特許 7529174 偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20240730BHJP

   G02B 27/28 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

G02B27/28 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2024016121

(22)【出願日】2024-02-06

【審査請求日】2024-02-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田近 望

【審査官】鈴木 玲子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１５７１１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６６９１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１３３４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４４８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｂ ２７／２８

Ｇ０２Ｆ １／１３３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射光を偏光する偏光素子ユニットであって、
第１方向を長手方向、前記第１方向に直交する第２方向を短手方向とする開口を有するフレームと、
前記開口内に前記第１方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、前記複数のワイヤーグリッドのうち少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記複数のワイヤーグリッドのうち他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記第３方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子と
を具備する偏光素子ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の偏光素子ユニットであって、
少なくとも１つのワイヤーグリッド偏光素子は、他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さく、かつ前記第３方向の周りの回転可能範囲が大きい
偏光素子ユニット。

【請求項3】

請求項１に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅より小さい
偏光素子ユニット。

【請求項4】

請求項３に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲より大きい
偏光素子ユニット。

【請求項5】

請求項３に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に近接する前記ワイヤーグリッド偏光素子ほど前記長手方向の幅が小さい
偏光素子ユニット。

【請求項6】

請求項１に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲より大きい
偏光素子ユニット。

【請求項7】

請求項６に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅より小さい
偏光素子ユニット。

【請求項8】

請求項６に記載の偏光素子ユニットであって、
複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に近接する前記ワイヤーグリッド偏光素子ほど前記回転可能範囲が大きい
偏光素子ユニット。

【請求項9】

請求項１に記載の偏光素子ユニットであって、
各前記ワイヤーグリッド偏光素子は、ワイヤーの延伸方向が前記長手方向に対して平行ではなく、かつ前記長手方向に対して直交しない
偏光素子ユニット。

【請求項10】

請求項９に記載の偏光素子ユニットであって、
各前記ワイヤーグリッド偏光素子は前記ワイヤーの延伸方向が前記長手方向に対して４５°の角度をなす
偏光素子ユニット。

【請求項11】

偏光光を出射する偏光光照射ユニットであって、
光源と、
前記光源に対して固定されたフレームと、
前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、前記複数のワイヤーグリッドのうち少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記複数のワイヤーグリッドのうち他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子と
を具備する偏光光照射ユニット。

【請求項12】

照射対象物に偏光光を照射する偏光光照射装置であって、
光源と、前記光源に対して固定されたフレームと、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、前記複数のワイヤーグリッドのうち少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記複数のワイヤーグリッドのうち他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子とを備える偏光光照射ユニットと、
前記照射対象物を搬送する搬送機構と
を具備する偏光光照射装置。

【請求項13】

照射対象物に偏光光を照射する偏光光照射方法であって、
光源に対して固定されたフレームと、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、前記複数のワイヤーグリッドのうち少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記複数のワイヤーグリッドのうち他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子とを備える偏光素子ユニットに前記光源から光を入射させる
偏光光照射方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏光光を生成する偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶パネルの配向膜等、照射対象物に所定の波長の偏光光を照射することにより配向を行なう光配向と呼ばれる技術がある。帯状の長い照射対象物に対して光配向を行うために、棒状ランプとワイヤーグリッド偏光素子を組み合せた偏光光照射装置が知られている（例えば、特許文献１）。この偏光光照射装置では、棒状ランプから出射され、ワイヤーグリッド偏光素子により偏光された光が照射対象部物に照射され、光配向処理がなされる。

【0003】

ワイヤーグリッド偏光素子はアルミニウム等の金属線を石英ガラス上に平行に配置したものである。電磁波中にワイヤーグリッド偏光素子を挿入すると、ワイヤーグリッドの長手方向に平行な偏光成分は反射され、同方向に直交する偏光成分は通過する。照射対象物における配向方向は、照射対象物に入射する偏光光の偏光軸の方向に依存するため、偏光軸の均一性は重要である。

