(57)【要約】本発明は、非平行な入射光の偏光を提供することができる偏光板及びこれを含む偏光照射装置に関するもので、一方向に延長した三角形の断面の光入射部が連続的に形成され、上記三角形の断面は一傾斜面または対称される２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有する石英基板を含む偏光板と、基材、基材と光源の間に位置する本発明の一具現による偏光板及び紫外線反射膜が備えられた光源を含んでなる偏光照射装置が提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延長した三角形の断面の光入射部が連続的に形成され、前記三角形の断面は一傾斜面または対称される２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有する石英基板を含む偏光板。
【請求項２】
前記石英基板が複数積層された請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記複数積層された石英基板において夫々の石英基板の傾斜角は同じであるか、異なることを特徴とする請求項２に記載の偏光板。
【請求項４】
前記複数積層された石英基板において一傾斜面を有する三角形の断面の傾斜角は同じであるか、異なる方向であることを特徴とする請求項２に記載の偏光板。
【請求項５】
前記傾斜角は、ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有することを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４に記載の石英基板を含む偏光板。
【請求項６】
前記傾斜角は、ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有することを特徴とする請求項５に記載の石英基板を含む偏光板。
【請求項７】
前記石英基板の傾斜角は、モールディング法、グラインディング法或いはエッチング法で形成されることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項８】
前記偏光板は、非平行光の偏光に用いられることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項９】
前記非平行光は、平行±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項８に記載の偏光板。
【請求項１０】
前記非平行光は、平行±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項９に記載の偏光板。
【請求項１１】
前記非平行光は、平行±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項１０に記載の偏光板。
【請求項１２】
前記非平行光は、アークランプ光源により提供されることを特徴とする請求項８に記載の偏光板。
【請求項１３】
前記光源と偏光板の間隔が１５ｃｍ（ｃｅｍｔｉｍｅｔｅｒ）以内であることを特徴とする請求項１２に記載の偏光板。
【請求項１４】
前記偏光板による偏光光は、照度が５０ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以上であることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項１５】
前記偏光板を通じて光源を照射するスキャニング方式で偏光を与えようとする基材に偏光が与えられることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項１６】
基材、基材と光源の間に位置する請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の偏光板及び紫外線反射膜が備えられた光源を含んでなる偏光照射装置。
【請求項１７】
前記光源は、アークランプ（ａｒｃ  ｌａｍｐ）であることを特徴とする請求項１６に記載の偏光照射装置。
【請求項１８】
前記光源と前記偏光板の間にフィルター及び／または光源から発散された光の拡散角を減らす光学機具をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の偏光照射装置。
【請求項１９】
前記偏光板と基材の間にホモジナイザー（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の偏光照射装置。 
【請求項２０】
前記光源と偏光板の間隔が１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以内であることを特徴とする請求項１６に記載の偏光照射装置。
【請求項２１】
請求項１６の偏光照射装置を２つ以上含んでなる偏光照射装置。
【請求項２２】
前記偏光照射装置は、液晶表示装置の光配向工程に用いられることを特徴とする請求項１６または請求項２１に記載の偏光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非平行な入射光を高度に偏光させることができる偏光板及びこれを含む偏光照射装置に関するもので、より詳細には非平行な紫外線光を高い照度に偏光されるようにすることができる偏光板及びこれを含む偏光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）は携帯電話、電子計算機、ノート型コンピュータ及びＬＣＤモニター等のディスプレイ装置に一般的に用いられる。
【０００３】
このような液晶表示装置は、スペーサにより所定の間隔を置いて対向配置される上、下基板と上、下基板の間に形成された液晶層からなる。上記上、下基板は夫々その対向面に所定パターンの電極を有し、これら電極の上部には液晶のプリチルト角を決める配向膜が位置する。
【０００４】
上記配向膜に配向を与える方法としては、ラビング法または光配向法が一般的に用いられる。ラビング法は基板にポリイミド等の配向物質を塗布してからラビング布で機械的な摩擦を起こして液晶のプリチルトを誘発する方法で大面積化と高速処理ができるため、工業的に広く用いられる方法である。
【０００５】
しかし、摩擦強度により配向膜に形成される微細溝の形態が異なるようになり液晶分子が一定に配列されないという問題があり、これによって不規則な位相歪曲（ｒａｎｄｏｍ  ｐｈａｓｅ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）と光散乱（ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が発生し、液晶表示素子の性能を低下させる恐れがある。また、ラビング処理時に埃及び静電気が発生し歩留まりを減少させるという欠点もあった。
【０００６】
