JP2006113180A - 光配向用偏光照射方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液晶表示素子基板の配向膜に、偏光を用いて配向制御能を付与する際の光配向用偏光照射装置の小型化を図る。
【解決手段】 光配向用偏光照射装置150は、光学系20とステージ系160とで構成される。光学系20は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ1、ビームエキスパンダ2、回折光学素子3、遮光板4、照射レンズ5から構成される。偏光紫外レーザ1は直線偏光を出力する紫外レーザで、偏光紫外レーザ1から出力されたレーザ光は、ビームエキスパンダ2でビーム径が拡大される。このとき、ビームエキスパンダ2に用いるレンズには焦点距離の長いものを使用する。配向膜基板11は、XYZθステージ12の上に真空吸着などにより保持される。レーザ光の配向膜基板11への照射は、照射領域を小さくして部分的に行い、XYZθステージ12をXとYの2方向にステップ・アンド・リピ−ト走査して当該配向膜基板11の全面に偏光を照射する。
【選択図】 図1
【解決手段】 光配向用偏光照射装置150は、光学系20とステージ系160とで構成される。光学系20は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ1、ビームエキスパンダ2、回折光学素子3、遮光板4、照射レンズ5から構成される。偏光紫外レーザ1は直線偏光を出力する紫外レーザで、偏光紫外レーザ1から出力されたレーザ光は、ビームエキスパンダ2でビーム径が拡大される。このとき、ビームエキスパンダ2に用いるレンズには焦点距離の長いものを使用する。配向膜基板11は、XYZθステージ12の上に真空吸着などにより保持される。レーザ光の配向膜基板11への照射は、照射領域を小さくして部分的に行い、XYZθステージ12をXとYの2方向にステップ・アンド・リピ−ト走査して当該配向膜基板11の全面に偏光を照射する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高分子薄膜等に偏光を照射して、該高分子薄膜等に構造的な異方性を与える偏光照射方法とその装置に係り、特に、液晶表示素子を構成する配向膜基板に偏光を照射して、液晶分子を特定方向に揃える配向制御能を付与するための偏光照射方法とその装置に好適なものである。
液晶表示素子を表示デバイスとした液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)は、マルチメディア、情報機器分野における表示装置として広く普及している。特に、TFT−LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)は、画質特性、応答特性が優れており、機器の省スペース化・低消費電力化にも大きく寄与し、フラットパネルディスプレイ(FPD)の主流と位置付けられている。LCDは、薄膜トランジスタ(TFT)や配線、画素電極等が形成されたガラス基板を好適とする一方の基板とカラーフィルタなどが形成された同じくガラス基板を好適とする他方の基板からなる2枚の基板間に液晶を封入してなる液晶表示素子(表示パネルとも称する)に駆動回路等を組み込んで構成される。
上記2枚の基板間に封入する液晶の分子を揃えるため、当該2枚の基板のそれぞれの主面(対向する内面)には、配線や電極等の形成後、ポリイミドを好適とする配向膜材料を塗布して配向膜を形成した配向膜基板とし、これに配向制御能を付与することが行われる。配向膜に液晶分子を特定方向に揃える配向特性、すなわち配向制御能の付与は、通常はラビング等の機械的な方法を採用している。
液晶パネルでは、液晶は配向膜に接触しており、配向膜に有する配向特性よって該配向膜に接触する液晶分子は特定方向に揃う。しかし、配向膜に配向特性を付与する方法として、従来からのラビング処理で行う場合、ラビング処理が布を貼り付けたローラで擦る方法であるため、静電気によるTFTの破壊や、ラビング時に発生する塵、屑、あるいは傷により所望の配向特性が付与されない結果、表示不良が発生するという問題がある。
そこで最近、ラビング処理の代わりに、配向膜に偏光を照射して配向特性を付与する非接触方式の光配向処理技術の開発が進められている。この光配向技術は、偏光素子を用いて紫外光の直線偏光を得、これをポリイミド等の配向膜に照射し、配向膜の高分子に光化学反応で構造的異方性を与えて、液晶分子を特定方向の方向に揃える特性すなわち配向特性を付与するものである。
直線偏光を得る方法としては、一般に、複屈折の特性をもつプリズムの組み合わせや、偏光方向によって吸収の異なる光二色性をもつ偏光フィルム等を用いる方法がある。しかし、複屈折の特性をもつプリズムは光配向で偏光を照射するガラス基板に比べて小さく、比較的大サイズの液晶パネルの製造には対処できない。また、偏光フィルムは紫外光によって変質する等の問題があり、これらの方法はLCDの配向膜の光配向には使用できない。そのため、ブリュースター角を利用した偏光素子が特許文献1、及び特許文献2に開示されている。これらの特許文献に開示された技術は、複数のガラス板を光軸に対してブリュースター角だけ傾け、間隔をあけて配置したものであり、s偏光はガラス板で反射するが、p偏光はガラス板で反射しないことからp偏光のみを得ようとするものである。
特許第2928226号公報
特許第3384346号公報
LCDを製造する際、コストを低減し生産性を高くするため、ガラス基板の大形化が進められている。現在、1200mm×1200mm程度の大きさを対象とした基板の製造も行われている。しかし、従来の非接触の光配向処理技術は比較的小さなガラス基板を対象としたもので、大形ガラス基板にそのまま適用することはできない。特許文献2に開示の光配向技術は、対象とする基板は800mm×800mmと比較的小さい。
光配向処理技術を用いる場合、対象とするガラス基板(配向膜材料を成膜した基板)を大きくしようとすると、光束を拡大する必要があり、その分光束拡大部の光学系が長くなり、装置の設置面積(所謂、フットプリント)が大きくなる。又、基板が800mm×800mmと比較的小さい場合でも平行光を得るため、光束拡大部分は比較的大きい。又、直線偏光を得るための偏光素子は、ブリュースター角に傾けたガラス板を等間隔に複数枚設置したものであるため、偏光素子として素子数が多く、容積(嵩)が大きくなる。
本発明の目的は、偏光の光束の拡大部分を短縮して装置の設置面積を縮小し、装置のコンパクト化を図るための光配向用偏光照射方法及びその装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に直線偏光を出力する紫外レーザを用い、偏光素子を用いることなく、光源から得られる偏光の強度分布を整形して均一化し、配向膜材料を成膜した基板(以下、配向膜基板と称する)よりも照射領域を小さくし、照射領域への位置決めをし、該配向膜基板を順次ステップ送りして偏光を照射するステップ・アンド・リピート走査で配向膜材料を成膜した基板(以下、配向膜基板と称する)の全面に偏光を照射する。
