JP5056991B1 - Polarized light irradiation device - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の偏光板を並べて配置した偏光素子ユニットを用いた偏光光照射装置において、偏光板の境界の隙間から外気がランプハウス内に引き込まれないようにすること。
【解決手段】偏光光照射装置は、棒状のランプ２１と樋状のミラー２２を有する光出射部２を備え、光出射側に複数の偏光素子１を並べて配置した偏光素子ユニット８０が設けられる。冷却風は、冷却機２０により冷却され、送風機３０により、通風路５０を経て、上記ミラー２２の光出射側に送られ、ランプ２１とミラー２２を冷却し、冷却機２０に戻される。上記ミラー２２と上記偏光素子ユニット８０との間の空間にガス（クリーンドライエアー）を供給するノズル３が設けられ、上記空間を陽圧にする。これによりランプハウス１０内に、外気が引き込まれるのを防ぐことができる。
【選択図】 図１In a polarized light irradiation apparatus using a polarizing element unit in which a plurality of polarizing plates are arranged side by side, outside air is prevented from being drawn into a lamp house through a gap between the boundaries of the polarizing plates.
A polarized light irradiation apparatus includes a light emitting section 2 having a rod-shaped lamp 21 and a bowl-shaped mirror 22, and a polarizing element unit 80 in which a plurality of polarizing elements 1 are arranged side by side is provided on the light emitting side. The cooling air is cooled by the cooler 20, and sent by the blower 30 through the ventilation path 50 to the light emitting side of the mirror 22, cools the lamp 21 and the mirror 22, and returns to the cooler 20. A nozzle 3 for supplying gas (clean dry air) is provided in a space between the mirror 22 and the polarizing element unit 80, and the space is set to a positive pressure. Thereby, outside air can be prevented from being drawn into the lamp house 10.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、液晶素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層などに所定の波長の偏光光を照射して配向を行う偏光光照射装置に関する。 The present invention relates to a polarized light irradiation apparatus that performs alignment by irradiating polarized light of a predetermined wavelength onto an alignment film of a liquid crystal element, an alignment layer of a viewing angle compensation film, or the like.
近年、液晶パネルを始めとする液晶表示素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層などの配向処理に関し、紫外線領域の波長の偏光光を照射し配向を行なう、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきた。以下、光により配向を行う配向膜や、配向層を設けたフィルムなど、光により配向特性が生じる膜や層を総称して光配向膜と呼ぶ。
光配向膜は、液晶パネルの大型化と共に、例えば一辺が２０００ｍｍ以上の四角形というように大面積化している。
上記のような大面積の光配向膜に対して光配向を行うために、棒状のランプとワイヤーグリッド状のグリッドを有する偏光素子（以下ワイヤーグリッド偏光素子という）を組み合わせた偏光光照射装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
光配向膜用の偏光光照射装置において棒状ランプは、発光長が比較的長いものを作ることができる。そのため、配向膜の幅に応じた発光長を備えた棒状ランプを使用し、該ランプからの光を照射しながら、配向膜をランプの長手方向に直交する方向に移動させれば、広い面積の配向膜を比較的短時間で光配向処理を行なうことができる。
In recent years, a technique called photo-alignment has been adopted in which alignment is performed by irradiating polarized light with a wavelength in the ultraviolet region for alignment processing of alignment films for liquid crystal display elements such as liquid crystal panels and alignment layers for viewing angle compensation films. It has come to be. Hereinafter, films and layers in which alignment characteristics are generated by light, such as alignment films that align with light and films provided with alignment layers, are collectively referred to as photo-alignment films.
With the increase in size of the liquid crystal panel, the photo-alignment film has an increased area, for example, a square having a side of 2000 mm or more.
In order to perform photo-alignment on a photo-alignment film with a large area as described above, a polarized light irradiation device that combines a rod-shaped lamp and a polarizing element having a wire grid grid (hereinafter referred to as a wire grid polarizing element) is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
In the polarized light irradiation apparatus for the photo-alignment film, the rod-shaped lamp can be made with a relatively long light emission length. Therefore, if a rod-shaped lamp having a light emission length corresponding to the width of the alignment film is used and the alignment film is moved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lamp while irradiating light from the lamp, a wide area can be obtained. The alignment film can be subjected to a photo-alignment process in a relatively short time.
図５に、線状の光源である棒状ランプとワイヤーグリッド偏光素子を組み合わせた偏光光照射装置の構成例を示す。
同図において、光配向膜であるワーク４は、例えば視野角補償フィルムのような帯状の長尺ワークであり、送り出しロールＲ１から送り出され、図中矢印方向に搬送され、後述するように偏光光照射により光配向処理され、巻き取りロールＲ２により巻き取られる。
偏光光照射装置の光出射部２は、光配向処理に必要な波長の光（紫外線）を放射する棒状ランプ２１、例えば高圧水銀ランプや水銀に他の金属を加えたメタルハライドランプと、棒状ランプ２１からの紫外線をワーク４に向けて反射する樋状の反射ミラー２２備える。上記のように、棒状ランプ２１の長さは、発光部が、ワーク４の搬送方向に直交する方向の幅に対応する長さを備えたものを使用する。光出射部２は、ランプ２１の長手方向がワーク４の幅方向（搬送方向に対して直交方向）になるように配置する。
FIG. 5 shows a configuration example of a polarized light irradiation apparatus in which a rod-shaped lamp that is a linear light source and a wire grid polarization element are combined.
In the figure, a work 4 that is a photo-alignment film is a strip-like long work such as a viewing angle compensation film, which is fed from a feed roll R1, conveyed in the direction of the arrow in the figure, and polarized light as described later. Photo-alignment treatment is performed by irradiation, and the film is taken up by a take-up roll R2.
The light emitting unit 2 of the polarized light irradiation device includes a rod-shaped lamp 21 that emits light (ultraviolet rays) having a wavelength necessary for the photo-alignment processing, such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp obtained by adding other metal to mercury, and a rod-shaped lamp 21. And a bowl-shaped reflection mirror 22 that reflects the ultraviolet rays from the workpiece 4 toward the workpiece 4. As described above, the length of the rod-shaped lamp 21 is such that the light emitting unit has a length corresponding to the width in the direction orthogonal to the conveyance direction of the workpiece 4. The light emitting unit 2 is arranged so that the longitudinal direction of the lamp 21 is in the width direction of the workpiece 4 (direction orthogonal to the conveying direction).
