本發(fā)明涉及光學(xué)配向設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種偏振光照明系統(tǒng)及偏振光照明調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)配向設(shè)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(fā)生光化學(xué)反應(yīng)(光致交聯(lián)、光致分解以及光致異構(gòu)等)，使配向膜產(chǎn)生各向異性，進(jìn)而利用產(chǎn)生的定向錨定能(主要是轉(zhuǎn)角錨定能)誘導(dǎo)液晶分子在配向膜所在平面內(nèi)按照一定角度統(tǒng)一取向的設(shè)備。隨著液晶面板尺寸的增大，配向膜的尺寸也越來越大，對(duì)配向設(shè)備的出射光斑尺寸也提出大型化的要求。照明光學(xué)系統(tǒng)是光學(xué)配向設(shè)備的核心模塊，是設(shè)備的能量源，照明系統(tǒng)的照度輸出決定了設(shè)備工作面的光強(qiáng)數(shù)值，是設(shè)備產(chǎn)率的重要參數(shù)；此外，照明系統(tǒng)的照度均勻性決定了配向膜入射光強(qiáng)的均勻度，決定了設(shè)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(fā)射的光收集并使用線柵起偏元件對(duì)光源出射光進(jìn)行起偏是光學(xué)配向設(shè)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(gòu)成，由棒狀光源11出射的光經(jīng)二次曲面反射罩殼12收集后經(jīng)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(tái)15載動(dòng)配向膜14a沿偏振方向(圖中箭頭方向)移動(dòng)，配向膜14a被線偏振光照射起到光學(xué)配向的目的。上述設(shè)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(xù)光學(xué)系統(tǒng)利用，造成了大量的能量損失。此外，對(duì)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(dá)到1.5m以上，長的棒狀光源11在加工制造和裝調(diào)過程中引入了高的成本和少的系統(tǒng)調(diào)整自由度，造成設(shè)備成本和整機(jī)性能的裝調(diào)風(fēng)險(xiǎn)。

采用高壓汞燈作為光源，將光源發(fā)出的光收集準(zhǔn)直、起偏后供后續(xù)系統(tǒng)使用是配向光學(xué)系統(tǒng)的另一種光學(xué)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(zhǔn)直鏡組26組成。泡狀高壓汞燈21出射的非偏振光經(jīng)曲面球狀反射罩殼22收集，第一反射鏡23反射后進(jìn)入起偏組件24，經(jīng)第二反射鏡25折轉(zhuǎn)光路后被準(zhǔn)直鏡組26準(zhǔn)直后傳遞至配向膜表面。該方案采用兩個(gè)反射鏡補(bǔ)償?shù)姆椒梢栽谝欢ǔ潭壬铣C正配向膜偏振光入射角度的偏差。但對(duì)于大視場的偏振光配向設(shè)備，系統(tǒng)反射鏡和準(zhǔn)直鏡頭的尺寸將很大，極大地提高了系統(tǒng)加工制造成本和裝調(diào)難度。

四分之一波片是一種重要的光學(xué)元件，利用其相位延遲特性，可以實(shí)現(xiàn)光束偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換。圖3所示為一種偏振態(tài)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(shí)現(xiàn)光束偏振態(tài)的調(diào)整，使光束的偏振方向與預(yù)期偏振方向一致，提高光學(xué)系統(tǒng)的能量利用率。但是經(jīng)四分之一波片32調(diào)制后的偏振光照明系統(tǒng)仍然存在照度均勻性差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種偏振光照明系統(tǒng)及偏振光照明調(diào)制方法，以解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種偏振光照明系統(tǒng)，包括微波無極燈、二次曲面反射罩殼、偏振光轉(zhuǎn)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(diǎn)處，所述偏振光轉(zhuǎn)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(shè)有石英窗口保護(hù)玻璃和濾波片，所述偏振光轉(zhuǎn)換器件設(shè)于所述微波無極燈與所述石英窗口保護(hù)玻璃之間，或者設(shè)于所述石英窗口保護(hù)玻璃與所述濾波片之間，或者設(shè)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(zhuǎn)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(diào)。