このとき、光源から出力される偏光を、偏光素子を経ることなく、直接に配向膜に照射するため、偏光素子での照射光の損失をなくすことができる。又、照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査するため、照射領域を拡大するための光束拡大部を短縮できる。
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外レーザを用い、偏光素子により直線偏光を得、偏光の強度分布を整形して均一化し、照射領域を配向膜基板より小さくし、照射領域への位置決めをし、ステップ・アンド・リピート走査で配向膜基板全面に照射することができる。一般に、非偏光の紫外レーザは出力が大きく、偏光素子による照射光の損失があっても、配向膜上での照度を比較的大きくすることができる。
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に直線偏光を出力する紫外レーザを用い、光源から得られる偏光の強度分布をライン状にし、照射領域を配向膜基板より小さくし、各走査時にライン間の位置決めをして、連続走査で偏光を配向膜基板に全面に照射することができる。配向膜基板全面を走査する際、ステップ送りでなく、連続送りとするため、ステップ送り時の位置決めが不要となり、処理速度を早くすることができる。
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外レーザを用い、偏光素子によって直線偏光を得、偏光の強度分布をライン状にし、照射領域を配向膜基板より小さくし、各走査時にライン間の位置決めをして、連続走査で偏光を配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源に非偏光の紫外レーザを用いて、配向膜基板を連続走査するものである。
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外光ランプを用い、偏光素子により直線偏光を得、偏光の強度分布を均一化し、照射領域を配向膜基板より小さくしてステップ・アンド・リピート走査で配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源に従来の光配向用偏光照射装置で用いられている紫外光ランプを使用し、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査するものである。
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源として非偏光の紫外レーザを複数用いて、偏光素子によって直線偏光を得、各光源の偏光の強度分布をライン状にし、各光源の照射領域を配向膜基板より小さくして、各光源のライン状の照射領域が接続するように照射し、連続走査で偏光を配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源の非偏光の紫外レーザを複数設置するため、処理時間は設置台数に反比例して短縮することができる。
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する際、強度分布が台形状となるように整形し、配向膜基板の照射領域の境界が重なるように照射領域を位置決めして、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することにより、各ステップ間のつなぎ目での偏光照射量を均一にすることができる。これにより、配向膜基板上で、LCDのパネルのレイアウトと無関係に配向膜基板全面に照射領域のつなぎ目なく偏光を照射することが可能である。
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する際、強度分布が矩形状となるように整形し、配向膜基板の照射領域がLCDのパネル部分と一致するようにアライメントを行って位置決めして、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することができる。この方法は偏光の照射領域を配向膜基板上のLCDのパネルのレイアウトに対応させるもので、照射領域のつなぎ目がパネル部分になることを防ぐことを可能とする。
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形してライン状にする際、偏光のライン方向の強度分布が台形状となるように整形し、配向基板の照射領域がライン方向の境界で重なるように位置決めし、配向膜基板を連続走査することにより、走査領域のつなぎ目で偏光照射量を均一にすることができる。この方法により、連続走査する場合に、配向膜基板上での偏光の照射量を均一化することが可能となる。
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザを複数用いる場合、各光源の紫外レーザ光を直線偏光に変換後、各光源の直線偏光の強度分布を整形してライン状にする際に各光源のライン方向の強度分布が台形状となるように整形し、配向基板の照射領域がライン方向の境界で重なるように照射して配向膜基板を連続走査することにより、走査領域のつなぎ目で偏光照射量を均一にすることができる。
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザまたは紫外ランプを用いる場合、光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として回折格子を用いることができる。偏光素子として回折格子を用いた場合、偏光素子としてブリュースター角に傾けたガラス板を用いた場合と比較して回折格子1枚当りの偏光の消光比(p偏光/s偏光)が高い。従って、回折格子を偏光素子に用いることで少ない光学素子の枚数で偏光素子を構成することができ、偏光素子の容積や、調整部分を減らすことができる。
又、本発明は、偏光素子に回折格子を用いる場合に、当該回折格子として、反射型ブレーズド回折格子を複数組み合わせたものを用いることができる。反射型ブレーズド回折格子は、偏光素子としてブリュースター角に傾けたガラス板を用いた場合と比較して、入射角の変化に対する偏光の減衰が小さく、効率、消光比の入射角依存性が小さいため、複数の回折格子を組み合わせる場合には入射角の範囲を広くとることができ、その自由度が高い。
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザあるいは紫外ランプを用いるとき、該光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として偏光ビームスプリッタを用いる。偏光ビームスプリッタは、非偏光をp偏光とs偏光に分離し、p偏光は透過し、s偏光は反射する機能をもつ。反射されたs偏光は波長版を用いてp偏光に変換する。偏光ビームスプリッタを透過したp偏光に加えてs偏光の偏光方向を変換して得られたp偏光も照射光として利用できるため、光源の利用効率を高めることが可能となる。
