JP3213194B2 - エネルギー照射装置及び方法 - Google Patents
エネルギー照射装置及び方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平面上に配置された対
象物にエネルギーを照射する装置及び方法に関し、特
に、液晶パネルをビーム走査により露光させる装置及び
方法に関する。
象物にエネルギーを照射する装置及び方法に関し、特
に、液晶パネルをビーム走査により露光させる装置及び
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタの液晶パネルにおい
て、広視野角を得るために、液晶の配向を制御し、液晶
分子の方向をバランスさせ、視野角特性を平均化させる
方法がある。液晶の配向を制御するために、１画素に相
当する液晶セルの表面に塗布されたポリイミド等の有機
物高分子の特定の部分を、波長２００〜３００ｎｍ程度
の深紫外線レーザを用いて選択的に露光することが行わ
れている。
て、広視野角を得るために、液晶の配向を制御し、液晶
分子の方向をバランスさせ、視野角特性を平均化させる
方法がある。液晶の配向を制御するために、１画素に相
当する液晶セルの表面に塗布されたポリイミド等の有機
物高分子の特定の部分を、波長２００〜３００ｎｍ程度
の深紫外線レーザを用いて選択的に露光することが行わ
れている。
【０００３】各液晶セルの特定の部分を選択的に露光す
るためには、露光のパターン化が必要となる。例えば、
１０インチクラスのＶＧＡディスプレイでは、２００ｍ
ｍ×１５０ｍｍほどにわたる露光範囲は、カラー・ディ
スプレイの場合、横６４０×３色×縦４８０個のほぼ長
方形の液晶セルの集合から成り立っており、各液晶セル
のうちの一部、例えば上下の境界に沿って高さ１００〜
１５０μｍ程度の範囲を選択的に露光する必要がある。
るためには、露光のパターン化が必要となる。例えば、
１０インチクラスのＶＧＡディスプレイでは、２００ｍ
ｍ×１５０ｍｍほどにわたる露光範囲は、カラー・ディ
スプレイの場合、横６４０×３色×縦４８０個のほぼ長
方形の液晶セルの集合から成り立っており、各液晶セル
のうちの一部、例えば上下の境界に沿って高さ１００〜
１５０μｍ程度の範囲を選択的に露光する必要がある。
【０００４】このような平面上の対象物の所望の位置に
所望の光量を照射する為の方法としては、（１）直接露
光、投射露光等のマスクによる露光方法、（２）ラスタ
・スキャン装置、ベクタ・スキャン装置等によるビーム
露光方法がある。
所望の光量を照射する為の方法としては、（１）直接露
光、投射露光等のマスクによる露光方法、（２）ラスタ
・スキャン装置、ベクタ・スキャン装置等によるビーム
露光方法がある。
【０００５】（１）のマスクによる露光方法について
は、次の問題点がある。 （ａ）対象物全体を均一な光量で照射することが困難で
ある。 （ｂ）投射露光の場合には対象物全面にわたり収差の少
ないことが要求され、このため高度な光学系が必要とな
る。 （ｃ）光源としてレーザ、特に深紫外線レーザのような
干渉性の高い光源を使用した場合、干渉縞が生じやすく
均一な露光が得にくい。 （ｄ）露光しない部分の光はマスクで遮断されるので、
描画するパターンの透過部分の比率が低い場合、光の利
用効率が低下する。
は、次の問題点がある。 （ａ）対象物全体を均一な光量で照射することが困難で
ある。 （ｂ）投射露光の場合には対象物全面にわたり収差の少
ないことが要求され、このため高度な光学系が必要とな
る。 （ｃ）光源としてレーザ、特に深紫外線レーザのような
干渉性の高い光源を使用した場合、干渉縞が生じやすく
均一な露光が得にくい。 （ｄ）露光しない部分の光はマスクで遮断されるので、
描画するパターンの透過部分の比率が低い場合、光の利
用効率が低下する。
【０００６】また、（２）のビーム露光方法には、偏向
装置として主にポリゴン・ミラー、又はガルバノ・ミラ