光出射部２の光出射側には、偏光素子であるワイヤーグリッド偏光素子１が設けられる。光出射部２からの光はワイヤーグリッド偏光素子１により偏光され、偏光光照射領域が形成される。ワーク４は光出射部２の下の偏光光照射領域を通過することにより、光配向処理が行われる。
光路中にワイヤーグリッド偏光素子を挿入すると、グリッドの長手方向に平行な偏光成分は大部分反射または吸収され、直交する偏光成分は通過する。したがって、ワイヤーグリッド偏光素子を通過した光は、偏光素子のグリッドの長手方向に直交する方向の偏光軸を有する偏光光となる。
A wire grid polarizing element 1 as a polarizing element is provided on the light emitting side of the light emitting unit 2. The light from the light emitting part 2 is polarized by the wire grid polarizing element 1 to form a polarized light irradiation region. The workpiece 4 passes through the polarized light irradiation region below the light emitting portion 2, so that the optical alignment process is performed.
When a wire grid polarization element is inserted in the optical path, most of the polarization component parallel to the longitudinal direction of the grid is reflected or absorbed, and the orthogonal polarization component passes. Therefore, the light that has passed through the wire grid polarization element becomes polarized light having a polarization axis in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the grid of the polarization element.
光配向に使用される紫外線を偏光するワイヤーグリッド偏光素子は、微細な加工技術が必要であり、半導体製造に使われるリソグラフィ技術やエッチング技術を利用して作られる。そのため、大型のものができず、現状製作できる大きさはφ３００ｍｍ程度までである。
そこで、発光長の長い棒状の光源、例えば長さ１ｍから３ｍといった棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプに応じた、大きな（長い）偏光素子が必要な場合は、ガラス基板から切り出した矩形のワイヤーグリッド偏光素子を複数、グリッドの方向をそろえ、フレームの中にランプの長手方向に沿って並べ、一つの偏光素子として使用することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
A wire grid polarizing element that polarizes ultraviolet rays used for photo-alignment requires a fine processing technique, and is manufactured by using a lithography technique and an etching technique used in semiconductor manufacturing. Therefore, a large size cannot be produced, and the size that can be produced at present is up to about φ300 mm.
Therefore, when a large (long) polarizing element corresponding to a bar-shaped light source having a long light emission length, for example, a bar-shaped high-pressure mercury lamp or metal halide lamp having a length of 1 m to 3 m is required, a rectangular wire grid cut out from a glass substrate It has been proposed that a plurality of polarizing elements are aligned in the grid direction, arranged in a frame along the longitudinal direction of the lamp, and used as one polarizing element (see, for example, Patent Document 2).
図６は、図５に示した偏光光照射装置の灯具（ランプハウス）の構成例を示す図であり、同図はランプの長手方向に対して直交する方向の断面図を示す。
ランプハウス１０には、棒状のランプ２１と、断面が放物線状である樋状の反射ミラー２２から構成される光出射部２を有する光源部１１が設けられ、その上部に、ランプ点灯時にランプや反射ミラーを冷却する冷却風の温度を下げる水冷式の冷却機（ラジエータ）２０と、冷却風を発生させる送風機（ブロア）３０とが配置される。
光源部１１は隔壁４０により囲まれており、その外側をランプハウス１０の外壁（筐体）６０が覆っている。ランプハウス１０の外壁６０と上記の隔壁４０との間には隙間が設けられている。この隙間は、冷却風が通過する通風路５０となる。また、ランプハウス１０の外壁６０には、光源部１１からワーク４に向かって照射される光が通過する光出射窓７０が形成されている。この光出射窓７０には、通過する光を偏光するワイヤーグリッド偏光素子１を有する偏光素子ユニット８０が取り付けられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp (lamp house) of the polarized light irradiation apparatus illustrated in FIG. 5, and FIG. 6 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lamp.
The lamp house 10 is provided with a light source section 11 having a light emitting section 2 composed of a rod-shaped lamp 21 and a bowl-shaped reflecting mirror 22 having a parabolic cross section. A water-cooled cooler (radiator) 20 that lowers the temperature of the cooling air that cools the reflection mirror and a blower (blower) 30 that generates the cooling air are arranged.
The light source unit 11 is surrounded by a partition wall 40, and the outer wall (housing) 60 of the lamp house 10 covers the outside. A gap is provided between the outer wall 60 of the lamp house 10 and the partition wall 40. This gap becomes the ventilation path 50 through which the cooling air passes. A light exit window 70 through which light irradiated from the light source unit 11 toward the workpiece 4 passes is formed on the outer wall 60 of the lamp house 10. A polarizing element unit 80 having a wire grid polarizing element 1 that polarizes light passing therethrough is attached to the light exit window 70.
図７に偏光素子ユニットの構造を示す。
偏光素子ユニット８０は、複数のワイヤーグリッド偏光素子（以下偏光板ともいう）１を、棒状ランプ２１の長手方向に沿ってフレーム（保持枠）８１内に並べて保持したものである。偏光板と偏光板の間には、１ｍｍから２ｍｍ程度の隙間を持たせる必要がある。それは、偏光板どうしのグリッドの方向が平行になるように、各偏光板をその平面内で回転させて位置調整を行わなければならないからである。偏光板と偏光板の間の隙間は、偏光板が回転移動するための調整しろとなる。そして、この隙間は、ここから非偏光光が漏れないように、隙間の幅と偏光板の辺の長さに合わせた遮光板８２により覆われている。
FIG. 7 shows the structure of the polarizing element unit.
The polarizing element unit 80 is configured to hold a plurality of wire grid polarizing elements (hereinafter also referred to as polarizing plates) 1 in a frame (holding frame) 81 along the longitudinal direction of the rod-shaped lamp 21. It is necessary to provide a gap of about 1 mm to 2 mm between the polarizing plates. This is because the position adjustment must be performed by rotating each polarizing plate in its plane so that the grid directions of the polarizing plates are parallel to each other. The gap between the polarizing plates serves as an adjustment margin for rotational movement of the polarizing plate. The gap is covered with a light shielding plate 82 in accordance with the width of the gap and the length of the side of the polarizing plate so that non-polarized light does not leak from here.