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形する際、ビーム径を拡大するビームエキスパンダの焦点距離を大きくすることにより、直線偏光の偏光方向法のずれを小さくすることができる。直線偏光の偏光方向にずれがあると、配向膜の配向方向に同じずれが生じ、パネル完成後、LCDによる表示むらとなる。そのため、この方法のように光源又は偏光素子で得られた直線偏光を維持して配向膜基板に照射することで、表示むらの発生を抑制できる。
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する光学素子、あるいは強度分布を台形状に変形する光学素子として、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)を用いることができる。
光配向用の偏光を照射する光源として直線偏光を出力する高出力紫外光レーザを用い、光源から得られる偏光の照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査で偏光をLCDの基板に成膜された配向膜に照射することで、光源から出力される偏光が偏光素子を介することなく、直接、配向膜に照射されるため、偏光素子を通した偏光を損失なく配向膜基板に照射することができる。
又、照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査することで、照射領域を拡大するための光束の拡大部分を短縮して装置の設置面積を縮小し、装置のコンパクト化を図ることができる。又、光源に非偏光の紫外レーザ又はランプを用いる場合、偏光素子として回折格子を採用することで、少ない枚数の光学素子で消光比の高い偏光が得られ、偏光素子の構成要素を減らすことができる。又、ステップ・アンド・リピート走査の代わりに、偏光の照射領域をライン状にして配向膜基板を連続走査することで、ステップ送り時の位置決めが不要となり、処理速度を早くできる。又、紫外レーザを複数用いることにより、処理速度を更に早くできる。
以下、本発明の実施の形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。この光配向用偏光照射装置150は、LCDのガラス基板上に成膜された配向膜に偏光を照射して配向処理を行う装置で、光源として直線偏光を出力する偏光紫外レーザを用いたものである。なお、図1(a)は全体構成の説明図、図1(b)は図1(a)の一部を説明するための斜視図である。
光配向用偏光照射装置150は、光学系20とステージ系160とで構成される。光学系20は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ1、ビームエキスパンダ2、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)3、遮光板4、照射レンズ5から構成される。偏光紫外レーザ1は直線偏光を出力する紫外レーザで、例えばKrFエキシマレーザで、その波長は248nmである。エキシマレーザには、一般に直線偏光とランダム偏光を出力するものがあり、スペクトルを狭帯域化しているものは直線偏光を出力する。
偏光紫外レーザ1から出力されたレーザ光は、ビームエキスパンダ2でビーム径が拡大される。このとき、ビームエキスパンダ2に用いるレンズには焦点距離の長いものを使用する。焦点距離が短いとレーザ光のレンズへの入射角が大きくなる。
図2は、一般に凸レンズ通過後の偏光状態を説明する図である。図2に示すように、一般に、偏光方向300の直線偏光が焦点位置301からレンズ302に入射する場合、出射光の位置303における偏光は偏光の入射角304が大きくなるに従い、x軸、y軸方向以外で偏光方向のずれが大きくなる。又、偏光の強度はx軸上周辺で最小になる。直線偏光の偏光方向にずれがある場合、配向膜の配向方向に同じずれが生じ、LCDによる表示むらとなる。
そこで、入射角を小さくして同一の拡大率を得るために、ビームエキスパンダ2に用いるレンズの焦点距離を長くする。ビーム径が拡大された偏光紫外レーザ光は、DOE3において、偏光紫外レーザの出力光強度分布がガウス分布154であるものを、像位置での強度分布が台形状155になるように整形する。図1(a)では、紙面に平行なx方向について示しているが、紙面と垂直なy方向についても同様に整形している。DOE3は石英基板に波長オーダーの微細な凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンによって光の位相を変え、回折現象により光の任意の強度分布等を得る回折光学素子である。
遮光板4はDOE3により形成された像の不要部分を遮蔽する。そして、照射レンズ5で台形状の強度分布の偏光をLCDの配向膜基板(配向膜材料を成膜したガラス基板)11上に拡大して照射する(なお、配向膜は図示せず)。
一方、ステージ系160はLCDの配向膜基板11を載置して、該配向膜基板11の面と平行な面方向(X―Y方向)と、X―Y方向に直交するZ方向、および傾きθを調整可能なXYZθステージ12から構成される。最表面に配向膜が形成されたガラス基板である配向膜基板11は、XYZθステージ12の上に真空吸着などにより保持される。レーザ光の配向膜基板11への照射は一括で行わず、図1(b)に示すように照射領域を小さくして部分的に行い、XYZθステージ12をXとYの2方向にステップ・アンド・リピ−ト走査して当該配向膜基板11の全面に偏光を照射する。
実施例1において、配向膜基板11を構成する1枚のガラス基板は、1又は複数の液晶パネル分のサイズであり、上記の走査は、その1ステップで1つの液晶パネルの1部分、又は幾つかの液晶パネル分を同時に照射する。そのとき、図1(b)に示すように、偏光の照射領域151とステップ送りしたときの偏光照射領域152の一部に重なり部分153ができるようにステップ送りを行う。照射領域の重なり部分153はDOE3で偏光の強度分布を台形状155にしたときの配向膜基板11上での台形の斜辺部分156に相当するため、各ステップにおける偏光の照射領域のつなぎ目で偏光照射量が均一化され、配向膜基板11の全面を一様に偏光照射することができる。
図3は、本発明の実施例2にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。なお、図3(a)は全体構成の説明図、図3(b)は図3(a)の一部を説明するための斜視図である。実施例2は、実施例1で説明した光配向用偏光照射装置を用いてステップ・アンド・リピート走査する際の偏光の照射領域をLCDのパネルのレイアウトに対して位置決め(以下、アライメントとも称する)する手法を説明する。また、実施例2では、実施例1とは光学系としてDOEが異なる。さらに、実施例2では、ステージ系に位置合わせ機構(以下、アライメント機構とも称する)が追加されている点で実施例1と異なる。
図3(a)に示す光配向用偏光照射装置10は、光学系40とステージ系30で構成される。光学系40はDOE23以外、実施例1と同一である。その他、実施例1と同一の部分には同一の符号を付してある。実施例1とは異なり、実施例2では、ビームエキスパンダ2でビーム径が拡大された偏光紫外レーザ光は、DOE23の入力位置での強度分布がガウス分布21であるものを像位置(出力位置)でその強度分布が矩形状22になるように整形する。また、ステージ系30は、配向膜基板11、Zステージ33、XYθステージ34、アライメント用遮蔽板13、アライメントマーク14、アライメント光学系15から構成される。