【0004】

ここで、棒状ランプは拡散光源であるため、棒状ランプの長手方向を左右方向とすると、ランプの中央付近のワイヤーグリッド偏光素子へは直上と左右方向から光が入射する。一方、ランプ端部のワイヤーグリッド偏光素子へは左または右からの光が入射しない。そのため、ランプ端部のワイヤーグリッド偏光素子から出射される偏光光の偏光軸はずれ（ばらつき）が大きく、偏光光が照射される領域の端部には偏光軸のずれた（ばらついた）偏光光が照射されてしまう。特にワイヤーグリッドの長手方向を棒状ランプの長手方向に対して４５°とする場合、偏光軸のずれた偏光光が照射される領域は大きくなる。

【0005】

このため、棒状ランプとワイヤーグリッド偏光素子を備える偏光光照射ユニットごと、照射対象物に対して回転可能に構成された偏光光照射装置も開発されている（例えば、特許文献２）。この構成では棒状ランプの長手方向とワイヤーグリッドの長手方向を一致させたまま、ワイヤーグリッドの長手方向を照射対象物に対して変更することが可能であり、偏光軸のずれた偏光光が照射される領域を抑制することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－１３３４９８号公報

【文献】特開２００６－１２６４６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２に記載のように偏光光照射ユニットごと回転させる場合、回転させるスペースが必要であり、設置可能場所が限られる。また、偏光光照射ユニットを回転させると照射対象物との距離や角度が変化し、偏光光の照射条件が影響を受ける場合がある。このため、設置場所の制約を受けずに偏光軸のずれ（ばらつき）が少ない偏光光を広範囲に照射することができる偏光光照射ユニットが求められている。

【0008】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、偏光軸のずれが少ない偏光光を広範囲に照射することが可能な偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る偏光素子ユニットは、入射光を偏光する偏光素子ユニットであって、フレームと、複数のワイヤーグリッド偏光素子とを具備する。
前記フレームは、光源に対して固定されている。
前記複数のワイヤーグリッド偏光素子は、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい。

【0010】

この構成によれば、各ワイヤーグリッド偏光素子を光源から入射する光の光軸方向の周りに回転させることで、偏光素子ユニットを透過した光の照射面における偏光軸のずれ（ばらつき）を解消することが可能となる。この際、少なくとも１つのワイヤーグリッド偏光素子は他の幅を小さく、又は回転可能範囲を大きくすることで、ワイヤーグリッド偏光素子の位置に応じて偏光軸のずれを解消することが容易となる。

【0011】

少なくとも１つのワイヤーグリッド偏光素子は、他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さく、かつ前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きくてもよい。

【0012】

複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記長手方向の幅より小さくてもよい。

【0013】

複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲が、前記長手方向の中央に位置する前記ワイヤーグリッド偏光素子の前記回転可能範囲より大きくてもよい。

【0014】

複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に近接する前記ワイヤーグリッド偏光素子ほど前記長手方向の幅が小さくてもよい。

【0015】

複数の前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記長手方向の端に近接する前記ワイヤーグリッド偏光素子ほど前記回転可能範囲が大きくてもよい。

【0016】

各前記ワイヤーグリッド偏光素子は、ワイヤーの延伸方向が前記長手方向に対して平行ではなく、かつ前記長手方向に対して直交しなくてもよい。

【0017】

各前記ワイヤーグリッド偏光素子は前記ワイヤーの延伸方向が前記長手方向に対して４５°の角度をなしてもよい。

【0018】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る偏光素子ユニットは、偏光光を出射する偏光光照射ユニットであって、光源と、フレームと、複数のワイヤーグリッド偏光素子とを具備する。
前記フレームは、前記光源に対して固定されている。
前記ワイヤーグリッド偏光素子は、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい。

【0019】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る偏光光照射装置は、偏光光照射ユニットと、搬送機構とを具備する。
前記偏光光照射ユニットは、光源と、前記光源に対して固定されたフレームと、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子とを備える。
前記搬送機構は、前記照射対象物を搬送する。

【0020】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る偏光光照射方法は、照射対象物に偏光光を照射する偏光光照射方法であって、
光源に対して固定されたフレームと、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい複数のワイヤーグリッド偏光素子とを備える偏光素子ユニットに前記光源から光を入射させる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、偏光軸のずれが少ない偏光光を広範囲に照射することが可能な偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る偏光光照射装置の模式図である。