一方、上記の光配向工程は、光配向膜が塗布された基板に紫外線を照射して液晶のプリチルトを誘発するもので、ラビング法とは異なって静電気や埃が発生する恐れがない。また、配向膜の全面にわたって同時にプリチルトを制御することができ、液晶分子を均一に配列させることができるため、位相歪曲や光散乱現象の誘発が防がれる等様々な長所がある。 
【０００７】
このように、配向膜に光配向法で配向を与えるためには、線偏光または部分偏光された紫外線が求められ、このような偏光を提供するために偏光照射装置が用いられる。このような光配向工程に用いられる偏光板は大面積において使用可能で、紫外線領域において用いることができ、耐熱性及び耐久性に優れて、また、高い光透過度を有することが求められる。
【０００８】
さらに、ディスプレイ及び情報素材産業が高度化しながら偏光された紫外線及び可視光を必要とする場合が多くなっており、特にＬＣＤでＵＶを用いる配向膜の場合、均一な整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を求めるツイストネマチックモード（ｔｗｉｓｔ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｍｏｄｅ）やプレインスイッチングモード（ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｍｏｄｅ）で大面積の偏光された紫外線が特に求められる。
【０００９】
これと関わり、特に高エネルギー領域のＵＶ光源を偏光に用いる場合、長時間安定的に偏光特性を維持することができる材料及び方法が求められる。従来、プラスチック基板にヨード等の光吸収層を一方向に配向して偏光効果を得るシートタイプの偏光板が一般的に用いられた。しかし、上記シートタイプの偏光板は強いＵＶ光線に露出されると短時間内に燃え、偏光特性が消失されるので用途に合わない。
【００１０】
従って、広い面積に均一に偏光されたＵＶ光を照射するための他の方法として、ブルースター角（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）を用いた偏光素子（Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）が開発された。
【００１１】
しかし、ＬＣＤの光配向の用途に開発された既存の偏光装置は、ブルースター角を用いた偏光効果を広い面積で均一に偏光されたＵＶ光を照射するための複雑な別途の光学系が用いられ、これにより費用が著しく増大する。また、ブルースター偏光素子の場合、１００％平行光を必要とするという問題がある。これと関わる大面積の偏光を得るための従来技術として特許文献１は、入射光を偏光させるために基板自体を三角形または平行四辺形にし１層以上を積層して形成した石英基板部と、石英基板部を維持する偏光子ホルダー（Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  ｈｏｌｄｅｒ）で構成される照度分布の均一性を確保した大面積偏光板及び大面積偏光板と入射光を平行光線に調整する集光レンズ、偏光子ホルダー及び更なる移動制御部を含んでなる偏光装置に対して開示している。この特許に開示の偏光効果を得るためには、透過される光源が平行光にならなければならず、これを具現するためには大きな鏡と多様な光学系が光路に配置されなければならない。従って、光路の長さが長くなる他なく、ＬＣＤ３世代以上の面積に該当するガラスに均一にＵＶを照射するためには少なくとも約６ｍ以上の光路が必要となる。これにより光源と照射目的面間の距離が遠くなるため、照度が低くなり照射装置のサイズが大きくなるという問題がある。
【００１２】
特許文献２は、輝度を向上させて光損失を最小化すると共に製造が簡単な反射偏光フィルム及びこれを有するディスプレイ装置に関するもので、上記特許文献の反射偏光フィルムは、等方性媒質の光硬化性ポリマーで形成された複数の光学層が相互積層されて形成され、各光学層の積層境界面には尖頭角が８０°（ｄｅｇｒｅｅ）乃至１００°（ｄｅｇｒｅｅ）のプリズム光学パターンで形成されることを特徴とする。
【００１３】
特許文献２は、従来の液晶ディスプレイ装置に用いられる偏光フィルムの輝度特性が低調であるという問題点を改善するために、ブルースター偏光効果で偏光を得て、また、積層されたフィルムの間で反射される光が光の進行方向に位置した上面フィルムを再透過することで最終的に透過されて出る偏光された光の光量が増加するようにする反射偏光フィルム及びこのような反射防止フィルムを適用した液晶ディスプレイ装置を開示している。
【００１４】
しかし、上記特許は非平行な光源を用いた偏光付与、照度の飛躍的な増大及びスキャニング法で偏光を得ることに対しては全く開示していない。また、上記特許のフィルムは強い光源に露出されると短時間内に燃えて偏光特性が消失されることがある。
【００１５】
特許文献３は、入射光を偏光させる三角形、四角形或いは平行四辺形の石英基板を１つ以上積層して形成された石英基板部と、石英基板部を支持する偏光子ホルダー（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  ｈｏｌｄｅｒ）で構成される照度分布の均一性を確保することができる大面積偏光板に対して開示している。
【００１６】
特許文献４は、互いに所定の間隔を置いて複数の透光板を配置し、一方の透光板側においてブルースター角で光を入射させ、他方の透光板側において偏光された出射光を得る偏光方法を開示しており、上記方法により大面積でも十分に高い偏光を得ることができる。
【００１７】
しかし、上記大面積の偏光を得るために従来の特許文献に開示の偏光素子は入射光に対して偏光板がブルースター角を有するように基板自体が三角形、または平行四辺形で積層されて形成され、偏光を与えようとする基材に対して平行光源で入射されなければならず、非平行光源を大面積の偏光で得るための技術が求められる。
【００１８】
また、平行光源を用いたブルースター偏光板が一般的に用いられ、ブルースター偏光板では石英ガラスを積層して平行光源に対してブルースター角を成すようにすることで偏光を得ることができるが、点光源を平行光源化するためには高価な光学系が必要で、大面積の場合には適用するのが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】韓国特許第２６８００４号
【特許文献２】韓国特許第５５８１６１号
【特許文献３】日本公開特許第２０００−１７１６７６号
【特許文献４】日本公開特許第１９９９−２０２３３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の一具現による目的は、従来のブルースター偏光板（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）が有する問題を解決するために提案されたもので、非平行光源から偏光を得ることができる偏光板を提供することである。
【００２１】
本発明の一具現による他の目的は、高い照度の偏光を得ることができる偏光板を提供することである。