実施例1と同様に、偏光の配向膜基板11への照射は一括で行わず、図3(b)に示すように、照射領域を小さくして部分的に行い、Zステージ33、XYθステージ34をXY2方向にステップ・アンド・リピ−ト走査してガラス基板11全面を照射する。このとき、配向膜基板11を構成する1枚のガラス基板は複数の液晶パネル分から構成されているが、1回の照射でそのうち幾つかのパネルを同時に照射する。そのとき、照射領域の端がパネル分の端と一致するように位置合わせ(アライメント)してから偏光の照射を行う。アライメントにはアライメント用遮蔽版13のアライメントマーク14と配向膜基板11を構成するガラス基板に予め形成してあるアライメントマークを用い、両者をアライメント光学系15で検出してガラス基板11の位置ずれの補正を行う。
次に、上記の位置合わせを行う手順を図4、図5により説明する。図4は、実施例2の光配向用偏光照射装置におけるアライメントの手順を説明する概略図である。また、図5は、アライメント機構部分を拡大して示す斜視図である。図4と図5において、光配向用偏光照射装置は図3で示した構成以外に、制御部31、ステージ系30側の位置検出センサ32、アライメント用遮蔽板ホルダ35から構成される。
制御部31よりZステージ33を上昇させて配向膜基板11をアライメント用遮蔽板13に近づける。アライメント光学系15により、アライメントマーク14とガラス基板11上のアライメントマークの位置ずれを検出し、XYθステージ34を駆動して偏光の照射領域を所定の液晶パネル領域の規定誤差内にする。
偏光紫外レーザ1により配向膜基板11上の配向膜に配向処理を行うのに必要なパルス数のレーザを照射する。例えば、偏光紫外レーザ1の配向膜基板11上における1パルス当りの照射エネルギーを8.5×10-3mJ/cm2とすると700パルス照射する。照射後、Zステージ33を下降させて配向膜基板11をアライメント用遮蔽板13から遠ざける。XYθステージ34をX又はYの一方向に駆動し、位置検出センサ32により移動量を検出し、配向膜基板11を1ステップ移動する。次の照射領域で同様の操作を繰り返す。
図5に示すように、アライメント用遮蔽板13は配向膜基板11の液晶パネルのレイアウトに対応して何種類かのアライメント用遮蔽板13a、13bを備えていて、それぞれの液晶パネルのレイアウトに対応したアライメント用遮蔽板をアライメント用遮蔽板ホルダ35上で交換する。そのとき、同時にDOE23の交換も行う。
このようにして、アライメント用遮蔽版と配向膜基板とのアライメントを取ることで、偏光の照射領域を所定の液晶パネル領域の規定誤差内に納めることができ、所望の配向性能を付与した配向膜基板を得ることができる。
図6は、本発明の実施例3にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。図5に示した光配向用偏光照射装置では、その光源を非偏光の紫外レーザとした。この紫外レーザとしては、例えば、KrFエキシマレーザを用い、その波長が248nmのものを使用する。エキシマレーザには、直線偏光とランダム偏光を出力するものがあるが、高出力の場合、一般に出力光はランダム偏光である。出力光が非偏光の場合、光学系として非偏光のレーザ光を直線偏光に変換するする必要がある。実施例3では、実施例1とは異なり、光学系として偏光素子を加えている。
図6に示した実施例3にかかる光配向用偏光照射装置70は、光学系50、図示しないステージ系とから構成される。なお、ステージ系は実施例1と同じものであるので、図示は省略した。光学系50はランダム偏光を出力する非偏光紫外レーザ41、ビームエキスパンダ42、偏光素子43、遮光板44、DOE45、遮光板46、照射レンズ47から構成される。非偏光紫外レーザ41は高出力のKrFエキシマレーザで波長は248nmの非偏光を出力する。ビームエキスパンダ42でビーム径が拡大された非偏光紫外レーザ光は、偏光素子43で直線偏光に変換される。
偏光素子43は反射型ブレーズド回折格子を2枚組み合わせたものを用いる。一般に、反射型ブレーズド回折格子は、そのピッチ、ブレーズド角を特定の条件に設定すると、回折格子から得られる反射光のTE波とTM波の各次数の回折効率が大きく異なる現象があることが知られている。偏光素子は、このことを利用して直線偏光を得ようとするものである。ここでは、0次光を利用するため遮光板44で回折格子の0次光以外を遮蔽し、0次光のみを得る。DOE45で強度分布がガウス分布であるビームから遮蔽板46の位置に強度分布が台形状の像を得る。照射レンズ45で台形状の強度分布の偏光による像をLCDの配向膜基板11上に拡大して照射する。ステージ系の構成はすべて実施例1と同一である。反射型ブレーズド回折格子による偏光素子を図7により説明する。
図7は、反射型ブレーズド回折格子の説明図であり、図7(a)は構成の模式図、図7(b)は反射型ブレーズド回折格子の回折効率の説明図である。回折格子には、透過型と反射型とがある。透過型では基板の材質、格子の形状、材質、格子の幅、高さ、ピッチ等の各種パラメータを変化させて偏光素子として最適な構造を求めるための開発が行われている。実施例3では、反射型の回折格子で特に特定の次数と波長に対して回折効率(入射光と回折光の強度比)の高いブレーズド回折格子を用いるものとする。図7(a)に示したブレーズド回折格子60の基板51の表面部分の材質はアルミニューム(Al)で、格子である溝の傾きθと溝のピッチdを変化させることにより、ある波長λで対応する次数の回折光を得ることができる。
例えば、ブレーズド回折格子60の溝の傾きθ=20°、ピッチd=200nmとした場合を考える。波長λ=248nmで、入射角α=40°の入射光52がブレーズド回折格子60に入射すると、反射角β0=40°の0次光53、反射角β1=37°の1次光54が得られる。ここで、入射光52の溝の傾きθによる正反射の方向、この場合は法線方向(β0−2×θ=0)になるが、その方向にm次の回折光が反射する場合、m次の回折光の効率が大きくなり、そのときの溝の傾きθをブレーズド角と呼ぶ。
ところで、一般にブレーズド回折格子のピッチdが入射光の波長λより大きい場合、入射光の偏光状態による回折光の回折効率の違いはそれ程大きくはない。しかし、ピッチdが小さくなり、波長λ程度になると、偏光状態によって、同一次数の回折光でも、回折効率が異なってくる。そこで、波長λ=248nm、溝の傾きθ=20°、ピッチd=200nmの場合について、入射光の偏光状態によって、回折効率がどのように変化するか、シミュレーション計算を行った。図7(a)に示すように、入射光52の電界ベクトルの振動方向がブレーズド回折格子60の溝と同一方向をTE波、電界ベクトルの振動方向がブレーズド回折格子60の溝と垂直方向をTM波とよぶ。入射角αを15°〜80°まで変化したときの0次光のTE波とTM波の回折効率を図7(b)に示す。