【図2】上記偏光光照射装置が備える偏光素子ユニットの模式図である。

【図3】上記偏光光照射装置が備える偏光素子ユニットの模式図である。

【図4】上記偏光光照射装置が備える偏光素子ユニットの模式図である。

【図5】上記偏光素子ユニットにおける偏光素子の支持機構の模式図である。

【図6】上記偏光素子ユニットにおける偏光素子の支持機構の模式図である。

【図7】上記偏光素子ユニットにおける偏光素子の支持機構の模式図である。

【図8】上記偏光光照射装置の光照射面における偏光軸のばらつきを示すグラフである。

【図9】上記偏光光照射装置の光照射面における偏光軸のばらつきを示すグラフである。

【図10】上記偏光光照射装置の光照射面における偏光軸のばらつきを示すグラフである。

【図11】上記偏光素子ユニットに入射する光を示す模式図である。

【図12】上記偏光素子ユニットにおける、偏光軸のずれを抑制する構成の模式図である。

【図13】上記偏光素子ユニットにおける、偏光軸のずれを抑制する構成の模式図である。

【図14】上記偏光素子ユニットにおける、偏光素子の回転を示す模式図である。

【図15】上記偏光素子ユニットにおける、偏光素子の幅を示す模式図である。

【図16】本実施形態に係る、他の構成を有する偏光素子ユニットの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態に係る光源装置について説明する。

【0024】

［偏光光照射装置の構成］
図１は、本実施形態に係る偏光光照射装置１００の構成を示す模式図である。同図に示すように偏光光照射装置１００は、搬送機構１１０及び偏光光照射ユニット１２０を有する。

【0025】

搬送機構１１０は、照射対象物１５０を搬送する機構である。照射対象物１５０は偏光光が照射される物体であり、例えば液晶ディスプレイの配向膜である。照射対象物１５０は例えば、図１に示すように長尺帯状であり、搬送機構１１０のロール１１１及びロール１１２に巻回され、これらの回転により搬送される。なお、照射対象物１５０は長尺帯状のものに限られず、搬送機構１１０もここに示すものに限られない。

【0026】

偏光光照射ユニット１２０は、照射対象物１５０に偏光光を照射するユニットである。図１に示すように偏光光照射ユニット１２０は、光源１２１、集光鏡１２２及び偏光素子ユニット１２３を備える。

【0027】

光源１２１は、一方向に延伸された形状を有し、光を放出する。以下、光源１２１の長手方向をＸ方向とする。また、上記照射対象物１５０が搬送される方向を搬送方向とすると、搬送方向はＸ方向に直交する方向であり、この方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、光源１２１から偏光光照射ユニット１２０に入射する光の光軸方向に一致する。

【0028】

光源１２１はＸ方向を長手方向とする棒形状を有するランプであり、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等とすることができる。また、光源１２１はＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の発光素子であってもよく、この場合、光源１２１は複数の発光素子がＸ方向に沿って直線状に配列したものであってもよい。

【0029】

集光鏡１２２は光源１２１の照射対象物１５０とは反対側に配置され、光源１２１から入射する光を照射対象物１５０に向けて反射する。集光鏡１２２は図１に示すようにＹ方向において曲率を有し、Ｘ方向に延伸する曲面状とすることができる。この他にも集光鏡１２２は光源１２１から入射する光を照射対象物１５０に向けて反射するものであればよい。なお、光源１２１が発光素子の場合等、集光鏡１２２は必ずしも設けられなくてもよい。

【0030】

偏光素子ユニット１２３は、光源１２１及び集光鏡１２２から入射する光を偏光し、偏光光を生成する。図２は偏光素子ユニット１２３の模式図である。同図に示すように偏光素子ユニット１２３は、フレーム１３１と複数の偏光素子１３２を備える。

【0031】

フレーム１３１は、直接、又は他の部材を介して光源１２１に対して固定され、複数の偏光素子１３２を支持する。フレーム１３１は、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とする開口１３１ａを有する枠状形状とすることができる。また、フレーム１３１は他の形状を有するものであってもよく、複数の部材からなるものであってもよい。