較佳地，每根所述光管的位置在沿橫向的方向上可調(diào)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種偏振光照明調(diào)制方法，包括如下步驟：

設(shè)置微波無極燈于二次曲面反射罩殼的焦點(diǎn)處，用于發(fā)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(jìn)一步，設(shè)置偏振光轉(zhuǎn)換器件，對(duì)所述反射光束進(jìn)行起偏調(diào)制，形成s偏振光和p偏振光；

進(jìn)一步，設(shè)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(jīng)過上述偏振光轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器件作用后，部分地轉(zhuǎn)換為p偏振光透過所述線柵起偏組件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的偏振光照明系統(tǒng)及偏振光照明調(diào)制方法，所述偏振光照明系統(tǒng)包括微波無極燈、二次曲面反射罩殼、偏振光轉(zhuǎn)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(diǎn)處，所述偏振光轉(zhuǎn)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。本發(fā)明采用微波無極燈拼接實(shí)現(xiàn)大視場的偏振光照射視場，利用無微波無極燈光強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性提高照明系統(tǒng)的靜態(tài)均勻性和積分均勻性；同時(shí)采用偏振光轉(zhuǎn)換器件對(duì)偏振光照明系統(tǒng)的光線偏振方向進(jìn)行調(diào)制，提高能量利用率，從而實(shí)現(xiàn)大視場、高照度的偏振光照明。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的光學(xué)配向設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有的偏振光照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有的偏振態(tài)純化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一具體實(shí)施例方式中偏振光照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一具體實(shí)施例方式中四分之一波片調(diào)制偏振光束偏振態(tài)的示意圖；

圖6為本發(fā)明一具體實(shí)施例方式中多只燈管拼接視場的示意圖；

圖7為本發(fā)明一具體實(shí)施例方式中多排燈管相對(duì)移動(dòng)補(bǔ)償積分均勻性示意圖；

圖8為本發(fā)明一具體實(shí)施例方式中偏振光照明系統(tǒng)的均勻性調(diào)整曲線。

圖1中：11-棒狀光源、12-二次曲面反射罩殼、13-線柵偏振起偏器、14-工件、14a-配向膜、15-基板臺(tái)；

圖2中：21-泡狀高壓汞燈、22-曲面球狀反射罩殼、23-第一反射鏡、24-起偏組件、25-第二反射鏡、26-準(zhǔn)直鏡組；

圖3中：31-波片堆、32-四分之一波片、33-第一反射鏡、34-第二反射鏡；

圖4-7中：100-微波無極燈、200-二次曲面反射罩殼、300-偏振光轉(zhuǎn)換器件、400-線柵起偏組件、500-石英窗口保護(hù)玻璃、600-濾波片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

本發(fā)明提供的偏振光照明系統(tǒng)，如圖4和圖5所示，包括微波無極燈100、二次曲面反射罩殼200、偏振光轉(zhuǎn)換器件300以及線柵起偏組件400，所述微波無極燈100位于所述二次曲面反射罩殼200的焦點(diǎn)處，所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300以及線柵起偏組件400依次位于所述微波無極燈100的正下方。具體地，本實(shí)施例中，所述微波無極燈100發(fā)出的光經(jīng)過二次曲面反射罩殼200匯聚后在二次曲面反射罩殼200的正下方匯聚，經(jīng)所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300后改變柵起偏組件400反射光的偏振態(tài)，使線柵起偏組件400反射的s偏振光經(jīng)二次曲面反射罩殼200和偏振光轉(zhuǎn)換器件300的兩次作用后部分地轉(zhuǎn)換為p偏振光透過線柵起偏組件400，從而提高偏振光照明系統(tǒng)的能量利用效率；另一方面，利用無微波無極燈100光強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，提高照明系統(tǒng)的靜態(tài)均勻性和積分均勻性。

