JP2002182158A - 偏光ビームスプリッタを備えた光配向用偏光光照射装置 - Google Patents
偏光ビームスプリッタを備えた光配向用偏光光照射装置Info
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光配向用の偏光光照射装置に使用する偏光素
子を小型化し、偏光素子のコストを低減し、光配向用偏
光光照射装置全体の小型化を図ること。 【解決手段】 ランプ１からの光は、偏光素子５に入射
し偏光分離されインテグレータレンズ４に入射する。イ
ンテグレータレンズ４から出射する偏光光は、シャッタ
６、第２の平面鏡７を介して、コリメータレンズ８で平
行光にされ、ワークＷに照射される。偏光素子５とし、
複数の偏光ビームスプリッタ５ａを組み合わせたものを
用い、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影がイ
ンテグレータレンズ４を構成するレンズの境界線上に投
影するように配置する。これにより照射面における照度
の低下及び照度分布の悪化を防ぐことができる。また、
上記偏光素子５をインテグレータレンズ４の出射側に設
け、各レンズの境界面から出射される光の照度が低下す
る部分に、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面を配置し
てもよい。
子を小型化し、偏光素子のコストを低減し、光配向用偏
光光照射装置全体の小型化を図ること。 【解決手段】 ランプ１からの光は、偏光素子５に入射
し偏光分離されインテグレータレンズ４に入射する。イ
ンテグレータレンズ４から出射する偏光光は、シャッタ
６、第２の平面鏡７を介して、コリメータレンズ８で平
行光にされ、ワークＷに照射される。偏光素子５とし、
複数の偏光ビームスプリッタ５ａを組み合わせたものを
用い、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影がイ
ンテグレータレンズ４を構成するレンズの境界線上に投
影するように配置する。これにより照射面における照度
の低下及び照度分布の悪化を防ぐことができる。また、
上記偏光素子５をインテグレータレンズ４の出射側に設
け、各レンズの境界面から出射される光の照度が低下す
る部分に、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面を配置し
てもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の配
向膜や、液晶パネルに取りつける視野角補償フィルムに
偏光光を照射して、光配向を行なうための偏光光照射装
置に関する。
向膜や、液晶パネルに取りつける視野角補償フィルムに
偏光光を照射して、光配向を行なうための偏光光照射装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は、透明基板の表面に形成
した配向膜に、液晶を所望の方向に配向させる処理（配
向処理）を施し、該透明基板を２枚、配向膜を内側にし
て、所定の間隔の隙間を保つように貼り合せ、該隙間に
液晶を注入したものである。上記液晶表示素子の配向膜
の配向処理に関し、配向膜に偏光光を照射し露光処理す
ることにより行なう光配向と呼ばれる技術がある。光配
向用の偏光光照射装置としては、例えば特許２９２８２
２６号公報、特許２９６０３９２号公報に開示されたも
のがある。最近は、液晶表示素子の製作以外に、視野角
補償フィルムの光配向にも、偏光光照射装置が使用され
るようになってきた。視野角補償フィルムは、ベースフ
ィルム上にＵＶ硬化液晶を塗布し、一定方向に液晶分子
を配列（配向）させた後、ＵＶを照射して液晶を硬化さ
せ液晶分子の方向を固定させたものであり、液晶パネル
に視野角補償フィルムを貼ることで画質の低下を補償す
ることができる。上記「一定方向に液晶分子を配列」さ
せる配向工程は、従来ラビングにより行われていたが、
最近、上記偏光光照射装置を使用し、光配向により行な
われるようになってきた。
した配向膜に、液晶を所望の方向に配向させる処理（配
向処理）を施し、該透明基板を２枚、配向膜を内側にし
て、所定の間隔の隙間を保つように貼り合せ、該隙間に
液晶を注入したものである。上記液晶表示素子の配向膜
の配向処理に関し、配向膜に偏光光を照射し露光処理す
ることにより行なう光配向と呼ばれる技術がある。光配
向用の偏光光照射装置としては、例えば特許２９２８２
２６号公報、特許２９６０３９２号公報に開示されたも
のがある。最近は、液晶表示素子の製作以外に、視野角
補償フィルムの光配向にも、偏光光照射装置が使用され
るようになってきた。視野角補償フィルムは、ベースフ
ィルム上にＵＶ硬化液晶を塗布し、一定方向に液晶分子
を配列（配向）させた後、ＵＶを照射して液晶を硬化さ
せ液晶分子の方向を固定させたものであり、液晶パネル
に視野角補償フィルムを貼ることで画質の低下を補償す
ることができる。上記「一定方向に液晶分子を配列」さ
せる配向工程は、従来ラビングにより行われていたが、
最近、上記偏光光照射装置を使用し、光配向により行な
われるようになってきた。
【０００３】上記偏光光照射装置に用いる偏光素子は、
熱や強い光に耐性を有する必要がある。そのような偏光
素子として、間隔をおいて平行配置した複数のガラス板
を、光軸に対しブリュースタ角だけ傾けて配置したもの
（以下「パイル偏光板」と呼ぶ）がある。前記した特許
２９２８２２６号公報、特許２９６０３９２号公報に
は、パイル偏光板をインテグレータレンズの近傍に配置
する構成が示されている。偏光素子をインテグレータレ
ンズの近傍に配置すれば、インテグレータレンズの近傍
では光芒が小さいので、コリメータレンズ（もしくはコ
リメータミラー）とワークの間に偏光素子を配置する場
合に比べ小型化することができる。
熱や強い光に耐性を有する必要がある。そのような偏光
素子として、間隔をおいて平行配置した複数のガラス板
を、光軸に対しブリュースタ角だけ傾けて配置したもの
