JP6197896B2 - 偏光光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光光の偏光軸を測定するための偏光測定装置を備える偏光光照射装置に関する。

近年、液晶パネルをはじ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、所定の波長の偏光光を照射して配向を行う、光配向と呼ばれる技術が採用されている。
光配向に用いる照射装置は、一般に、光源と偏光子とを備え、光源の光を偏光子に通して得られる偏光光を照射する。光配向技術においては、照射装置から照射された偏光光の偏光軸（光照射面における偏光光の軸）が、所望の偏光軸となっているかどうかが非常に重要である。そのため、偏光子の角度を所定の角度にセッティングした後、実際に偏光光照射を行って偏光軸を測定し、所望の偏光軸となっていなければ偏光子の角度を修正するといった作業が必要となる。
従来の偏光軸測定方法としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、照射装置が備える第一の偏光子とは別に、偏光軸を検出するための第二の偏光子を設け、第一の偏光子及び第二の偏光子を順に通過した光を第二の偏光子を回転させながら検出し、その検出結果に基づいて偏光光の偏光特性を測定するものである。具体的には、第二の偏光子が回転したときの検出光の光量の周期的な変化を示す変化曲線を求め、その変化曲線から上記偏光特性として偏光軸及び消光比を測定する。

特開２０１４−２０８９０号公報

上記特許文献１に記載の技術では、光源として放電ランプを利用している。放電ランプには、アークの揺らぎに起因する光量の経時変化が存在し、第２の偏光子を回転させている間にも、光量は時々刻々と変化する。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、この放電ランプのアークの揺らぎを考慮していないため、偏光光の偏光軸の測定精度が低い。
そこで、本発明は、光源からの光に時間ごとの照度変動がある場合であっても、偏光光の偏光軸を高精度に検出することができる偏光測定装置を備える偏光光照射装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る偏光光照射装置の一態様は、配向膜に偏光光を照射して光配向を行う偏光光照射装置であって、ロングアーク放電ランプと、当該ロングアーク型放電ランプの延在する方向に沿って配設された複数の偏光子とを有し、前記ロングアーク型放電ランプから放射された光を前記偏光子によって偏光した偏光光を照射する光照射部と、前記光照射部が照射する偏光光の偏光軸を測定する偏光測定装置と、を備え、前記偏光測定装置は、前記偏光軸を検出するための回転可能な検出用偏光子と、前記検出用偏光子を通過した偏光光の照度情報を検出する第一の照度センサと、前記ロングアーク型放電ランプからの偏光光の照度情報を直接検出する第二の照度センサと、を有する偏光軸検出器と、前記偏光軸検出器を、前記偏光子の直下を前記ロングアーク放電ランプの延在する方向に搬送する搬送部と、を備え、前記第一の照度センサと前記第二の照度センサとは、前記ロングアーク型放電ランプの延在する方向に沿って並んで配設されている。

このように、検出用偏光子を通過しない線状光源からの偏光光を検出する第二の照度センサを第一の照度センサに並設する。そのため、２つの照度センサで同じ偏光光の揺らぎを見ることができ、第二の照度センサで検出した偏光光の照度情報を、第一の照度センサで検出した偏光光の照度情報の基準値とすることができる。したがって、線状光源の出力のばらつきやちらつき等により線状光源からの偏光光の照度が時間ごとに変動する場合であっても、その照度変動を考慮した偏光軸の検出が可能となる。また、２つの照度センサを線状光源の照度変化が少ない方向に並べて配置するので、場所ごとの依存性を少なくすることができ、信頼性のある測定結果が得られる。これにより、偏光測定装置が光照射部から照射される偏光光の偏光特性を精度良く測定することができる。したがって、偏光光照射装置は、光照射部から照射される偏光光の偏光軸が所望の偏光軸となっているかどうかを適切に判断することができる。

本発明の偏光光照射装置では、検出用偏光子を通過した光源からの偏光光を検出する第一の照度センサと、検出用偏光子を通過しない光源からの偏光光を検出する第二の照度センサとを線状光源であるロングアーク放電ランプの延在する方向に並設する。そのため、光源からの偏光光の照度が時間ごとに変動する場合であっても、その照度変動を考慮した偏光軸の検出が可能となる。

本実施形態の偏光光照射装置を示す概略構成図である。 光照射部の長手方向に直交する方向の断面図である。 光照射部の長手方向の断面図である。 偏光子の配置例を示す図である。 偏光軸検出器の主要部を示す斜視図である。 偏光軸検出器の主要部を示す断面斜視図である。 第一の偏光光検出部の構成を示す模式図である。 偏光測定装置の構成を示すブロック図である。 制御部で実行する偏光測定処理手順を示すフローチャートである。 偏光光の角度特性の一例を示す図である。 本実施形態の効果を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の偏光光照射装置を示す概略構成図である。
偏光光照射装置１００は、光照射部１０Ａ及び１０Ｂと、ワークＷを搬送する搬送部２０とを備える。ここで、ワークＷは、光配向膜が形成された、例えば液晶パネルの大きさに整形された矩形状の基板である。
偏光光照射装置１００は、光照射部１０Ａ及び１０Ｂから所定の波長の偏光光（偏光した光）を照射しながら、搬送部２０によってワークＷを直線移動させ、ワークＷの光配向膜に上記偏光光を照射して光配向処理をするものである。
光照射部１０Ａ及び１０Ｂは、線状の光源である放電ランプ１１と、放電ランプ１１の光を反射するミラー１２とをそれぞれ備える。また、光照射部１０Ａは、その光出射側に配置された偏光子ユニット１３Ａを備え、光照射部１０Ｂは、その光出射側に配置された偏光子ユニット１３Ｂを備える。さらに、光照射部１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれランプハウス１４を備える。放電ランプ１１、ミラー１２及び偏光子ユニット１３Ａ（又は１３Ｂ）は、ランプハウス１４に収容されている。