図６に戻り、ランプ点灯時のランプ冷却風の流れについて説明する。
ブロア３０から送り出された冷却風は、隔壁４０と外壁６０との間の通風路５０を通り、偏光素子ユニット８０と反射ミラー２２との間から取り込まれてランプ２１と反射ミラー２２を冷却する。
ランプ２１および反射ミラー２２を冷却し温度が高くなった冷却風は、反射ミラー２２の上部に形成された冷却風通風孔４１を介してラジエータ２０に流れ込んで冷却され、ブロア３０により再びランプ２１と反射ミラー２２を冷却するように送り出される。即ち冷却風はランプハウス内を循環している。
Returning to FIG. 6, the flow of the lamp cooling air when the lamp is lit will be described.
The cooling air sent out from the blower 30 passes through the ventilation path 50 between the partition wall 40 and the outer wall 60 and is taken in between the polarizing element unit 80 and the reflection mirror 22 to cool the lamp 21 and the reflection mirror 22.
The cooling air whose temperature has been increased by cooling the lamp 21 and the reflecting mirror 22 flows into the radiator 20 through the cooling air vent 41 formed in the upper part of the reflecting mirror 22 and is cooled. The reflection mirror 22 is sent out to be cooled. That is, the cooling air circulates in the lamp house.
図８は、冷却風を循環させる偏光光照射装置の他の構成例を示す図である。なお、同図（ａ）は、棒状ランプの長手方向に対して直交する方向の断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の装置を上から見た図である。
偏光光照射装置は、棒状ランプ２１や樋状の反射ミラー２２から構成される光源部１１と、送風機３０や冷却機２０を内蔵する補機９０から構成され、光源部１１と補機９０は、ダクト９１，９２で接続されている。また、補機９０の送風機（ブロア）３０と冷却機（ラジエータ）２０はダクト９３により接続されている。
光源部１１の光出射部には、光出射窓７０が形成され、この光出射窓７０には、ワイヤーグリッド偏光素子１を有する偏光素子ユニット８０が取り付けられる。
FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the polarized light irradiation device that circulates cooling air. 1A is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the rod-shaped lamp, and FIG. 1B is a view of the apparatus of FIG. 1A as viewed from above.
The polarized light irradiation device includes a light source unit 11 including a rod-shaped lamp 21 and a bowl-shaped reflection mirror 22, and an auxiliary device 90 including a blower 30 and a cooler 20. The light source unit 11 and the auxiliary device 90 include The ducts 91 and 92 are connected. Further, the blower (blower) 30 and the cooler (radiator) 20 of the auxiliary machine 90 are connected by a duct 93.
A light exit window 70 is formed in the light exit section of the light source section 11, and a polarization element unit 80 having the wire grid polarization element 1 is attached to the light exit window 70.
ブロア３０から送り出された冷却風は、補機９０からダクト９１を通って光源部１１に送り込まれ、ランプ２１と反射ミラー２２および光源部１１全体を冷却し、光源部１１から排気される。光源部１１から排気された冷却風は、ダクト９２を通って、補機９０に送られ、冷却機２０に入って冷却される。冷却された冷却風は送風機３０に入り、再びダクト９１を通って光源部１１に送られる。このように、冷却風は光源部１１と補機９０との間を循環する。
上記ランプハウス内で冷却風を循環させる光照射器については、例えば特許文献３に記載されている。
The cooling air sent from the blower 30 is sent from the auxiliary machine 90 through the duct 91 to the light source unit 11, cools the lamp 21, the reflection mirror 22, and the entire light source unit 11, and is exhausted from the light source unit 11. The cooling air exhausted from the light source unit 11 is sent to the auxiliary machine 90 through the duct 92 and enters the cooler 20 to be cooled. The cooled cooling air enters the blower 30 and is sent to the light source unit 11 through the duct 91 again. As described above, the cooling air circulates between the light source unit 11 and the auxiliary device 90.
A light irradiator that circulates cooling air in the lamp house is described in Patent Document 3, for example.
このような、閉じた空間であるランプハウス内で冷却風を循環させる光照射器においては、基本的にはランプハウスの内と外とでは、エアー（空気）のやり取りは生じないはずである。しかし、このような冷却風をブロアによりランプとミラー側から引き込むような構造のランプハウスにおいては、ランプハウス内の圧力は均一ではない。図６、図８に示す装置においては、ブロアの吹き出し口付近の圧力は高く、ランプハウス外の周辺雰囲気に対して陽圧になる。
一方、冷却風が引き込まれる付近、例えばランプ２１と偏光素子ユニット８０との間は圧力が低く、ランプハウス外の周辺雰囲気に対して負圧になる。そのため、図６、図８に示したランプハウスにおいては、上記した偏光素子ユニット８０に並べた偏光素子１どうしの隙間から、外気がランプハウス内に引き込まれることとなる。
In such a light irradiator that circulates cooling air in a lamp house, which is a closed space, basically, no exchange of air (air) should occur between the inside and outside of the lamp house. However, in a lamp house having a structure in which such cooling air is drawn from the lamp and mirror side by a blower, the pressure in the lamp house is not uniform. In the apparatus shown in FIGS. 6 and 8, the pressure near the blower outlet is high and becomes positive with respect to the ambient atmosphere outside the lamp house.
On the other hand, in the vicinity where the cooling air is drawn, for example, between the lamp 21 and the polarizing element unit 80, the pressure is low and becomes negative with respect to the ambient atmosphere outside the lamp house. Therefore, in the lamp house shown in FIGS. 6 and 8, outside air is drawn into the lamp house from the gap between the polarizing elements 1 arranged in the polarizing element unit 80 described above.