（以下「パイル偏光板」と呼ぶ）がある。前記した特許
２９２８２２６号公報、特許２９６０３９２号公報に
は、パイル偏光板をインテグレータレンズの近傍に配置
する構成が示されている。偏光素子をインテグレータレ
ンズの近傍に配置すれば、インテグレータレンズの近傍
では光芒が小さいので、コリメータレンズ（もしくはコ
リメータミラー）とワークの間に偏光素子を配置する場
合に比べ小型化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、パイル偏光板
は、上記配向膜の配向を行うために必要な消光比を得る
ために、平行配置するガラス板の枚数を多くする必要が
あり、偏光素子のコストがアップするとともに、図９に
示すように光路長が長くなり、装置全体が大型化すると
いう問題がある。本発明は上記事情に鑑みなされたもの
であって、本発明の目的は、光配向用の偏光光照射装置
に使用する偏光素子を小型化し、偏光素子のコストを低
減し、光配向用偏光光照射装置全体の小型化を図ること
である。
は、上記配向膜の配向を行うために必要な消光比を得る
ために、平行配置するガラス板の枚数を多くする必要が
あり、偏光素子のコストがアップするとともに、図９に
示すように光路長が長くなり、装置全体が大型化すると
いう問題がある。本発明は上記事情に鑑みなされたもの
であって、本発明の目的は、光配向用の偏光光照射装置
に使用する偏光素子を小型化し、偏光素子のコストを低
減し、光配向用偏光光照射装置全体の小型化を図ること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】熱や強い光に耐性がある
偏光素子として、偏光ビームスプリッタが考えられる。
偏光ビームスプリッタは、直角プリズムの斜面に、偏光
分離膜として無機誘電体多層膜を蒸着し、２個の直角プ
リズムの斜面どうしを貼り合せたものである。偏光ビー
ムスプリッタに入射した無偏光光は、無機誘電体多層膜
によりＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は直進し
てビームスプリッタを透過し、Ｓ偏光は反射される。プ
リズムは石英ガラス製であるので、熱や強い光に耐性が
ある。また、偏光分離膜である無機誘電体多層膜も無機
物質により構成されているので、熱や強い光に耐性があ
る。また、無機誘電体多層膜は、あらかじめ決められた
波長において偏光分離特性が良い（消光比、例えば透過
するＰ偏光中のＳ偏光の割合が小さい）ものを作ること
ができる。一方、液晶表示素子の大面積化にともない、
照射領域も大きくなり、装置も大型化し、偏光素子も大
きな物が必要になる。しかし、偏光ビームスプリッタを
構成するプリズムの大きさは、蒸着膜を形成する蒸着装
置の大きさなど、製造上の理由により限界がある。ま
た、石英で作製されるプリズムのコストは、大きくなる
と非常に高くなる。そこで、この偏光ビームスプリッタ
を、複数組み合わせて偏光素子を構成する。これによ
り、小型のプリズムを組み合わせて大型の偏光素子を得
ることができ、例えば大型の液晶表示素子の光配向に適
用することが可能となり、コストダウンを図ることもで
きる。また、偏光素子の光軸方向の長さを短くすること
ができるので、偏光光照射装置の小型化を図ることがで
きる。しかし、複数の偏光ビームスプリッタを組み合わ
せた偏光素子に光が入射すると、偏光ビームスプリッタ
の境界面の部分が影になる。この影が、そのまま照射面
に投影されると、照射面での照度の低下、照度分布の悪
化の原因となる。
偏光素子として、偏光ビームスプリッタが考えられる。
偏光ビームスプリッタは、直角プリズムの斜面に、偏光
分離膜として無機誘電体多層膜を蒸着し、２個の直角プ
リズムの斜面どうしを貼り合せたものである。偏光ビー
ムスプリッタに入射した無偏光光は、無機誘電体多層膜
によりＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は直進し
てビームスプリッタを透過し、Ｓ偏光は反射される。プ
リズムは石英ガラス製であるので、熱や強い光に耐性が
ある。また、偏光分離膜である無機誘電体多層膜も無機
物質により構成されているので、熱や強い光に耐性があ
る。また、無機誘電体多層膜は、あらかじめ決められた
波長において偏光分離特性が良い（消光比、例えば透過
するＰ偏光中のＳ偏光の割合が小さい）ものを作ること
ができる。一方、液晶表示素子の大面積化にともない、
照射領域も大きくなり、装置も大型化し、偏光素子も大
きな物が必要になる。しかし、偏光ビームスプリッタを
構成するプリズムの大きさは、蒸着膜を形成する蒸着装
置の大きさなど、製造上の理由により限界がある。ま
た、石英で作製されるプリズムのコストは、大きくなる
と非常に高くなる。そこで、この偏光ビームスプリッタ
を、複数組み合わせて偏光素子を構成する。これによ
り、小型のプリズムを組み合わせて大型の偏光素子を得
ることができ、例えば大型の液晶表示素子の光配向に適
用することが可能となり、コストダウンを図ることもで
きる。また、偏光素子の光軸方向の長さを短くすること
ができるので、偏光光照射装置の小型化を図ることがで
きる。しかし、複数の偏光ビームスプリッタを組み合わ
せた偏光素子に光が入射すると、偏光ビームスプリッタ
の境界面の部分が影になる。この影が、そのまま照射面
に投影されると、照射面での照度の低下、照度分布の悪
化の原因となる。
【０００６】そこで、本発明においては、以下のように
して上記問題を解決する。 （１）複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせた偏光
素子をインテグレータレンズの入射側に配置する場合。
偏光ビームスプリッタの境界面の部分により生ずる影
が、インテグレータレンズの、複数のレンズを組み合わ
せた境界線上に投影されるように、偏光ビームスプリッ
タを配置する。インテグレータレンズの各レンズの境界
面も、光が照射されることにより影となる。しかし、該
影は照射領域の外側に投影される。したがって、インテ