図7(b)に示すように、0次光のTE波の回折効率61はTM波の回折効率62と比べて大きく、又、入射角αの変化に対して回折効率の変化は小さい。入射角α=50°のときTE波の効率78%、消光比(TE波/TM波)7.9が得られる。この値は、ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子におけるガラス1枚当りの消光比(p偏光/s偏光)に対して大きい。又、ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子では、入射角αの小さな変化に対してp偏光の効率は大きく低下するが、反射型ブレーズド回折格子では変化が小さい。従って、反射型ブレーズド回折格子を組み合わせることにより、少ない光学素子の枚数で入射角依存性の少ない、消光比の大きな偏光素子を得ることができる。次に、ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子の構成について説明する。
図8は、反射型ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子を説明する図であり、図8(a)は構成を示す模式図、図8(b)は反射型ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子の効率を説明する図である。偏光素子は、2枚のブレーズド回折格子71と72を互いに平行で向かい合うように設置する。各々のブレーズド回折格子71と72は図7(a)に用いたものと同一で、溝の傾きθ=20°、ピッチd=200nmである。
入射光73に対して1枚目のブレーズド回折格子71を入射角αとなるように設置すると、2枚目のブレーズド回折格子72は1枚目と平行になっているため、1枚目のブレーズド回折格子71の0次光74は2枚目のブレーズド回折格子72に同一の入射角αで入射し、2枚目のブレーズド回折格子72の0次光による出射光75は出射角γ=αとなって入射光73と平行となり同一方向に進む。ところで、1枚目のブレーズド回折格子71に対する入射光73の入射角と2枚目のブレーズド回折格子72に入射する0次光の入射角がいつでもαに等しくなるため、入射光73に対する出射光75の総合効率は図7で説明した回折効率を2乗した値となる。
得られたTE波とTM波の総合効率はそれぞれ図8(b)に示すようにTE0次総合効率81とTM0次総合効率82となる。例えば、α=50°のときTE0次総合効率60.8%、TM0次総合効率1.0%、消光比(TE波/TM波)62.9が得られる。TE0次総合効率81とTM0次総合効率82は入射角の変化に対してその変化が小さい。ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子はブリュースター角を中心として小さな角度の範囲内でのみ偏光の効率が大きく、ブレーズド回折格子の組み合わせによる偏光素子の方が入射角に対する許容範囲が大きい。
実施例3によれば、図6に示した非偏光紫外レーザ41によりガラス基板11上の配向膜に配向処理を行うのに必要なパルス数は、例えば非偏光高出力紫外レーザ41のガラス基板11上における1パルス当りの照射エネルギーを0.22mJ/cm2とすると19パルス照射することによって、1ステップ分の処理が可能である。
次に本発明の実施例4として、図6に示した実施例3における光配向用偏光照射装置の光学系50に関して、偏光素子43の他の構成方法について説明する。図9は、実施例4における光配向用偏光照射装置の反射型ブレーズド回折格子の他の構成方法を説明する模式概略図である。図9(a)は構成を示す模式図、図9(b)は反射型ブレーズド回折格子の他の構成方法による偏光素子の効率を説明する図である。
実施例4では、偏光素子として、2枚のブレーズド回折格子の組み合わせにより、偏光素子への入射方向と偏光素子からの出射方向が互いに90°になるよう構成したものである。図9(a)に示すように、2枚のブレーズド回折格子91と92のなす角が45°になるように設置する。各々のブレーズド回折格子91と92は実施例3で用いたものと同一で、溝の傾きθ=20°、ピッチd=200nmである。入射光93に対し1枚目のブレーズド回折格子91を入射角αとなるように設置すると、2枚目のブレーズド回折格子92は1枚目と45°になっているため、1枚目のブレーズド回折格子91の0次光94は2枚目のブレーズド回折格子92に入射角45°−αで入射し、2枚目のブレーズド回折格子92の0次光による出射光95は出射角γ=45°−αとなって入射光93と90°となり進路を直角方向に変更できる。
ここで、入射光93に対する出射光95の総合効率を求めるため、図7(a)に示す回折効率において入射角αと入射角45°−αにおける効率を乗算すると、TE波とTM波の総合効率はそれぞれ図9(b)に示すように、TE0次総合効率101とTM0次総合効率102が求まる。例えば、α=22.5°のときTE0次総合効率61.0%、TM0次総合効率2.1%、消光比(TE波/TM波)29.2が得られる。
本実施例では、偏光素子として用いる回折格子に、反射型ブレーズド回折格子を複数組み合わせることにより偏光の進路方向を変更できる。これにより光路変更用のミラーと偏光系を兼用できる。
図10は、本発明の実施例5における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図10(a)は装置構成を示す図、図10(b)は偏光素子の効率の波長依存性を説明する図である。図10は光配向用偏光照射装置の光源に非偏光のランプを用いた場合である。ここでは、ランプとしてキセノンランプ、又は水銀ランプを使用し、その波長は260nm前後の紫外光である。ランプの出力光は非偏光のため、偏光素子により直線偏光に変換する。偏光素子は、実施例3で用いたブレーズド回折格子を組み合わせたものである。
図10(a)に示す実施例5の光配向用偏光照射装置110は、光学系120から構成される。光学系120は、キセノンランプ又は水銀ランプの光源111、コリメートレンズ112、バンドパスフィルタ113、偏光素子114、遮光板115、インテグレータレンズ116、照射レンズ117から構成される。光源111からの光はコリメートレンズ112で平行光に変換される。バンドパスフィルタ113で波長260nmの前後の光が偏光素子114に入射する。偏光素子114は実施例3と同一で、反射型ブレーズド回折格子を平行に2枚組み合わせたものである。
図10(b)に、入射角α=50°のときのTE0次総合効率121とTM0次総合効率122の波長依存性を示す。図示されたように、総合効率は、波長260nm前後で比較的平坦となっている。実施例5により、比較的広い波長帯域で消光比の比較的大きな偏光が得られることが分かる。遮光板115で0次光以外の光を遮蔽し、インテグレータレンズ116と照射レンズ117で照明光の均一化を図り、ガラス基板11に照射する。
図11は、本発明の実施例6における光配向用偏光照射装置の装置構成の説明図であり、図11(a)は全体構成の説明図、図11(b)は図11(a)の一部を説明するための斜視図である。実施例6は、光配向用偏光照射装置の光源が偏光紫外レーザで、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。光配向用偏光照射装置170は光学系180、ステージ系190で構成される。なお、図11(a)中、光学系180を矢印方向200からみた正面図を光学系180’とする。