このような偏光光照射装置が配置される、半導体や液晶表示素子の工場のクリーンルームの雰囲気には、シロキサン化合物と呼ばれる物質が含まれており、製造上のトラブルや収率の悪化の原因になることが知られている（例えば非特許文献１参照）。
シロキサン化合物は例えばレジストの現像液などに多く含まれている。シロキサン化合物は、紫外線が照射されると光化学反応により白い粉を生じ、紫外線照射装置内部の光学素子の表面を白濁させる。
そのため、図６、図８に示す偏光光照射装置のランプハウスにおいて、シロキサン化合物が外気とともに偏光板どうしの隙間から引き込まれ、ランプから放射された紫外線と反応して、ワイヤーグリッド偏光素子のランプ側の表面を白濁させるという問題が生じた。偏光板の表面が白濁すると、紫外線の透過率が低下し、ワークに照射する偏光光の照度が低下する。
ワイヤーグリッド偏光素子は、ガラス基板等の表面に微細なグリッドを形成したものであり、この面にシロキサン化合物が付着すると簡単にクリーニングすることができない。
The atmosphere of a clean room in a semiconductor or liquid crystal display element factory where such a polarized light irradiation device is arranged contains a substance called a siloxane compound, which causes manufacturing troubles and deterioration in yield. It is known (for example, refer nonpatent literature 1).
A large amount of a siloxane compound is contained in, for example, a resist developer. When irradiated with ultraviolet rays, the siloxane compound generates white powder by a photochemical reaction, and causes the surface of the optical element inside the ultraviolet irradiation device to become cloudy.
Therefore, in the lamp house of the polarized light irradiation apparatus shown in FIG. 6 and FIG. 8, the siloxane compound is drawn from the gap between the polarizing plates together with the outside air, reacts with the ultraviolet rays emitted from the lamp, and the lamp side of the wire grid polarizing element There was a problem of clouding the surface. When the surface of the polarizing plate becomes cloudy, the transmittance of ultraviolet rays decreases, and the illuminance of polarized light applied to the workpiece decreases.
The wire grid polarizing element has a fine grid formed on the surface of a glass substrate or the like, and if a siloxane compound adheres to this surface, it cannot be easily cleaned.
この問題を防ぐ方法の一つとして、偏光素子ユニットに並べた偏光板の境界部分の隙間を樹脂などで埋めて密閉構造にすることが考えられる。しかし、上記したように、この隙間は、偏光板の互いのグリッドの方向をそろえる調整をするために必要であり、密閉構造にすることができない。
本発明は、上記問題を解決するものであって、本発明の目的は、複数の偏光板を並べて配置した偏光素子ユニットを用いた偏光光照射装置において、複数の偏光板の境界に隙間を持たせた状態であっても、この隙間から外気がランプハウス内に引き込まれないようにすることである。
As one of the methods for preventing this problem, it is conceivable to form a sealed structure by filling a gap between the boundary portions of the polarizing plates arranged in the polarizing element unit with a resin or the like. However, as described above, this gap is necessary for adjustment to align the directions of the grids of the polarizing plates, and cannot be a sealed structure.
The present invention solves the above problem, and an object of the present invention is to provide a polarized light irradiation apparatus using a polarizing element unit in which a plurality of polarizing plates are arranged side by side, with a gap at the boundary between the plurality of polarizing plates. It is to prevent outside air from being drawn into the lamp house through this gap even in the state of being let down.
上述したように、複数の偏光板を並べて配置した偏光素子ユニットを用いた偏光光照射装置においては、偏光板の隙間からシロキサン化合物が外気とともに引き込まれるという問題が生じた。ランプハウス内に外気が引き込まれるということは、ランプハウス内が、部分的にでもランプハウス外の圧力に対して負圧になっているためである。
したがって、ランプハウス内の全体圧力が、外気の圧力に対して陽圧になれば、外気を引き込むことがない。上記したように、ランプハウスは、冷却風を引き込むランプとランプハウスの光出射窓（偏光素子ユニット）との間が負圧になりやすく、かつ偏光板どうしの間に隙間があるため外気を引き込みやすい。
そこで、本発明においては、棒状のランプと該ランプからの光を反射する樋状のミラーを有する紫外線を含む光を放射する光源を備え、光出射部に、複数の偏光板を並べて配置した上記光源からの光を偏光する偏光素子が設けられた偏光光照射装置において、上記樋状ミラーと上記偏光素子ユニットとの間の空間にガス（クリーンドライエアー）を供給するガス供給手段を設け、この部分を陽圧にする。これによりランプハウスの内部を陽圧にすることができ、外気が引き込まれるのを防ぐことができる。
さらに、ランプと偏光素子ユニットとの間に、光配向処理に必要な波長の紫外線を透過するフィルタや、フィルタ特性を持たない石英板等の光透過部材を、ランプの長手方向に沿って配置し、偏光素子ユニットと光透過部材の間にエアーを供給する。これにより、偏光素子ユニットのランプ側の空間が確実に陽圧になるので、さらに効果的である。
すなわち、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
光出射部を設けた灯具内に、紫外線を含む光を放射する光源を有し、該光源は、棒状のランプと、該ランプからの光を反射する樋状のミラーを備え、該樋状のミラーには、該ミラーの光出射側から導入されて上記ランプと樋状のミラーを冷却する冷却風が通過する開口が設けられ、上記ミラーの開口を通過した冷却風を冷却する冷却機と、該冷却機により冷却した冷却風を上記ミラーの光出射側に送る送風機とを備えた偏光光照射装置において、上記光出射部に、複数の偏光板を並べて配置した上記光源からの光を偏光する偏光素子を設け、上記樋状ミラーと上記偏光素子の間の空間にガスを供給するガス供給手段を設けて、上記樋状ミラーと上記偏光素子との間に光透過部材を配置し、上記ガス供給手段は、上記光透過部材と偏光素子の間の空間にガスを供給する。
As described above, in the polarized light irradiation apparatus using the polarizing element unit in which a plurality of polarizing plates are arranged side by side, there is a problem that the siloxane compound is drawn together with the outside air from the gap between the polarizing plates. The reason that outside air is drawn into the lamp house is that the inside of the lamp house is at least partially negative with respect to the pressure outside the lamp house.
Therefore, if the overall pressure in the lamp house becomes positive with respect to the pressure of the outside air, the outside air is not drawn. As described above, the lamp house tends to be negative pressure between the lamp that draws cooling air and the light exit window (polarization element unit) of the lamp house, and because there is a gap between the polarizing plates, it draws in outside air. Cheap.