【0032】

偏光素子１３２は、ワイヤーグリッドを備え、入射光を偏光する偏光素子であり、ワイヤーグリッド偏光素子とも呼ばれる。図２に示すように、偏光素子１３２は基板１３３とワイヤーグリッド１３４を備える。基板１３３は、石英ガラス等からなり、矩形型の平板形状を有する。ワイヤーグリッド１３４は、図２に示すように複数の平行なワイヤー１３５によって形成されたグリッドである。各ワイヤー１３５は直線状の導電体であり、基板１３３上に形成されている。ワイヤー１３５は例えば、クロムやアルミニウム等の金属、酸化チタンや酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム等の金属酸化物、又は窒化チタン等の金属窒化物からなるものとすることができる。ワイヤー１３５のピッチＰは、入射する光の波長以下、望ましくは１／３以下が好適である。偏光素子１３２は図２に示すように複数がフレーム１３１に支持され、光源１２１の長手方向（Ｘ方向）に沿って配列し、偏光素子ユニット１２３を形成する。

【0033】

ワイヤー１３５の長手方向は図２に示すようにＸ方向、即ち光源１２１の長手方向と平行な方向に限られない。図３及び図４は偏光素子１３２の他の構成を示す模式図である。図３に示すように、各偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）となるものであってもよい。また、図４に示すように、各偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向（Ｘ方向）に対して平行ではなく、かつ長手方向（Ｘ方向）に対して直交しない方向であり、具体的には光源１２１の長手方向（Ｘ方向）に対して４５°の角度をなす方向（図中、方向Ｄ１）となるものであってもよい。ワイヤー１３５の長手方向と光源１２１の長手方向（Ｘ方向）のなす角は４５°に限られず、任意の角度とすることができる。

【0034】

なお、偏光素子１３２はガラスウエハを基板としてリソグラフィ技術やエッチング技術を利用して作成されるが、蒸着装置、リソグラフィ装置及びエッチング装置等の処理装置が処理できる基板の大きさには限界があり、基板から切り出される偏光素子１３２の大きさにも限界がある。そこで、光源１２１のように一方向に長い光源を用いる場合、図２乃至図４に示すように複数の偏光素子１３２をフレーム１３１内に並べて配置し、一方向に長い偏光素子とすることができる。

【0035】

偏光素子ユニット１２３が備える偏光素子１３２の数は特に限定されず、光源１２１の長さ（Ｘ方向）及び各偏光素子１３２のサイズに応じた、数とすることができる。具体的には複数の偏光素子１３２の長さ（Ｘ方向）の合計が光源１２１の長さ（Ｘ方向）と同程度となるものが好適であり、例えば光源１２１の長さ（Ｘ方向）が１ｍ、偏光素子１３２が１辺１００ｍｍの正方形である場合、偏光素子１３２の数は１０個が好適である。

【0036】

偏光素子ユニット１２３はさらに、偏光軸のずれ（ばらつき）を抑制する構成を有する。この詳細については後述する。

【0037】

［偏光素子の支持構造について］
上記のように、複数の偏光素子１３２はフレーム１３１に支持されている。ここで、各偏光素子１３２はそれぞれが、光源１２１から入射する光の光軸方向（Ｚ方向）の周りに回転可能にフレーム１３１に支持されている。図５は１つの偏光素子１３２のフレーム１３１への支持構造を示す平面図であり、図６はその側面図である。図７は同支持構造による偏光素子１３２の回転を示す模式図である。

【0038】

図５及び図６に示すようにフレーム１３１にはネジ穴１３１ｂが設けられ、ネジ穴１３１ｂにはネジ１４１Ａ～Ｃが挿通されている。偏光素子１３２はネジ１４１Ａ～Ｃによって挟まれることによって、フレーム１３１に支持されている。具体的には偏光素子１３２のうち一方の側面（Ｘ－Ｚ平面）を側面１３６とし、その反対側の側面（Ｘ－Ｚ平面）を側面１３７とすると、ネジ１４１Ａは側面１３６の中部に当接し、ネジ１４１Ｂは側面１３７の中央より左側、ネジ１４１Ｃは側面１３７の中央より右側に当接する。この状態でネジ１４１Ｂ及びネジ１４１Ｃを押し引きすることにより、図７に示すように偏光素子１３２はネジ１４１Ａを支点として回転し、即ち光軸方向（Ｚ方向）の周りに回転する。