【００２２】
本発明の一具現によるさらに他の目的は、優れた偏光を大面積で提供することができる偏光板を提供することである。
【００２３】
本発明の他の具現による目的は、非平行光源から偏光を得ることができる偏光照射装置を提供することである。
【００２４】
さらに、本発明の他の具現による他の目的は、高い照度の偏光を得ることができる偏光照射装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の具現による目的は、優れた偏光を大面積で提供することができる偏光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の一見地によると、一方向に延長した三角形の断面の光入射部が連続的に形成され、上記三角形の断面は一傾斜面または対称される２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有する石英基板を含む偏光板が提供される。
【００２７】
本発明の他の見地によると、基材、基材と光源の間に位置する上記本発明の一見地による偏光板及び紫外線反射膜が備えられた光源を含む偏光照射装置が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一具現による偏光板を含む偏光照射装置を用いることにより、非平行光源を用いて非偏光光：偏光光の割合が１：３０以上である高偏光の紫外線を得ることができる。本発明の一具現による偏光板は、非平行光線の場合にも優れた偏光を得ることができるため、平行光線になるようにするための別途の光学機が必要なく、光源と偏光板が近くに位置されることができるため、照度が優れた偏光を得ることができる。また、本発明の一具現による偏光板は大面積に偏光を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の平行に入射される入射光が偏光される概念を示す図面である。
【図２】本発明の一具現による平行＋αの入射角で、非平行に入射された光が偏光される本発明による概念を示す図面である。
【図３】本発明の一具現による平行−α'の入射角で、非平行に入射された光が偏光される本発明による概念を示す図面である。
【図４】本発明の一具現による偏光板において入射光が偏光される光経路を示す図面で、（ａ）は非偏光光が平行に入射される場合を、（ｂ）は非偏光光が 非平行に入射される場合を示す。
【図５ａ】本発明の一具現による偏光板を示す斜視図である。
【図５ｂ】本発明の一具現による偏光板を示す斜視図である。
【図６】本発明の一具現による傾斜角を有する一傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板からなる偏光板を示す断面図である。
【図７】本発明の他の具現による対称される２つの傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板からなる偏光板を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに他の具現による傾斜角を有する一傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板が複数積層された偏光板を示す断面図である。
【図９】本発明の他の具現による対称される２つの傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板が複数積層された偏光板を示す断面図である。
【図１０】本発明の一具現による複数の石英基板が積層された偏光板において非平行な入射光が偏光される概念を示す図面である。
【図１１】本発明のさらに他の具現による傾斜面が互いに反対方向に形成された光入射部を有する石英基板が積層された偏光板を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の具現による他の傾斜角を有する一傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板が積層された偏光板を示す断面図である。
【図１３】本発明の一具現による他の傾斜角の対称される２つの傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板が積層された偏光板を示す断面図である。
【図１４】本発明の一具現による異なる傾斜角及び傾斜方向の一傾斜面及び２つの傾斜面を有する光入射部を有する石英基板が積層された偏光板を示す断面図である。
【図１５】本発明の一具現による偏光板を含んで構成される偏光照射装置を示す図面である。
【図１６】本発明の一具現による偏光照射装置に用いることができる光源を示す図面である。
【図１７】複数で構成された本発明の他の具現による偏光照射装置を示す図面である。
【図１８】本発明の他の具現による偏光照射装置を用いて大面積の基材にスキャン方式で偏光を提供する工程を示す図面である。
【図１９】比較例１において用いられた石英基板の積層形態を示す図面である。
【図２０】比較例１において入射光と石英基板の傾斜角がブルースター角を成す場合の基板積層数による偏光度を示す図面である。
【図２１】比較例１において入射光と石英基板の傾斜角がブルースター角を成さない場合の基板積層数による偏光度を示す図面である。
【図２２】実施例１において本発明の一具現による偏光板の基板積層数による偏光度を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の一具現による偏光板及びこれを含んで構成される偏光照射装置に対して具体的に説明する。
【００３１】
図１に図示したように、従来の偏光板において非偏光光のＰ−偏光成分が強化された偏光光を得るために非偏光光は、偏光板に対してブルースター角を成すように入射されなければならない。しかし、図２及び３に図示したように、偏光板に対する入射光がブルースター角に対してαまたはα'角度の範囲で傾いた非平行光の場合、偏光板Ｐもαまたはα'角度ほど傾いているのであれば反射光と透過光は依然としてブルースター角による効果によって高度に偏光されることができる。従って、本発明はこれに着眼して偏光板の光入射部Ｉにピラミッド形態の傾斜部を形成して非平行な非偏光光が効率的に偏光されるようにすることを技術的特徴とする。即ち、偏光板の光入射部Ｉに傾斜部を形成することにより偏光板に対する入射角がブルースター角を成さない非平行な入射光に対して偏光板を傾けたような効果が達成できることに着眼して発明を完成した。
【００３２】
本発明の一具現によるブルースター角を用いた偏光板は、有効な線偏光または部分偏光された紫外線を得るために完全に平行な光が入射されなければならない従来の問題を解消するために提案されたもので、ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値の最小一傾斜角を有するピラミッド型の凹凸が形成された石英基板を用いることで、非平行光源を高い照度で偏光させることができる偏光板を提供するものである。