Therefore, in the present invention, a light source that emits light including ultraviolet rays having a rod-shaped lamp and a bowl-shaped mirror that reflects the light from the lamp is provided, and a plurality of polarizing plates are arranged side by side in the light emitting portion. In a polarized light irradiation apparatus provided with a polarizing element for polarizing light from a light source, a gas supply means for supplying gas (clean dry air) to a space between the bowl-shaped mirror and the polarizing element unit is provided. Make the part positive pressure. Thereby, the inside of a lamp house can be made into a positive pressure and it can prevent that external air is drawn in.
Furthermore, between the lamp and the polarizing element unit, a light transmitting member such as a filter that transmits ultraviolet light having a wavelength necessary for the light alignment process or a quartz plate having no filter characteristics is disposed along the longitudinal direction of the lamp. , you supplying air between the polarizing element unit and the light transmitting member. As a result, the space on the lamp side of the polarizing element unit is surely positive pressure, which is more effective.
That is, in the present invention, the above-described problem is solved as follows.
The lamp provided with the light emitting portion has a light source that emits light including ultraviolet rays, and the light source includes a rod-shaped lamp and a bowl-shaped mirror that reflects light from the lamp. The mirror is provided with an opening through which cooling air introduced from the light emission side of the mirror and cools the lamp and the bowl-shaped mirror is passed, and a cooler that cools the cooling air that has passed through the opening of the mirror; In a polarized light irradiation apparatus including a blower that sends cooling air cooled by the cooler to the light output side of the mirror, the light from the light source in which a plurality of polarizing plates are arranged in the light output unit is polarized. the polarizing element is provided, by only setting the gas supply means for supplying a gas to the space between the trough-shaped mirror and the polarizing element, arranged a light transmitting member between the upper Kitoijo mirror and the polarizing element, The gas supply means is provided between the light transmitting member and the polarizing element. And supplies the gas to the space.
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
樋状ミラーと上記偏光素子の間の空間にガス（エアー）を供給するガス供給手段を設けたので、ランプハウスの内部、特に偏光素子ユニットのランプ側の空間が陽圧となるため、偏光素子ユニットに並べた複数の偏光素子の間に隙間を設けていても、そこから外気がランプハウス内に引き込まれない。したがって、シロキサン化合物が原因となる偏光素子表面の白濁がなくなり、偏光光の照度の低下を防ぐことができる。特に、樋状ミラーと偏光素子との間に光透過部材を配置し、ガス供給手段からこの光透過部材と偏光素子の間の空間にガスを供給することにより、ガスの流量を少なくしても、光透過部材と偏光素子の間の圧力を均一に高くすることができ、これにより用力の負担を軽減することができる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
Since gas supply means for supplying gas (air) to the space between the bowl- shaped mirror and the polarizing element is provided, the space inside the lamp house, in particular, the space on the lamp side of the polarizing element unit becomes positive pressure. Even if a gap is provided between the plurality of polarizing elements arranged in the unit, the outside air is not drawn into the lamp house. Accordingly, the turbidity of the surface of the polarizing element caused by the siloxane compound is eliminated, and a decrease in the illuminance of the polarized light can be prevented. In particular, by arranging a light transmitting member between the bowl-shaped mirror and the polarizing element and supplying gas from the gas supply means to the space between the light transmitting member and the polarizing element, the gas flow rate can be reduced. The pressure between the light transmitting member and the polarizing element can be increased uniformly, thereby reducing the load on the utility.
図１は、本発明が対象とする偏光光照射装置の構成例を示す図である。同図は、ランプの長手方向に対して直交する方向の断面図である。なお、以下の実施例では、前記図６に示した構成の偏光光照射装置について説明するが、本発明は前記図８に示した構成の偏光光照射装置にも同様に適用することができる。
図１において、図６の従来の装置と異なる部分は、反射ミラー２２と上記偏光素子ユニット８０との間の空間にガス（クリーンドライエアー）を供給するノズル３（ガス供給手段）を設けた点である。それ以外の構成は図６に記載の装置と基本的に同じである。
すなわち、ランプハウス１０には、ランプ２１と、樋状の反射ミラー２２から構成される光出射部２を有する光源部１１が設けられ、その上部に、ランプ点灯時にランプ２１や反射ミラー２２を冷却する冷却風の温度を下げる水冷式の冷却機（ラジエータ）２０と、冷却風を発生させる送風機（ブロア）３０とが配置される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a polarized light irradiation apparatus targeted by the present invention. This figure is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lamp. In the following embodiments, the polarized light irradiation apparatus having the configuration shown in FIG. 6 will be described, but the present invention can be similarly applied to the polarized light irradiation apparatus having the configuration shown in FIG.
1 is different from the conventional apparatus of FIG. 6 in that a nozzle 3 (gas supply means) for supplying gas (clean dry air) to the space between the reflection mirror 22 and the polarizing element unit 80 is provided. It is. The other configuration is basically the same as that of the apparatus shown in FIG.
That is, the lamp house 10 is provided with a light source unit 11 having a light emitting unit 2 composed of a lamp 21 and a bowl-shaped reflection mirror 22, and the lamp 21 and the reflection mirror 22 are cooled above the lamp when the lamp is turned on. A water-cooled cooler (radiator) 20 that lowers the temperature of the cooling air to be generated and a blower (blower) 30 that generates the cooling air are disposed.
光源部１１は隔壁４０により囲まれており、その外側をランプハウス１０の外壁（筐体）６０が覆っている。外壁６０と上記隔壁４０との間の隙間は、冷却風が通過する通風路５０となる。
樋状の反射ミラー２２には、該ミラー２２の光出射側から導入されて上記ランプと樋状のミラーを冷却する冷却風が通過する開口（冷却風通風孔４１）が設けられ、冷却風通風孔４１を通過した冷却風は、冷却機２０により冷却され、送風機３０により、上記通風路５０を経て、上記反射ミラー２２の光出射側に送られる。
また、ランプハウスの外壁６０には、光源部１１からワーク４に向かって照射される光が通過する光出射窓（光出射部）７０が形成されている。この光出射窓７０には、光出射窓７０から出射する光を偏光するワイヤーグリッド偏光素子１を有する偏光素子ユニット８０が取り付けられる。
偏光素子ユニット８０は、前記図７に示したように、複数のワイヤーグリッド偏光素子１を、ランプ２１の長手方向に沿ってフレーム（保持枠８１）内に並べて保持したものであり、偏光板は、１ｍｍから２ｍｍ程度の隙間を持たせて配置され、この隙間は遮光板により覆われている。
The light source unit 11 is surrounded by a partition wall 40, and the outer wall (housing) 60 of the lamp house 10 covers the outside. A gap between the outer wall 60 and the partition wall 40 becomes a ventilation path 50 through which cooling air passes.