ーが用いられる。
装置として主にポリゴン・ミラー、又はガルバノ・ミラ
ーが用いられる。
【０００７】ポリゴン・ミラーによる走査の場合、ミラ
ーにより偏向されたビームは、一定の向きに一定の角速
度で移動するので、中心からの振れ角θの広い範囲にわ
たって対象物上のスポットの走査速度を一定に保つため
に、レーザ・ビーム・プリンタ等で広く用いられている
ｆθレンズを用いて対象物に焦点を結ばせる。このた
め、次のような問題点がある。 （ｅ）液晶パネルのような広い範囲を露光する場合、レ
ンズが大型になる。 （ｆ）深紫外線等の短波長光に対して必要な透過率を得
ることができる光学材料が合成水晶や蛍石等に限られ
る。これらの材料は高価であり、しかも加工が困難で非
球面レンズが作れない。そのため、収差を抑えるための
組合せレンズの設計が困難である。 （ｇ）上記以外の一般的な光学材料、例えばガラス等を
利用した場合、十分な透過率が得られない。 （ｈ）高い光出力を得るためには光の利用効率を高め
る、すなわち実質的な照射時間の割合を高くし、かつ透
過率を高める必要がある。
ーにより偏向されたビームは、一定の向きに一定の角速
度で移動するので、中心からの振れ角θの広い範囲にわ
たって対象物上のスポットの走査速度を一定に保つため
に、レーザ・ビーム・プリンタ等で広く用いられている
ｆθレンズを用いて対象物に焦点を結ばせる。このた
め、次のような問題点がある。 （ｅ）液晶パネルのような広い範囲を露光する場合、レ
ンズが大型になる。 （ｆ）深紫外線等の短波長光に対して必要な透過率を得
ることができる光学材料が合成水晶や蛍石等に限られ
る。これらの材料は高価であり、しかも加工が困難で非
球面レンズが作れない。そのため、収差を抑えるための
組合せレンズの設計が困難である。 （ｇ）上記以外の一般的な光学材料、例えばガラス等を
利用した場合、十分な透過率が得られない。 （ｈ）高い光出力を得るためには光の利用効率を高め
る、すなわち実質的な照射時間の割合を高くし、かつ透
過率を高める必要がある。
【０００８】また、ガルバノ・ミラーによる走査の場
合、ミラーの角速度を制御することができるので、上記
のｆθレンズを用いる方法の他に、レンズと対象物との
間に偏向装置を置き、ミラーの角速度を制御して対象物
上のスポット移動速度を一定とする方法もある。また、
対象物の中心と周辺との間の焦点位置ずれが問題となる
場合には、焦点を移動するようにレンズを光軸上で移動
させるアクチュエータを設置することによって焦点位置
ずれを解決できる。しかしながら、ラスタ・スキャンを
行わせる場合、次のような問題点がある。 （ｉ）水平方向の偏向を制御する駆動電流として鋸歯状
波を用い、スポット移動の往路のみを露光に利用し、復
路、すなわち帰線は利用せず、できるだけ高速で移動さ
せていた。 （ｊ）描画において、露光しない部分を走査している間
は、光シャッタを用いて光を遮っていたので、光の利用
効率は制限されていた。 （ｋ）広範囲を露光する場合、光源から対象物の中心部
までの距離と周辺部までの距離の差によって、スポット
の水平方向の軌跡が直線にならずに、中心に向かって凸
状の曲線になるという、糸巻き収差を呈することがあ
る。
合、ミラーの角速度を制御することができるので、上記
のｆθレンズを用いる方法の他に、レンズと対象物との
間に偏向装置を置き、ミラーの角速度を制御して対象物
上のスポット移動速度を一定とする方法もある。また、
対象物の中心と周辺との間の焦点位置ずれが問題となる
場合には、焦点を移動するようにレンズを光軸上で移動
させるアクチュエータを設置することによって焦点位置
ずれを解決できる。しかしながら、ラスタ・スキャンを
行わせる場合、次のような問題点がある。 （ｉ）水平方向の偏向を制御する駆動電流として鋸歯状
波を用い、スポット移動の往路のみを露光に利用し、復
路、すなわち帰線は利用せず、できるだけ高速で移動さ
せていた。 （ｊ）描画において、露光しない部分を走査している間