【００３３】
また、従来１００％平行の光源が求められる場合には、平行光線になるようにするために光源と偏光板が遠く離れて位置されたが、本発明では完全に平行な光源（１００％平行の光源）が求められないため、光源と偏光板の間の距離が短縮されて偏光の照度が増大し、偏光照射装置のサイズを著しく減少させることができる。さらに、平行光になるようにするための別途の光学系を必要とせず、優れた照度の偏光を大面積で提供することができる。
【００３４】
即ち、本発明の一具現による石英基板は、断面が三角形で一方向に延長した形態の光入射部Ｉが形成され、このとき、三角形の断面は一傾斜面または対称される２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値、好ましくはブルースター角±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値、より好ましくはブルースター角±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有するように形成される。本発明の一具現による偏光板を構成する石英基板において傾斜角は非平行な入射光が平行から外れる角度と関わるもので、非平行な入射光が偏光板に導入されても偏光板の通過時に偏光板とブルースター角を成して偏光効果を表すように傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有するように形成される。本発明の一具現において用いられる石英基板のうち、光入射部Ｉの傾斜角のサイズがブルースター角±３０°から外れると、後述する本発明の具現による非平行な入射光を非偏光光：偏光光の割合が１：３０以上に十分に偏光させることができない。上記本発明の一具現による石英基板で偏光板を構成することにより非偏光された成分：偏光された成分の割合である偏光度が１：３０以上の偏光を具現することができる。
【００３５】
図４に本発明の一具現による傾斜角がブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有する対称される２つの傾斜面が形成された石英基板が３層に積層された偏光板の場合、非偏光光が入射されてＰ−偏光された偏光を放出する光経路を示した。図４の（ａ）は平行光が偏光される経路を、図４の（ｂ）は非平行光が偏光される経路を示した。図４の（ａ）及び（ｂ）に図示したように、本発明の一具現による偏光板に入射された平行光だけではなく、非平行光も偏光板を通過することに従ってＰ−偏光成分が増大してより大きい偏光度を示す。このように、本発明の一具現による偏光板は非平行な非偏光光の偏光に効果的である。本明細書において用いた'非平行光源'、'非平行な入射光'、'非平行な'等の用語は１００％完全に平行な光源ではないある光を意味するもので、これに限定しないが、具体的に平行±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）、好ましくは平行±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）、より好ましくは平行±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲を言う。また、本明細書において用いた用語'平行光源'、'平行光'等において'平行'とは光が互いに平行に入射されることを言い、'非平行光源'等において'非平行'とは例えば、点光源において光の進行方向のように光の進行方向が互いに平行でなく、ある角度の異なる方向に進行することを意味する。
【００３６】
従来のブルースター角の原理を用いた偏光板は偏光を与えようとする基材（Ｓ）に対して入射光が平行に入射されなければならないが、本発明の一具現による偏光板は如何なる非平行な入射光に対しても優れた偏光を示す。但し、入射光が平行±３０°範囲で非平行であることが光の利用効率及び本発明の具現による傾斜角の範囲を有する石英基板を製造することにおいて好ましい。即ち、平行±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲を超える場合は、光が過多に広がって入射されるため、光の利用効率が低調し、また、平行±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲を超え、入射した光と偏光板がブルースター角を成すようにブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲を超える傾斜角だけではなく、ブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲内の傾斜角を成す多様な石英基板を製造しなければならないため効率的でない。
【００３７】
上記のように、非平行な非偏光光を高度に偏光させる本発明の一具現による偏光板は一方向に延長した三角形の断面の光入射部が連続的に形成され、このような本発明の一具現による偏光板の斜視図を図５（ａ）及び図５（ｂ）に図示した。図５（ａ）は単一の石英基板からなる偏光板を、図５（ｂ）は複数の石英基板が積層された形態を示す。上記三角形の断面は一傾斜面または対称される２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲、好ましくは平行±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲、より好ましくは平行±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有するように石英基板の光入射部に形成されることを特徴とする。
【００３８】
上記石英基板の厚さｄは、約１ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）以上、より好ましくは１ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）−５ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）であることができる。石英基板の厚さが１ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）未満であると、加工時または使用時に破損されやすい。石英基板の厚さが５ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）を超えても偏光特性等は問題にならないが、厚さの増加による特別な利点はなく、透過度の側面において効率が低く、装備の構成側面において光源から基板までの距離が長くなる。上記傾斜角を有する光入射部が形成された石英基板はモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）法、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）法或いはエッチング法で製造されることができる。