CN109387897B - 线栅组件、起偏照明装置及光配向设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线栅组件、起偏照明装置及光配向设备，每个所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件的线栅的栅距相等；多个所述第一线栅偏振元件并排拼接，并且每个所述第一线栅偏振元件之间有拼接缝隙；在所有所述拼接缝隙的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件，使入射至所述拼接缝隙的光束被所述第二线栅偏振元件偏振，采用两种线栅偏振元件进行搭接，对线状光源发出的所有光线进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种线栅组件、起偏照明装置及光配向设备。
背景技术
光取向的技术使用起偏照明装置向光取向膜照射特定波长的偏振光而进行取向，即将规定波长的偏振光照射在配向膜上，使得与偏振光的偏振轴方向一致或垂直的配向膜发生光致反应。
起偏照明装置一般由照明组件和线栅组件构成，由于配向膜需要的是波长在250nm～320nm的紫外线，线栅组件的线栅栅格间距优选为100nm，而目前半导体加工装置所能加工的基材直径为300mm。因此用于起偏照明装置的线栅组件的线栅只能采用多个线栅光源长度方向排列布置。
由于线栅组件是从玻璃基底上切割下来的，在边缘会存在微小的缺口或凹凸，只将这些偏振元件相抵排列会存在间隙，来自照明组件的直射光(无偏振光)从该间隙漏出，消光比会变差；而且切割时边缘的破损会引起栅格的缺损，在偏振元件的周边部分消光比也会变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线栅组件、起偏照明装置及光配向设备，以解决现有技术中中线状光源发出的光通过线栅组件后消光比差，照度不均匀等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种线栅组件，将入射到所述线栅组件的光束变为偏振光，所述线栅组件包括第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件；
所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件的线栅的栅距相等；
所述第一线栅偏振元件设有多个，多个所述第一线栅偏振元件并排拼接，并且相邻两个所述第一线栅偏振元件之间均有拼接缝隙；
在所有所述拼接缝隙的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件，使入射至所述拼接缝隙的光束被所述第二线栅偏振元件偏振；
可选的，每个所述第二线栅偏振元件与每个所述拼接缝隙之间在垂向上有空隙；
可选的，所述空隙的垂向高度优选为1mm～2mm；
可选的，每个所述第一线栅偏振元件与相邻的另一第一线栅偏振元件进行拼接的拼接面均呈台阶形状，所述第二线栅偏振元件嵌入在相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面之间；
可选的，所述拼接面包括两级台阶，相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面组合形成所述拼接缝隙和位于拼接缝隙下方的“凸”形空间，所述第二线栅偏振元件为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内；
可选的，所述拼接缝隙的下方设置有透明支撑部；
可选的，所述拼接缝隙的隙宽优选为2mm～5mm；
可选的，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度大于3倍所述拼接缝隙的隙宽；
可选的，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度还需大于：拼接缝隙的隙宽+2*(所述第二线栅偏振元件与第一线栅偏振元件的线栅面高度差+第二线栅偏振元件自身的加工误差和缺陷影响宽度)；
可选的，所述拼接缝隙中通入有冷却保护气体；
本发明还提供了一种起偏照明装置，所述起偏照明装置包括照明组件和所述线栅组件；
所述照明组件包括一线状光源；
所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光。
本发明还提供了一种光配向设备，采用所述起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
在本发明提供的线栅组件、起偏照明装置及光配向设备中，每个所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件的线栅的栅距相等；多个所述第一线栅偏振元件并排拼接，并且每个所述第一线栅偏振元件之间有拼接缝隙；在所有所述拼接缝隙的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件，使入射至所述拼接缝隙的光束被所述第二线栅偏振元件偏振，采用两种线栅偏振元件进行搭接，对线状光源发出的所有光线进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。
附图说明
图1-图2为实施例一提供的线栅组件的示意图；
图3为实施例二提供的线栅组件的示意图；