は、光シャッタを用いて光を遮っていたので、光の利用
効率は制限されていた。 （ｋ）広範囲を露光する場合、光源から対象物の中心部
までの距離と周辺部までの距離の差によって、スポット
の水平方向の軌跡が直線にならずに、中心に向かって凸
状の曲線になるという、糸巻き収差を呈することがあ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
で光の利用効率が高いエネルギー照射装置及び方法を提
供することである。
で光の利用効率が高いエネルギー照射装置及び方法を提
供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、多種の光源に対応で
きるエネルギー照射装置及び方法を提供することであ
る。
きるエネルギー照射装置及び方法を提供することであ
る。
【００１１】本発明のさらに他の目的は、糸巻き収差の
小さいエネルギー照射装置及び方法を提供することであ
る。
小さいエネルギー照射装置及び方法を提供することであ
る。
【００１２】本発明のさらに他の目的は、液晶表示装置
の液晶配向膜の所望の部分を紫外線によって改質し所望
の配向特性を得るための、高速なエネルギー照射装置及
び方法を提供することである。
の液晶配向膜の所望の部分を紫外線によって改質し所望
の配向特性を得るための、高速なエネルギー照射装置及
び方法を提供することである。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、紫外線硬化樹
脂に描画を行い、該樹脂を硬化させて所望の形状に加工
するための、高速なエネルギー照射装置及び方法を提供
することである。
脂に描画を行い、該樹脂を硬化させて所望の形状に加工
するための、高速なエネルギー照射装置及び方法を提供
することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によるエネルギー
照射装置は、平面上に配置された対象物にエネルギーを
照射するために、エネルギー・ビームを発生する手段
と、エネルギー・ビームのスポットを平面上の第１の方
向に往復させる手段と、対象物を平面上の第２の方向に
移動させる手段と、エネルギー・ビームのスポットを第
２の方向に、対象物を移動させる手段による移動量だけ
移動させる手段とを有する。
照射装置は、平面上に配置された対象物にエネルギーを
照射するために、エネルギー・ビームを発生する手段
と、エネルギー・ビームのスポットを平面上の第１の方
向に往復させる手段と、対象物を平面上の第２の方向に
移動させる手段と、エネルギー・ビームのスポットを第
２の方向に、対象物を移動させる手段による移動量だけ
移動させる手段とを有する。
【００１５】また、本発明によるエネルギー照射装置
は、エネルギー・ビームを発生する手段と、エネルギー
・ビームのスポットを平面上の第１の方向に移動させる
手段と、第１の方向に移動させる手段と接続して、エネ
ルギー・ビームのスポットの移動速度を制御する手段と
を有する。
は、エネルギー・ビームを発生する手段と、エネルギー
・ビームのスポットを平面上の第１の方向に移動させる
手段と、第１の方向に移動させる手段と接続して、エネ
ルギー・ビームのスポットの移動速度を制御する手段と
を有する。
【００１６】
【実施例】図１に、本発明によるエネルギー照射装置の
第１の実施例を露光装置として示す。露光装置１０は、
レーザ発振器２０、光学シャッタ２２、結像レンズ２４
及び２８、スクリーン２６、垂直偏向装置３０、水平偏
向装置４０、垂直移動装置５０、液晶パネル６０、及び
制御装置７０を含む。
第１の実施例を露光装置として示す。露光装置１０は、
レーザ発振器２０、光学シャッタ２２、結像レンズ２４
及び２８、スクリーン２６、垂直偏向装置３０、水平偏
向装置４０、垂直移動装置５０、液晶パネル６０、及び
制御装置７０を含む。
【００１７】レーザ発振器２０には、深紫外線レーザ発