モールディング法で傾斜角を有する光入射部が形成された石英基板の凹凸パターンを形成する場合、石英ガラス表面の規則的な凹凸パターンはパターンを陰刻に形成した金属型枠に溶融石英ガラスを注入してから常温に徐冷してモールドから除去する方法で製造することができる。グラインディング法では石英基板を研磨して凹凸パターンを形成するが、グラインディングする場合、石英ガラスの表面が不透明になるという問題点を解決するための更なる研磨工程を必要とする反面、モールディング法ではこのような問題が発生しないという利点がある。エッチング法は石英ガラスの表面をフォトレジストを用いてパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）する工程、ガラス材質が溶解されることができるフッ酸を用いてパターンが形成されない部分をエッチングする工程及びフォト−レジストを除去する工程の順序によって最終的に目的とする角度で凹凸面が形成された基板を得ることができる。
【００３９】
ブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）傾斜角αの一傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板を図６に、ブルースター角 ±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）の傾斜角αで対称される２つの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板を図７に図示した。石英基板上に形成される光入射部の高さ（ｈ）は特に限定せず、所望の偏光度等必要に応じて適合するように調節することができる。
【００４０】
本発明の一具現による偏光板は所望の偏光が極大化するように、上記ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値の傾斜角を有する一傾斜面または対称される２つの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板が複数積層されたものであることができる。即ち、これに限定せず、非制限的な例として、本発明の一具現による偏光板は図８に図示したように傾斜角αの一傾斜面が形成された光入射部を有する石英基板が複数積層されるか、図９に図示したように傾斜角αの対称される２つの傾斜面を有する石英基板が複数積層された形態であることができる。このようにブルースター角 ±３０°範囲の実数値の傾斜角を有する光入射部が形成された石英基板を複数積層して用いるため、非平行光源に対してもより優れた偏光効果を得ることができる。即ち、本発明の他の具現において、同じであるか、異なる傾斜角を有する石英基板を複層に積層して用いる場合も非平行な非偏光入射光に対しても非偏光光が偏光板通過時に類似にブルースター角を成すため、偏光板を透過した最終出射光が'Ｐ−偏光'になる。このような本発明の概念を示す図面を図１０に示した。
【００４１】
一傾斜面を有する石英基板の場合、偏光板は傾斜方向が反対の石英基板が積層された形態であることができ、このような形態の偏光板を図１１に図示した。
【００４２】
さらに、本発明の一具現による偏光板は、ブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値の範囲で異なる傾斜角の一傾斜面或いは対称される２つの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板が積層されたものであることができる。このような場合に積層される各石英基板の傾斜角及び傾斜方向は同じであるか、異なることができる。異なる傾斜角α、βの一傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板が積層された偏光板を図１２に、対称される異なる２つの傾斜角α、βの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板が積層された偏光板を図１３に図示した。
【００４３】
ブルースター角±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）の傾斜角を有する一傾斜面及び／または対称される２つの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板の積層数及び積層時に用いられる夫々の石英基板において光入射部の傾斜角、傾斜方向、傾斜した形及び石英基板の積層順序、石英基板の厚さ等は、上記の本発明の目的及び特に記載していないその他本発明による明細書の全般において理解される本発明の目的によって所望の偏光を示すように必要によって適合に選択して適用することができ、石英基板の傾斜方向、傾斜角、傾斜した形または積層順序等が上記の偏光板の具体的な積層例に限定されるものではない。
【００４４】
本発明による一具現例として、図１４に異なる傾斜角α、β及び傾斜方向の一傾斜面または２つの傾斜面を有する光入射部が形成された石英基板が積層された偏光板を示した。
【００４５】
本発明の他の具現によると、また、基材１４、２４、基材と光源の間に位置する本発明の一具現による偏光板１３、２３及び紫外線反射膜１２、２２がコーティングされた光源１１、２１を含む偏光照射装置１０、２０が提供される。本発明による偏光照射装置１０、２０を図１５及び図１７に図示した。
【００４６】
従来の平行光源が求められる偏光照射装置では、光源と偏光板の間の距離が６ｍ（ｍｅｔｅｒ）以上離れて位置されたが、本発明の一具現による偏光照射装置１０、２０は非平行な光源である場合でも高い偏光度を示すので、偏光照射装置において光源１１、２１と偏光板１３、２３間の距離を従来に比べてより近く位置させることができる。従って、偏光照射装置のサイズを著しく減少させることができる。具体的に、光源と偏光板の間の距離が近い程偏光照射装置のサイズが減少し照度が増大する。従って、光源と偏光板の間の距離が近い程好ましい。これに限定はしないが、一例として光源と偏光板の間の距離は１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以内に位置させることができる。即ち、光源と偏光板の間の距離、即ち、光経路を１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以内、好ましくは７ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以内の範囲で所望の偏光度が達成されることができる。
【００４７】