图4为实施例三提供的线栅组件的示意图；
图5为实施例三提供的线栅组件的第一线栅偏振元件的示意图；
图6为实施例三提供的线栅组件的第二线栅偏振元件的示意图；
其中，1-第一线栅偏振元件，11-第一线栅，12-第一基底，13-第一线栅偏振元件的拼接面，2-第二线栅偏振元件，21-第二线栅，22-第二基底，23-第二线栅偏振元件的拼接面，3-框架，4-支撑条，5-拼接缝隙，6-垂向空隙。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
参阅图1-图2，其为本实施例提供的线栅组件示意图，将入射到所述线栅组件的光束变为偏振光，所述线栅组件包括第一线栅偏振元件1和第二线栅偏振元件2；所述第一线栅偏振元件1和所述第二线栅偏振元件2均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件1和所述第二线栅偏振元件2的线栅的栅距相等；所述第一线栅偏振元件1设有多个，多个所述第一线栅偏振元件1并排拼接，并且相邻两个所述第一线栅偏振元件1之间均有拼接缝隙5；在所有所述拼接缝隙5的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件2，使入射至所述拼接缝隙5的光束被所述第二线栅偏振元件2偏振。本发明提供的线栅组件采用两种线栅偏振元件进行搭接，对线状光源发出的所有光线进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。当然，所述第一线栅偏振元件1和所述第二线栅偏振元件2的线栅的栅距要小于等于入射光的波长，最好是小于等于1/3入射光波长。
为了更好的叙述，定义所述第一线栅偏振元件1和所述第二线栅偏振元件2沿着拼接方向的尺寸为长度，垂直于拼接方向且与拼接方向位于同一水平面的尺寸为宽度，与长度和宽度均垂直的方向的尺寸为高度。
本实施例中所述第一线栅偏振元件1和第二线栅偏振元件2均为单面线栅元件，具体地，所述第一线栅偏振元件1包括第一基底12和第一线栅11，所述第二线栅偏振元件2包括第二基底22和第二线栅21，所述第一线栅11位于所述第一基底12的上表面，所述第二线栅21位于所述第二基底22的上表面。所述第一线栅偏振元件1和所述第二线栅偏振元件2固定于框架3内，所述第一基底12和第二基底22均为透明的石英玻璃基底，利于光线透过。
由于机械加工误差的存在，相邻两个第一线栅偏振元件1之间需要预留一定的调整空间，优选的，将相邻两个第一线栅偏振元件1之间的拼接缝隙的隙宽预设为大于等于2mm，优选值为2mm-5mm；所述第二线栅偏振元件2的长度至少要3倍于拼接缝隙5的隙宽。为使光线在0～45°入射角的情况下也不使非偏振光进入拼接缝隙5中，所述第二线栅偏振元件2的长度还需大于：(拼接缝隙5的隙宽+2*(第二线栅21与第一线栅11的线栅面高度差+第二线栅偏振元件2自身的加工误差和缺陷影响宽度))。
所述第二线栅偏振元件2覆盖所述拼接缝隙5，并且与所述第一线栅偏振元件1之间有一垂向空隙6，所述垂向空隙6的高度优选为1mm-2mm，在所述垂向空隙6中通入有冷却保护气体。所述第一线栅11和第二线栅21具有同样的栅距，所述第一线栅11和第二线栅21的材质为金属或金属氧合物，当所述第一线栅11和第二线栅21的材质为金属时，所述冷却保护气体为惰性气体，优选为氮气。为保持冷却保护气体流场的密闭性，在拼接缝隙5下采用透明石英支承条4进行支承，透明石英支承条4的宽度可以小于等于第二线栅偏振元件2的宽度，透明石英支承条4保证了流场的密闭性又不影响光线的通过。
实施例二
如图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中所述第二线栅偏振元件2设置于所述拼接缝隙5的下方，具体的，设置于所述透明石英支承条4的下方，并与所述透明石英支承条4之间留有所述垂向空隙6，该垂向空隙6的高度优选为1mm-2mm，在所述垂向空隙6中通入有冷却保护气体。所述相邻两个第一线栅偏振元件1之间的拼接缝隙的隙宽优选为2mm-5mm；所述第二线栅偏振元件2的长度至少要3倍于拼接缝隙5的隙宽，并同时满足光线在0～45°入射角的情况下不使进入拼接缝隙5中的非偏振光漏出，具体的，可使所述第二线栅偏振元件2的长度还大于：(拼接缝隙5的隙宽+2*(第二线栅21与第一线栅11的线栅面高度差+第二线栅偏振元件2自身的加工误差和缺陷影响宽度))。
实施例三
请参阅图4，与实施例二不同的是，本实施例中每个所述第一线栅偏振元件1与相邻的另一第一线栅偏振元件1进行拼接的拼接面13呈台阶形状，每个所述第二线栅偏振元件2的外形与所述台阶形状相匹配，并嵌入在相邻两个所述第一线栅偏振元件1的拼接面13之间。如图5所示，每个第一线栅偏振元件1在拼接面13均加工出2级台阶，如图6所示，所述第二线栅偏振元件2也具有与相邻两个所述第一线栅偏振元件1的拼接面进行匹配的两个拼接面23，所述第二线栅偏振元件2的拼接面23加工成1级台阶的形状，所述第二线栅偏振元件2的拼接面23与第一线栅偏振元件1在拼接面13搭接，具体的，相邻两个所述第一线栅偏振元件1的拼接面组合形成“凸”形空间，所述第二线栅偏振元件2为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内，所述第二线栅偏振元件2设置于拼接缝隙5的下方，并与拼接缝隙5之间留有所述垂向空隙6，此时第二线栅偏振元件2的台阶与第一线栅偏振元件1的第二级台阶面接触，第二线栅偏振元件2的线栅面与第一线栅偏振元件1的第一级台阶面之间留有所述垂向空隙6，这样不仅可使通入拼接缝隙5的冷却保护气体进入到第一线栅偏振元件1与第二线栅偏振元件2之间，还能保持流场的密闭性。所述第二线栅偏振元件2的台阶与第一线栅偏振元件1的第二级台阶面的接触长度大于3mm，优选值为4～5mm。
