表示，也稱為振動方向)與預先所決定的基準方向平行的紫外線UC的裝置。實施形態的偏振光照射裝置210例如用於液晶面板的取向膜、視角補償膜的取向膜或偏振膜等的製造。偏振光照射裝置210對工件W的表面主要照射作為所期望的波長的波長為365[nm]的紫外線UC。此外，本實施形態中所說的“紫外線”例如是340[nm]~400[nm]的波長帶的光。
此外，照射至工件W的表面的紫外線UC的偏振軸PB可根據工件W的結構、用途或所要求的規格來適當設定。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軸的方向的箭頭前端所朝的方向稱為上方，將與表示Z軸的方向的箭頭前端所朝的方向相對向的方向稱為下方。
如圖10所示，偏振光照射裝置210具有光源211、第1偏振元件216及吸收型偏振元件218，所述光源211射出包含在所有方向上同樣地振動且波長為200[nm]~900[nm]左右的紫外線、可見光線、紅外線的光U。此外，也可具備反光鏡212、濾光器214。
光源211使用在紫外線透射性玻璃管內封入水銀，氬、氙等稀有氣體而成的水銀燈，或在水銀燈內進一步封入鐵或碘等的金屬鹵化物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。光源211的發光部的長邊方向與Y軸方向平行。光源211所射出的光U包含波長為200[nm]~900[nm]左右的紫外線、可見光線、紅外線，且是具有各種偏振軸成分的所謂非偏振的光。本實施形態中，光源211設置有1個，且配置於第1偏振元件216、吸收型偏振元件218及工件W的上方。
反光鏡212設置於光源211的上方，將由光源211射出的光U朝向工件W反射。此外，將由光源211射出的光U經反光鏡212反射而得的光設為光U'。反光鏡212可使用平行型的拋物反光鏡、聚光型的橢圓反光鏡或其他形狀的反光鏡等。
濾光鏡214使由光源211射出的光U及經反光鏡212反射的光U'中的紫外線UA透射，且抑制(限制)紫外線UA以外的光透射。濾光器214將由光源211射出的光U及經反光鏡212反射的光U'中的紫外線UA射出至第1偏振元件216側。此外，濾光器214所射出的紫外線UA是具有各種偏振軸成分的所謂非偏振的光。本實施形態中，濾光器214是設置於光源211的下方且第1偏振元件216的上方。
此外，本發明中，只要濾光器214可抑制第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的加熱，則可僅由單一的濾光器214構成，也可將多片濾光器214重疊而構成。此外，可使用使所期望的波長的紫外線等光透射的帶通濾光器、或者反射或吸收可見光線等且使所期望的波長的紫外線等光透射的二向色濾光器(dichroic filter)來構成濾光器214。進而，濾光器214例如可在 其中一個表面上形成具有切斷可見光的功能的膜，在另一個表面上形成具有切斷紅外光的功能的膜，也可在表面上形成具有切斷可見光的功能的膜與具有切斷紅外光的功能的膜中的任一個膜。
第1偏振元件216被照射透射過濾光器214的光(紫外線UA)。第1偏振元件216使透射過濾光器214的光(紫外線UA)中的偏振軸PA與基準方向平行的偏振光即紫外線UB向吸收型偏振元件218透射。即，第1偏振元件216從透射過濾光器214且在所有方向上同樣地振動的具有各種偏振軸成分的紫外線UA中抽取偏振軸PA僅在基準方向上振動的紫外線UB。此外，一般將偏振軸PA僅在基準方向上振動的紫外線UB稱為直線偏光。
本實施形態中，第1偏振元件216設置於濾光器214的下方且吸收型偏振元件218的表面的上方。如圖12所示，第1偏振元件216是如下所述的所謂的線柵偏振元件，即，在玻璃板216a的表面，以高50nm~300nm、寬10nm~200nm、間距50nm~300nm規則地形成蒸鍍氧化鈦而成的奈米尺寸的格子216b。第1偏振元件216例如可使用默克斯泰克(Moxtek)公司製造的UVT260A。而且，第1偏振元件216理想的是如圖12所示，使玻璃板216a側、即未形成格子216b側的面朝向濾光器214側。
吸收型偏振元件218被照射透射過第1偏振元件216的光(紫外線UB)。吸收型偏振元件218使透射過第1偏振元件216的光(紫外線UB)中的偏振軸PB與基準方向平行的偏振光(紫外線UC)向工件W透射。即，吸收型偏振元件218從透射過第1 偏振元件216且具有偏振軸PA的紫外線UB中抽取偏振軸PB僅在基準方向上振動的紫外線UC。此外，一般將偏振軸PB僅在基準方向上振動的紫外線UC稱為直線偏光。此外，紫外線UA、紫外線UB、紫外線UC的偏振軸PA、偏振軸PB是指所述紫外線UA、紫外線UB的電場及磁場的振動方向。
本實施形態中，吸收型偏振元件218設置於濾光器214的下方且工件W的表面的上方。吸收型偏振元件218由玻璃板上所含的在一定方向上整齊的金屬奈米粒子形成，是吸收透射過第1偏振元件216的紫外線UB中的偏振軸PB與基準方向交叉(圖1中示出一例)的紫外線的偏振元件，且使偏振軸PB與基準方向平行的紫外線UC透射。吸收型偏振元件218例如可使用科迪(CODIXX)公司製造的colorpol(註冊商標)UV375BC5。