【0039】

このように偏光素子１３２を、光源１２１から入射する光の光軸方向（Ｚ方向）の周りに回転可能とすることにより、ワイヤー１３５の長手方向を微調整することが可能である。ワイヤー１３５の長手方向は製造時に誤差を生じる可能性があるが、偏光素子１３２をフレームに対して回転させることで、このような誤差の解消が可能である。誤差の解消に必要な偏光素子１３２の回転可能範囲は±０．５°程度である。

【0040】

複数の偏光素子１３２は、端部を重畳させながら、１つずつ交互に上段と下段となるようにフレーム１３１に支持されている。これにより、各偏光素子１３２を回転させても、隣接する各偏光素子１３２との間に隙間が生じないように構成されている。隣接する各偏光素子１３２との間に隙間が生じると、この隙間から偏光されていない光が漏洩するためである。なお、偏光素子１３２を上下２段に配置する構成に替えて、偏光素子１３２を離隔させて配置し、偏光素子１３２間の隙間を遮光部材によって被覆してもよい。

【0041】

偏光素子１３２のフレーム１３１に対する支持構造は上述のものに限定されず、各偏光素子１３２のそれぞれが、光源１２１から入射する光の光軸方向（Ｚ方向）の周りに回転可能にフレーム１３１に支持されるものであればよい。

【0042】

［偏光光照射装置の動作］
偏光光照射装置１００の動作について説明する。図２に示すように、偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と平行な方向（Ｘ方向）であるものとする。光源１２１を点灯させると、光源１２１から出射された光は直接、又は集光鏡１２２によって反射され、偏光素子ユニット１２３に入射する。光の進路中に偏光素子１３２が存在すると、光のうちワイヤー１３５の長手方向（図２中、Ｘ方向）に平行な偏光成分は大部分がワイヤーグリッド１３４によって反射され、同方向（図２中、Ｘ方向）に直交する偏光成分はワイヤーグリッド１３４を透過する。これにより照射対象物１５０には、ワイヤー１３５の長手方向（図１中、Ｘ方向）に垂直な方向（図１中、Ｙ方向）を偏光軸方向とする偏光光が照射される領域１５１が形成される。

【0043】

また、図３に示すように、偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と直交する方向（Ｙ方向）であるものとすることもできる。この場合、偏光素子１３２に入射する光のうち、ワイヤー１３５の長手方向（図３中、Ｙ方向）に平行な偏光成分は大部分がワイヤーグリッド１３４によって反射され、同方向（図３中、Ｙ方向）に直交する偏光成分はワイヤーグリッド１３４を透過する。これにより照射対象物１５０には、ワイヤー１３５の長手方向（図１中、Ｙ方向）に垂直な方向（図１中、Ｘ方向）を偏光軸方向とする偏光光が照射される領域１５２が形成される。

【0044】

さらに、図４に示すように、偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向に対して４５°となる方向Ｄ１であるものとすることもできる。この場合、偏光素子１３２に入射する光のうち、ワイヤー１３５の長手方向（図４中、方向Ｄ１）に平行な偏光成分は大部分がワイヤーグリッド１３４によって反射され、同方向（図４中、方向Ｄ１）に直交する偏光成分はワイヤーグリッド１３４を透過する。これにより照射対象物１５０には、ワイヤー１３５の長手方向（図１中、方向Ｄ１）に垂直な方向（図１中、方向Ｄ２）を偏光軸方向とする偏光光が照射される領域１５３が形成される。

【0045】

照射対象物１５０が、液晶パネル等に用いられる配向膜である場合、配向膜の配向方向は、配向膜に照射される偏光光の偏光軸方向に依存する。配向膜に生じさせる配向方向は、配向膜の用途や種類、液晶パネルの種類、液晶パネルメーカのデザインルール等により種々異なり、上述した領域１５１～１５３（図１参照）のように各種の配向方向が求められる。このため、ワイヤー１３５の長手方向が辺に対して９０°あるいは４５°の偏光素子１３２を準備しておき、目的に応じた偏光素子１３２をフレーム１３１に装着することで、各種の配向方向が実現される。