本発明の一具現に用いられる光源としては、この技術分野において一般的に用いられる光源を用いることができ、例えば、非偏光の単色光を用いることができる。ソジウム（ｓｏｄｉｕｍ）等の主スペクトルであるＤ線（５８９．２９ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ））、非偏光Ｈｅ−Ｎｅレーザー（６３２．８ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ））等を用いることができる。本発明の一具現による偏光板は石英基板を用いるため、上記のような高強度光源が用いられる場合にも損傷される恐れがない。しかし、このような光源は主スペクトル以外の他の波長の光も共に出るので、これを除去するために特定の波長を通過させる色フィルター或いは干渉フィルター（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｌｔｅｒ）を共に用いることが好ましい。
【００４８】
さらに、上記光源は特に限定はされないが、アークランプ光源、具体的には長さ１ｍ以上のアークランプ光源を用いることができる。アークランプ光源の長さは特に限定せず、現在の技術水準において用いることができる如何なる長さのアークランプ光源を用いることができ、長いアークランプ光源は偏光を与えようとする大面積の基材をスキャンして通過させながら大面積の偏光が形成されることができるのでより好ましい。
【００４９】
図１６に本発明の一具現に用いることができる光源を示した。図１６に図示したように、光源はその周囲に紫外線反射膜１２が備えられることができる。反射膜はこの技術分野に一般的に知られている紫外線を吸収しない物質で形成されることができ、これに限定はしないが、例えば、アルミニウム、石英、強化ガラス、ウォータージャケット（ｗａｔｅｒ  ｊａｃｋｅｔ）等を用いることができる。上記反射膜１２にはＵＶを反射するコーティング層も形成されることができる。
【００５０】
紫外線反射膜１２、２２は、光源から放出される光を集光する作用もし、紫外線反射膜の長さＬを調節して偏光照射装置に入射される光源が拡散されずある程度平行に、具体的には平行光±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）、好ましくは平行光±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）、より好ましくは平行光±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値の非平行な非偏光光が偏光照射装置に入射されるようにすることができる。即ち、図１６において角度γは±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）であることができる。
【００５１】
本発明の他の具現による偏光照射装置１０、２０は、さらに、上記光源と上記偏光板の間に不必要な波長の光を遮断するフィルターＡ及び／または光源から発散された光の拡散角を減らす光学機具Ａを含むことができる。また、上記偏光板と基材の間にはホモジナイザー（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）Ｂをさらに含むことができる。上記偏光照射装置において基材は特に限定されず、偏光を与えようとするこの技術分野において一般的に知られている如何なる基材でもよい。
【００５２】
また、本発明の他の具現による偏光照射装置は図１７に図示したように、基材２４、基材２４と光源２１の間に位置する本発明の一具現による偏光板２３及び紫外線反射膜２２が備えられた光源２１を含む偏光照射装置２０を複数含んで構成されることができる。この場合、偏光照射装置の数は必要とする偏光程度によって任意で選択可能なもので特に限定されるものではない。
【００５３】
本発明の一具現による偏光板を含む偏光照射装置は液晶表示装置の光配向工程に非平行光源、具体的には平行光±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の光源から所望の線偏光または部分偏光を高い照度及び偏光度で提供することができる。
【００５４】
一般的に紫外線偏光照射装置の'照射目的面'で測定した照度は５−２０ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）で、本発明の一具現による偏光照射装置の場合、光源の強さにより異なることができるが、照射目的面において約５０〜数百ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以上の照度を得ることができる。
【００５５】
本発明の一具現による偏光板は、図１８に図示したように、大面積の基材に偏光を与えるように適用されることもできる。即ち、本発明では従来の点光源を用いた偏光とは異なって長さが長いランプを光源として用いることができるため、図１８に図示したように、搬送処理を利用して偏光を与えようとする基材、例えば、ガラス基板等を移送させながら本発明の一具現による偏光板を通じて光源を照射するため、スキャニング方式で大面積の基材に優れた偏光度の偏光を与えることができる。上記本発明の一具現による偏光照射装置１０、２０は液晶表示装置の光配向工程等に用いることができる。
【００５６】
以下、実施例を通じて本発明の具現に対して具体的に説明する。但し、下記の実施例で本発明を限定するものではなく、本明細書に記載された事項の変形及び変更も本発明の範疇に属する。
【００５７】
比較例１
本比較例では、従来の傾斜積層型石英偏光板の場合、（ａ）入射光と石英基板がブルースター角を成す場合と、（ｂ）入射光と石英基板がブルースター角を成さない場合の透過光の偏光度を測定すると共に、石英基板の積層数を変化させて石英基板の積層数の変化による偏光度の変化を測定した。
【００５８】
図１９に図示したように、サイズ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）×１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）、厚さ０．７ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の石英基板を図２０のグラフに示したように積層数が異なるように積層し、各積層数における偏光度を測定した。偏光度は光源に高圧水銀等を用いて（光源のエネルギー７５０Ｗ、波長３６５ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ））平行な入射光を上記石英基板に対してブルースター角である約３３．６±０．５°（ｄｅｇｒｅｅ）の角度を成すように照射して偏光度を測定し、その結果を図２０に示した。
【００５９】
このとき、上記光源には直径１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の半円型アルミニウム薄膜がコーティングされた強化ガラス材質の反射膜が備えられた。
【００６０】
偏光度は３６５ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）紫外線領域の照度測定が可能な照度計と式１による偏光度が１０，０００：１で測定されたグラントムスン偏光プリズムを用いて、ブルースター偏光子の光透過軸と平行な場合と垂直な場合に対して夫々測定して下記式１に基づき計算した。