第二线栅偏振元件2的长度需大于3倍的拼接缝隙5的隙宽；为保证在光线45°入射角的情况下也不漏光，第二线栅偏振元件2的长度需大于：(拼接缝隙5的隙宽+2*(第二线栅21与第一线栅11的线栅面高度差+第二线栅偏振元件2自身的加工误差和缺陷影响宽度))。所述第一基底12的厚度大于6mm，综合考虑到基底的支撑性和所占空间的大小，所述第一基底12的厚度优选为6mm-8mm。
本发明还提供了一种起偏照明装置，所述起偏照明装置包括照明组件和所述线栅组件；所述照明组件包括一线状光源；所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光。
所述照明组件包括直槽型或流槽型的反射罩和灯管，所述灯管为一线状光源，灯管发出的光经反射罩反射后形成具有特定角度的光线。当光线穿过线栅组件时，与线栅组件的长度方向平行的偏振光成分大部分被反射，与线栅组件的长度方向垂直的偏振光则透过，以形成一组偏振光。
本发明还提供了一种光配向设备，利用所述起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
综上，在本发明实施例提供的线栅组件、起偏照明装置及光配向设备中，具有如下的优点：每个所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件的线栅的栅距相等；多个所述第一线栅偏振元件并排拼接，并且相邻两个所述第一线栅偏振元件之间有拼接缝隙；在所有所述拼接缝隙的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件，使入射至所述拼接缝隙的光束被所述第二线栅偏振元件偏振，采用两种线栅偏振元件进行搭接，对线状光源发出的所有光线进行偏振，能有效的防止照射在线栅偏振元件排列方向的非偏振光从拼接缝隙中泄露，获得更好的消光比和照度均匀性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种线栅组件，将入射到所述线栅组件的光束变为偏振光，其特征在于，所述线栅组件包括第一线栅偏振元件和第二线栅偏振元件；
所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件均包括基底和形成于基底表面的线栅，所述第一线栅偏振元件和所述第二线栅偏振元件的线栅的栅距相等；
所述第一线栅偏振元件设有多个，多个所述第一线栅偏振元件并排拼接，并且相邻两个所述第一线栅偏振元件之间均有拼接缝隙，所述拼接缝隙的隙宽为2mm～5mm；
在所有所述拼接缝隙的上方或下方均覆盖有所述第二线栅偏振元件，使入射至所述拼接缝隙的光束被所述第二线栅偏振元件偏振；
每个所述第一线栅偏振元件与相邻的另一第一线栅偏振元件进行拼接的拼接面均呈台阶形状，所述第二线栅偏振元件嵌入在相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面之间；
在拼接方向上，所述第一线栅偏振元件的长度大于第二线栅偏振元件的长度。
2.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，每个所述第二线栅偏振元件与每个所述拼接缝隙之间在垂向上有空隙。
3.如权利要求2所述的线栅组件，其特征在于，所述空隙的垂向高度优选为1mm～2mm。
4.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接面包括两级台阶，相邻两个所述第一线栅偏振元件的拼接面组合形成所述拼接缝隙和位于拼接缝隙下方的“凸”形空间，所述第二线栅偏振元件为凸形结构，所述凸形结构嵌入在所述“凸”形空间内。
5.如权利要求2所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接缝隙的下方设置有透明支撑部。
6.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度大于3倍所述拼接缝隙的隙宽。
7.如权利要求6所述的线栅组件，其特征在于，所述第二线栅偏振元件的栅面宽度还需大于：拼接缝隙的隙宽+2*(所述第二线栅偏振元件与第一线栅偏振元件的线栅面高度差+第二线栅偏振元件自身的加工误差和缺陷影响宽度)。
8.如权利要求1所述的线栅组件，其特征在于，所述拼接缝隙中通入有冷却保护气体。
9.一种起偏照明装置，其特征在于，所述起偏照明装置包括照明组件和如权利要求1-8中任一项所述的线栅组件；
所述照明组件包括一线状光源；
所述线状光源发出光并通过所述线栅组件，以形成偏振光。
10.一种光配向设备，其特征在于，采用如权利要求9所述的起偏照明装置提供用于光配向的偏振光。
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| CN109387897A (zh) | 2019-02-26 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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