グレータレンズの各レンズの境界線上に、偏光ビームス
プリッタの境界面の影を投影するようにすれば、偏光ビ
ームスプリッタの境界面による影が、照射面に投影され
ない。これにより、偏光ビームスプリッタを組み合わせ
た面（境界面）の影による、照射面での照度低下や、照
度分布の悪化を防ぐことができる。 （２）複数のビームスプリッタを組み合わせた偏光素子
をインテグレータの出射側に配置する場合。インテグレ
ータレンズに光が入射したとき、インテグレータレンズ
を構成する複数のレンズの各レンズそれぞれの出射側外
周縁部から出射される光の照度は、中央部から出射され
る光の照度より低下する。しかし、インテグレータレン
ズから出射される光は広がるので、光照射面では上記照
度が低下する部分は照射領域の外側に投影される。そこ
で、上記インテグレータレンズの各レンズの外周縁部、
すなわち各レンズの境界面から出射される光の照度が低
下する部分に、偏光ビームスプリッタの境界面を配置す
る。ただし、インテグレータレンズからは光が広がって
出射し、上記照度が低下する部分が広がるので、その広
がりに応じて偏光ビームスプリッタの境界面を配置する
位置を決める必要がある。これにより、偏光ビームスプ
リッタの境界面が、照射面に投影されるのを防ぐことが
でき、照射面での照度低下や、照度分布の悪化を防ぐこ
とができる。 （３）偏光ビームスプリッタを構成するプリズムを、オ
プテイカルコンタクトにより接合し、接合面の周囲に、
接着剤またはシール剤を塗布する。通常、２個の直角プ
リズムの斜面どうしを貼り合わせるのに、接着剤または
シール剤を使用する。しかし、現在市販されている接着
剤またはシール剤は、光配向に用いられる波長（現在の
ところ配向膜材料の関係から、波長２００ｎｍ〜３４０
ｎｍであることが多い）の紫外光が照射されると、紫外
光を吸収して経時劣化し、紫外光の透過率が低下する。
そこで、偏光ビームスプリッタの貼り合わせには、オプ
ティカルコンタクトを用いて接合する。しかし、オプテ
ィカルコンタクトは温度変化や水分の影響により容易に
剥離する。偏光光照射装置においては、照射される偏光
光の消光比などの特性を長期間安定させておく必要があ
り、偏光ビームスプリッタの貼り合せ面が剥離すると、
偏光特性が低下する。そこで、貼り合わせた面の周囲に
接着剤またはシール剤を塗布し、貼り合わせ面の内部に
水分が吸収されないようにして、接合強度を保持する。
して上記問題を解決する。 （１）複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせた偏光
素子をインテグレータレンズの入射側に配置する場合。
偏光ビームスプリッタの境界面の部分により生ずる影
が、インテグレータレンズの、複数のレンズを組み合わ
せた境界線上に投影されるように、偏光ビームスプリッ
タを配置する。インテグレータレンズの各レンズの境界
面も、光が照射されることにより影となる。しかし、該
影は照射領域の外側に投影される。したがって、インテ
グレータレンズの各レンズの境界線上に、偏光ビームス
プリッタの境界面の影を投影するようにすれば、偏光ビ
ームスプリッタの境界面による影が、照射面に投影され
ない。これにより、偏光ビームスプリッタを組み合わせ
た面（境界面）の影による、照射面での照度低下や、照
度分布の悪化を防ぐことができる。 （２）複数のビームスプリッタを組み合わせた偏光素子
をインテグレータの出射側に配置する場合。インテグレ
ータレンズに光が入射したとき、インテグレータレンズ
を構成する複数のレンズの各レンズそれぞれの出射側外
周縁部から出射される光の照度は、中央部から出射され
る光の照度より低下する。しかし、インテグレータレン
ズから出射される光は広がるので、光照射面では上記照
度が低下する部分は照射領域の外側に投影される。そこ
で、上記インテグレータレンズの各レンズの外周縁部、
すなわち各レンズの境界面から出射される光の照度が低
下する部分に、偏光ビームスプリッタの境界面を配置す
る。ただし、インテグレータレンズからは光が広がって
出射し、上記照度が低下する部分が広がるので、その広
がりに応じて偏光ビームスプリッタの境界面を配置する
位置を決める必要がある。これにより、偏光ビームスプ
リッタの境界面が、照射面に投影されるのを防ぐことが
でき、照射面での照度低下や、照度分布の悪化を防ぐこ
とができる。 （３）偏光ビームスプリッタを構成するプリズムを、オ
プテイカルコンタクトにより接合し、接合面の周囲に、
接着剤またはシール剤を塗布する。通常、２個の直角プ
リズムの斜面どうしを貼り合わせるのに、接着剤または
シール剤を使用する。しかし、現在市販されている接着
剤またはシール剤は、光配向に用いられる波長（現在の
ところ配向膜材料の関係から、波長２００ｎｍ〜３４０
ｎｍであることが多い）の紫外光が照射されると、紫外
光を吸収して経時劣化し、紫外光の透過率が低下する。
そこで、偏光ビームスプリッタの貼り合わせには、オプ
ティカルコンタクトを用いて接合する。しかし、オプテ
ィカルコンタクトは温度変化や水分の影響により容易に
剥離する。偏光光照射装置においては、照射される偏光
光の消光比などの特性を長期間安定させておく必要があ
り、偏光ビームスプリッタの貼り合せ面が剥離すると、
偏光特性が低下する。そこで、貼り合わせた面の周囲に
接着剤またはシール剤を塗布し、貼り合わせ面の内部に
水分が吸収されないようにして、接合強度を保持する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の偏光光照
射装置の全体構成を示す図である。同図において、ラン
プ１が放射する紫外光を含む光は、楕円集光鏡２で集光
され、第１の平面鏡３で反射し、偏光素子５とインテグ
レータレンズ４とからなる光学ユニット１０に入射す
る。偏光素子５は、前記したように複数の偏光ビームス
プリッタを組み合わせて構成したものである。図１で
は、偏光素子５の出射側にインテグレータレンズ４を配
置した後述する第１の実施例の構成を示している。偏光