在所述構成的實施形態的偏振光照射裝置210中，將工件W置於吸收型偏振元件218的下方且自光源211射出光U。由此，自光源211射出的光U直接或被反光鏡212反射而照射至濾光器214。在偏振光照射裝置210中，濾光器214使紫外線UA向第1偏振元件216透射，且抑制紫外線UA以外的光的透射。並且，在偏振光照射裝置210中，第1偏振元件216使紫外線UA中的偏振軸PA與基準方向平行的紫外線UB向吸收型偏振元件218透射。進而，在偏振光照射裝置210中，吸收型偏振元件218使紫外線UB中的偏振軸PB與基準方向平行的紫外線UC向工件W的表面的光照射區域透射，從而對工件W的表面實施取向處理。
在所述構成的實施形態的偏振光照射裝置210中，藉由使用吸收型偏振元件218，與使用作為反射型偏振元件的線柵型偏振元件的情況相比可提高作為偏振光的特性之一的消光比。而且，線柵型偏振元件具有形成有線柵的面與未形成線柵的面即所謂的表裏，消光比因線柵偏振元件的表裏而變化。然而，在吸收型偏振元件218中，形成於吸收型偏振元件218的內部的金屬奈米粒子吸收在基準方向以外振動的光，因此不存在像線柵偏振元件這樣的所謂的表裏，故操作容易。
而且，在偏振光照射裝置210中，對吸收偏振軸PB與基準方向交叉的紫外線的吸收型偏振元件218照射預先與偏振軸PA平行的紫外線UB，並限制照射紫外線UB以外的光。因此，可減少偏振光照射裝置210中吸收型偏振元件218所吸收的光、具體而言是形成於吸收型偏振元件218的內部的金屬奈米粒子所吸收的光的量。如果可減少金屬奈米粒子所吸收的光的量，則吸收型偏振元件218的溫度上升得以抑制，吸收型偏振元件218變為高溫的可能性下降，故可抑制例如吸收型偏振元件218開裂之類的不良情況。因此，即使偏振光照射裝置210中使用吸收型偏振元件218，也可抑制吸收型偏振元件218的開裂等不良情況。
而且，在偏振光照射裝置210中，對吸收型偏振元件218照射紫外線UB，並限制照射紫外線UB以外的波長的光，因此與對吸收型偏振元件218直接照射光U及光U'的情況相比，可抑制吸收型偏振元件218的消光比降低。此外，消光比是指作為吸收 型偏振元件218的直線偏光的紫外線UC的最大透射率除以作為直線偏光的紫外線UC的最小透射率所得的值。即，消光比=最大透射率/最小透射率。進而，透射率是指穿過第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的紫外線UC的放射發散度除以入射至第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的紫外線UA的放射發散度、再乘以100所得的值(%)。即，透射率(%)=(紫外線UC的放射發散度/紫外線UA的放射發散度)×100。
在偏振光照射裝置210中，濾光器214抑制短波長的紫外線透射，因此可抑制短波長的紫外線照射至第1偏振元件216及吸收型偏振元件218。而且，在偏振光照射裝置210中，濾光器214抑制長波長的紫外線、可見光線、紅外線透射，因此可抑制長波長的紫外線、可見光線、紅外線照射至第1偏振元件216及吸收型偏振元件218。因此，偏振光照射裝置210可確實地抑制第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的壽命減少，並且可確實地抑制第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的消光比降低。
而且，在偏振光照射裝置210中，使用水銀燈或金屬鹵化物燈作為光源211，因此可抑制第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的壽命及消光比的降低，還可對工件W照射充足光量的紫外線UC，可抑制對對象物照射光所需的時間。
而且，在偏振光照射裝置210中，藉由使用第1偏振元件216及吸收型偏振元件218兩者，與僅使用第1偏振元件216或吸收型偏振元件218中的任一者的情況相比，消光比進一步提 高。
此處，針對濾光器214、第1偏振元件216、吸收型偏振元件218的有無所影響的相對照度、消光比及吸收型偏振元件的溫度變化進行評價。此外，吸收型偏振元件218的表面溫度理想的是350℃以下。如果吸收型偏振元件218的表面溫度超過350℃，則吸收型偏振元件218因熱而開裂，因而並不佳。而且，相對照度是指將比較例2的條件下的、即僅設置吸收型偏振元件218且將相對於光源211的每單位長度的輸入功率[W/cm](以下簡稱為“輸入功率”)設定為120時的365nm照度以100進行標準化所得的值。此外，照度是利用照度計本體：優志旺(Ushio)電機公司製造UIT-250、傳感器：優志旺電機公司製造UVD-S365來測定。