請(qǐng)重點(diǎn)參考圖5，所述線柵起偏組件400反射的s偏振光經(jīng)偏振光轉(zhuǎn)換器件300后，轉(zhuǎn)換為包含s和p偏振光的橢圓偏振光，該橢圓偏振光經(jīng)二次曲面反射罩殼200反射后的橢圓偏振光經(jīng)偏振光轉(zhuǎn)換器件300后仍然為橢圓偏振光，帶有p偏振光分量的橢圓偏振光經(jīng)過線柵起偏組件400后透過其中的p偏振光分量，從而提高了偏振光照明系統(tǒng)的能量利用率。經(jīng)初步仿真分析，采用偏振光轉(zhuǎn)換器件300矯正偏振方向方案下，系統(tǒng)的偏振光出射總能量比無偏振光轉(zhuǎn)換器件300 方案的照度提高了13％。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖4，所述微波無極燈100與所述線柵起偏組件400之間還依次設(shè)有石英窗口保護(hù)玻璃500和濾波片600，所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300設(shè)于所述微波無極燈100與所述石英窗口保護(hù)玻璃500之間，或者設(shè)于所述石英窗口保護(hù)玻璃500與所述濾波片600之間，或者設(shè)于所述濾波片600與所述線柵起偏組件400之間，具體地，所述石英窗口保護(hù)玻璃500用以實(shí)現(xiàn)光路中污染物拒止；所述濾波片600用以濾出需求波段的照明光。

較佳地，所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300可以采用四分之一波片、二分之一波片或者消偏振組件，能夠改變線柵起偏組件400反射光的偏振態(tài)即可。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖6和圖7，所述微波無極燈100由多根光管沿橫向和縱向拼接而成，具體地，經(jīng)過多個(gè)小光管的照明視場拼接，可以實(shí)現(xiàn)大的照明視場。

較佳地，每根所述光管的出光功率可調(diào)。當(dāng)照明視場局部光強(qiáng)較強(qiáng)或者較弱時(shí)可以通過調(diào)整單個(gè)光管的工作功率實(shí)現(xiàn)區(qū)域的照度調(diào)整，從而將照明系統(tǒng)的靜態(tài)均勻性由單根光管的15％調(diào)整至7％以內(nèi)。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖7，每根所述光管的位置在沿橫向的方向上可調(diào)，也就是說，當(dāng)單排光管(即沿圖7中橫向方向排列的多根光管)積分均勻性出現(xiàn)局部偏高或者偏低狀況時(shí)，可以通過在橫向方向移動(dòng)光管的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)積分均勻性調(diào)節(jié)。如圖8所示，通過橫向方向整排移動(dòng)光管的相對(duì)位置的方式，可以將系統(tǒng)的掃描積分均勻性控制在3％以內(nèi)。

本發(fā)明還提供了一種偏振光照明調(diào)制方法，包括如下步驟：

步驟1、設(shè)置微波無極燈100于二次曲面反射罩殼200的焦點(diǎn)處，用于發(fā)射照明光束并通過所述二次曲面反射罩殼200反射，形成反射光束；

步驟2、設(shè)置偏振光轉(zhuǎn)換器件300，對(duì)所述反射光束進(jìn)行起偏調(diào)制，形成s偏振光和p偏振光；

步驟3、設(shè)置線柵起偏組件400，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(jīng)過上述偏振光轉(zhuǎn)換器件300，通過所述二次曲面反射罩殼200反射，通過所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300作用后，部分地轉(zhuǎn)換為p偏振光透過所述線柵起偏組件400。

綜上所述，本發(fā)明提供的偏振光照明系統(tǒng)及偏振光照明調(diào)制方法，所述偏振光照明系統(tǒng)包括微波無極燈100、二次曲面反射罩殼200、偏振光轉(zhuǎn)換器件300以及線柵起偏組件400，所述微波無極燈100位于所述二次曲面反射罩殼200的焦點(diǎn)處，所述偏振光轉(zhuǎn)換器件300以及線柵起偏組件400依次位于所述微波無極燈100的正下方。本發(fā)明采用微波無極燈100拼接實(shí)現(xiàn)大視場的偏振光照射視場，利用無微波無極燈100光強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性提高照明系統(tǒng)的靜態(tài)均勻性和積分均勻性；同時(shí)采用偏振光轉(zhuǎn)換器件300對(duì)偏振光照明系統(tǒng)的光線偏振方向進(jìn)行調(diào)制，提高能量利用率，從而實(shí)現(xiàn)大視場、高照度的偏振光照明。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。