光学系180は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ181、ビームエキスパンダ182、DOE183、遮光板184、集光レンズ185、シリンドリカルレンズ186から構成される。光学系180において、DOE183、集光レンズ185、シリンドリカルレンズ186以外は実施例1と同一である。
DOE183は、1次元のDOEで矢印方向200には台形状に強度分布を整形するが、矢印方向200と垂直方向には作用せず平行光を出力する。集光レンズ185は焦点距離の長いレンズで平行光を矢印方向200と垂直な方向で集光し、配向膜基板11に点状188に照射する。シリンドリカルレンズ186は集光レンズ185より焦点距離が小さく、集光レンズ185、シリンドリカルレンズ186によって、DOE183で得られた台形状の強度分布の像を矢印方向200に拡大して配向膜基板11に台形状187に照射する。このように偏光を一方向に集光し他方向に拡大して配向膜基板に照射することによりライン状に照射できる。
ステージ系190は、図11(b)に示すように、LCDの配向膜基板11、XYZθステージ191から構成される。光学系180による偏光の照射領域192はライン状で、XYZθステージ191はライン状照射領域192のライン方向と直角に連続走査する。このように、実施例6によれば、連続走査する際、各走査の隣接部分193とのつなぎ目194が、DOE183によって整形された台形状187の強度分布の斜辺部に一致するように位置決めすることにより、配向膜基板11の全面に一様に偏光を照射できる。
図12は、本発明の実施例7における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図12(b)は図12(a)の光学系を矢印240の方向からみた平面図である。また、図13は、非偏光紫外レーザの発振パルス波形を説明する図で、図13(a)は偏光ビームスプリッタ入射面でのパルス波形、図13(b)は配向膜基板面でのパルス波形を示す。実施例7は、光配向用偏光照射装置の光源が複数の非偏光紫外レーザから成り、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。
非偏光紫外レーザは、例えばKrFエキシマレーザで波長248nm、出力光はランダム偏光である。実施例7では、偏光素子に偏光ビームスプリッタを用い、偏光ビームスプリッタで分離されたp偏光とs偏光のうち、s偏光の偏光方向を変換してp偏光として照明光として用いることにより光源の利用効率を高くする。又、s偏光をp偏光に変換する際、遅延光路を設け、p偏光に変換するs偏光の位相を紫外レーザの発振パルス幅分だけ、遅延させる。これにより、p偏光とs偏光から偏光方向を変換したp偏光をパルス幅が2倍で一様な強度のp偏光として配向膜基板を一様に照射するものである。
実施例7の光配向用偏光照射装置の光学系220は、図12(a)に示すようにランダム偏光を出力する複数の非偏光紫外レーザ221、222、223、偏光ビームスプリッタa224、偏光ビームスプリッタb225、ビームエキスパンダ226、227、DOE228、遮光板229、集光レンズ230、シリンドリカルレンズ231、直角プリズム232、233、1/4波長板234、ミラー235から構成される。
図12(b)には、紫外レーザ221、222、223以外の偏光ビームスプリッタ224からシリンドリカルレンズ231は1組だけ記述されているが、各紫外レーザ221、223にはそれぞれ紫外レーザ222と同一の光学系要素が続いている。図12(a)に示すように、非偏光紫外レーザ222で出力されたランダム偏光は偏光ビームスプリッタa224でp偏光241とs偏光242に分離する。
偏光ビームスプリッタは、石英ガラスからなる直角プリズム2個で構成し、一方の直角プリズムの斜面に誘電体多層膜を蒸着し、他方の直角プリズムを接合したもので非偏光をp偏光の透過光とs偏光の反射光に分離する。透過したp偏光241はビームエキスパンダ226に入射する。一方、反射したs偏光242は偏光ビームスプリッタb225に入射する。入射したs偏光243は偏光ビームスプリッタb225で反射し、s偏光244は直角プリズム232に入射する。直角プリズム232と直角プリズム233は石英ガラスから成り、互いに向き合わせてわずかにずらすことにより遅延光路を形成している。
ここで、非偏光紫外レーザ222のレーザ出力の偏光ビームスプリッタa224におけるパルス波形を図16(a)に示す。P1はp偏光241、P2はs偏光242を示す。非偏光紫外レーザ222は繰返し周波数1kHz、パルス幅20nsである。直角プリズム232、233による遅延光路の往復の光路長を6mとすると図13(b)に示すように遅延光路通過後の配向膜基板11上でのパルス波形はp偏光242に対し、s偏光を変換したp偏光245の位相が1パルス分遅れる。そのため、両者はガラス基板11上で、パルス幅が2倍の一様な強度の偏光を得ることができる。
遅延光路の直角プリズム233を出射したs偏光244は1/4波長版234を通過することにより円偏光となり、ミラー235で反射して逆回りの円偏光となり、再度1/4波長板234を通過することによってp偏光となる。再度、遅延光路を通って偏光ビームスプリッタ225に入射し、p偏光のためビーム偏光スプリッタ225を透過してp偏光245はビームエキスパンダ227に入射する。
ビームエキスパンダ226、227、DOE228、遮光板229、集光レンズ230、シリンドリカルレンズ231は実施例6と同一の機能を有する。DOE228は1次元のDOEで、p偏光241とp偏光245に対し、矢印240の方向には作用せず平行光を出力し、矢印240と垂直の方向には台形状に強度分布を整形する。集光レンズ230によりp偏光241とp偏光245はガラス基板11に点状254には集光する。
又、集光レンズ230とシリンドリカルレンズ231によって、DOE228で得られたp偏光241とp偏光245による台形状の強度分布の像を拡大して配向膜基板11に台形状252に照射する。このように、実施例7によれば、偏光を一方向に集光し他方向に拡大して配向膜基板に照射し、更に非偏光紫外レーザ221、222、223による照射領域における強度分布の台形状斜辺部が重なるように照射することによりライン状の強度分布を一様にすることができる。そして、配向膜基板11を連続走査することにより、1回の走査で該配向膜基板11の全面に一様に偏光を照射できるため、処理時間は実施例6に対して1/3に短縮できる。