The bowl-shaped reflection mirror 22 is provided with an opening (cooling air ventilation hole 41) through which cooling air introduced from the light emitting side of the mirror 22 and cools the lamp and the bowl-shaped mirror is passed. The cooling air that has passed through the hole 41 is cooled by the cooler 20, and is sent by the blower 30 to the light exit side of the reflection mirror 22 through the ventilation path 50.
A light emission window (light emission part) 70 through which light emitted from the light source part 11 toward the workpiece 4 passes is formed on the outer wall 60 of the lamp house. A polarizing element unit 80 having a wire grid polarizing element 1 that polarizes light emitted from the light emitting window 70 is attached to the light emitting window 70.
As shown in FIG. 7, the polarizing element unit 80 includes a plurality of wire grid polarizing elements 1 arranged and held in a frame (holding frame 81) along the longitudinal direction of the lamp 21. It is arranged with a gap of about 1 mm to 2 mm, and this gap is covered with a light shielding plate.
上記反射ミラー２２と偏光素子ユニット８０の間の空間にガスを供給するノズル３には、ガスとしてクリーンドライエアーが供給される。クリーンドライエアー（以下エアー）は、フィルタにより、露点が−５０°Ｃ〜−９０°Ｃ以下程度になるように除湿するとともに微粒子を除去した低露点高清浄度空気のことである。なお、同等の低露点高清浄度であり、紫外線を透過すれば、エアー以外のガス例えば窒素などの不活性ガスを使用しても良い。 Clean dry air is supplied as gas to the nozzle 3 that supplies gas to the space between the reflection mirror 22 and the polarizing element unit 80. Clean dry air (hereinafter referred to as air) is air having a low dew point and high cleanliness in which fine particles are removed while dehumidifying with a filter so that the dew point is about −50 ° C. to −90 ° C. or less. It should be noted that a gas other than air, such as an inert gas such as nitrogen, may be used as long as it has an equivalent low dew point and high cleanliness and transmits ultraviolet light.
ノズル３に供給するエアーは、装置を設置する工場の用力（ユーティリティ）から供給するようにしても良いし、別途準備したボンベから供給するようにしても良い。
ノズル３は、ランプ２１の長手方向に沿ったランプハウス１０の側面の外壁６０からランプハウス１０の内部に差し込まれており、エアーの吹き出し口３１は１ヶ所である。ノズル３に供給されたエアーは、ランプ２１（反射ミラー２２の光出射側）と偏光素子ユニット８０の偏光板１との間を、ランプの長手方向に対して直交するように流れる。この供給されたエアーにより、ランプと偏光素子との間の圧力が高くなる。
供給されたエアーは、ランプ冷却風とともに冷却風通風孔４１とラジエータ２０を介して、ブロア３０に引き込まれる。
The air supplied to the nozzle 3 may be supplied from the utility (utility) of the factory where the apparatus is installed, or may be supplied from a separately prepared cylinder.
The nozzle 3 is inserted into the inside of the lamp house 10 from the outer wall 60 on the side surface of the lamp house 10 along the longitudinal direction of the lamp 21, and there is one air outlet 31. The air supplied to the nozzle 3 flows between the lamp 21 (light emitting side of the reflection mirror 22) and the polarizing plate 1 of the polarizing element unit 80 so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the lamp. This supplied air increases the pressure between the lamp and the polarizing element.
The supplied air is drawn into the blower 30 through the cooling air vent 41 and the radiator 20 together with the lamp cooling air.
表１は、ノズル３に供給するエアーの供給量（リットル／ｍｉｎ）と、ランプ２１と偏光素子１との間の静圧（Ｐａ）、偏光素子の隙間からの吸い込みの有無の関係を調べた実験結果である。なお、ノズル３はランプハウス１０の側面に１ヶ所のみに設けた。また、ランプ２１と偏光素子１との間の静圧を測定した場所は、図１のＡ部として示しているように、ランプ２１に対してノズル３を設けた側とは反対側の、反射ミラー２１の光出射側と偏光素子ユニット８０の間である。 Table 1 examined the relationship between the supply amount of air supplied to the nozzle 3 (liter / min), the static pressure (Pa) between the lamp 21 and the polarizing element 1, and the presence or absence of suction from the gap between the polarizing elements. It is an experimental result. The nozzle 3 was provided only at one place on the side surface of the lamp house 10. Further, the place where the static pressure between the lamp 21 and the polarizing element 1 is measured is a reflection on the side opposite to the side where the nozzle 3 is provided with respect to the lamp 21, as shown as part A in FIG. Between the light emitting side of the mirror 21 and the polarizing element unit 80.
同表に示すように、エアーを供給しない場合、Ａ部の静圧は−３０Ｐａの負圧で、偏光素子ユニット８０の並べた偏光素子１の隙間から、外気がランプハウス１０内に引き込まれていた。しかし、ノズル３に３５０リットル／ｍｉｎのエアーを供給したところ、Ａ部の静圧は２５Ｐａの陽圧になり、偏光素子１の隙間からのランプハウス１０内への外気の引き込みはなくなった。さらにノズル３に供給するエアーを４００リットル／ｍｉｎに増やしたところ、Ａ部の静圧は３２Ｐａに上昇し、やはり偏光素子１の隙間からのランプハウス１０内への外気の引き込みはない。 As shown in the table, when air is not supplied, the static pressure in the part A is -30 Pa negative pressure, and the outside air is drawn into the lamp house 10 from the gap between the polarizing elements 1 arranged in the polarizing element unit 80. It was. However, when 350 liters / min of air was supplied to the nozzle 3, the static pressure of the A part became a positive pressure of 25 Pa, and no outside air was drawn into the lamp house 10 from the gap between the polarizing elements 1. Further, when the air supplied to the nozzle 3 is increased to 400 liters / min, the static pressure in the portion A increases to 32 Pa, and no outside air is drawn into the lamp house 10 from the gap between the polarizing elements 1.
