JP2677199B2 - 配向膜検査装置および検査方法 - Google Patents
配向膜検査装置および検査方法Info
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の製造時
に必要とされる配向膜の検査装置および検査方法に関す
るものである。
に必要とされる配向膜の検査装置および検査方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置においては、棒状の液晶分
子を配列させるために、配向処理が行われている。広く
用いられている配向処理は以下に述べるようなものであ
る。初めに、基板上に有機高分子からなる配向膜を形成
する。この後、レーヨンなどのバフ布で配向膜を擦る。
この擦る処理は、ラビング処理と呼ばれている。この結
果、液晶分子は擦った基板面内の方向（以下では、ラビ
ング方向と呼ぶ。）に配向するようになる。
子を配列させるために、配向処理が行われている。広く
用いられている配向処理は以下に述べるようなものであ
る。初めに、基板上に有機高分子からなる配向膜を形成
する。この後、レーヨンなどのバフ布で配向膜を擦る。
この擦る処理は、ラビング処理と呼ばれている。この結
果、液晶分子は擦った基板面内の方向（以下では、ラビ
ング方向と呼ぶ。）に配向するようになる。
【０００３】以上の現象は、以下のように説明されてい
る。配向膜中の高分子鎖はラビング処理以前には乱雑な
配置をしており、ラビング処理を行うことにより配向膜
表面の高分子鎖が整列するようになる。この整列は、高
分子の一軸延伸と同様な過程で生じると考えられてい
る。以上のような配向膜表面の高分子鎖の整列は、赤外
吸収測定や複屈折測定によって確認されている（赤外吸
収測定の例としては、“ジ エフクト オブ ラブド
ポリマー フィルムズ オン ザ リキッド クリスタ
ル アライメント”、イシハラ等、リキッド クリスタ
ル ４巻 ６６９ページ １９８９年に見ることができ
る。また、複屈折測定の例は、“ザ メカニズム オブ
ポリマー アライメント オブ リキッド クリスタ
ル マテリアルズ、ギアリー等、ジャーナル オブ ア
プライド フィジックス ６２巻４１００ページ １９
８７年に見ることができる）。
る。配向膜中の高分子鎖はラビング処理以前には乱雑な
配置をしており、ラビング処理を行うことにより配向膜
表面の高分子鎖が整列するようになる。この整列は、高
分子の一軸延伸と同様な過程で生じると考えられてい
る。以上のような配向膜表面の高分子鎖の整列は、赤外
吸収測定や複屈折測定によって確認されている（赤外吸
収測定の例としては、“ジ エフクト オブ ラブド
ポリマー フィルムズ オン ザ リキッド クリスタ
ル アライメント”、イシハラ等、リキッド クリスタ
ル ４巻 ６６９ページ １９８９年に見ることができ
る。また、複屈折測定の例は、“ザ メカニズム オブ
ポリマー アライメント オブ リキッド クリスタ
ル マテリアルズ、ギアリー等、ジャーナル オブ ア
プライド フィジックス ６２巻４１００ページ １９
８７年に見ることができる）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際の液晶
表示基板上の配向膜を検査するには以下のような課題が
ある。液晶表示装置は、赤外域において不透明なガラス
基板を用いて作成される。このため、実際の液晶表示基
板上の配向膜を検査することは困難である。
表示基板上の配向膜を検査するには以下のような課題が
ある。液晶表示装置は、赤外域において不透明なガラス
基板を用いて作成される。このため、実際の液晶表示基
板上の配向膜を検査することは困難である。
【０００５】複屈折量が微少なため、複屈折測定におい
ては配向膜の種類によっては測定できない場合がある。
また、ガラス基板自身が残留歪みを持っている場合もあ
り、配向膜自身の複屈折量のみを測定することが困難で
ある。
ては配向膜の種類によっては測定できない場合がある。
また、ガラス基板自身が残留歪みを持っている場合もあ
り、配向膜自身の複屈折量のみを測定することが困難で
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、一定の