図14は、本発明の実施例8における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図14(a)は装置構成を示す図、図14(b)は図14(a)の光学系を矢印240の方向からみた平面図である。実施例8は、実施例7と同様に光配向用偏光照射装置の光源が複数の非偏光紫外レーザから成り、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。この場合、複数の紫外レーザを用いるため、各レーザの出力にばらつきがあると照明むらが発生する。そのため、各レーザの出力をモニタし、各レーザの出力を最も出力の小さいレーザの出力に調整する機構を設けた場合について説明する。又、偏光素子として偏光ビームスプリッタを用い、s偏光をp偏光に変換する際、遅延光路を通さずに、配向膜基板を一様に照明する場合について説明する。
実施例8の光配向用偏光照射装置の光学系260は、実施例7の光配向用偏光照射装置の光学系220に出力調整機構を追加し、遅延光路部を取り外したものである。実施例7と同一の構成要素には同一の番号を付けている。図14(b)に示したように、出力調整機構は、ビームスプリッタ261、262、263、紫外光強度検出センサ264、265、266、濃度可変フィルタ267,268、269、制御部270から構成される。
図14(a)に示すように、非偏光紫外レーザ222で出力されたランダム偏光はビームスプリッタ262で出力光の一部を取り出し、紫外光強度検出センサ265でその強度を測定する。測定値は制御部270に送られる。同様に、非偏光紫外レーザ221、223からの出力強度を紫外光強度検出センサ264、266で測定し、制御部270ですべてのレーザ出力の最小値を求め、各レーザの出力強度が揃うように、濃度可変フィルタ267、268、269に信号を送って、濃度可変フィルタを回転させ、透過率を変化させて、濃度可変フィルタ267、268、269通過後のレーザ強度が等しくなるように調整する。
濃度可変フィルタ268通過後のビームは、偏光ビームスプリッタa224でp偏光241とs偏光242に分離される。透過したp偏光241はビームエキスパンダ226に入射する。一方、反射したs偏光242は偏光ビームスプリッタb225を介して、実施例7とは異なり、遅延光路を経ることなく、1/4波長版234、ミラー235を往復してp偏光となる。
実施例8によれば、各レーザの出力をモニタすることにより各レーザの出力強度を揃え、パルス幅20nsで一様に照明することができる。偏光ビームスプリッタa224、偏光ビームスプリッタb225通過後の各構成要素による処理は実施例7と同一であるので、繰り返しの説明はしない。
1・・・・・・偏光紫外レーザ、2・・・・・・ビームエキスパンダ、3・・・・・・DOE、4・・・・・・遮光板、5・・・・・・照射レンズ、10・・・・・・光配向用偏光照射装置、11・・・・・・ガラス基板、
12・・・・・・XYZθステージ、13・・・・・・アライメント用遮蔽版、14・・・・・・アライメントマーク、15・・・・・・アライメント光学系、20・・・・・・光学系、23・・・・・・DOE、
30・・・・・・ステージ系、31・・・・・・制御部、32・・・・・・位置検出センサ、33・・・・・・Zステージ、34・・・・・・XYθステージ、35・・・・・・アライメント用遮蔽版ホルダ、40・・・・・・光学系、41・・・・・・非偏光紫外レーザ、42・・・・・・ビームエキスパンダ、43・・・・・・偏光素子、44・・・・・・遮光版、45・・・・・・DOE、46・・・・・・遮光版、47・・・・・・照射レンズ、50・・・・・・光学系、60・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、70・・・・・・光配向用偏光照射装置、71・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、72・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、91・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、92・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、110・・・・・・光配向用偏光照射装置、111・・・・・・光源、112・・・・・・コリメートレンズ、113・・・・・・バンドパスフィルタ、114・・・・・・偏光素子、115・・・・・・遮光板、116・・・・・・インテグレータレンズ、117・・・・・・照射レンズ、120・・・・・・光学系、150・・・・・・光配向用偏光照射装置、160・・・・・・ステージ系、170・・・・・・光配向用偏光照射装置、
180・・・・・・光学系、181・・・・・・偏光紫外レーザ、182・・・・・・ビームエキスパンダ、183・・・・・・DOE、184・・・・・・遮光板、185・・・・・・集光レンズ、186・・・・・・シリンドリカルレンズ、190・・・・・・ステージ系、220・・・・・・光学系、221・・・・・・非偏光紫外レーザ、222・・・・・・非偏光紫外レーザ、223・・・・・・非偏光紫外レーザ、224・・・・・・偏光ビームスプリッタa、225・・・・・・偏光ビームスプリッタb、226・・・・・・ビームエキスパンダ、227・・・・・・ビームエキスパンダ、228・・・・・・DOE、229・・・・・・遮光板、230・・・・・・集光レンズ、231・・・・・・シリンドリカルレンズ、232・・・・・・直角プリズム、233・・・・・・直角プリズム、234・・・・・・1/4波長板、235・・・・・・ミラー、261・・・・・・ビームスプリッタ、262・・・・・・ビームスプリッタ、263・・・・・・ビームスプリッタ、264・・・・・・紫外光強度検出センサ、265・・・・・・紫外光強度検出センサ、266・・・・・・紫外光強度検出センサ、267・・・・・・濃度可変フィルタ、268・・・・・・濃度可変フィルタ、269・・・・・・濃度可変フィルタ、270・・・・・・制御部。
12・・・・・・XYZθステージ、13・・・・・・アライメント用遮蔽版、14・・・・・・アライメントマーク、15・・・・・・アライメント光学系、20・・・・・・光学系、23・・・・・・DOE、
30・・・・・・ステージ系、31・・・・・・制御部、32・・・・・・位置検出センサ、33・・・・・・Zステージ、34・・・・・・XYθステージ、35・・・・・・アライメント用遮蔽版ホルダ、40・・・・・・光学系、41・・・・・・非偏光紫外レーザ、42・・・・・・ビームエキスパンダ、43・・・・・・偏光素子、44・・・・・・遮光版、45・・・・・・DOE、46・・・・・・遮光版、47・・・・・・照射レンズ、50・・・・・・光学系、60・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、70・・・・・・光配向用偏光照射装置、71・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、72・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、91・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、92・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、110・・・・・・光配向用偏光照射装置、111・・・・・・光源、112・・・・・・コリメートレンズ、113・・・・・・バンドパスフィルタ、114・・・・・・偏光素子、115・・・・・・遮光板、116・・・・・・インテグレータレンズ、117・・・・・・照射レンズ、120・・・・・・光学系、150・・・・・・光配向用偏光照射装置、160・・・・・・ステージ系、170・・・・・・光配向用偏光照射装置、