【0046】

［偏光軸のばらつきについて］
偏光光照射装置１００により照射対象物１５０に偏光光を照射する際、偏光軸にばらつきが生じる場合がある。図８乃至１０は偏光光照射装置１００の光照射面における偏光軸のばらつきを示すグラフである。図８はワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と平行な方向（Ｘ方向）である場合（図２参照）の偏光軸のばらつきを示し、図９はワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と直交する方向（Ｙ方向）である場合（図３参照）、図１０はワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と４５°の角度をなす方向（方向Ｄ１）である場合（図４参照）の偏光軸のばらつきを示す。各図において本来の偏光軸方向を矢印で示す。また、偏光軸のばらつきが±０．５°以下の領域を白色で示し、偏光軸のばらつきが±０．５°を超える領域を、斜線を付して示す。

【0047】

図８に示すように、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と平行な方向（Ｘ方向）である場合、照射領域の端部に偏光軸のばらつきが大きい領域が生じる。図１１は光源１２１及び集光鏡１２２から偏光素子ユニット１２３に入射する光を示す模式図である。なお、集光鏡１２２は図示を省略している。同図に示すように、偏光素子ユニット１２３の中央部に位置する偏光素子１３２には、各方向から均等に光（図中、矢印Ｌ１）が入射する。一方、偏光素子ユニット１２３の端部に位置する偏光素子１３２には、光（図中、矢印Ｌ２）が入射する方向が限られる。このため、図１１に示すように、照射領域の端部に偏光軸のばらつきが大きい領域が生じる。

【0048】

図９に示すように、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と直交する方向（Ｙ方向）である場合、偏光軸のばらつきが大きい領域はさらに大きくなる。また、図１０に示すように、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向と４５°の角度をなす方向である場合、偏光軸のばらつきが大きい領域は特に大きくなる。偏光軸のばらつきが大きくなると、例えば液晶ディスプレイの配向膜を作製する際、液晶ディスプレイのコントラストが場所により異なり、映像にムラが発生するといった問題が生じる。これに対し、偏光光照射装置１００では、以下のような構成とすることにより、偏光軸のばらつきを抑制可能である。

【0049】

［偏光素子ユニットの詳細について］
上述したように偏光素子ユニット１２３は、偏光軸のずれ（ばらつき）を抑制する構成を有する。図１２及び図１３はこの構成を示す模式図である。なお、図１２においてフレーム１３１及び偏光素子１３２の支持機構は図示を省略する。

【0050】

図１２に示すように、偏光素子ユニット１２３が備える偏光素子１３２は、偏光素子１３２Ａと偏光素子１３２Ｂを含む。偏光素子１３２Ａは、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において偏光素子ユニット１２３の中央部に位置する偏光素子１３２であり、偏光素子１３２Ｂは、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において偏光素子ユニット１２３の両端部に位置する偏光素子１３２である。

【0051】

図１２では、中央部に位置する３つの偏光素子１３２を偏光素子１３２Ａとし、両端部に位置する２つずつの偏光素子１３２を偏光素子１３２Ｂとしているがこれに限られない。偏光素子ユニット１２３のうち光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において両端部に位置するそれぞれ１つ以上の偏光素子１３２を偏光素子１３２Ｂとし、その他の偏光素子１３２を偏光素子１３２Ａとすることができる。

【0052】

偏光素子１３２Ａの、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅を幅Ｗ１とし、偏光素子１３２Ｂの、同方向（Ｘ方向）に沿った幅を幅Ｗ２とする。幅Ｗ２は幅Ｗ１より小さい幅であり、例えば幅Ｗ１の１／２の幅である。また、幅Ｗ２は幅Ｗ１より小さければよく、幅Ｗ１の３／４や幅Ｗ１の１／４等であってもよい。

【0053】

さらに、偏光素子１３２は光軸方向（Ｚ方向）の周りに回転可能に構成されている（図７参照）が、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲は偏光素子１３２Ａの回転可能範囲より大きい。具体的には図１３に示すように偏光素子１３２Ｂはネジ１４１Ａ～Ｃによってフレーム１３１に支持されており、ネジ１４１Ｂとネジ１４１Ｃの間隔を偏光素子１３２Ａの同間隔より狭くすることにより、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲を偏光素子１３２Ａの回転可能範囲より大きくすることができる。また、偏光素子１３２Ｂの支持に用いられているネジ１４１Ｂ及びネジ１４１Ｃのネジ溝部分の長さを長くすることにより、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲を偏光素子１３２Ａの回転可能範囲より大きくすることも可能である。この他にも偏光素子１３２の支持構造に応じて、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲を偏光素子１３２Ａの回転可能範囲より大きくすることが可能である。