素子５は、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分を反射する
ので、インテグレータレンズ４に入射する光は主として
Ｐ偏光となる。このＰ偏光光は、シャッタ６を介してさ
らに第２の平面鏡７で反射し、コリメータレンズ８で平
行光にされ、ワークステージ９上に載置された基板等の
ワークＷに照射される。なお、マルチドメイン法による
露光処理を行う場合には、図１の点線に示すようにマス
クＭ、アライメント顕微鏡１０を設ける（マルチドメイ
ン法については、例えば、前述の特許２９６０３９２号
公報等を参照されたい）。
射装置の全体構成を示す図である。同図において、ラン
プ１が放射する紫外光を含む光は、楕円集光鏡２で集光
され、第１の平面鏡３で反射し、偏光素子５とインテグ
レータレンズ４とからなる光学ユニット１０に入射す
る。偏光素子５は、前記したように複数の偏光ビームス
プリッタを組み合わせて構成したものである。図１で
は、偏光素子５の出射側にインテグレータレンズ４を配
置した後述する第１の実施例の構成を示している。偏光
素子５は、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分を反射する
ので、インテグレータレンズ４に入射する光は主として
Ｐ偏光となる。このＰ偏光光は、シャッタ６を介してさ
らに第２の平面鏡７で反射し、コリメータレンズ８で平
行光にされ、ワークステージ９上に載置された基板等の
ワークＷに照射される。なお、マルチドメイン法による
露光処理を行う場合には、図１の点線に示すようにマス
クＭ、アライメント顕微鏡１０を設ける（マルチドメイ
ン法については、例えば、前述の特許２９６０３９２号
公報等を参照されたい）。
【０００８】次に、上記インテグレータレンズ４と偏光
素子５からなる光学ユニット１０の具体的構成例につい
て説明する。 （１）第１の実施例（インテグレータレンズ４の光入射
側に偏光素子５を設けた実施例） 図２にインテグレータレンズ４の光入射側に偏光素子５
を設けた実施例を示す。図２において、光源からの光は
複数の偏光ビームスプリッタ５ａから構成される偏光素
子５に入射し、偏光分離され、インテグレータレンズ４
に入射する。インテグレータレンズ４から出射した偏光
光は、前記したように反射ミラーなどの光学素子を介し
て照射面に照射される。偏光素子５は、複数の偏光ビー
ムスプリッタ５ａを組み合わせて構成したものであるた
め、複数の偏光ビームスプリッタ５ａの組み合わせた面
（境界面）に光が照射されると、その部分が影になり照
射面に投影され、照度の低下及び照度分布の悪化の原因
となる。そこで、図２に示すように、複数の偏光ビーム
スプリッタ５ａの境界面による影が、インテグレータレ
ンズ４を構成する複数のレンズの境界線上に、投影する
ように配置する。インテグレータレンズ４の各レンズの
境界面も、光が照射されることにより影となるが、図３
に示すように、インテグレータレンズ４の作用として、
複数の偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影は、
照射領域の外側に投影される。したがって、上記のよう
に配置すれば、図３に示すように偏光ビームスプリッタ
５ａの境界線が、照射面に投影されないので、照度の低
下、及び照度分布の悪化を防ぐことができる。なお、図
２では、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影を
示すために、偏光素子５とインテグレータレンズ４と
を、間隔を設けて示した。しかし、両者は接触して配置
したほうが、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面の影
が、広がることなくインテグレータレンズ４の境界面に
投影されるので、照射面において照度が低下する部分が
少なくなる。
素子５からなる光学ユニット１０の具体的構成例につい
て説明する。 （１）第１の実施例（インテグレータレンズ４の光入射
側に偏光素子５を設けた実施例） 図２にインテグレータレンズ４の光入射側に偏光素子５
を設けた実施例を示す。図２において、光源からの光は
複数の偏光ビームスプリッタ５ａから構成される偏光素
子５に入射し、偏光分離され、インテグレータレンズ４
に入射する。インテグレータレンズ４から出射した偏光
光は、前記したように反射ミラーなどの光学素子を介し
て照射面に照射される。偏光素子５は、複数の偏光ビー
ムスプリッタ５ａを組み合わせて構成したものであるた
め、複数の偏光ビームスプリッタ５ａの組み合わせた面
（境界面）に光が照射されると、その部分が影になり照
射面に投影され、照度の低下及び照度分布の悪化の原因
となる。そこで、図２に示すように、複数の偏光ビーム
スプリッタ５ａの境界面による影が、インテグレータレ
ンズ４を構成する複数のレンズの境界線上に、投影する
ように配置する。インテグレータレンズ４の各レンズの
境界面も、光が照射されることにより影となるが、図３
に示すように、インテグレータレンズ４の作用として、
複数の偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影は、
照射領域の外側に投影される。したがって、上記のよう
に配置すれば、図３に示すように偏光ビームスプリッタ
５ａの境界線が、照射面に投影されないので、照度の低
下、及び照度分布の悪化を防ぐことができる。なお、図
２では、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面による影を
示すために、偏光素子５とインテグレータレンズ４と
を、間隔を設けて示した。しかし、両者は接触して配置
したほうが、偏光ビームスプリッタ５ａの境界面の影
が、広がることなくインテグレータレンズ４の境界面に
投影されるので、照射面において照度が低下する部分が
少なくなる。
【０００９】上記各偏光ビームスプリッタ５ａは、２個
のプリズムを、蒸着膜を介し接合したものである。ただ