上記の結果より、ランプ２１と偏光素子１との間の静圧が約２５Ｐａ以上になるように、ランプ１と偏光素子２との間にエアーを供給すれば、偏光素子１の隙間からのランプハウス１０内への外気の引き込みを防ぐことができると考えられる。即ち、ランプ２１と偏光素子１との間の静圧が約２５Ｐａ以上になるようにランプハウス１０内にエアーを供給すれば、ランプハウス１０内全体が陽圧になり、ランプハウス１０内への外気の引き込みがなくなるものと考えられる。 From the above results, if air is supplied between the lamp 1 and the polarizing element 2 so that the static pressure between the lamp 21 and the polarizing element 1 is about 25 Pa or more, the lamp from the gap between the polarizing elements 1 can be obtained. It is considered that outside air can be prevented from being drawn into the house 10. That is, if air is supplied into the lamp house 10 so that the static pressure between the lamp 21 and the polarizing element 1 is about 25 Pa or more, the entire lamp house 10 becomes positive pressure, and the pressure into the lamp house 10 is increased. It is thought that outside air will not be drawn.
上記図１に示したものにおいては、ノズル３のエアー吹き出し口は１ヶ所である。しかし、図２に示すように、ノズル３をランプ２１の長手方向に沿って伸ばし、エアー吹き出し口３１を複数形成しても良い。ノズル３をこのような形状にすることで、エアーをランプ長手方向に対して均一に供給することができる。そのため、ランプ２１と偏光素子１との間を陽圧にするのに、エアーの流量を少なくでき、これにより用力の負担を軽減できる。 In the one shown in FIG. 1 , the nozzle 3 has one air outlet. However, as shown in FIG. 2, the nozzle 3 may be extended along the longitudinal direction of the lamp 21 to form a plurality of air outlets 31. By making the nozzle 3 in such a shape, air can be supplied uniformly with respect to the lamp longitudinal direction. Therefore, in order to make positive pressure between the lamp 21 and the polarizing element 1, the flow rate of air can be reduced, thereby reducing the load of utility.
図３は、図１に示した偏光光照射装置の変形例を示す図である。同図は、ランプの長手方向に沿った方向の断面図である。
図１に示したものにおいては、ランプ２１の長手方向に沿ったランプハウス１０の側面から挿入したが、この例では、ランプの長手方向に直交するランプハウス１０の側面から挿入しており、その他の構成は図１と同様である。
ノズル３に供給したエアーは、ランプ２１（反射ミラー２２の光出射側）と偏光素子ユニット８０の偏光素子１との間を、ランプ２１の長手方向に沿って流れる。この供給されたエアーにより、ランプ２１と偏光素子１との間の圧力が高くなる。供給されたエアーは、ランプ冷却風とともに冷却風通風孔４１とラジエータ２０を介して、ブロア３０に引き込まれる。
このように構成しても良いが、ランプ２１が長くなると、供給するエアーが流れる距離が長くなる。そのため、ランプ２１に対してノズル３を設けた反対側の圧力が上がりにくくなり、エアーの供給流量がやや多めに必要になると考えられる。
FIG. 3 is a view showing a modification of the polarized light irradiation device shown in FIG. This figure is a sectional view in a direction along the longitudinal direction of the lamp.
In those shown in FIG. 1 has been inserted from the side of the lamp house 10 in the longitudinal direction of the lamp 21, in this example, it is inserted from the side of the lamp house 10 that is perpendicular to the longitudinal direction of the lamp, other The configuration of is the same as FIG.
The air supplied to the nozzle 3 flows along the longitudinal direction of the lamp 21 between the lamp 21 (light emitting side of the reflection mirror 22) and the polarizing element 1 of the polarizing element unit 80. This supplied air increases the pressure between the lamp 21 and the polarizing element 1. The supplied air is drawn into the blower 30 through the cooling air vent 41 and the radiator 20 together with the lamp cooling air.
Although it may be configured in this way, when the lamp 21 becomes longer, the distance through which the supplied air flows becomes longer. For this reason, it is difficult to increase the pressure on the opposite side of the lamp 21 where the nozzle 3 is provided, and it is considered that a slightly higher air supply flow rate is required.
図４は、本発明の実施例を示す図である。同図は、ランプの長手方向に対して直交する方向の断面図である。
本実施例においては、ランプ２１と偏光素子ユニット８０との間に、光透過部材保持ユニット５を設け、この光透過部材保持ユニット５と偏光素子ユニット８０との間に、エアーを供給するようにしている。
光透過部材保持ユニット５は、例えば、前記偏光素子ユニット８０と同様に、複数の光透過部材５１をランプの長手方向に並べて配置したものである。この光透過部材５１としては、例えば、フィルタ特性を持たない(特定波長の光を遮断する特性を持たない)石英板や、光配向処理に不要な波長の光（例えば可視光や赤外光）を遮断する蒸着膜をガラス板に形成した干渉膜フィルタなどのフィルタ等を用いることができる。
ノズル３に供給されたエアーは、光透過部材保持ユニット５と偏光素子ユニット８０との間を、ランプ２１の長手方向に対して直交するように流れ、光透過部材保持ユニット５と偏光素子ユニット８０との間の圧力を陽圧にする。その後、ノズル３がある側とは反対側からランプ冷却風とともに冷却風通風孔４１とラジエータ２０を介して、ブロア３０に引き込まれる。
Figure 4 is a diagram showing the real施例of the present invention. This figure is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lamp.
In the present embodiment, the light transmission member holding unit 5 is provided between the lamp 21 and the polarizing element unit 80, and air is supplied between the light transmitting member holding unit 5 and the polarizing element unit 80. ing.