【0054】

例えば、偏光素子１３２Ａの回転可能範囲はワイヤー１３５°の製造時の誤差を解消するため、±０．５°とすることができる。一方、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲はそれより大きく。±２°とすることができる。この他にも、偏光素子１３２Ｂの回転可能範囲は偏光素子１３２Ａの回転可能範囲より大きいものであればよい。

【0055】

図１４は、偏光素子１３２Ｂの回転を示す模式図である。偏光素子ユニット１２３を上記のような構成とすることにより、偏光素子ユニット１２３のうち光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において両端部に位置する偏光素子１３２Ｂを大きく回転させることができ、両端部における偏光軸のずれを緩和することが可能となる。一方、偏光素子ユニット１２３では、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）における位置に応じた偏光軸のずれが、偏光素子ユニット１２３の両端に接近するほど急激に大きくなる。したがって、両端部の偏光素子１３２を単に回転させるだけでは偏光軸の変化が大きくなりすぎる。これに対し、偏光素子１３２Ｂの幅Ｗ２を偏光素子１３２Ａの幅Ｗ１より小さくすることで、図１４に示すように偏光素子１３２Ｂの回転角度を段階的に変化させ、偏光軸のずれを適切に解消させることが可能となる。

【0056】

このように偏光素子ユニット１２３では、偏光素子１３２Ｂの、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅を偏光素子１３２Ａの同方向（Ｘ方向）に沿った幅より小さくし、かつ偏光素子１３２Ｂの光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲を偏光素子１３２Ａの同回転可能範囲より大きくすることで、偏光素子ユニット１２３の端部における偏光軸のずれを解消することができる。したがって、偏光光照射ユニット１２０は照射対象物１５０に対して偏光軸のずれが少ない偏光光を広範囲に照射することが可能である。また、偏光光照射ユニット１２０は偏光軸のずれを解消させるために偏光光照射ユニットごと回転させる（特許文献２参照）ものでないため、設置場所の制約も小さい。

【0057】

なお、偏光素子１３２は、ワイヤー１３５の長手方向が光源１２１の長手方向（Ｘ方向）と４５°の角度をなす方向であるものについて説明したが、ワイヤー１３５の長手方向は同方向（Ｘ方向）に平行な方向（図２参照）や同方向（Ｘ方向）に直交する方向（図３参照）であってもよい。これらの場合、偏光軸にずれが生じる領域（図８及び図９参照）は小さいが存在するため、上記構成とすることで偏光軸のずれの解消が可能である。

【0058】

また、偏光素子１３２Ｂの幅は互いに同一でなくてもよい。図１５は、偏光素子１３２Ｂの幅を示す模式図である。同図に示すように、偏光素子１３２Ｂは光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において中央部側の偏光素子１３２Ｂ_１と同方向（Ｘ方向）において端部側の偏光素子１３２Ｂ_２を含むものであってもよい。偏光素子１３２Ｂ_１は光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において幅Ｗ３を有し、偏光素子１３２Ｂ_２は同方向（Ｘ方向）において幅Ｗ４を有する。幅Ｗ３は偏光素子１３２Ａの同方向（Ｘ方向）における幅Ｗ１より小さく、幅Ｗ４は幅Ｗ３より小さい。

【0059】

このように偏光素子１３２は、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において端に近接する偏光素子１３２ほど同方向（Ｘ方向）の幅が小さくなるものとすることもできる。ここでは偏光素子１３２Ｂの幅が２段階で小さくなる構成について示したが、偏光素子１３２Ｂの幅は３段階以上の段階で小さくなるものであってもよい。偏光素子１３２の回転可能範囲についても同様に、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において端に近接する偏光素子１３２ほど光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲が大きくなるものとすることもできる。