【００６１】
（式１）
Ｐ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ＝Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａr
（上記式において、Ｐ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ：偏光度、
Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ：水平方向の光の強さ
Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ：垂直方向の光の強さ）
【００６２】
一方、上記石英基板に対する入射光の入射角をブルースター角から外れる１８°（ｄｅｇｒｅｅ）にしたことを除いては上記と同じ方法で偏光度を測定して図２１に示した。
【００６３】
図２０及び２１で分かるように、図２０及び２１の全ての場合に石英基板の積層数が多くなる程偏光度が増大するが、入射光と石英基板が成す角度がブルースター角から大きく外れる図２１の場合には偏光度が著しく低下することが分かる。
【００６４】
本比較例で確認したように、現在まで液晶ディスプレイまたは関連産業において偏光された紫外線を量産工程で使用するように設計される装置において、平行な入射光が偏光板に対してブルースター角を成すように入射されなければならない。しかし、これは多くの光学系または光学的器具が必要で、製作時に多くの費用がかかり、光源と偏光基材間の光経路が長くなるため、照度が低下するという問題がある。
【００６５】
実施例１
サイズ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）Ｘ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）、厚さ２ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の石英基板（屈折率：１．４５７）の一面に図６のように傾斜角の高さ（ｈ）０．５ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）で４５°（ｄｅｇｒｅｅ）の傾斜角を有するようにグラインディングして傾斜角を有する光入射部が形成された石英基板１を製造した。
【００６６】
サイズ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）Ｘ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）、厚さ２ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の石英基板（屈折率：１．４５７）の一面に図７のように傾斜角の高さ（ｈ）０．５ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）で１８°（ｄｅｇｒｅｅ）の傾斜角を有するようにグラインディングして対称される２つの傾斜角を有する光入射部が形成された石英基板２を製造した。
【００６７】
その後、上記石英基板１と石英基板２を交互に積層して偏光板を製造し、図２２に示したように積層数の変化による偏光度を測定して図２２に示した。
【００６８】
本実施例により製造された偏光板の上部に長さ１８０ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）のアルミニウム薄膜がコーティングされた強化ガラス（材質）からなる反射膜が備えられた長さ１８０ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）、有効発光長さ１００ｍｍ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の６Ｗのアークランプ光源３つを備え、強さ１００ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）、波長３６５ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）の光を偏光板及び基材の上部から平行±２５°（ｄｅｇｒｅｅ）（理解を助けるために図１６を参照して説明すると、図１６においてγ＝±２５°（ｄｅｇｒｅｅ））範囲の非平行な光で照射して光度を測定した。一方、上記石英基板と基材は全て水平な方向に平行に位置された。基材としてはポリイミド光配向コーティング層を有するガラス基板が用いられた。このとき、光源と偏光板の間の距離は１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）になるようにした。この距離は必要に応じて、さらに減らすか、または増やすことができる。上記比較例のように、偏光度は３６５ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）の紫外線領域の照度測定が可能な照度計と上記式１による偏光度が１０、０００：１で測定されたグラントムスン偏光プリズムを用い、ブルースター偏光子の光透過軸と平行な場合と、垂直な場合を夫々測定して上記数学式１により計算した。偏光度測定時に光源の照度は、偏光板が装着された状態で偏光板から１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）離れた基材面（即ち、光源から３０ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）離れた基材面）において測定した。図２２で分かるように、本実施例で測定された偏光度は、図２０の完全平行光源を用いた場合とほぼ類似な値を得た。一方、本実施例１のうち石英基板が１５枚積層された状態で偏光板から１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）離れた基材面（即ち、光源から３０ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）離れた基材面）で、２５４ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）で測定した照度は５４ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）で高い照度を示した。
【００６９】