In the light transmitting member holding unit 5, for example, a plurality of light transmitting members 51 are arranged in the longitudinal direction of the lamp, similarly to the polarizing element unit 80. As the light transmitting member 51, for example, a quartz plate having no filter characteristics (not having a characteristic of blocking light of a specific wavelength), or light having a wavelength unnecessary for optical alignment processing (for example, visible light or infrared light). It is possible to use a filter such as an interference film filter in which a vapor deposition film for blocking the above is formed on a glass plate.
The air supplied to the nozzle 3 flows between the light transmission member holding unit 5 and the polarization element unit 80 so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the lamp 21, and the light transmission member holding unit 5 and the polarization element unit 80. The pressure between is positive. Thereafter, the air is drawn into the blower 30 through the cooling air ventilation hole 41 and the radiator 20 together with the lamp cooling air from the side opposite to the side where the nozzle 3 is present.
図１に示した構成では、ノズル３から供給されたエアーが、ノズル３がある側とは反対側のランプハウス側面に達するまでに、ランプ冷却風とともにブロア３０に吸引されてしまう。
しかし、本実施例のように構成することで、光透過部材保持ユニット５と偏光素子ユニット８０により通風路が形成される。そのため、ランプハウス１０に供給したエアーは、途中でブロア３０に吸引されることなく、ノズル３がある側とは反対側のランプハウス１０の側面に達する。
このことにより、エアーの流量を少なくしても、エアーはノズル３が設けられている側とは反対側にまで届き、光透過部材５１と偏光素子１の間の圧力を、エアーが流れる方向に対して、均一に高くすることができる。これにより用力の負担を軽減できる。
In the configuration shown in FIG. 1, the air supplied from the nozzle 3 is sucked into the blower 30 together with the lamp cooling air before reaching the side of the lamp house opposite to the side where the nozzle 3 is located.
However, the air passage is formed by the light transmission member holding unit 5 and the polarizing element unit 80 by configuring as in the present embodiment. Therefore, the air supplied to the lamp house 10 reaches the side surface of the lamp house 10 on the side opposite to the side where the nozzle 3 is located without being sucked by the blower 30 in the middle.
Thus, even if the flow rate of air is reduced, the air reaches the side opposite to the side where the nozzle 3 is provided, and the pressure between the light transmitting member 51 and the polarizing element 1 is changed in the direction in which the air flows. On the other hand, the height can be increased uniformly. Thereby, the burden of utility can be reduced.
なお、上記実施例では、偏光素子としてワイヤーグリッド偏光素子を用いた例で説明したが、蒸着膜を用いた偏光素子を用いる場合であっても適用できる。蒸着膜を用いた偏光素子も、蒸着装置の大きさに限りがあるので、大きなもの（長いもの）を作ることはできない。したがって、蒸着膜を用いた偏光素子も複数の偏光板をフレーム内に並べて使用することになる。ただし、蒸着膜を用いた偏光素子はワイヤーグリッド偏光素子のように互いの向きをそろえる必要がないので、境界を埋めて密閉構造にすることができる。しかし、本発明を適用することにより、ランプハウスを密閉構造とする作業を行うことなく、ランプハウス内に外気が取り込まれることを防ぐことができる。 In addition, although the said Example demonstrated by the example using the wire grid polarizing element as a polarizing element, even when using the polarizing element using a vapor deposition film, it is applicable. A polarizing element using a vapor deposition film can not be made large (long) because the vapor deposition apparatus is limited in size. Therefore, a polarizing element using a vapor deposition film is also used by arranging a plurality of polarizing plates in a frame. However, since the polarizing element using the vapor deposition film does not need to be aligned with each other like the wire grid polarizing element, it is possible to fill the boundary to form a sealed structure. However, by applying the present invention, it is possible to prevent the outside air from being taken into the lamp house without performing the work of making the lamp house a sealed structure.
１ ワイヤーグリッド偏光素子
２ 光出射部
３ ノズル
４ ワーク
５ 光透過部材保持ユニット
１０ ランプハウス
１１ 光源部
２０ 冷却機（ラジエータ)
２１ 棒状ランプ
２２ 反射ミラー
３０ 送風機（ブロア）
３１ エアー吹き出し口
４０ 隔壁
４１ 冷却風通風孔
５０ 通風路
５１ 光透過部材
６０ 外壁（筐体）
７０ 光出射窓
８０ 偏光素子ユニット
８１ フレーム（保持枠）
８２ 遮光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire grid polarizing element 2 Light emitting part 3 Nozzle 4 Work 5 Light transmissive member holding unit 10 Lamp house 11 Light source part 20 Cooling machine (radiator)
21 Bar-shaped lamp 22 Reflection mirror 30 Blower
31 Air outlet 40 Bulkhead 41 Cooling air ventilation hole 50 Ventilation path 51 Light transmission member 60 Outer wall (housing)
70 light exit window 80 polarizing element unit 81 frame (holding frame)
82 Shading plate
Claims (1)
上記光出射部に、複数の偏光板を並べて配置した上記光源からの光を偏光する偏光素子が設けられ、上記樋状ミラーと上記偏光素子の間の空間にガスを供給するガス供給手段が設けられ、
上記樋状ミラーと上記偏光素子との間に光透過部材が配置され、上記ガス供給手段は、上記光透過部材と偏光素子の間の空間にガスを供給する
ことを特徴とする偏光光照射装置。 The lamp provided with the light emitting portion has a light source that emits light including ultraviolet rays, and the light source includes a rod-shaped lamp and a bowl-shaped mirror that reflects light from the lamp. The mirror is provided with an opening through which cooling air introduced from the light emission side of the mirror and cools the lamp and the bowl-shaped mirror is passed, and a cooler that cools the cooling air that has passed through the opening of the mirror; In the polarized light irradiation device comprising a blower that sends the cooling air cooled by the cooler to the light exit side of the mirror,
A polarizing element that polarizes light from the light source in which a plurality of polarizing plates are arranged side by side is provided in the light emitting portion, and a gas supply unit that supplies gas to the space between the bowl-shaped mirror and the polarizing element is provided. And
A light transmitting member is disposed between the bowl-shaped mirror and the polarizing element, and the gas supply means supplies gas to a space between the light transmitting member and the polarizing element. Polarized light irradiation device.
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