【0060】

［偏光素子ユニットの各種構成について］
上記説明において偏光素子１３２Ｂは、偏光素子１３２Ａに対して光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅が小さく、かつ光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲が大きいとしたが、いずれか一方のみであってもよい。即ち、偏光素子１３２Ｂは、偏光素子１３２Ａに対して光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅が小さいが、光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲は偏光素子１３２Ａと同一であってもよい。反対に、偏光素子１３２Ｂは、偏光素子１３２Ａに対して光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅は同一であるが、光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲は偏光素子１３２Ａより大きくてもよい。これらの場合でも偏光軸のずれの解消が可能である。

【0061】

また、上記説明において偏光素子ユニット１２３は、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において偏光素子ユニット１２３の中央部に位置する偏光素子１３２Ａと、同端部に位置する偏光素子１３２Ｂを備えるとしたが、それに替えて次のような構成を有するものであってもよい。図１６はその構成を有する偏光素子ユニット１２３の模式図である。同図に示すように、偏光素子ユニット１２３は、偏光素子１３２Ｃと偏光素子１３２Ｄを備えるものであってもよい。偏光素子１３２Ｄは光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）において偏光素子ユニット１２３の中央部に位置し、偏光素子１３２Ｃは偏光素子１３２Ｄ以外の偏光素子１３２である。

【0062】

偏光素子１３２Ｃは、光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅Ｗ１を有し、偏光素子１３２Ｄは、同方向（Ｘ方向）に沿った幅Ｗ５を有する。幅Ｗ５は幅Ｗ１より小さい幅であり、例えば幅Ｗ１の１／２の幅である。また、幅Ｗ５は幅Ｗ１より小さければよく、幅Ｗ１の３／４や幅Ｗ１の１／４等であってもよい。さらに、偏光素子１３２Ｄは光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲が偏光素子１３２Ｃの同回転可能範囲より大きい。この構成によれば、偏光素子ユニット１２３の中央部で偏光軸のずれが生じる場合に偏光素子１３２Ｄの回転角度によって偏光軸のずれの解消が可能である。偏光素子ユニット１２３の中央部での偏光軸のずれは、偏光素子ユニット１２３の支持構造による影響等によって生じ得る。

【0063】

この場合も偏光素子１３２Ｄの数は２つに限られず、１つ以上であればよい。また、偏光素子１３２Ｄは光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅と光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲のどちらか一方のみが偏光素子１３２Ｃと相違していてもよい。

【0064】

さらに、偏光素子ユニット１２３の端部や中央部に限られず、偏光軸のずれが生じる位置の偏光素子１３２において光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅を他の偏光素子より小さくし、又は光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲を他の偏光素子より大きくすることで偏光軸のずれの解消が可能である。さらに、偏光軸のずれが生じる位置の偏光素子１３２において光源１２１の長軸方向（Ｘ方向）に沿った幅を他の偏光素子より小さくし、かつ光軸方向（Ｚ方向）の周りの回転可能範囲を他の偏光素子より大きくすることで、より高精度に偏光軸のずれの解消が可能である。

【0065】

［本開示について］
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。即ち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１１０…搬送機構
１２０…偏光光照射ユニット
１２１…光源
１２２…集光鏡
１２３…偏光素子ユニット
１３１…フレーム
１３２…偏光素子
１３３…基板
１３４…ワイヤーグリッド
１３５…ワイヤー
１５０…照射対象物

【要約】

【課題】偏光軸のずれが少ない偏光光を広範囲に照射することが可能な偏光素子ユニット、偏光光照射ユニット、偏光光照射装置及び偏光光照射方法を提供すること。
【解決手段】
本発明の一形態に係る偏光素子ユニットは、入射光を偏光する偏光素子ユニットであって、フレームと、複数のワイヤーグリッド偏光素子とを具備する。前記フレームは、光源に対して固定されている。前記複数のワイヤーグリッド偏光素子は、前記光源の長手方向に沿って配列した複数のワイヤーグリッド偏光素子であって、前記ワイヤーグリッド偏光素子はそれぞれが、前記光源から入射する光の光軸方向の周りに回転可能に前記フレームに支持され、少なくとも１つの前記ワイヤーグリッド偏光素子は他の前記ワイヤーグリッド偏光素子に比べて前記長手方向の幅が小さい、又は前記光軸方向の周りの回転可能範囲が大きい。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】