し、接合面に接着剤を塗ると、上記したように紫外光に
より劣化するので、オプティカルコンタクトにより接合
する。オプティカルコンタクトについては、例えば、特
開平９−５５１８号公報や特開平１０−１４２４０８号
公報に記載されている。しかし、オプティカルコンタク
トは例えば特開平８−３３４６１６号公報の段落〔００
０６〕に記載されているように、温度変化や水分の影響
により容易に剥離する。そこで、図４に示すように、接
合面の周辺部に全体に接着剤またはシール剤を塗布す
る。これにより、接合面に水分が侵入してプリズムの接
合がはがれるのを防ぐことができる。接着剤またはシー
ル剤は、照射される紫外光により劣化するが、上記した
ように、この部分は影となって照射領域外に投影される
ので、紫外光の透過率が変化しても、照射面の照度が変
化することがない。
のプリズムを、蒸着膜を介し接合したものである。ただ
し、接合面に接着剤を塗ると、上記したように紫外光に
より劣化するので、オプティカルコンタクトにより接合
する。オプティカルコンタクトについては、例えば、特
開平９−５５１８号公報や特開平１０−１４２４０８号
公報に記載されている。しかし、オプティカルコンタク
トは例えば特開平８−３３４６１６号公報の段落〔００
０６〕に記載されているように、温度変化や水分の影響
により容易に剥離する。そこで、図４に示すように、接
合面の周辺部に全体に接着剤またはシール剤を塗布す
る。これにより、接合面に水分が侵入してプリズムの接
合がはがれるのを防ぐことができる。接着剤またはシー
ル剤は、照射される紫外光により劣化するが、上記した
ように、この部分は影となって照射領域外に投影される
ので、紫外光の透過率が変化しても、照射面の照度が変
化することがない。
【００１０】個々の偏光ビームスプリッタ５ａの大きさ
や配列は、図５（ａ）に示すように、インテグレータレ
ンズ４を構成する各レンズ４ａの大きさや配列と合わせ
ても良い。しかし、この他にも、図５（ｂ）に示すよう
に、棒状の偏光ビームスプリッタ５ａを用い、その境界
面が、光入射側のレンズ群４ａの境界面による影の部分
に位置するように構成することもできる。さらに図６に
示すように、適当な大きさの複数の偏光ビームスプリッ
タ５ａを組み合わせることもできる。なお、この場合、
照射領域が矩形状であれば、インテグレータレンズ４を
構成する個々のレンズ４ａの形状を矩形状にすることが
でき、矩形状の偏光ビームスプリッタを用いることがで
きる。このことは、以下に示す実施例でも同様である。
や配列は、図５（ａ）に示すように、インテグレータレ
ンズ４を構成する各レンズ４ａの大きさや配列と合わせ
ても良い。しかし、この他にも、図５（ｂ）に示すよう
に、棒状の偏光ビームスプリッタ５ａを用い、その境界
面が、光入射側のレンズ群４ａの境界面による影の部分
に位置するように構成することもできる。さらに図６に
示すように、適当な大きさの複数の偏光ビームスプリッ
タ５ａを組み合わせることもできる。なお、この場合、
照射領域が矩形状であれば、インテグレータレンズ４を
構成する個々のレンズ４ａの形状を矩形状にすることが
でき、矩形状の偏光ビームスプリッタを用いることがで
きる。このことは、以下に示す実施例でも同様である。
【００１１】以上のように本実施例においては、複数の
偏光ビームスプリッタ５ａを組み合わせて構成した偏光
素子５を用いたので、個々の偏光ビームスプリッタのプ
リズムの大きさを小さくでき、大面積照射用の装置に対
応できるとともに、製作費用を安くすることができる。
また、偏光素子の光軸方向の長さを短くすることができ
るので、偏光光照射装置の小型化を図ることができる。
さらに、複数の偏光ビームスプリッタ５ａの境界面によ
る影が、インテグレータレンズ４を構成する複数のレン
ズ４ａの境界線上に投影するように配置したので、偏光
ビームスプリッタ５ａの境界線による影が、照射面に投
影されず、照度の低下、及び照度分布の悪化を防ぐこと
ができる。
偏光ビームスプリッタ５ａを組み合わせて構成した偏光
素子５を用いたので、個々の偏光ビームスプリッタのプ
リズムの大きさを小さくでき、大面積照射用の装置に対
応できるとともに、製作費用を安くすることができる。
また、偏光素子の光軸方向の長さを短くすることができ
るので、偏光光照射装置の小型化を図ることができる。
さらに、複数の偏光ビームスプリッタ５ａの境界面によ
る影が、インテグレータレンズ４を構成する複数のレン
ズ４ａの境界線上に投影するように配置したので、偏光
ビームスプリッタ５ａの境界線による影が、照射面に投
影されず、照度の低下、及び照度分布の悪化を防ぐこと
ができる。
【００１２】（２）第２の実施例（偏光素子の光入射側
に光学素子を設けた実施例） 前記特許２９６０３９２号公報に記載されるように、偏
光素子に発散光（非平行光）が入射すると、偏光素子の
中心部と外周部で光の入射角が異なるため、照射領域の
外周部で無偏光成分の光が多くなったり、偏光光の照度
が低下する。そこで、光入射側に光学素子（凸レンズ）
を設け、光源の楕円集光鏡の開口中心と、インテグレー
タレンズ４ａの中心を結んだ光路線（以下単に光路線と
いう）を平行とした光を偏光素子や、インテグレータレ
ンズに入射するのが望ましい。図７に偏光素子の入射側
に上記光学素子を設けた実施例を示す。図７において、
光源（図示せず）からの光路線は、光入射側に設けたイ
ンプットレンズ（凸レンズ）１１により、インテグレー
タレンズ４を構成する各レンズ４ａの各中心に入る各光
路線同士が平行にされ、複数の偏光ビームスプリッタ５
ａから構成される偏光素子５に入射し、偏光分離され
る。偏光素子５からの偏光光は、インテグレータレンズ
４に入射し、インテグレータレンズ４から出射した偏光
光は、前記したように反射ミラーなどの光学素子を介し
て照射面に照射される。第１の実施例と同様、インテグ
レータレンズ４を構成する個々のレンズの形状・大きさ
に合わせて偏光ビームスプリッタ５ａを作成し、上記個
々のレンズの配列に合わせて、上記偏光ビームスプリッ