光照射部１０Ａ及び光照射部１０Ｂは、放電ランプ１１の長手方向をワークＷの搬送方向（Ｘ方向）に直交する方法（Ｙ方向）に一致させた状態で、ワークＷの搬送方向（Ｘ方向）に沿って並設されている。
ここで、光照射部１０Ａの具体的構成について説明する。
図２は、光照射部１０Ａの長手方向に直交する方向の断面図であり、図３は、光照射部１０Ａの長手方向の断面図である。光照射部１０Ａと光照射部１０Ｂとは同様の構成を有するため、ここでは光照射部１０Ａの構成について説明する。
放電ランプ１１は、長尺状のロングアーク型放電ランプである。放電ランプ１１は、例えば、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を照射する。
光配向膜の材料としては、波長２５４ｎｍの光で配向されるもの、波長３１３ｎｍの光で配向されるもの、波長３６５ｎｍの光で配向されるものなどが知られており、光源の種類は必要とされる波長に応じて適宜選択する。
なお、光源としては、紫外光を放射するＬＥＤやＬＤを直線状に並べて配置した線状光源を用いることもできる。その場合、ＬＥＤやＬＤを並べる方向がランプの長手方向に相当する。

ミラー１２は、放電ランプ１１からの放射光を所定の方向に反射するものであり、図２に示すように断面が楕円形の樋状集光鏡である。ミラー１２は、その長手方向が放電ランプ１１の長手方向と一致するように配置されている。
ランプハウス１４は、その底面に、光照射部１０Ａから照射される光が通過する光出射口１４ａを有する。光出射口１４ａには、ここを通過する光を偏光するための偏光子を有する偏光子ユニット１３Ａが取り付けられている。
偏光子ユニット１３Ａは、図４に示すように、複数の偏光子１３Ａａをフレーム１３Ａｂ内に並べて配置して構成されている。このように、放電ランプ１１の直下に、複数の偏光子１３Ａａが当該放電ランプ１１の長手方向に沿って並んで配置されている。

偏光子１３Ａａは、ワイヤーグリッド型偏光素子であり、偏光子１３Ａａの個数は、偏光光を照射する領域の大きさに合わせて適宜選択する。また、各偏光子１３Ａａは、それぞれ透過軸が同一方向を向くように配置されている。
偏光子ユニット１３Ｂも、偏光子ユニット１３Ａと同様の構成を有する。
ただし、光照射部を２段に並べた２灯式の場合、偏光子ユニット１３Ｂの偏光子１３Ｂａは、図４に示すように、偏光子１３Ａａの継ぎ目と偏光子１３Ｂａの継ぎ目とが、ワークＷの搬送方向（Ｘ方向）において互いに重ならないように、搬送方向に直交する方向（Ｙ方向）に位置をずらして配置する。これにより、光照射部１０Ａ及び１０Ｂは均一なエネルギー分布で偏光光を照射することができる。

図１に戻って、搬送部２０は、真空吸着等の方法によりワークＷを吸着保持する平板状のワークステージ２１と、ワークステージ２１の移動方向に沿って延びる２本のガイド２２と、ワークステージ２１の移動機構を一例として構成する電磁石２３とを備える。
ここでは、上記移動機構として、例えば、リニアモータステージを採用する。リニアモータステージは、碁盤目状に強磁性体の凸極が設けられた平面状のプラテンの上に移動体（ワークステージ）をエアーにより浮上させ、移動体に磁力を印加して、移動体とプラテンの凸極との間の磁力を変化させることにより移動体（ワークステージ）を移動する機構である。
ワークステージ２１は、その一辺の方向がステージ移動方向（Ｘ方向）を向くように配置されると共に、ガイド２２によって真直度を補償した状態で往復移動可能に支持されている。

本明細書において、ワークステージ２１の移動方向がＸ方向であり、Ｘ方向に垂直な水平方向がＹ方向、鉛直方向がＺ方向である。また、ワークＷは矩形状であり、一辺の方向がＸ方向に向き、他方の辺がＹ方向を向いた姿勢でワークステージ２１上に保持されているものとする。
ワークステージ２１の移動経路は、光照射部１０Ａ及び１０Ｂの真下を通るように設計されている。そして、搬送部２０は、ワークＷを光照射部１０Ａ及び１０Ｂによる偏光光の照射位置に搬送し、且つその照射位置を通過させるように構成されている。この通過の過程で、ワークＷの光配向膜が光配向処理される。

また、偏光光照射装置１００は、偏光測定装置３０を備える。偏光測定装置３０は、偏光軸検出器３１と、偏光軸検出器３１をガイド２２に沿ってＸ方向に搬送するためのＸ方向搬送部３２と、偏光軸検出器３１をＹ方向に搬送するためのＹ方向搬送部３３と、を備える。さらに、この偏光測定装置３０は、偏光軸検出器３１、Ｘ方向搬送部３２、Ｙ方向搬送部３３の他に、後述する制御部３４及びモニタ３５も備えている。
偏光軸検出器３１は、光照射部１０Ａ及び１０Ｂから照射される偏光光の偏光軸（光照射面における偏光光の軸）を検出する。
Ｘ方向搬送部３２は、偏光軸検出器３１をＸ方向に移動させる移動機構であり、例えば、上述した搬送部２０と同様の構成を有する。すなわち、偏光軸検出器３１の移動経路は、光照射部１０Ａ及び１０Ｂの真下を通るように設計されている。Ｘ方向搬送部３２は、Ｘ方向において、偏光軸検出器３１を光照射部１０Ａ及び１０Ｂによる偏光光の照射位置に搬送する。
Ｙ方向搬送部３３は、偏光軸検出器３１をＹ方向に移動させる移動機構である。Ｙ方向搬送部３３は、偏光軸検出器３１が光照射部１０Ａ及び１０Ｂによる偏光光の照射位置にある状態で、偏光軸検出器３１をＹ方向（偏光子ユニット１３Ａ及び１３Ｂの偏光子の配列方向）に移動する。