偏光状態を有する励起光を照射する機構と、被験物であ
る配向膜を有する基板を設置する試料台と、被験物から
の蛍光が入射する偏光板と、検出器を備えていることか
ら構成される配向膜検査装置である。
偏光状態を有する励起光を照射する機構と、被験物であ
る配向膜を有する基板を設置する試料台と、被験物から
の蛍光が入射する偏光板と、検出器を備えていることか
ら構成される配向膜検査装置である。
【０００７】第２の本発明は、一定の偏光状態を有する
励起光を被験物である配向膜を有する基板に照射する機
構と、被験物からの蛍光を入射する偏光分離素子と、偏
光分離素子からの２つの偏光を検出する検出器を備えて
いることから構成される配向膜検査装置である。
励起光を被験物である配向膜を有する基板に照射する機
構と、被験物からの蛍光を入射する偏光分離素子と、偏
光分離素子からの２つの偏光を検出する検出器を備えて
いることから構成される配向膜検査装置である。
【０００８】本発明の配向膜検査方法は、一定の偏光状
態を有する励起光を、被験試料である配向膜を有する基
板に照射し、被験試料から発せられた蛍光を偏光板に入
射させ検出器で検出し、前記偏光板を回転させて検出器
の出力を測定することを特徴とする。なお、偏光板を回
転する代りに、被験試料を回転させてもよいし、励起光
である直線偏光の偏光方位を回転させてもよい。
態を有する励起光を、被験試料である配向膜を有する基
板に照射し、被験試料から発せられた蛍光を偏光板に入
射させ検出器で検出し、前記偏光板を回転させて検出器
の出力を測定することを特徴とする。なお、偏光板を回
転する代りに、被験試料を回転させてもよいし、励起光
である直線偏光の偏光方位を回転させてもよい。
【０００９】また、本発明の他の配向膜検査方法は、一
定の偏光状態を有する励起光を被験試料である配向膜を
有する基板に照射し、被験試料から発した蛍光を偏光方
向によって分離し、分離した蛍光を各々の検出器で検出
し、両検出器の信号を比較することを特徴とする。
定の偏光状態を有する励起光を被験試料である配向膜を
有する基板に照射し、被験試料から発した蛍光を偏光方
向によって分離し、分離した蛍光を各々の検出器で検出
し、両検出器の信号を比較することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の第１の配向膜検査装置および配向膜検
査方法の原理および作用を図１を用いて説明する。図１
では透過型の測定形態になっているが、反射型の測定形
態でも可能である。本発明においては、励起光が被験物
である液晶表示用基板に照射される。この励起光は、直
線偏光かあるいは円偏光を用いる。液晶表示装置用基板
上の配向膜は、励起光によって励起され蛍光を発する。
発せられる蛍光は、整列した分子鎖のために偏光状態が
偏っている。そこで、蛍光を一度偏光板を通過させ検出
器を用いて検出する。この蛍光の偏光状態を解析するた
めに、偏光板を回転させて、各偏光方位に対する蛍光強
度を測定する。あるいは、被験試料である配向膜を入射
直線偏光に対して回転させて、蛍光の偏光状態を解析す
る。これにより、配向膜中の分子鎖が配列していれば偏
光板の方位角によって蛍光強度が大きく変化する。も
し、配向膜中の分子鎖が配列していなければ、偏光板の
方位角で蛍光強度は変化しない。以上のように本発明を
用いることにより、配向膜中の分子鎖配列状態を解析す
ることができる。この結果、液晶表示装置用基板上の配
向膜の検査を行うことができる。
査方法の原理および作用を図１を用いて説明する。図１
では透過型の測定形態になっているが、反射型の測定形
態でも可能である。本発明においては、励起光が被験物
である液晶表示用基板に照射される。この励起光は、直
線偏光かあるいは円偏光を用いる。液晶表示装置用基板
上の配向膜は、励起光によって励起され蛍光を発する。
発せられる蛍光は、整列した分子鎖のために偏光状態が
偏っている。そこで、蛍光を一度偏光板を通過させ検出
器を用いて検出する。この蛍光の偏光状態を解析するた
めに、偏光板を回転させて、各偏光方位に対する蛍光強
度を測定する。あるいは、被験試料である配向膜を入射
直線偏光に対して回転させて、蛍光の偏光状態を解析す
る。これにより、配向膜中の分子鎖が配列していれば偏