タ５ａを並べる。平行光（この場合は、光路線が平行で
あることを示す）を偏光素子５に入射する方が、偏光ブ
ームスプリッタ５ａの境界面による影を、インテグレー
タレンズ４の境界面に、適切に投影することができる。
上記インプットレンズ１１を設けることにより、偏光素
子５に平行に光路線を入射させることができ、偏光ブー
ムスプリッタ５ａの境界面による影を、インテグレータ
レンズ４の境界面に、適切に投影することができる。ま
た、照射領域外周部において無偏光成分の光が多くなっ
たり、偏光光の照度が低下するといった問題を解消する
ことができる。
に光学素子を設けた実施例） 前記特許２９６０３９２号公報に記載されるように、偏
光素子に発散光（非平行光）が入射すると、偏光素子の
中心部と外周部で光の入射角が異なるため、照射領域の
外周部で無偏光成分の光が多くなったり、偏光光の照度
が低下する。そこで、光入射側に光学素子（凸レンズ）
を設け、光源の楕円集光鏡の開口中心と、インテグレー
タレンズ４ａの中心を結んだ光路線（以下単に光路線と
いう）を平行とした光を偏光素子や、インテグレータレ
ンズに入射するのが望ましい。図７に偏光素子の入射側
に上記光学素子を設けた実施例を示す。図７において、
光源（図示せず）からの光路線は、光入射側に設けたイ
ンプットレンズ（凸レンズ）１１により、インテグレー
タレンズ４を構成する各レンズ４ａの各中心に入る各光
路線同士が平行にされ、複数の偏光ビームスプリッタ５
ａから構成される偏光素子５に入射し、偏光分離され
る。偏光素子５からの偏光光は、インテグレータレンズ
４に入射し、インテグレータレンズ４から出射した偏光
光は、前記したように反射ミラーなどの光学素子を介し
て照射面に照射される。第１の実施例と同様、インテグ
レータレンズ４を構成する個々のレンズの形状・大きさ
に合わせて偏光ビームスプリッタ５ａを作成し、上記個
々のレンズの配列に合わせて、上記偏光ビームスプリッ
タ５ａを並べる。平行光（この場合は、光路線が平行で
あることを示す）を偏光素子５に入射する方が、偏光ブ
ームスプリッタ５ａの境界面による影を、インテグレー
タレンズ４の境界面に、適切に投影することができる。
上記インプットレンズ１１を設けることにより、偏光素
子５に平行に光路線を入射させることができ、偏光ブー
ムスプリッタ５ａの境界面による影を、インテグレータ
レンズ４の境界面に、適切に投影することができる。ま
た、照射領域外周部において無偏光成分の光が多くなっ
たり、偏光光の照度が低下するといった問題を解消する
ことができる。
【００１３】（３）第３の実施例（インテグレータレン
ズの出射側に偏光素子を配置した実施例） インテグレータレンズの出射側に偏光素子を配置するこ
ともできる。この場合には、前記特許２９６０３９２号
に記載されるように、インテグレータレンズの出射側
に、入射光を平行光とする前段レンズ（凸レンズ）を設
けるとともに、前段レンズから出射される平行光を非平
行な発散光とする後段レンズ（凹レンズ）を設け、偏光
素子を前段レンズと後段レンズの間の光路中に設けるの
が好ましい。図８にインテグレータレンズの出射側に偏
光素子を配置した実施例を示す。図８において、光源
（図示せず）からの光はインテグレータレンズ４に入射
し、インテグレータレンズ４から出射する光は、前段レ
ンズ（凸レンズ）１２により、偏光素子５を構成する各
偏光ビームスプリッタ５ａの中心に入る各光路線同士が
平行にされ、複数の偏光ビームスプリッタ５ａから構成
される偏光素子５に入射し、偏光分離される。偏光素子
５からの偏光光は、さらに後段レンズ１３に入射し、非
平行な発散光とされ、前記したように反射ミラーなどの
光学素子を介して照射面に照射される。
ズの出射側に偏光素子を配置した実施例） インテグレータレンズの出射側に偏光素子を配置するこ
ともできる。この場合には、前記特許２９６０３９２号
に記載されるように、インテグレータレンズの出射側
に、入射光を平行光とする前段レンズ（凸レンズ）を設
けるとともに、前段レンズから出射される平行光を非平
行な発散光とする後段レンズ（凹レンズ）を設け、偏光
素子を前段レンズと後段レンズの間の光路中に設けるの
が好ましい。図８にインテグレータレンズの出射側に偏
光素子を配置した実施例を示す。図８において、光源
（図示せず）からの光はインテグレータレンズ４に入射
し、インテグレータレンズ４から出射する光は、前段レ
ンズ（凸レンズ）１２により、偏光素子５を構成する各
偏光ビームスプリッタ５ａの中心に入る各光路線同士が
平行にされ、複数の偏光ビームスプリッタ５ａから構成
される偏光素子５に入射し、偏光分離される。偏光素子
５からの偏光光は、さらに後段レンズ１３に入射し、非
平行な発散光とされ、前記したように反射ミラーなどの
光学素子を介して照射面に照射される。
【００１４】前記したように、インテグレータレンズに
光が入射したとき、インテグレータレンズを構成する複
数のレンズの、各レンズそれぞれの出射側外周縁部から
出射される光の照度は、中央部から出射される光の照度
より低下する。しかし、照度が低下した部分は照射領域
の外側に投影される。そこで、本実施例の場合は、イン
テグレータレンズ４を構成する複数のレンズの外周縁部
（各レンズの境界面）の照度が低下する部分に、偏光ビ
ームスプリッタ５ａの境界面が位置するように、偏光ビ
ームスプリッタ５ａを配置する。これにより、前記図３
で説明したように偏光ビームスプリッタ５ａの境界面に
よる影の部分は照射領域に投影されない。個々の偏光ビ
ームスプリッタの大きさや配列は、インテグレータレン
ズの影の部分に、偏光ビームスプリッタの境界面が位置
すれば良いので、前記図５、図６に示したようにインテ
グレータを構成する各レンズの大きさや配列と合わせて
も良いし、棒状の偏光ビームスプリッタを用いて構成し
てもよい。適当な大きさの複数の偏光ビームスプリッタ
を組み合わせてもよい。
光が入射したとき、インテグレータレンズを構成する複
数のレンズの、各レンズそれぞれの出射側外周縁部から
出射される光の照度は、中央部から出射される光の照度
