JP2020148863A - 照射角測定方法及び光配向露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散光源を用いて斜め露光を行う場合の照射角の特定を適正に行うことができる。【解決手段】拡散光源による被照射面Ｆの走査露光に際して、被照射面に照射される光の照射角を測定する方法であって、走査方向に沿った被照射面上に設定間隔毎に複数の測定点Ｐを定め、測定点の各々で、照度計３の受光面３Ａを被照射面に一致させ、受光面の向きを設定角度毎変化させ、各角度で照度を測定し、測定点の各々で、測定された照度が最大となる最大照度とその最大照度になる受光面の向きの角度を求め、最大照度とその最大強度になる受光面の向きの角度とを掛け合わせて、全ての測定点の加重平均値を求め、この加重平均値を走査露光における照射角にする。【選択図】図１

Description

本発明は、照射角測定方法及び光配向露光方法に関するものである。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の使用用途の多様化の中で、ＶＲ（仮想現実）やＡＲ（拡張現実）などの用途を目的とした高精細化、応答速度の高速化、透過率の向上を進める上で、液晶配向処理におけるプレチルト角の安定化とコントラストの向上が重要な課題になっている。プレチルト角とは、液晶配向軸に沿った液晶分子の長軸と配向面とのなす角度であり、ＬＣＤの表示特性に大きく影響する配向処理の調整因子である。

光配向法において安定したプレチルト角を出現させるためには、光配向膜表面に対して法線方向から任意の角度で斜めに光照射を行う「斜め露光法」が有効であるとされている。従来、この「斜め露光法」を行う露光装置としては、指向性の高い光源を用いて、複数の反射板を介して光配向膜に対する照射角を設定する照射部を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。

一方、光配向膜は、ＬＣＤパネルの大型化に伴って処理すべき面積が広がっており、光配向用の露光装置は、光配向膜の幅方向に延びる長尺な光照射領域を有し、光照射領域の長手方向に交差する方向に光配向膜となる膜材（ワーク）又は露光装置の光源を移動させる走査露光（スキャン露光）方式が一般に採用されている。走査露光方式の露光装置では、光照射領域の長さに対応した棒状の光源と、この光源からの光を光照射領域に向けるリフレクタと、光源からの光を偏光光にするワイヤーグリッド偏光子とを備えると共に、光源の長手方向に対して交差する方向に膜材を搬送する搬送装置を備えたものが知られている（下記特許文献２参照）。

特開２０１１−１７５０２５号公報 特開２００６−１２６４６４号公報

「斜め露光法」を行う従来の露光装置は、光源が比較的高価な指向性の高いものに限定されているが、大面積のワークを処理するために、前述した走査露光方式の露光装置で用いられる棒状の散乱光源から出射される光を用い、これを被照射面に斜めに照射して、配向される液晶分子にプレチルト角を出現させる光配向露光方法が検討されている。

この際、散乱光源からは様々方向に光が放射されるので、散乱光源から放射される光に何らかの手段で斜光化を行っているとしても、その際の照射角の特定は難しく、斜光化された拡散光源に対して、配向される液晶分子に適正なプレチルト角を出現させるために必要となる照射角を明確に特定することができない問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、拡散光源を用いて斜め露光を行う場合の照射角の特定を適正に行うことができるようにすること、光配向露光において拡散光源を用いて斜め露光を行う際に、液晶分子に適正なプレチルト角を出現させるために必要となる照射角を明確に特定できるようにすること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。

拡散光源による被照射面の走査露光に際して、前記被照射面に照射される光の照射角を測定する方法であって、走査方向に沿った前記被照射面上に設定間隔毎に複数の測定点を定め、前記測定点の各々で、照度計の受光面を前記被照射面に一致させ、前記受光面の向きを設定角度毎変化させ、各角度での照度を測定し、前記測定点の各々で、測定された照度が最大となる最大照度と、その最大照度になる前記受光面の向きの角度を求め、前記最大照度とその最大照度になる前記受光面の向きの角度とを掛け合わせて、全ての前記測定点の加重平均値を求め、該加重平均値を走査露光おける照射角にすることを特徴とする照射角測定方法。