本実施形態では、偏光子ユニット１３Ａ及び１３Ｂの各偏光子の直下（各偏光子の中央位置）を、それぞれ偏光軸を測定する位置（以下、「偏光測定位置」ともいう）とし、偏光軸検出器３１は、各偏光測定位置において偏光軸を測定するものとする。
以下、偏光軸検出器３１の具体的構成について、図５及び図６を参照しながら説明する。
偏光軸検出器３１は、第一の偏光光検出部３１１と、第二の偏光光検出部３１２とを備える。
第一の偏光光検出部３１１は、偏光軸を検出するための検出用偏光子（以下、「検光子」ともいう）３１１ａと、検出用偏光子３１１ａを通過した偏光光を検出するための第一の照度センサ３１１ｂとを備える。第一の照度センサ３１１ｂは、検出用偏光子３１１ａを通過した偏光光を受光する受光部３１１ｃ（図６）を備える。受光部３１１ｃは支持部材３１１ｄによって偏光軸検出器３１の筐体に固定されている。

図７は、第一の偏光光検出部３１１の構成を示す模式図である。この図７では、第一の偏光光検出部３１１が光照射部１０Ａから照射される偏光光を検出する場合の構成を示している。
図７に示すように、光照射部１０Ａの放電ランプ１１からの光（放射光Ｌ１）は偏光子ユニット１３Ａを通過して直線偏光され、その偏光光Ｌ２が検出用偏光子３１１ａに入射される。受光部３１１ｃは、このとき検出用偏光子３１１ａを通過した光を検出光Ｌ３として受光する。
検出用偏光子３１１ａは、例えばワイヤーグリッド型偏光素子である。なお、検出用偏光子３１１ａは、直線偏光子であれば任意の偏光子を用いることができる。

また、検出用偏光子３１１ａは、その法線方向Ｓを回転軸として、１８０°以上の検出測定範囲内にわたり回転自在に構成されている。検出用偏光子３１１ａの回転は、予め設定した基準位置Ｐ０からの回転角度θによって規定する。
検出用偏光子３１１ａの回転角度θが、偏光子ユニット１３Ａを構成する偏光子１３Ａａの透過軸Ｔ１の方向と検出用偏光子３１１ａの透過軸Ｔ２の方向とが一致する角度であるとき、受光部３１１ｃで受光する光の照度は最大となる。また、検出用偏光子３１１ａの回転角度θが、透過軸Ｔ２が透過軸Ｔ１に直交する角度であるとき、受光部３１１ｃで受光する光の照度は最小となる。
すなわち、受光部３１１ｃが受光する光の照度は、検出用偏光子３１１ａの回転角度に応じて周期的に変動する。したがって、検出用偏光子３１１ａを回転させながら受光部３１１ｃが受光する光の照度を監視することで、光照射部１０Ａ，１０Ｂから照射される偏光光の偏光軸角度を測定することができる。

検出用偏光子３１１ａを回転可能に構成するために、第一の偏光光検出部３１１は、検出用偏光子３１１ａを回転するための回転機構を備える。当該回転機構は、例えば、図５及び図６に示すロータリアクチュエータ３１１ｅと、ロータリアクチュエータ３１１ｅに固定された回転子３１１ｆとを備える。
ロータリアクチュエータ３１１ｅは、後述する制御部３４によって駆動制御される。検出用偏光子３１１ａは回転子３１１ｆに固定されており、制御部３４が、ロータリアクチュエータ３１１ｅを駆動制御して回転子３１１ｆを回転させることで、検出用偏光子３１１ａが回転する。これにより、検出用偏光子３１１ａと第一の照度センサ３１１ｂ（受光部３１１ｃ）とが相対的に回転する。
さらに、図６に示すように、第一の照度センサ３１１ｂは、受光部３１１ｃへの入射光を制限する開口部３１１ｇを有する。開口部３１１ｇは、光照射部１０Ａ，１０Ｂの偏光子ユニット１３Ａ，１３Ｂが斜入射の光も通過させて偏光光を生成することに合わせて、これら斜入射の成分による偏光光を取り込むべく、入射角が例えば０°〜６５°の範囲の偏光光を受光部３１１ｃに入射する形状となっている。

また、第一の偏光光検出部３１１は、第一の照度センサ３１１ｂを冷却するための冷却機構を備える。当該冷却機構は、例えば空冷方式によるものであり、外部から冷気を取り込む冷気供給部３１１ｈを備える。
なお、冷却機構は、水冷方式によるものを採用することもできる。ただし、水冷バルブが破損した場合の影響などを鑑みると、空冷方式を採用することが好ましい。
また、第二の偏光光検出部３１２は、第一の偏光光検出部３１１において検出用偏光子３１１ａと、この検出用偏光子３１１ａを回転させるための回転機構とを備えていないことを除いては、第一の偏光光検出部３１１と同様の構成を有する。

すなわち、第二の偏光光検出部３１２は、図５及び図６に示すように、光照射部１０Ａ，１０Ｂからの偏光光をそのまま入射し、当該偏光光の照度を検出する第二の照度センサ３１２ａを備える。第二の照度センサ３１２ａは、光照射部１０Ａ，１０Ｂからの偏光光を直接受光する受光部３１２ｂ（図６）を備える。
第二の照度センサ３１２ａは、支持部材３１２ｃによって、受光部３１２ｂの高さ位置が第一の照度センサ３１１ｂの受光部３１１ｃの高さ位置と同等となるように支持されている。支持部材３１２ｃは、偏光光検出器３１の筐体に固定されている。

また、図６に示すように、第二の照度センサ３１２ａは、受光部３１２ｂへの入射光を制限する開口部３１２ｄを有する。開口部３１２ｄは、上述した開口部３１１ｆと同様に、入射角が例えば０°〜６５°の範囲の偏光光を受光部３１２ｂに入射する形状となっている。
さらに、第二の偏光光検出部３１２は、第二の照度センサ３１２ａを冷却するための冷却機構を備える。当該冷却機構は、例えば空冷方式によるものであり、外部から冷気を取り込む冷気供給部３１２ｅを備える。
なお、冷却機構は、水冷方式によるものを採用することもできる。ただし、水冷バルブが破損した場合の影響などを鑑みると、空冷方式を採用することが好ましい。