180・・・・・・光学系、181・・・・・・偏光紫外レーザ、182・・・・・・ビームエキスパンダ、183・・・・・・DOE、184・・・・・・遮光板、185・・・・・・集光レンズ、186・・・・・・シリンドリカルレンズ、190・・・・・・ステージ系、220・・・・・・光学系、221・・・・・・非偏光紫外レーザ、222・・・・・・非偏光紫外レーザ、223・・・・・・非偏光紫外レーザ、224・・・・・・偏光ビームスプリッタa、225・・・・・・偏光ビームスプリッタb、226・・・・・・ビームエキスパンダ、227・・・・・・ビームエキスパンダ、228・・・・・・DOE、229・・・・・・遮光板、230・・・・・・集光レンズ、231・・・・・・シリンドリカルレンズ、232・・・・・・直角プリズム、233・・・・・・直角プリズム、234・・・・・・1/4波長板、235・・・・・・ミラー、261・・・・・・ビームスプリッタ、262・・・・・・ビームスプリッタ、263・・・・・・ビームスプリッタ、264・・・・・・紫外光強度検出センサ、265・・・・・・紫外光強度検出センサ、266・・・・・・紫外光強度検出センサ、267・・・・・・濃度可変フィルタ、268・・・・・・濃度可変フィルタ、269・・・・・・濃度可変フィルタ、270・・・・・・制御部。
Claims (21)
- 光源に直線偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 光源に非偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 光源に直線偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 光源に非偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向膜基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 光源に紫外光ランプを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 光源に非偏光の複数の紫外レーザを用い、前記複数光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記複数の光源による強度分布が整形された偏光を、配向膜基板上でのライン状の照射領域を互いに接続させて照射し、前記配向膜基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
- 前記直線偏光の強度分布を台形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域の境界を重ねて位置決めし、当該前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記直線偏光の強度分布を矩形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域を当該配向膜基板上に形成された液晶表示素子のパネル部分と一致させる位置決めを行い、前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記直線偏光のライン方向の強度分布を台形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域がライン方向の境界で重ね合わせる位置決めを行い、前記配向膜基板を連続走査することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記複数の光源による直線偏光のライン方向の強度分布を台形状に整形し、前記複数の光源による強度分布が整形された偏光を、前記配向膜基板上でライン方向の境界を重ね合わせて照射し、前記配向膜基板を連続走査することを特徴とする請求項6に記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として回折格子を用いることを特徴とする請求項2又は請求項4乃至6の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記回折格子が、反射型ブレーズド回折格子の複数組み合わせから成ることを特徴とする請求項11に記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として偏光ビームスプリッタを用い、前記偏光ビームスプリッタで分離されたp偏光に加えて、分離されたs偏光をp偏光に変換して照射することを特徴とする請求項2又は請求項4乃至6の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記直線偏光の強度分布を整形する際、前記偏光のビーム径を拡大するビームエキスパンダの焦点距離を大きくすることにより、直線偏光の偏光方向のずれを小さくして偏光を保持することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
- 前記直線偏光の強度分布の整形を回折光学素子を用いて行うことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
- 直線偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
- 非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
- 直線偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
- 非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
- ランプからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
- 複数の非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光とそれに直交する偏光方向をもつ直線偏光に分離する偏光素子と、一方の直線偏光の偏光を他方の直線偏光の偏光方向に変換する偏光方向変換素子と、前記偏光素子及び前記偏光方向変換素子から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記強度分布が整形された偏光を前記配向基板にライン状の照射領域が互いに接続するように照射する偏光照射手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
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