而且，比較例1中僅使用第1偏振元件216且將輸入功率[W/cm]設定為120。比較例2中僅使用吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為120。比較例3中僅使用吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為160。比較例4中使用濾光器214及吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為160。比較例5中使用濾光器214及吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為200。本發明1中使用第1偏振元件216及吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為160。本發明2中使用第1偏振元件216及吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為200。本發明3中使用濾光器214、第1偏振元件216及吸收型偏振元件 218且將輸入功率[W/cm]設定為160。本發明4中使用濾光器214、第1偏振元件216及吸收型偏振元件218且將輸入功率[W/cm]設定為220。
將結果示於表2中。表2是表示實施形態的紫外線照射裝置中濾光器214、第1偏振元件216以及吸收型偏振元件218的有無所影響的消光比與吸收型偏振元件218的溫度的評價結果的表。根據表2的本發明1、本發明2而明瞭的是，藉由使用第1偏振元件216及吸收型偏振元件218，消光比滿足60：1，且可抑制吸收型偏振元件218的溫度上升。進而，根據表2的本發明3、本發明4而明瞭的是，藉由除本發明1、本發明2的構成外還使用濾光器214，可使消光比進一步提高。尤其是即使將輸入功率[W/cm]設定為220，也可將吸收型偏振元件218的溫度保持為350℃以下，同時可提高相對照度，消光比也可滿足70：1。
此外，第1偏振元件216並不限定於所述構成。例如，如圖13所示，也可將2片線柵偏振元件的形成有格子的面彼此重疊來製成第1偏振元件216。而且，第1偏振元件216也可為吸收型偏振元件。
(變形例)
圖14是表示第1實施形態的紫外線照射裝置220(也稱為“偏振光照射裝置220”。以下相同)的變形例的概略構成的側面圖。
在本變形例中，表示將第1偏振元件216與吸收型偏振元件218設為一體的偏振光照射裝置220。根據所述構成，也可與實施形態3同樣地改善消光比。
圖15是表示第1實施形態的紫外線照射裝置的另一變形例的概略構成的側面圖。
在本變形例中，表示將第1偏振元件216與吸收型偏振元件218設為一體、進而使介質219介隔於第1偏振元件216與吸收型偏振元件218之間而成的紫外線照射裝置230(也稱為“偏振光照射裝置230”)，所述介質219與第1偏振元件216及吸收型偏振元件218的折射率大致相同。根據所述構成，也可與實施形態3同樣地改善消光比。
已對本發明的若干實施形態進行了說明，但這些實施形態僅為例示，並不意圖限定發明的範圍。這些實施形態能以其他的各種形態來實施，在不脫離發明的主旨的範圍內，可進行各種 省略、替換、變更。這些實施形態或其變形包含在發明的範圍或主旨內，且同樣包含在與其均等的範圍內。
1‧‧‧偏振光照射裝置
5‧‧‧光源
10‧‧‧反射板
11‧‧‧反射面
12‧‧‧空隙部
20‧‧‧濾光器
21‧‧‧濾光器框架
25‧‧‧偏振元件
26‧‧‧偏振元件保持部
27‧‧‧開口部
30‧‧‧遮光板
31‧‧‧遮光板反射面
C‧‧‧燈中心
W‧‧‧工件(對象物)
Y、Z‧‧‧軸

Claims (6)

  1. 一種偏振光照射裝置，其特徵在於，具備：光源，射出光；濾光器，被照射自所述光源射出的所述光而射出紫外線；偏振元件，配設在所述濾光器的與所述光源相對向的一側，入射所述紫外線且出射偏振光；偏振元件保持部，保持所述偏振元件且具有使自所述偏振元件出射的所述偏振光透射的開口部；以及遮光板，配設在所述偏振元件保持部的與所述光源相對向的一側，自所述偏振元件保持部向所述光源所處方向的相反方向突出，且包圍所述開口部而配設。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的偏振光照射裝置，其中在所述遮光板的所述開口部所處的一側的相反側的端部，配設有封閉所述遮光板的內側空間的透明構件。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的偏振光照射裝置，其中在所述遮光板的多個部位中形成有供氣排氣部。
  4. 一種偏振光照射裝置，其特徵在於，具有：光源，射出光；第1偏振元件，使自所述光源射出的光中，與預先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射；以及吸收型偏振元件，使透射過所述第1偏振元件的光中，與預 先規定的基準方向平行的偏振軸的偏振光透射。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的偏振光照射裝置，其中在所述光源與所述第1偏振元件之間設置濾光器。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的偏振光照射裝置，其中所述光源為水銀燈或金屬鹵化物燈。
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