より低下する。しかし、照度が低下した部分は照射領域
の外側に投影される。そこで、本実施例の場合は、イン
テグレータレンズ４を構成する複数のレンズの外周縁部
（各レンズの境界面）の照度が低下する部分に、偏光ビ
ームスプリッタ５ａの境界面が位置するように、偏光ビ
ームスプリッタ５ａを配置する。これにより、前記図３
で説明したように偏光ビームスプリッタ５ａの境界面に
よる影の部分は照射領域に投影されない。個々の偏光ビ
ームスプリッタの大きさや配列は、インテグレータレン
ズの影の部分に、偏光ビームスプリッタの境界面が位置
すれば良いので、前記図５、図６に示したようにインテ
グレータを構成する各レンズの大きさや配列と合わせて
も良いし、棒状の偏光ビームスプリッタを用いて構成し
てもよい。適当な大きさの複数の偏光ビームスプリッタ
を組み合わせてもよい。
【００１５】ただし、図８に示すように、インテグレー
タレンズ４からの出射光は拡散光である。インテグレー
タレンズ４から出射した光は、前段レンズ１２に入射す
る間に、両者の距離に応じて広がる。したがって、イン
テグレータレンズ４を構成する複数のレンズ４ａの外周
縁部の照度が低下する部分も、光軸に対して広がった位
置に来る。したがって、前段レンズ１２の後に配置する
個々の偏光ビームスプリッタ５ａの大きさは、上記複数
のレンズの外周縁部の照度が低下する部分と、偏光ビー
ムスプリッタ５ａの境界面が一致し、偏光ビームスプリ
ッタ５ａの境界面の影が照射領域に投影されないよう
に、インテグレータレンズ４からの出射光の広がりに応
じて合わせる必要がある。個々の偏光ビームスプリッタ
５ａは、第１の実施例で説明したように、オプティカル
コンタクトにより接合し、接合面の周辺全体を接着剤ま
たはシール剤で覆う。接着剤またはシール剤が塗布され
る偏光ビームスプリッタ５ａの境界面部分は、インテグ
レータレンズ４から出射される光の照度が低下する部分
に位置するので、接着剤またはシール剤は劣化しにく
い。仮に、迷光等により劣化したとしても、この部分は
照射領域外に投影される部分であるので、照射面の照度
に影響はない。
タレンズ４からの出射光は拡散光である。インテグレー
タレンズ４から出射した光は、前段レンズ１２に入射す
る間に、両者の距離に応じて広がる。したがって、イン
テグレータレンズ４を構成する複数のレンズ４ａの外周
縁部の照度が低下する部分も、光軸に対して広がった位
置に来る。したがって、前段レンズ１２の後に配置する
個々の偏光ビームスプリッタ５ａの大きさは、上記複数
のレンズの外周縁部の照度が低下する部分と、偏光ビー
ムスプリッタ５ａの境界面が一致し、偏光ビームスプリ
ッタ５ａの境界面の影が照射領域に投影されないよう
に、インテグレータレンズ４からの出射光の広がりに応
じて合わせる必要がある。個々の偏光ビームスプリッタ
５ａは、第１の実施例で説明したように、オプティカル
コンタクトにより接合し、接合面の周辺全体を接着剤ま
たはシール剤で覆う。接着剤またはシール剤が塗布され
る偏光ビームスプリッタ５ａの境界面部分は、インテグ
レータレンズ４から出射される光の照度が低下する部分
に位置するので、接着剤またはシール剤は劣化しにく
い。仮に、迷光等により劣化したとしても、この部分は
照射領域外に投影される部分であるので、照射面の照度
に影響はない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を得ることができる。 （１）光配向用偏光光照射装置において、偏光素子とし
て、複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせて構成し
た偏光ビームスプリッタを用いたので、偏光ビームスプ
リッタのプリズムの大きさを小型化し、コストを低下す
ることができる。また、大型の偏光素子を容易に作成す
ることができるとともに、偏光素子の光軸方向の長さが
長くなることがないので、偏光光照射装置全体の小型化
を図ることもできる。 （２）偏光素子をインテグレータの入射側に配置する場
合、偏光ビームスプリッタの境界面による影を、インテ
グレータレンズの、個々のレンズの境界線上に投影する
ように、偏光ビームスプリッタを組み合わせて配列した
ので、各偏光ビームスプリッタの境界面が、影として照
射面に投影されるのを防ぐことができる。 （３）偏光素子をインテグレータの出射側に配置する場
合、インテグレータレンズの個々のレンズの境界面によ
り照度が低下する部分に、偏光ビームスプリッタの境界
面が位置するよう、偏光ビームスプリッタを組み合わせ
て配列したので、各偏光ビームスプリッタの境界面が、
影として照射面に投影されるのを防ぐことができる。 （４）偏光ビームスプリッタを、オプティカルコンタク
トにより接合して構成したので、接着剤またはシール剤
に劣化によって生じる紫外光透過率の低下を防ぐことが
できる。 さらに、オプティカルコンタクトにより接合
した貼り合わせ面の周辺部を、接着剤またはシール剤に
より覆ったので、貼り合わせ面に水分が取り込まれるこ
とがなく、接合強度を保持することができる。
は、以下の効果を得ることができる。 （１）光配向用偏光光照射装置において、偏光素子とし
て、複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせて構成し
た偏光ビームスプリッタを用いたので、偏光ビームスプ
リッタのプリズムの大きさを小型化し、コストを低下す
ることができる。また、大型の偏光素子を容易に作成す
ることができるとともに、偏光素子の光軸方向の長さが
長くなることがないので、偏光光照射装置全体の小型化
を図ることもできる。 （２）偏光素子をインテグレータの入射側に配置する場
合、偏光ビームスプリッタの境界面による影を、インテ
グレータレンズの、個々のレンズの境界線上に投影する
ように、偏光ビームスプリッタを組み合わせて配列した
ので、各偏光ビームスプリッタの境界面が、影として照
射面に投影されるのを防ぐことができる。 （３）偏光素子をインテグレータの出射側に配置する場