本実施例において用いられた光学装置は、図１５に図示したように簡単で、平行光源を作るために別途に更なる装置を必要としない。また、本実施例により、本発明の一具現による偏光板及び光学装置は平行光源を得るために多くの費用と長い光経路を必要とした既存の方法に比べて簡単で、少ない費用で強い紫外線の偏光の具現が可能であることが分かる。本発明の一具現による偏光板は、また、図１８のように大型ガラス基板がコンベヤにより運送される量産工程ラインにおいて少ない体積と低費用で非常に簡単に適用が可能である。また、偏光度をさらに高くすることを所望する場合は、パターンが陽刻された基板の装着枚数を増加させる方法により簡単に増加させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０、２０  偏光照射装置
１１、２１  ＵＶ光源
１２、２２  ＵＶ反射膜
１３、２３  偏光板
１４、２４、Ｓ  基材（偏光付与基材）
１５  ＵＶ光
Ａ  フィルター及び／または光学機具
Ｂ  ホモジナイザー
Ｐ  偏光板
Ｉ  光入射部
【図１】
2010506205.tif 000003
【図２】
2010506205.tif 000004
【図３】
2010506205.tif 000005
【図４】
2010506205.tif 000006
【図５（ａ）】
2010506205.tif 000007
【図５（ｂ）】
2010506205.tif 000008
【図６】
2010506205.tif 000009
【図７】
2010506205.tif 000010
【図８】
2010506205.tif 000011
【図９】
2010506205.tif 000012
【図１０】
2010506205.tif 000013
【図１１】
2010506205.tif 000014
【図１２】
2010506205.tif 000015
【図１３】
2010506205.tif 000016
【図１４】
2010506205.tif 000017
【図１５】
2010506205.tif 000018
【図１６】
2010506205.tif 000019
【図１７】
2010506205.tif 000020
【図１８】
2010506205.tif 000021
【図１９】
2010506205.tif 000022
【図２０】
2010506205.tif 000023
【図２１】
2010506205.tif 000024
【図２２】
2010506205.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月7日(2009.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延長した三角形の断面の光入射部が連続的に形成され、前記三角形の断面は一傾斜面の傾斜角、または向かいあう２つの対称な傾斜面のそれぞれの傾斜角が２つの傾斜面の傾斜角がブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有する石英基板を含む偏光板。
【請求項２】
前記石英基板が複数積層された請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記複数積層された石英基板において夫々の石英基板の傾斜角は同じであるか、異なることを特徴とする請求項２に記載の偏光板。
【請求項４】
前記複数積層された石英基板において一傾斜面を有する三角形の断面の傾斜角は同じであるか、異なる方向であることを特徴とする請求項２に記載の偏光板。
【請求項５】
前記傾斜角は、ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の石英基板を含む偏光板。
【請求項６】
前記傾斜角は、ブルースター角（ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ａｎｇｌｅ）±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲の実数値を有することを特徴とする請求項５に記載の石英基板を含む偏光板。
【請求項７】
前記偏光板は、非平行光の偏光に用いられることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の偏光板。
【請求項８】
前記非平行光は、平行±３０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項７に記載の偏光板。
【請求項９】
前記非平行光は、平行±２０°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項８に記載の偏光板。
【請求項１０】
前記非平行光は、平行±１５°（ｄｅｇｒｅｅ）範囲で非平行であることを特徴とする請求項９に記載の偏光板。
【請求項１１】
前記非平行光は、アークランプ光源により提供されることを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の偏光板。
【請求項１２】
前記光源と偏光板の間隔が１５ｃｍ（ｃｅｍｔｉｍｅｔｅｒ）以内であることを特徴とする請求項１１に記載の偏光板。
【請求項１３】
前記偏光板による偏光光は、照度が５０ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｓｑｕａｒｅ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以上であることを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の偏光板。
【請求項１４】
前記偏光板を通じて光源を照射するスキャニング方式で偏光を与えようとする基材に偏光が与えられることを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の偏光板。
【請求項１５】
基材と、
紫外線反射膜を有する光源と、
前記基材及び前記光源との間に位置する請求項１から１４のいずれかに記載の偏光板と
を含んでなる偏光照射装置。
【請求項１６】
前記光源は、アークランプ（ａｒｃ  ｌａｍｐ）であることを特徴とする請求項１５に記載の偏光照射装置。
【請求項１７】
前記光源と前記偏光板の間にフィルター及び／または光源から発散された光の拡散角を減らす光学機具をさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の偏光照射装置。
【請求項１８】
前記偏光板と基材の間にホモジナイザー（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）をさらに含むことを特徴とする請求項１５から１７の何れかに記載の偏光照射装置。 
【請求項１９】
前記光源と偏光板の間隔が１５ｃｍ（ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）以内であることを特徴とする請求項１５から１８の何れかに記載の偏光照射装置。
【請求項２０】
前記偏光照射装置は、液晶表示装置の光配向工程に用いられることを特徴とする請求項１５から１９の何れかに記載の偏光照射装置。
【国際調査報告】
2010506205.tif 000026
2010506205.tif 000027