第二の照度センサ３１２ａは、第一の照度センサ３１１ｂと同じ波長域に感度を有するものであることが好ましい。ただし、放電ランプ１１の放射光を同時に検出できれば、異なる波長域に感度を有するものであってもよい。
具体的には、第一の照度センサ３１１ｂ及び第二の照度センサ３１２ａは、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域に感度を有するものであることが好ましい。より具体的には、第一の照度センサ３１１ｂ及び第二の照度センサ３１２ａは、例えば、波長２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍの照度が測定しやすいことが好ましい。

また、第一の照度センサ３１１ｂの受光部３１１ｃと第二の照度センサ３１２ａの受光部３１２ｂとは、放電ランプ１１の管軸方向（長手方向）に沿って並設する。放電ランプ１１の管軸方向は、偏光軸検出器３１を移動させるＹ方向と同じ方向である。
これは、放電ランプ１１から放射される光は、管径方向では照度変化が大きく、管軸方向では照度変化が小さいためである。このように、受光部３１１ｃと受光部３１２ｂとを放電ランプ１１の管軸方向（長手方向）に沿って併設することで、第一の照度センサ３１１ｂと第二の照度センサ３１２ａとが検出する光の照度の差を少なくすることができる。
なお、第一の偏光光検出部３１１及び第二の偏光光検出部３１２が、それぞれ受光部を冷却するための冷却機構を有する場合について説明したが、放電ランプ１１から放射される熱は、Ｙ方向搬送部３２等を介して偏光軸検出部３１の下側からも伝達される。そのため、偏光軸検出部３１の筐体の底部に断熱部材を設けたり、回転機構を浮かせたりしてもよい。

次に、偏光測定装置３０を構成する制御部３４について説明する。
図８は、偏光測定装置３０の構成を示すブロック図である。
上述したように、偏光測定装置３０は、偏光軸検出器３１、Ｘ方向搬送部３２、Ｙ方向搬送部３３、制御部３４及びモニタ３５を備える。
制御部３４は、回転子制御部３４ａと、入力信号変換部３４ｂと、偏光特性演算部３４ｃと、画像表示部３４ｄと、搬送制御部３４ｅとを備える。
回転子制御部３４ａは、第一の偏光光検出部３１１に対してロータリアクチュエータ３１１ｄを駆動制御するための駆動指令を出力する。本実施形態では、各偏光測定位置において、検光子３１１ａを予め設定した回転角度範囲θ１≦θ≦θ２内で複数の指定角度に回転し、各指定角度で第一の照度センサ３１１ｂが偏光光を測定する。回転角度範囲は、第一の照度センサ３１１ｂが検出する偏光光の照度が最小となるはずである検光子３１１ａの角度（設定基準値θａ）を跨いで、例えば±２０°の範囲に設定する。
例えば、設定基準値θａが１２０°に設定されている場合には、回転角度範囲は１００°≦θ≦１４０°となる。

また、本実施形態では、上記回転角度範囲において、例えば、θ＝θａを除いて１０°刻みで偏光光を測定する角度位置を設定する。すなわち、回転角度範囲が１００°≦θ≦１４０°である場合、θ＝θ１＝１００°、θ＝１１０°、θ＝１３０°、θ＝θ２＝１４０°で偏光光を測定する。回転子制御部３４ａは、検光子３１１ａを上記４つの角度位置のいずれかとするために、ロータリアクチュエータ３１１ｄに対して駆動指令を出力する。
入力信号変換部３４ｂは、第一の照度センサ３１１ｂが検出した照度情報である検出照度値（照度カウント値）Ｃｄ、及び第二の照度センサ３１２ａが検出した照度情報である参照照度値（照度カウント値）Ｃｒを入力し、これらの検出信号を増幅して偏光特性演算部３４ｃに出力する。

ここで、第一の照度センサ３１１ｂと第二の照度センサ３１２ａとは、同じタイミングで受光光の照度を検出するものであり、入力信号変換部３４ｂは、２つのセンサで同時に検出された２つの検出信号を入力するように構成されている。
偏光特性演算部３４ｃは、入力信号変換部３４ｂから入力した照度情報に基づいて、光照射部１０Ａ，１０Ｂから照射される偏光光の偏光特性を演算する。本実施形態では、偏光特性演算部３４ｃは、上記偏光特性として偏光軸角度と消光比とを測定する。
画像表示部３４ｄは、偏光特性演算部３４ｃで演算した偏光特性をモニタ３５に出力する。
搬送制御部３４ｅは、Ｘ方向搬送部３２及びＹ方向搬送部３３を駆動制御し、偏光軸検出器３１をＸＹ方向に移動して所定の偏光測定位置に移動する。

制御部３４及びモニタ３５は、放電ランプ１１から放射される紫外光の影響（主に熱の影響）を受けないように、偏光軸検出器３１、Ｘ方向搬送部３２及びＹ方向搬送部３３とは離れた位置に設置されている。制御部３４は、偏光軸検出器３１への駆動指令の出力や偏光軸検出器３１からの検出信号の取得等を、図示しないケーブルを介して行う。
図９は、制御部３４で実行する偏光測定処理手順の一例を示すフローチャートである。この偏光測定処理は、所定の偏光測定位置における偏光光の測定手順を示すものである。
先ずステップＳ１では、制御部３４は、回転子制御部３４ａからロータリアクチュエータ３１１ｄに対して駆動指令を出力し、検光子３１１ａを指定角度まで回転する。ここで、指定角度の初期値はθ＝θ１とする。