合、インテグレータレンズの個々のレンズの境界面によ
り照度が低下する部分に、偏光ビームスプリッタの境界
面が位置するよう、偏光ビームスプリッタを組み合わせ
て配列したので、各偏光ビームスプリッタの境界面が、
影として照射面に投影されるのを防ぐことができる。 （４）偏光ビームスプリッタを、オプティカルコンタク
トにより接合して構成したので、接着剤またはシール剤
に劣化によって生じる紫外光透過率の低下を防ぐことが
できる。 さらに、オプティカルコンタクトにより接合
した貼り合わせ面の周辺部を、接着剤またはシール剤に
より覆ったので、貼り合わせ面に水分が取り込まれるこ
とがなく、接合強度を保持することができる。
【図１】本発明の実施例の偏光光照射装置の全体構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】インテグレータレンズ４の光入射側に偏光素子
５を設けた実施例を示す図である。
５を設けた実施例を示す図である。
【図３】インテグレータレンズの作用を説明する図であ
る。
る。
【図４】偏光ビームスプリッタのプリズムの貼り合わせ
を説明する図である。
を説明する図である。
【図５】インテグレータレンズと偏光ビームスプリッタ
との組み合わせ配列例を示す図（１）である。
との組み合わせ配列例を示す図（１）である。
【図６】インテグレータレンズと偏光ビームスプリッタ
との組み合わせ配列例を示す図（２）である。
との組み合わせ配列例を示す図（２）である。
【図７】偏光素子の入射側に光学素子（凸レンズ）を設
けた実施例を示す図である。
けた実施例を示す図である。
【図８】インテグレータレンズの出射側に偏光素子を配
置した実施例を示す図である。
置した実施例を示す図である。
【図９】偏光素子としてパイル偏光板を用いた従来例を
示す図である。
示す図である。
１ ランプ ２ 楕円集光鏡 ３ 第１の平面鏡 ４ インテグレータレンズ ５ 偏光素子 ５ａ 偏光ビームスプリッタ ６ シャッタ ７ 第２の平面鏡 ８ コリメータレンズ ９ ワークステージ １０ 光学ユニット（偏光素子とインテグレータレン
ズ） １１ インプットレンズ（凸レンズ） １２ 前段レンズ（凸レンズ） １３ 後段レンズ（凹レンズ） Ｗ ワーク
ズ） １１ インプットレンズ（凸レンズ） １２ 前段レンズ（凸レンズ） １３ 後段レンズ（凹レンズ） Ｗ ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA14 CA15 2H049 BA05 BA43 BB02 BB62 BC22 2H052 BA02 BA03 BA07 BA09 BA12 2H097 BA10 CA12 EA03 GA45 2H099 AA11 BA09 CA02 DA05
Claims (3)
- 【請求項１】 偏光素子により偏光された光をインテグ
レータレンズに入射し、該インテグレータレンズから出
射する偏光光を光配向膜に照射する、光配向用偏光光照
射装置であって、 上記偏光素子は、プリズムが蒸着膜を介して接合された
偏光ビームスプリッタを、複数を組み合わせて構成した
ものであり、 該偏光素子に入射する光が、組み合わされた偏光ビーム
スプリッタの境界面に照射されることにより生じる影
を、上記インテグレータレンズを構成する複数のレンズ
の境界線上に投影するように、上記複数の偏光ビームス
プリッタを構成し、配列したことを特徴とする光配向用
偏光光照射装置。 - 【請求項２】 インテグレータレンズから出射した光を
偏光素子に入射し、該偏光素子から出射する偏光光を光
配向膜に照射する、光配向用偏光光照射装置であって、 上記偏光素子は、プリズムが蒸着膜を介して接合された
偏光ビームスプリッタを、複数を組み合わせて構成した
ものであり、 上記インテグレータレンズに入射する光が、インテグレ
ータレンズを構成する複数のレンズの境界面に照射され
ることにより生じる照度の低下する部分に、上記組み合
わされた偏光ビームスプリッタの境界面を配置するよう
にインテグレータレンズからの出射光の広がりに応じ
て、上記複数の偏光ビームスプリッタを構成し、配列し
たことを特徴とする光配向用偏光光照射装置。 - 【請求項３】 偏光ビームスプリッタは、オプティカル
コンタクトにより接合され、接合面の周囲には、接着剤
またはシール剤が塗布されていることを特徴とする請求
項１または請求項２の光配向用偏光光照射装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377170A JP2002182158A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 偏光ビームスプリッタを備えた光配向用偏光光照射装置 |
| TW090124565A TWI225953B (en) | 2000-12-12 | 2001-10-04 | Polarized light illuminator with a polarized light beam splitter |
| KR1020010070987A KR20020046148A (ko) | 2000-12-12 | 2001-11-15 | 편광 빔 스플리터를 구비한 광 배향용 편광 광 조사 장치 |
| EP01129139A EP1215524A3 (en) | 2000-12-12 | 2001-12-07 | Polarized light illuminator with a polarized light beam splitter |
| US10/011,429 US6724530B2 (en) | 2000-12-12 | 2001-12-11 | Polarized light illuminator with a polarized light beam splitter |
Applications Claiming Priority (1)
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