拡散光源による斜め露光で被照射面を走査露光する光配向露光方法であって、走査方向に沿った被照射面上に設定間隔毎に複数の測定点を定め、前記測定点の各々で、照度計の受光面を前記被照射面に一致させ、前記受光面の向きを設定角度毎変化させ、各角度で照度を測定し、前記測定点の各々で、測定された照度が最大となる最大照度と、その最大照度になる前記受光面の向きの角度を求め、前記最大照度とその最大照度になる前記受光面の向きの角度とを掛け合わせて、全ての前記測定点の加重平均値を求め、該加重平均値を前記斜め露光の照射角とすることを特徴とする光配向露光方法。

このような特徴を備えた本発明によると、拡散光源を用いて斜め露光を行う場合の照射角の特定を適正に行うことができ、光配向露光において拡散光源を用いて斜め露光を行う際に、液晶分子に適正なプレチルト角を出現させるために必要となる照射角を明確に特定することができる。これにより、プレチルト角と照射角との関係を効果的に評価することができる。

本発明の実施形態に係る照射角測定方法を説明する説明図である。 測定点における測定結果を示すグラフである。 測定範囲での測定位置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る照射角測定方法を適用した光配向露光装置を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

本発明の実施形態に係る照射角測定方法は、図１に示すように、散乱光源１から出射される光を被照射面Ｆに照射しながら、被照射面Ｆと散乱光源１とを走査方向に沿って相対的に移動させる走査露光を行うに際して、被照射面Ｆに照射される光の照射角を測定する方法である。散乱光源１から出射された散乱光は、ルーバー（Louver）などを含む斜光化部材２を通過することで、斜光化されて被照射面Ｆに照射されるが、元の光が散乱光であるため、被照射面Ｆには様々な角度の光が照射されることになる。

このような走査露光において照射角を測定するには、先ず、走査方向に沿った被照射面Ｆ上に設定間隔毎に複数の測定点Ｐを定める。そして、測定点Ｐの各々で、照度計３の受光面３Ａの中心を被照射面Ｆに一致させ、受光面３Ａの向きを設定角度毎変化させ、各角度での照度を測定する。この際、測定点Ｐ上の走査方向に垂直な回転軸Ｒの周りに受光面３Ａを回転することで、受光面３Ａの向きを所定の角度に変化させることができる。

図１において、受光面３Ａの向きを表す基準線３Ｂは、測定点Ｐを通り受光面３Ａに対して垂直な線である。この基準線３Ｂと測定点Ｐを通り走査方向に垂直な基準線３Ｖとのなす角度θが、受光面３Ａの向きの角度になる。この角度θを、例えば、０°（被照射面に垂直な方向）から±９０°の範囲で、５°間隔で変化させ、各角度での照度を測定する。

図２は、一つの測定点Ｐで測定された角度θ毎の照度分布をグラフ化したものである。ここでは、一つの測定点Ｐで、受光面３Ａの向きの角度θを０°から±９０°の範囲で５°間隔で変化させ、各角度での照度測定値から近似曲線を求め、その近似曲線から最大照度Ｉmaxと、その最大照度Ｉmaxになる受光面３Ａの向きの角度θmaxを求める。この測定を走査方向に沿った全ての測定点Ｐで行うことで、各測定点Ｐで、最大照度Ｉmaxとその最大照度Ｉmaxになる受光面３Ａの向きの角度θmaxが求められる。

このような測定結果が得られると、その結果から全ての測定点Ｐの加重平均値を求め、その加重平均値を走査露光における照射角αとする。すなわち、下記式（１）によって、照射角αを求める。

図３は、２次元平面に広がる測定範囲で照射角を求める例を示している。図示Ｘ方向が走査方向を示し、図示Ｙ方向が走査方向と交差する方向を示している。図において、直線Ｌ１〜Ｌ５は、走査方向に沿った直線であり、被照射面内の測定範囲に設定間隔Ｙｓ毎に設定されている。そして、その直線Ｌ１〜Ｌ５の各直線上には、設定間隔Ｘｓ毎に前述した測定点Ｐが定められている。

