[發明專利]一種偏振光照明系統及偏振光照明調制方法

在審

• 申請號: 201511031853.2
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN106932966A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 景磊;陳宇環
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02B27/28;G02B5/30
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及光學配向設備領域，特別涉及一種偏振光照明系統及偏振光照明調制方法。

背景技術

光學配向設備是一類利用偏振UV光入射在TFT或CF基板的光敏配向膜上，使得僅與UV線偏振方向一致或垂直的光敏層發生光化學反應(光致交聯、光致分解以及光致異構等)，使配向膜產生各向異性，進而利用產生的定向錨定能(主要是轉角錨定能)誘導液晶分子在配向膜所在平面內按照一定角度統一取向的設備。隨著液晶面板尺寸的增大，配向膜的尺寸也越來越大，對配向設備的出射光斑尺寸也提出大型化的要求。照明光學系統是光學配向設備的核心模塊，是設備的能量源，照明系統的照度輸出決定了設備工作面的光強數值，是設備產率的重要參數；此外，照明系統的照度均勻性決定了配向膜入射光強的均勻度，決定了設備加工過程中的劑量控制精度。

采用二次曲面反射罩殼，將棒狀光源發射的光收集并使用線柵起偏元件對光源出射光進行起偏是光學配向設備的照明方案之一。如圖1所示，其主要由棒狀光源11、二次曲面反射罩殼12、線柵偏振起偏器13構成，由棒狀光源11出射的光經二次曲面反射罩殼12收集后經線柵偏振起偏器13起偏后照射到工件14表面的配向膜14a上，基板臺15載動配向膜14a沿偏振方向(圖中箭頭方向)移動，配向膜14a被線偏振光照射起到光學配向的目的。上述設備在線柵起偏過程中，入射光在與柵格長度方向平行的偏振光(S光)大部分被反射或吸收，僅有與柵格長度方向垂直(P光)的偏振成分透射被后續光學系統利用，造成了大量的能量損失。此外，對于大尺寸的液晶偏光膜加工，上述方案的棒狀光源11尺寸通常要達到1.5m以上，長的棒狀光源11在加工制造和裝調過程中引入了高的成本和少的系統調整自由度，造成設備成本和整機性能的裝調風險。

采用高壓汞燈作為光源，將光源發出的光收集準直、起偏后供后續系統使用是配向光學系統的另一種光學方案。如圖2所示的偏振光照明裝置，主要由泡狀高壓汞燈21、曲面球狀反射罩殼22、起偏組件24和準直鏡組26組成。泡狀高壓汞燈21出射的非偏振光經曲面球狀反射罩殼22收集，第一反射鏡23反射后進入起偏組件24，經第二反射鏡25折轉光路后被準直鏡組26準直后傳遞至配向膜表面。該方案采用兩個反射鏡補償的方法可以在一定程度上矯正配向膜偏振光入射角度的偏差。但對于大視場的偏振光配向設備，系統反射鏡和準直鏡頭的尺寸將很大，極大地提高了系統加工制造成本和裝調難度。

四分之一波片是一種重要的光學元件，利用其相位延遲特性，可以實現光束偏振態的轉換。圖3所示為一種偏振態純化裝置，使用一組波片堆31、四分之一波片32、第一反射鏡33和第二反射鏡34來實現光束偏振態的調整，使光束的偏振方向與預期偏振方向一致，提高光學系統的能量利用率。但是經四分之一波片32調制后的偏振光照明系統仍然存在照度均勻性差的問題。

發明內容

本發明提供一種偏振光照明系統及偏振光照明調制方法，以解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種偏振光照明系統，包括微波無極燈、二次曲面反射罩殼、偏振光轉換器件以及線柵起偏組件，所述微波無極燈位于所述二次曲面反射罩殼的焦點處，所述偏振光轉換器件以及線柵起偏組件依次位于所述微波無極燈的正下方。

較佳地，所述微波無極燈與所述線柵起偏組件之間還依次設有石英窗口保護玻璃和濾波片，所述偏振光轉換器件設于所述微波無極燈與所述石英窗口保護玻璃之間，或者設于所述石英窗口保護玻璃與所述濾波片之間，或者設于所述濾波片與所述線柵起偏組件之間。

較佳地，所述偏振光轉換器件采用四分之一波片、二分之一波片或者消偏振組件。

較佳地，所述微波無極燈由多根光管沿橫向和縱向拼接而成。

較佳地，每根所述光管的出光功率可調。

較佳地，每根所述光管的位置在沿橫向的方向上可調。

為解決上述技術問題，本發明提供一種偏振光照明調制方法，包括如下步驟：

設置微波無極燈于二次曲面反射罩殼的焦點處，用于發射照明光束并通過所述二次曲面反射罩殼反射，形成反射光束；

進一步，設置偏振光轉換器件，對所述反射光束進行起偏調制，形成S偏振光和P偏振光；

進一步，設置線柵起偏組件，使上述P偏振光通過，上述S偏振光反射。

其中，所述S偏振光反射后經過上述偏振光轉換器件，通過所述二次曲面反射罩殼反射，通過所述偏振光轉換器件作用后，部分地轉換為P偏振光透過所述線柵起偏組件。