光板の方位角によって蛍光強度が大きく変化する。も
し、配向膜中の分子鎖が配列していなければ、偏光板の
方位角で蛍光強度は変化しない。以上のように本発明を
用いることにより、配向膜中の分子鎖配列状態を解析す
ることができる。この結果、液晶表示装置用基板上の配
向膜の検査を行うことができる。
【００１１】次に本発明の第２の配向膜検査装置および
検査方法の原理および作用について図２を用いて説明す
る。ラビング処理を施した配向膜は、膜全体の分子鎖が
配列するのではなく、配向膜の極表面の分子鎖のみが配
列する。このように、配向膜はラビング処理によって、
分子鎖が整列している極表面の異方層とラビング処理に
よって影響を受けない分子鎖が整列していない等方層か
ら構成されると考えられることができる。このため、入
射直線偏光によって発する蛍光は、異方層からの蛍光と
等方層からの蛍光から構成される。異方層からの蛍光は
分子鎖の整列に関する情報を含んでいるが、等方層から
の蛍光の方が大きい。そこで本発明では、図１の偏光板
に代わり偏光分離素子を用いる。発生した蛍光を偏光分
離素子によって偏光方向で分離し、２つの検出器で同時
に受光する。そして、２つの検出器の信号の差を検出す
る。配向膜の等方層からの蛍光は、偏光方向が偏ってい
ないため、２つの検出器の信号が等しくなり、信号差を
検出する段階で相殺される。一方、異方層からの蛍光
は、整列した分子鎖のため偏光方向が偏っているため、
２つの検出器の信号間に差が現れる。これから、偏光分
離した蛍光信号の差が小さければ、極表面の分子整列が
大きく、液晶を十分に配列させることができると判断で
きる。一方、偏光分離した蛍光信号の差が小さければ、
液晶を配列させることができないと判断できる。
検査方法の原理および作用について図２を用いて説明す
る。ラビング処理を施した配向膜は、膜全体の分子鎖が
配列するのではなく、配向膜の極表面の分子鎖のみが配
列する。このように、配向膜はラビング処理によって、
分子鎖が整列している極表面の異方層とラビング処理に
よって影響を受けない分子鎖が整列していない等方層か
ら構成されると考えられることができる。このため、入
射直線偏光によって発する蛍光は、異方層からの蛍光と
等方層からの蛍光から構成される。異方層からの蛍光は
分子鎖の整列に関する情報を含んでいるが、等方層から
の蛍光の方が大きい。そこで本発明では、図１の偏光板
に代わり偏光分離素子を用いる。発生した蛍光を偏光分
離素子によって偏光方向で分離し、２つの検出器で同時
に受光する。そして、２つの検出器の信号の差を検出す
る。配向膜の等方層からの蛍光は、偏光方向が偏ってい
ないため、２つの検出器の信号が等しくなり、信号差を
検出する段階で相殺される。一方、異方層からの蛍光
は、整列した分子鎖のため偏光方向が偏っているため、
２つの検出器の信号間に差が現れる。これから、偏光分
離した蛍光信号の差が小さければ、極表面の分子整列が
大きく、液晶を十分に配列させることができると判断で
きる。一方、偏光分離した蛍光信号の差が小さければ、
液晶を配列させることができないと判断できる。
【００１２】以上のように、本発明を用いれば、配向膜
の極表面の整列した分子鎖のみの情報を引き出すことが
可能である。この結果、液晶表示装置用基板上の配向膜
のラビング状態を確認することができる。
の極表面の整列した分子鎖のみの情報を引き出すことが
可能である。この結果、液晶表示装置用基板上の配向膜
のラビング状態を確認することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図３は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。本実施例においては、顕微鏡の反射照射部分に水銀
ランプ８を用いた。また、水銀ランプ８からの光が単色
化されるように４５０ｎｍの干渉フィルター９を配置し
た。単色化された励起光は偏光板１０を経てダイクロイ
ックプリズム１１に入射し、対物レンズ１３を通過して
被験物である試料に入射する。試料の配向膜は励起され
て蛍光を発するが、発せられた蛍光がダイクロイックプ
リズム１１に入射し干渉フィルター５００ｎｍを通過後
偏光板に入射するように設置した。また、偏光板はステ
ッピングモーターによって偏光透過方位が回転するよう