次にステップＳ２では、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから検出照度値Ｃｄ、第二の照度センサ３１２ａから参照照度値Ｃｒを取得し、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、前記ステップＳ２で取得した検出照度値Ｃｄで参照照度値Ｃｒを除算し、補正後照度値Ｃｃを算出する（Ｃｃ＝Ｃｒ／Ｃｄ）。この補正後照度値Ｃｃは、検出照度値Ｃｄに含まれる放電ランプ１１からの光の時間毎の照度変動による誤差を、参照照度値Ｃｒで補正したものである。
次にステップＳ４では、制御部３４は、予め設定したすべての角度位置で照度測定が完了しているか否かを判定する。そして、照度測定が完了していないと判断した場合には、指定角度を新たに設定して前記ステップＳ１に移行し、照度測定が完了したと判断した場合にはステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、制御部３４は、前記ステップＳ３で算出した各角度位置における補正後照度値Ｃｃに基づいて、偏光光の偏光軸を算出する。

本実施形態では、各補正後照度値Ｃｃをもとにカーブフィッティングを行い、検光子３１１ａの回転角度と補正後照度値Ｃｃとの関係を示す偏光光角度特性（以下、単に「角度特性」ともいう）を求める。この偏光光角度特性は、検光子３１１ａを回転させたときの検光子３１１ａを通過した偏光光の照度の周期的な変化を示すものであり、上述した照度変動による誤差が補正された適切な特性である。そして、求めた角度特性から偏光軸角度を算出する。
ここでは、フィッティング関数として、例えばＡｃｏｓ²（θ＋Ｂ）＋Ｃの関数を用いる。なお、フィッティング関数としては、他の関数を用いることもできる。
図１０は、上記角度特性の一例を示す図である。ここで、偏光光を測定する角度位置は、θ＝１２０°±１０°、θ＝１２０°±２０°の４点としている。
この図１０において、縦軸はモニタ照度カウント値［％］、横軸は検光子３１１ａの回転角度θ［度］である。図中破線は参照照度値Ｃｒであり、点ａ〜ｄは、各角度位置で算出した補正後照度値Ｃｃをプロットしたものである。また、曲線Ｆは、これら４つの測定点ａ〜ｄの値をもとに、最小二乗法およびニュートン法によりカーブフィッティングを行って定数Ａ，Ｂ，Ｃを求めることで得られた曲線であり、上記偏光光角度特性に相当する。

この角度特性Ｆにおいて、モニタ照度カウント値が最小となる角度が、検光子３１１ａの透過軸が偏光子１３Ａａ（または１３Ｂａ）の透過軸と実際に直交する検光子３１１ａの回転角度である。また、モニタ照度カウント値が最小となる角度から９０°を差し引いた角度が、モニタ照度カウント値が最大となる角度であり、検光子３１１ａの透過軸が偏光子１３Ａａ（または１３Ｂａ）の透過軸と実際に一致する検光子３１１ａの回転角度である。
ここで、モニタ照度カウント値が最小となる角度は、上述したカーブフィッティングにより求めたパラメータＢであり、設定基準値θａに対して所定のずれ角θｂを含むものとなる（Ｂ＝θａ＋θｂ）。そこで、制御部３４は、角度（θａ＋θｂ）をもとに、実際の偏光軸角度（偏光子１３Ａａ，１３Ｂａの透過軸の方向）を出力する。

検光子３１１ａの回転角度は、上述したように、基準位置Ｐ０に対する角度θによって規定されている。そこで、偏光軸角度が、検光子３１１ａと同様に基準位置Ｐ０に対する角度によって規定されている場合には、制御部３４は、角度（θａ＋θｂ）から９０°を差し引いた角度を実際の偏光軸角度として出力する。また、偏光軸角度が、基準位置Ｐ０から９０°ずれた位置に対する角度によって規定されている場合には、制御部３４は、角度（θａ＋θｂ）をそのまま実際の偏光軸角度として出力する。

次にステップＳ６で、制御部３４は、前記ステップＳ５で算出した、モニタ照度カウント値が最小となる角度（θａ＋θｂ）まで検光子３１１ａを回転し、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから検出照度値Ｃｄを取得し（図１０の測定点ｅ）、これを偏光光の最小照度としてステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、制御部３４は、前記ステップＳ５で算出した、モニタ照度カウント値が最小となる角度（θａ＋θｂ−９０°）まで検光子３１１ａを回転し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから検出照度値Ｃｄを取得し（図１０の測定点ｆ）、これを偏光光の最大照度としてステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、制御部３４は、前記ステップＳ７で取得した最小照度と、前記ステップＳ９で取得した最大照度との比（最大照度／最小照度）に基づいて消光比を算出する。
ステップＳ１１では、制御部３４は、画像表示部３４ｄからモニタ３５に対して、前記ステップＳ５で演算した偏光軸角度と前記ステップＳ１０で演算した消光比とを出力する。これにより、モニタ３５に偏光特性の測定結果が表示される。

次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。
先ず、制御部３４は、Ｘ方向搬送部３２及びＹ方向搬送部３３を駆動制御し、偏光光検出器３１を、偏光子ユニット１３Ａの複数の偏光子１３ＡａのうちＹ方向の最端に位置する偏光子１３Ａａの直下に配置する。このように、制御部３４は、偏光光検出器３１を、偏光特性の測定対象である偏光子１３Ａａを通過した偏光光の照射領域に配置する。
設定基準値θａ＝１２０°である場合、検光子３１１ａがθ＝１２０°であるときに、第一の照度センサ３１１ｂが検出する偏光光の照度が最小となるはずである。そのため、はじめに、制御部３４は、ロータリアクチュエータ３１１ｄを駆動制御して、検光子３１１ａをθ＝θａ−２０°＝１００°となるように回転する。