このような測定範囲の照射角を求めるには、直線Ｌ１〜Ｌ５上の各測定点Ｐにおいて、前述したように、照度計３の受光面３Ａの向きを変化させて、各角度θでの照度を測定し、前述したように近似曲線を求めて、最大照度Ｉmaxとその最大照度Ｉmaxになる受光面３Ａの向き（角度θmax）を求める。そして、直線Ｌ１〜Ｌ５上の全ての測定点Ｐに対して、上記の式（１）における照射角αを求めて、これを２次元平面に広がる測定範囲での照射角とする。

図４には、前述した照射角測定方法を適用した光配向露光装置を示している。光配向露光装置１００は、ステージ３０上に支持される基板Ｍの表面Ｍａに光配向処理を施す装置であり、図示の走査方向に移動し、被照射面Ｆに基板Ｍの表面Ｍａを支持するステージ３０と、被照射面Ｆに光を照射する光照射部１０と、被照射面Ｆに配置した受光面３Ａの角度を変更する角度変更機構４を備えた照度計３を備えている。図示の例では、ステージ３０を走査方向に移動させる例を示しているが、ステージ３０に対して光照射部１０を走査方向に移動するものであってもよい。

光照射部１０は、基板Ｍの表面Ｍａに偏光光を照射して走査露光を行うものであり、前述した散乱光源１と散乱光源１から出射する散乱光を斜光化する斜光化部材２を備えると共に、波長フィルタ１１と偏光子１２と反射鏡１３などを備えている。

照度計３は、その受光面３Ａの中心が被照射面Ｆと一致するように配置され、走査方向及び走査方向と交差する方向に移動可能に配備されている。照度計３の角度変更機構４は、受光面３Ａの向きの角度θを前述したように変化させることができる。この照度計３は、基板Ｍの表面Ｍａに形成される光配向膜の感光波長域の感度特性を有している。

光配向露光装置１００による光配向露光方法は、光配向処理の走査露光を行うに先だって、光照射部１０の光照射領域を含む測定領域Ｓ内に照度計３の受光面３Ａを移動させ、走査方向に沿って受光面３Ａを移動させることで、光照射部１０から被照射面Ｆに照射される光の照射角を測定領域内の測定点Ｐにて測定する。

測定手順としては、先ず、ステージ３０を、測定領域Ｓの外に退避させて、照度計３の受光面３Ａが測定領域Ｓ内の被照射面Ｆの所定の測定点Ｐ上に位置するように、照度計３を移動させる。この状態で、受光面３Ａの向きを変化させ、その測定点Ｐにおける角度θ毎の照度測定値を図２に示すように測定する。そして、測定点Ｐ毎に照度計３を移動させることで、複数の測定点Ｐで、同様の測定がなされ、測定された角度θ毎の照度測定値が無線又は有線の通信回線を介して演算処理部２０に送信される。

このような測定を繰り返して、光照射部１０の測定領域Ｓ内に設定された全ての測定点Ｐで角度θ毎の照度測定値を測定する。ここで、測定領域Ｓは、散乱光源１の中心に対称な領域となるように設定され、光照射部１０の光照射領域と斜光化によって実際に光が照射されない領域を含んでいる。

全ての測定点Ｐで測定された角度θ毎の照度測定値が演算処理部２０に送信されると、演算処理部２０は、各測定点Ｐで図２に示すような近似曲線を求め、各測定点Ｐでの（Ｉmax，θmax）を求める。そして、全ての測定点Ｐで求めた（Ｉmax，θmax）を用いて、前述した式（１）から照射角αを求める。

演算処理部２０による照射角αの演算処理は、全ての測定点Ｐに対して行うこともできるし、複数の測定点Ｐをグループ化して、グループ化した複数の測定範囲内の照射角αを個別に求め、これらを比較検証することもできる。この場合のグループ化は、２次元的な範囲内の複数の測定点Ｐであっても、直線的に並んだ複数の測定点Ｐであってもよい。図３に示すように、走査方向に沿った直線Ｌ１〜Ｌ５毎にグループ化して各々の照射角αを求めると、走査方向と交差する方向における照射角αのばらつきを検証することができる。