に設計している。また、用いたダイクロイックプリズム
は、４５０ｎｍの光を反射し、５００ｎｍの光は透過す
るように設計したものを用いた。ダイクロイックプリズ
ムは、試料表面で反射した励起光を反射するため、光電
子倍増管１２に励起光は入射しない。光電子倍増管１２
の光電流は電圧に変換され電圧計１７に送られる。
て説明する。図３は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。本実施例においては、顕微鏡の反射照射部分に水銀
ランプ８を用いた。また、水銀ランプ８からの光が単色
化されるように４５０ｎｍの干渉フィルター９を配置し
た。単色化された励起光は偏光板１０を経てダイクロイ
ックプリズム１１に入射し、対物レンズ１３を通過して
被験物である試料に入射する。試料の配向膜は励起され
て蛍光を発するが、発せられた蛍光がダイクロイックプ
リズム１１に入射し干渉フィルター５００ｎｍを通過後
偏光板に入射するように設置した。また、偏光板はステ
ッピングモーターによって偏光透過方位が回転するよう
に設計している。また、用いたダイクロイックプリズム
は、４５０ｎｍの光を反射し、５００ｎｍの光は透過す
るように設計したものを用いた。ダイクロイックプリズ
ムは、試料表面で反射した励起光を反射するため、光電
子倍増管１２に励起光は入射しない。光電子倍増管１２
の光電流は電圧に変換され電圧計１７に送られる。
【００１４】試料として、ガラス基板上にポリイミド配
向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５１）をスピン塗布し
２００℃で焼成したものを２枚用意した。この内１枚の
試料をレーヨン製のバブ布でラビングした。この後、図
３の試料回転ステージ１４上に試料を置き、ステージ１
４を回転させて電圧を記録した。結果を図４に示す。ラ
ビング処理を施さない試料は偏光板を回転させても電圧
に変化は生じなかったが、ラビング処理を施した試料で
はステージを回転させると電圧変化を生じた。
向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５１）をスピン塗布し
２００℃で焼成したものを２枚用意した。この内１枚の
試料をレーヨン製のバブ布でラビングした。この後、図
３の試料回転ステージ１４上に試料を置き、ステージ１
４を回転させて電圧を記録した。結果を図４に示す。ラ
ビング処理を施さない試料は偏光板を回転させても電圧
に変化は生じなかったが、ラビング処理を施した試料で
はステージを回転させると電圧変化を生じた。
【００１５】試料回転ステージを回転させる代わりに、
偏光板を回転させても図４と同様の信号を得ることがで
きた。また、励起光用偏光板、すなわち直線偏光の偏光
面を回転させても図４と同様の信号を得ることができ
た。
偏光板を回転させても図４と同様の信号を得ることがで
きた。また、励起光用偏光板、すなわち直線偏光の偏光
面を回転させても図４と同様の信号を得ることができ
た。
【００１６】以上のように、本発明の測定方法を用いる
ことによりラビングによる配向膜中の分子鎖の配列を検
出することができる。これにより、ラビング処理後の配
向膜の状態を検査することが可能となる。
ことによりラビングによる配向膜中の分子鎖の配列を検
出することができる。これにより、ラビング処理後の配
向膜の状態を検査することが可能となる。
【００１７】図５は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。本実施例においては、顕微鏡の反射照明部分に水銀
ランプ８を用いた。また、水銀ランプからの光が単色化
されるように４５０ｎｍの干渉フィルター９を配置し
た。単色化された励起光は偏光板１０を経てダイクロイ
ックプリズマ１１に入射し、対物レンズ１３を通過して
被験物である試料に入射する。試料の配向膜３は励起さ
れて蛍光を発するが、発せられた蛍光がダイクロイック
プリズムに入射し干渉フィルター５００ｎｍを通過後ウ
オラストンプリズムに入射するように配置した。用いた
ダイクロイックプリズム１１は、４５０ｎｍの光を反射
するように設計したものを用いた。ダイクロイックプリ
ズム１１は、試料表面で反射した励起光を反射するた