そして、この状態で、第一の照度センサ３１１ｂと第二の照度センサ３１２ａとで、同時に偏光光の照度を測定し、制御部３４はこれら２つのセンサで測定した照度情報を取得する。すなわち、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから、検光子３１１ａを通過した偏光光の照度情報である検出照度値Ｃｄを取得し、第二の照度センサ３１２ａから、検光子３１１ａを通過しない偏光光の照度情報である参照照度値Ｃｒを取得する。
次に、制御部３４は、ロータリアクチュエータ３１１ｄを駆動制御し、検光子３１１ａをθ＝１００°の位置からθ＝１１０°となるように回転する。そして、その位置で、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂと第二の照度センサ３１２ａとで測定した検出照度値Ｃｄと参照照度値Ｃｒとを取得する。
その後は、制御部３４は、検光子３１１ａをθ＝１３０°とθ＝１４０°とにそれぞれ回転し、同様に第一の照度センサ３１１ｂと第二の照度センサ３１２ａとで測定した検出照度値Ｃｄと参照照度値Ｃｒとを取得する。

そして、制御部３４は、各角度位置で得られた検出照度値Ｃｄと参照照度値Ｃｒとに基づいて、図１０に示すような角度特性を算出する。
検出照度値Ｃｄは、検光子３１１ａを通過した偏光光の照度値であるため、偏光子１３Ａａの透過軸と検光子３１１ａの透過軸とのなす角に応じて値が変動する。したがって、検光子３１１ａの回転角度θを変化させながら検出照度値Ｃｄの変動を監視することで、検光子３１１ａの回転角度と検光子３１１ａを通過した偏光光の照度情報との関係を示す角度特性を算出することができる。

しかしながら、光源である放電ランプ１１は、アークの揺らぎにより光量が時々刻々と変化しており、検光子３１１ａの回転角度θを変化している間に放電ランプ１１からの放射光の光量が変化するといった現象が生じる。
そのため、この放電ランプのアークの揺らぎを考慮せず、検出照度値Ｃｄをそのまま用いて角度特性を算出すると、放電ランプ１１から照射される光の時間ごとの照度変動による誤差を含んだ角度特性が算出されてしまい、偏光測定精度が著しく低下する。
そこで、本実施形態では、第一の照度センサ３１１ｂで検光子３１１ａを介した光照射部からの偏光光の照度を測定し、これに同期して、第二の照度センサ３１２ａで検光子３１１ａを介さない光照射部からの偏光光の照度を測定する。つまり、両者で同じアークの揺らぎを見ることにより、第二の照度センサ３１２ａで得られた参照照度値Ｃｒを、第一の照度センサ３１１ｂで得られた検出照度値Ｃｄの基準値として用いるようにする。

制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから得られた検出照度値Ｃｄを、第二の照度センサ３１２ａから得られた参照照度値Ｃｒで除算することで、検出照度値Ｃｄに含まれるアークの揺らぎに起因する照度変動による誤差を補正する。そして、補正後の照度値（補正後照度値Ｃｃ）をもとにカーブフィッティングの手法を用いて図１０に示すような角度特性Ｆを算出する。
上述したように、同時に測定した検出照度値Ｃｄ及び参照照度値Ｃｒは、アークの揺らぎ条件が同じである。したがって、補正後照度値Ｃｃを用いることで、検光子３１１ａを回転させているうちにアークが変化していたとしても精度良く角度特性を算出することができる。
制御部３４は、図１０に示すような角度特性Ｆを算出すると、当該角度特性Ｆに基づいて偏光軸角度を算出する。具体的には、角度特性Ｆをもとに、検光子３１１ａを通過した偏光光の照度が最小となる検光子３１１ａの回転角度（θａ＋θｂ）を特定し、これをもとに実際の偏光軸角度を出力する。

次に、制御部３４は、角度特性Ｆを用いて、偏光光の消光比を算出する。先ず、制御部３４は、偏光光の最小照度を検出するために、ロータリアクチュエータ３１１ｄを駆動制御して検光子３１１ａをθ＝（θａ＋θｂ）に回転する。その状態で、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから最小照度値である検出照度値Ｃｄを取得する（図１０の測定点ｅ）。
続いて、制御部３４は、偏光光の最大照度を検出するために、ロータリアクチュエータ３１１ｄを駆動制御して検光子３１１ａをθ＝（θａ＋θｂ−９０°）に回転する。その状態で、制御部３４は、第一の照度センサ３１１ｂから最大照度値である検出照度値Ｃｄを取得する（図１０の測定点ｆ）。
そして、制御部３４は、最小照度値と最大照度値との比（最大照度値／最小照度値）に基づいて消光比を算出する。

以上により、偏光子ユニット１３Ａの複数の偏光子１３ＡａのうちＹ方向の最端に位置する偏光子１３Ａａを通過した偏光光の偏光特性が得られる。次に、制御部３４は、Ｙ方向搬送部３３を駆動制御し、偏光光検出器３１を直前に偏光特性を測定した偏光子１３Ａａに隣接する偏光子１３Ａａの真下に配置する。このように、偏光特性の測定対象を順次切り替えて偏光特性を測定する。
偏光子ユニット１３Ａのすべての偏光子１３Ａａに対する偏光特性測定が完了すると、制御部３４は、Ｘ方向搬送部３３及びＹ方向搬送部３３を駆動制御し、偏光光検出器３１を、偏光子ユニット１３Ｂの複数の偏光子１３ＢａのうちＹ方向の最端に位置する偏光子１３Ｂａの真下に配置する。そして、偏光子ユニット１３Ａの場合と同様に、各偏光子１３Ｂａに対してそれぞれ偏光特性を測定する。

定点において、以上のように検出照度値Ｃｄと参照照度値Ｃｒとを検出し、参照照度値Ｃｒを検出照度値Ｃｄで補正したデータをもとに偏光軸角度を測定した結果を図１１のαに示す。ここで、図１１の縦軸は偏光軸角度、横軸は偏光軸角度の測定回数である。実験結果αに示すように、本実施形態では、測定された偏光軸角度にほとんどばらつきがなく、標準偏差３σは０．００４であった。すなわち、測定された偏光軸角度は、±０．００４°という極めてばらつきの少ない範囲に９９．７％が含まれるということである。
比較例として、本実施形態のように参照照度値Ｃｒによる補正を行わず、検出照度値Ｃｄのみを用いて偏光軸角度を測定した。その結果を図１１のβに示す。
実験結果βに示すように、比較例では常に測定結果が変動しており、時折強い突出値も散見される。これは、検光子３１１ａを回転させて角度の異なる４点で偏光光を測定している間にアークの揺らぎが生じ、偏光軸角度を安定して測定できないためである。このように、アークの揺らぎによって測定結果がばらつくことが視覚的にも理解できる。