その後の光配向処理においては、照度計３の受光面３Ａをステージ３０の走査範囲から退避させ、ステージ３０を走査方向に移動させる。基板Ｍの表面Ｍａが光照射部１０の光照射領域を通過することで、表面Ｍａの光配向処理が行われる。

以上説明したように、本発明の実施形態によると、拡散光源を用いて斜め露光を行う場合の照射角の特定を適正に行うことができ、光配向露光において拡散光源を用いて斜め露光を行う際に、液晶分子に適正なプレチルト角を出現させるために必要となる照射角を明確に特定することができる。これにより、プレチルト角と照射角との関係を効果的に評価することができる。

１：散乱光源，２：斜光化部材，
３：照度計，３Ａ：受光面，３Ｂ，３Ｖ：基準線，４：角度変更機構，
１０：光照射部，１１：波長フィルタ，１２：偏光子，１３：反射鏡，
２０：演算処理部，３０：ステージ，
１００：光配向露光装置，Ｆ：被照射面，Ｐ：測定点，Ｒ：回転軸，
Ｍ：基板，Ｍａ：表面

Claims (6)

1. 拡散光源による被照射面の走査露光に際して、前記被照射面に照射される光の照射角を測定する方法であって、
   走査方向に沿った前記被照射面上に設定間隔毎に複数の測定点を定め、
   前記測定点の各々で、照度計の受光面を前記被照射面に一致させ、前記受光面の向きを設定角度毎変化させ、各角度での照度を測定し、
   前記測定点の各々で、測定された照度が最大となる最大照度と、その最大照度になる前記受光面の向きの角度を求め、
   前記最大照度とその最大照度になる前記受光面の向きの角度とを掛け合わせて、全ての前記測定点の加重平均値を求め、該加重平均値を走査露光おける照射角にすることを特徴とする照射角測定方法。
2. 前記受光面の向きを変化させる範囲は、前記被照射面に垂直な方向から±９０°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の照射角測定方法。
3. 拡散光源による斜め露光で被照射面を走査露光する光配向露光方法であって、
   走査方向に沿った被照射面上に設定間隔毎に複数の測定点を定め、
   前記測定点の各々で、照度計の受光面を前記被照射面に一致させ、前記受光面の向きを設定角度毎変化させ、各角度で照度を測定し、
   前記測定点の各々で、測定された照度が最大となる最大照度と、その最大照度になる前記受光面の向きの角度を求め、
   前記最大照度とその最大照度になる前記受光面の向きの角度とを掛け合わせて、全ての前記測定点の加重平均値を求め、該加重平均値を前記斜め露光の照射角とすることを特徴とする光配向露光方法。
4. 前記測定点を走査方向に沿った直線の上に設定し、
   前記被照射面内の測定範囲で設定間隔毎に前記直線を複数設定し、複数の前記直線における全ての前記測定点から求められる前記加重平均値を、前記測定範囲における前記斜め露光の照射角とすることを特徴とする請求項３記載の光配向露光方法。
5. 前記照度計は、前記被照射面となる光配向膜の感光波長域の感度特性を有することを特徴とする請求項３又は４記載の光配向露光方法。
6. 拡散光源による斜め露光で被照射面を走査露光する光配向露光装置であって、
   前記被照射面に基板の表面を支持するステージと、
   前記散乱光源から出射する散乱光を斜光化して前記被照射面に照射する光照射部と、
   前記被照射面に配置した受光面の角度を変更する角度変更機構を備えた照度計とを備え、
   前記光照射部の光照射領域を含む測定領域内に前記受光面を移動して、角度の異なる前記受光面で照度を測定することで前記斜め露光の照射角を測定し、前記光照射領域に前記基板の表面を移動して、測定した照射角での走査露光を行うことを特徴とする光配向露光装置。

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