め、光電子倍増管に励起光は入射しない。ウオラストン
プリズムは、蛍光を２つの偏光方向の異なる光線に分離
する。それぞれ分離された光線を独立に検出するため
に、２つの光電子倍増管１２，１５を配置した。２つの
光電子倍増管１２，１５の光電流は電圧に変換し、両電
圧を差動入力増幅器１６に入力するようにした。
る。本実施例においては、顕微鏡の反射照明部分に水銀
ランプ８を用いた。また、水銀ランプからの光が単色化
されるように４５０ｎｍの干渉フィルター９を配置し
た。単色化された励起光は偏光板１０を経てダイクロイ
ックプリズマ１１に入射し、対物レンズ１３を通過して
被験物である試料に入射する。試料の配向膜３は励起さ
れて蛍光を発するが、発せられた蛍光がダイクロイック
プリズムに入射し干渉フィルター５００ｎｍを通過後ウ
オラストンプリズムに入射するように配置した。用いた
ダイクロイックプリズム１１は、４５０ｎｍの光を反射
するように設計したものを用いた。ダイクロイックプリ
ズム１１は、試料表面で反射した励起光を反射するた
め、光電子倍増管に励起光は入射しない。ウオラストン
プリズムは、蛍光を２つの偏光方向の異なる光線に分離
する。それぞれ分離された光線を独立に検出するため
に、２つの光電子倍増管１２，１５を配置した。２つの
光電子倍増管１２，１５の光電流は電圧に変換し、両電
圧を差動入力増幅器１６に入力するようにした。
【００１８】試料として、ガラス基板上にポリイミド配
向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５１）をスピン塗布し
２００℃で焼成したものを２枚用意した。この内１枚の
試料をレーヨン製のバフ布でラビングした。この後、試
料を図５の試料回転ステージ１４上に置き、試料回転ス
テージを回転させながら、差動入力増幅器１６の出力を
記録した。結果を、図６に示す。図６から分かるように
ラビング処理を施さない試料については大きな信号を観
測できず、信号の大きさも試料回転ステージの角度に依
存しない。一方、ラビング処理を施した試料では、試料
回転ステージの角度に依存した大きさの信号を得ること
ができた。
向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５１）をスピン塗布し
２００℃で焼成したものを２枚用意した。この内１枚の
試料をレーヨン製のバフ布でラビングした。この後、試
料を図５の試料回転ステージ１４上に置き、試料回転ス
テージを回転させながら、差動入力増幅器１６の出力を
記録した。結果を、図６に示す。図６から分かるように
ラビング処理を施さない試料については大きな信号を観
測できず、信号の大きさも試料回転ステージの角度に依
存しない。一方、ラビング処理を施した試料では、試料
回転ステージの角度に依存した大きさの信号を得ること
ができた。
【００１９】本発明の第３の実施例として、図５の試料
回転ステージの代わりＸＹステージを取り付けたものを
用いた。また、被験試料として、２００ｍｍ角のガラス
基板にポリイミド配向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５
１）をスピン塗布後２００℃で焼成しラビングしたもの
を用意した。ＸＹステージに被験試料を置き、差動入力
増幅器の出力が最大になるように被験試料の設置方向を
調整した。この後、ＸＹステージをＸ軸方向に送りなが
ら、差動入力増幅器の出力を記録した。結果を、図７に
示す。これにより、図７の左側の信号が右側の信号より
大きくなる傾向があることが分かる。これは、面内のラ
ビング強度が不均一なためと判断される。
回転ステージの代わりＸＹステージを取り付けたものを
用いた。また、被験試料として、２００ｍｍ角のガラス
基板にポリイミド配向膜（日本合成ゴム製 ＡＬ１０５
１）をスピン塗布後２００℃で焼成しラビングしたもの
を用意した。ＸＹステージに被験試料を置き、差動入力
増幅器の出力が最大になるように被験試料の設置方向を
調整した。この後、ＸＹステージをＸ軸方向に送りなが
ら、差動入力増幅器の出力を記録した。結果を、図７に
示す。これにより、図７の左側の信号が右側の信号より
大きくなる傾向があることが分かる。これは、面内のラ