また、比較例の測定結果を統計した結果、測定された偏光軸角度の標準偏差３σは０．０３５であった。すなわち、測定された偏光軸角度は、±０．０３５°というばらつきを持つということである。
偏光光照射装置１００においては、光配光処理の要求精度の観点から、偏光軸角度を設定値に対して±０．０５°以内に調整することが望ましい。すなわち、偏光測定の要求精度は±０．０１°程度であることが望ましい。しかしながら、上記比較例では、偏光測定の要求精度を満たすことはできない。

本実施形態では、検光子を有する第一の偏光光検出部３１１とは別に、検光子を介さずに直接偏光光を検出する第二の偏光光検出部３１２を備え、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とで、同時に同じ偏光光を検出する。
したがって、第二の偏光光検出部３１２で検出した照度情報を偏光光の基準照度情報とし、第一の偏光光検出部３１１で検出した照度情報に含まれる放電ランプ１１のアークの揺らぎに起因する時間ごとの照度変動による誤差を補正することができる。そのため、第一の偏光光検出部３１１の検光子３１１ａを回転させたときの検出光の照度の周期的な変化を示す角度特性を精度良く算出することができ、偏光軸角度及び消光比を精度良く算出することができる。

また、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とは、放電ランプ１１の長手方向に並べて配置する。このように、放電ランプ１１の照度変化が少ない方向に並べて配置するので、場所ごとの依存性を少なくすることができ、信頼性のある測定結果が得られる。
特に、光源として２灯式以上のランプを適用した場合、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とがランプの管径方向に並べて配置されていると、測定対象のランプに隣接するランプから放射される光の影響を受け易くなってしまい、信頼性のある測定結果が得られない。本実施形態では、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とを放電ランプ１１の長手方向に並べて配置するため、光源として２灯式以上のランプを適用した場合であっても、信頼性のある測定結果を得ることができる。

さらに、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とは、放電ランプ１１の直下に配置された状態で使用され、熱的な条件が厳しい。例えば、検光子３１１ａを保持する保持部材をアルミ等で形成した場合、放電ランプ１１より放射される紫外光（熱）の影響により当該保持部材が熱膨張し、検光子３１１ａと受光部３１１ｃとの相対位置がずれ、受光部３１１ｃで検出する光の照度が変化するおそれがある。
本実施形態では、第一の偏光光検出部３１１と第二の偏光光検出部３１２とに、それぞれ第一の照度センサ３１１ｂ、第二の照度センサ３１２ａを冷却するための冷却機構を設けるので、安定して偏光光を検出することができる。

また、第二の偏光光検出部３１２で検出した照度情報（参照照度値Ｃｒ）をもとに、第一の偏光光検出部３１１で検出した照度情報（検出照度値Ｃｄ）を補正する際、検出照度値Ｃｄを参照照度値Ｃｒで除算することで、放電ランプ１１のアークの揺らぎに起因する時間ごとの照度変動による誤差を補正した補正後照度値Ｃｃを算出する。このように、比較的簡易な手法で、上記誤差を補正することができる。
さらに、偏光光の測定点は、第一の偏光光検出部３１１の検光子３１１ａを回転させたときの検出光の照度が最小となるよう設定された設定基準値θａを跨いた所定の回転角度範囲内の４点とする。そして、これら４点の測定点での照度情報に基づいて、第一の偏光光検出部３１１の検光子３１１ａを回転させたときの検出光の照度の周期的な変化を示す角度特性を算出する。
このように、検出光の照度が最小となる角度の近傍で測定した照度情報を角度特性の算出に用いるため、ノイズ成分の影響を抑えた角度特性を算出することができる。

また、光照射部１０Ａ，１０Ｂからの偏光光を直接検出する第二の偏光光検出部を設けるため、偏光光の偏光軸角度及び消光比を測定しながら、偏光光の照度を測定することもできる。このように、偏光光の偏光特性の測定と偏光光の照度の測定とを同時に行うことができ、効率が良い。
以上のように、本実施形態では、時間ごとの照度変動を有する光源を用いた場合であっても、当該照度変動の影響を受けずに偏光光の偏光軸角度及び消光比を簡便かつ高精度に測定することができる。
したがって、光照射部から照射される偏光光の偏光軸が所望の偏光軸となっているかどうか等を適切に判断することができる。そして、所望の偏光軸となっていない場合には、所望の偏光軸とするべく光照射部の偏光子の配置角度を調整する等の処理が可能であり、適切な光配向処理を行うことができる。

（変形例）
上記実施形態においては、検出照度値Ｃｄを参照照度値Ｃｒで除算することで補正後照度値Ｃｃを算出する場合について説明したが、例えば、別の方式を適用することもできる。
以下、別の方式として、減算と平均値とを用いて補正する方式について説明する。
先ず、θ＝θａ±２０°、θ＝θａ±１０°の計４点で、第一の偏光光検出部３１１及び第二の偏光光検出部３１２は検出照度値Ｃｄ及び参照照度値Ｃｒをそれぞれ測定する。ここで、各指定角度で測定した検出照度値ＣｄをＣｄ１，Ｃｄ２，Ｃｄ３，Ｃｄ４とし、各指定角度で測定した参照照度値ＣｒをＣｒ１，Ｃｒ２，Ｃｒ３，Ｃｒ４とする。
そして、制御部３４は、各指定角度で測定した参照照度値Ｃｒ１〜Ｃｒ４の平均値Ｃｒａを算出し、検出照度値Ｃｄｎから平均値Ｃｒａと参照照度値Ｃｒｎとの差分を差し引いた値を補正後照度値Ｃｃとして算出する。すなわち、補正後照度値Ｃｃは、Ｃｃ１＝Ｃｄ１−（Ｃｒａ−Ｃｒ１）、Ｃｃ２＝Ｃｄ２−（Ｃｒａ−Ｃｒ２）、Ｃｃ３＝Ｃｄ３−（Ｃｒａ−Ｃｒ３）、Ｃｃ４＝Ｃｄ４−（Ｃｒａ−Ｃｒ４）である。