ビング強度が不均一なためと判断される。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、容易に
しかも確実にラビングした配向膜の状態を検査する装置
と検査方法をうることができる。
しかも確実にラビングした配向膜の状態を検査する装置
と検査方法をうることができる。
【図１】第１の本発明の原理と作用を説明する図であ
る。
る。
【図２】第２の本発明の原理と作用を説明する図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における測定結果を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例における測定結果を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の第３の実施例の測定結果を示す図であ
る。
る。
１ 励起光 ２ 基板 ３ 配向膜 ４，１０ 偏光板 ５，７ 検出器 ６ 偏光分離素子 ８ 水銀ランプ ９ 干渉フィルター １１ ダイクロイックプリズム １２，１５ 光電子倍増管 １３ 対物レンズ １４ 試料回転ステージ １６ 差動入力増幅器 １７ 電圧計
Claims (7)
- 【請求項１】 一定の偏光状態を有する励起光を照射す
る機構と、被験物である配向膜を有する基板を設置する
試料台と、被験物からの蛍光が入射する偏光板と、検出
器とを備えていることを特徴とする配向膜検査装置。 - 【請求項２】 一定の偏光状態を有する励起光を被験物
である配向膜を有する基板に照射する機構と、被験物か
らの蛍光を入射する偏光分離素子と、偏光分離素子から
の２つの偏光を検出する検出器とを備えていることを特
徴とする配向膜検査装置。 - 【請求項３】 一定の偏光状態を有する励起光を、被験
試料である配向膜を有する基板に照射し、被験試料から
発せられた蛍光を偏光板に入射させ検出器で検出し、検
出器の出力を測定することを特徴とする配向膜検査方
法。 - 【請求項４】 前記偏光板を回転させて検出器の出力を
測定する請求項３記載の配向膜検査方法。 - 【請求項５】 前記被験試料を回転させて検出器の出力
を測定する請求項３記載の配向膜検査方法。 - 【請求項６】 励起光である直線偏光の偏光方位を回転
させて検出器の出力を測定する請求項３記載の配向膜検
査方法。 - 【請求項７】 一定の偏光状態を有する励起光を被験試
料である配向膜を有する基板に照射し、被験試料から発
した蛍光を偏光方向によって分離し、分離した蛍光を各
々の検出器で検出し、両検出器の信号を比較することを
特徴とする配向膜検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17639294A JP2677199B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 配向膜検査装置および検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17639294A JP2677199B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 配向膜検査装置および検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843307A JPH0843307A (ja) | 1996-02-16 |
| JP2677199B2 true JP2677199B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=16012861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17639294A Expired - Fee Related JP2677199B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 配向膜検査装置および検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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