以降の処理は、図９のステップＳ５以降の処理と同様である。すなわち、制御部３４は、補正後照度値Ｃｃ１〜Ｃｃ４をもとに、最小二乗法およびニュートン法によりカーブフィッティングを行ってフィッティング関数Ａｃｏｓ²（θ＋Ｂ）＋Ｃの定数Ａ，Ｂ，Ｃを求める。制御部３４は、このようにして偏光光角度特性を算出する。
この場合にも、検出照度値Ｃｄに含まれる放電ランプ１１のアークの揺らぎに起因する時間ごとの照度変動による誤差を補正した照度値をもとに、偏光光角度特性を求めることができ、精度良く偏光軸角度及び消光比を測定することができる。

さらに、上記実施形態においては、θ＝θａ±２０°とθ＝θａ±１０°とでそれぞれ１回ずつ計４回、第一の偏光光検出部３１１で照度を測定する場合について説明したが、測定回数は許容測定時間に応じて適宜設定可能である。最小二乗法による算出は測定点が３点でも行うことができるため、測定回数は３回であってもよい。４点測定した場合は、３点の組み合わせを４つ用いて、それぞれについて角度特性を算出するなどにより、測定結果の精度を高めるようにしてもよい。また、当然、測定回数は５回以上であってもよい。

また、上記実施形態では、照度測定に際し、１０°刻みで検光子３１１ａを回転する場合について説明したが、刻み角度も適宜設定可能である。
さらに、上記実施形態においては、偏光測定位置を各偏光子１３Ａａ，１３Ｂａの中央の１箇所のみに設定する場合について説明したが、１枚の偏光子内で偏光軸角度のばらつきがあることを考慮して、各偏光子に対して偏光測定位置を複数箇所設定することもできる。この場合、各偏光測定位置における測定結果を加重平均するなどにより、最終的な偏光特性を算出すればよい。

また、上記実施形態においては、偏光測定装置３０で測定した偏光軸角度をもとに、偏光子１３Ａａや偏光子１３Ｂａの偏光軸角度が所望の偏光軸角度となるよう、偏光子１３Ａａや偏光子１３Ｂａの角度を自動的に調整する機構を設けてもよい。なお、偏光子１３Ａａや偏光子１３Ｂａの角度調整は、作業者が手動で行ってもよい。
さらに、上記実施形態においては、第一の照度センサ３１１ｂの受光部３１１ｃを、支持部材３１１ｄによって偏光軸検出器３１の筐体に固定する場合について説明したが、受光部３１１ｃは検光子３１１ａと共に回転可能な構成であってもよい。ただし、照度を安定して測定するためには、上記実施形態のように受光部３１１ｃを固定し、検光子３１１ａと受光部３１１ｃとを相対的に回転させる構成であることが好ましい。
また、上記実施形態においては、光源として２灯式の放電ランプ１１を適用する場合について説明したが、１灯式であってもよいし、３灯式以上であってもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、ワークＷとして光配向膜が形成された液晶パネルを用いる場合について説明したが、例えば、視野角補償フィルムのような、ロールに巻かれた長尺帯状のワークであってもよい。

１０Ａ，１０Ｂ…光照射部、１１…放電ランプ、１２…ミラー、１３Ａ，１３Ｂ…偏光子ユニット、１３Ａａ，１３Ｂａ…偏光子、１３Ａｂ，１３Ｂｂ…フレーム、１４…ランプハウス、２０…搬送部、２１…ワークステージ、２２…ガイド、２３…電磁石、３０…偏光測定装置、３１…偏光軸検出器、３１１…第一の偏光光検出部、３１１ａ…検出用偏光子（検光子）、３１１ｂ…第一の照度センサ、３１１ｃ…受光部、３１１ｄ…支持部材、３１１ｅ…ロータリアクチュエータ、３１１ｆ…回転子、３１１ｇ…開口部、３１１ｈ…冷気供給部、３１２…第二の偏光光検出部、３１２ａ…第二の照度センサ、３１２ｂ…受光部、３１２ｃ…支持部材、３１２ｄ…開口部、３１２ｅ…３２…Ｘ方向搬送部、３３…Ｙ方向搬送部、３４…制御部、３４ａ…回転子制御部、３４ｂ…入力信号変換部、３４ｃ…偏光特性演算部、３４ｄ…画像表示部、３４ｅ…搬送制御部、３５…モニタ、１００…偏光光照射装置

Claims (1)

1. 配向膜に偏光光を照射して光配向を行う偏光光照射装置であって、
   ロングアーク型放電ランプと、当該ロングアーク型放電ランプの延在する方向に沿って配設された複数の偏光子とを有し、前記ロングアーク型放電ランプから放射された光を前記偏光子によって偏光した偏光光を照射する光照射部と、
   前記光照射部が照射する偏光光の偏光軸を測定する偏光測定装置と、を備え、
   前記偏光測定装置は、
   前記偏光軸を検出するための回転可能な検出用偏光子と、
   前記検出用偏光子を通過した偏光光の照度情報を検出する第一の照度センサと、
   前記ロングアーク型放電ランプからの偏光光の照度情報を直接検出する第二の照度センサと、を有する偏光軸検出器と、
   前記偏光軸検出器を、前記偏光子の直下を前記ロングアーク放電ランプの延在する方向に搬送する搬送部と、を備え、
   前記第一の照度センサと前記第二の照度センサとは、前記ロングアーク型放電ランプの延在する方向に沿って並んで配設されていることを特徴とする偏光光照射装置。

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