振器を用いる。光学シャッタ２２は、シャッタを開閉す
ることにより、ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う。結像レン
ズ（Ｉｍａｇｉｎｇ Ｌｅｎｓ）２４は、レーザ発振器
２０からのビームをスクリーン２６上のスリット又はパ
ターンを通過するように配置され、スクリーン２６上の
スリット又はパターンを通過した光が、液晶パネル６０
上に焦点を結ぶように結像レンズ２８が配置される。結
像レンズ２４としては、加工の容易な球面レンズを用い
ることが望ましい。
振器を用いる。光学シャッタ２２は、シャッタを開閉す
ることにより、ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う。結像レン
ズ（Ｉｍａｇｉｎｇ Ｌｅｎｓ）２４は、レーザ発振器
２０からのビームをスクリーン２６上のスリット又はパ
ターンを通過するように配置され、スクリーン２６上の
スリット又はパターンを通過した光が、液晶パネル６０
上に焦点を結ぶように結像レンズ２８が配置される。結
像レンズ２４としては、加工の容易な球面レンズを用い
ることが望ましい。
【００１８】垂直偏向装置３０は、ガルバノ・ミラー３
２及びミラー駆動装置３４を含む。ガルバノ・ミラー３
２は、回転可能な水平軸３６に固定される。ミラー駆動
装置３４は、制御装置７０から垂直制御信号を受け取
り、ガルバノ・ミラー３２を駆動する。水平偏向装置４
０は、垂直偏向装置３０と同様に、ガルバノ・ミラー４
２及びミラー駆動装置４４を含む。ガルバノ・ミラー４
２は、回転可能な垂直軸４６に固定される。ミラー駆動
装置４４は、制御装置７０から水平制御信号を受け取
り、ガルバノ・ミラー４２を駆動する。ミラー駆動装置
３４及び４４は、好ましくはステップ・モータにより構
成される。
２及びミラー駆動装置３４を含む。ガルバノ・ミラー３
２は、回転可能な水平軸３６に固定される。ミラー駆動
装置３４は、制御装置７０から垂直制御信号を受け取
り、ガルバノ・ミラー３２を駆動する。水平偏向装置４
０は、垂直偏向装置３０と同様に、ガルバノ・ミラー４
２及びミラー駆動装置４４を含む。ガルバノ・ミラー４
２は、回転可能な垂直軸４６に固定される。ミラー駆動
装置４４は、制御装置７０から水平制御信号を受け取
り、ガルバノ・ミラー４２を駆動する。ミラー駆動装置
３４及び４４は、好ましくはステップ・モータにより構
成される。
【００１９】垂直移動装置は、ステージ５２及びステー
ジ駆動装置５４を含む。ステージ５２は、垂直移動可能
にレール５６に取り付けられる。ステージ駆動装置５４
は、制御装置７０から垂直移動制御信号を受け取り、ス
テージ５２を駆動する。また、液晶パネル６０は、着脱
可能にステージ５２上に取り付けられる。
ジ駆動装置５４を含む。ステージ５２は、垂直移動可能
にレール５６に取り付けられる。ステージ駆動装置５４
は、制御装置７０から垂直移動制御信号を受け取り、ス
テージ５２を駆動する。また、液晶パネル６０は、着脱
可能にステージ５２上に取り付けられる。
【００２０】次に、動作について説明すると、レーザ発
振器２０から射出した光ビームは、光学シャッタ２２が
開状態のときに通過し、結像レンズ２４によって徐々に
収束し、スクリーン２６上のスリット又はパターンを照
射する。スリット又はパターンを通過し、断面が特定の
形状にされた光は、焦点を結んだ後再び拡散し、結像レ
ンズ２８によって再度収束しつつ、ガルバノ・ミラー３
２に入射する。ガルバノ・ミラー３２は、ビームを垂直
方向に所望の角度だけ偏向し、偏向されたビームはガル
バノ・ミラー４２に入射する。ガルバノ・ミラー４２
は、ビームを水平方向に所望の角度だけ偏向する。その
後、ビームはステージ５２上に配置された液晶パネル６
０の所望の位置に焦点を結び、スリット又はパターンの
像を液晶パネル上に露光させる。
振器２０から射出した光ビームは、光学シャッタ２２が
開状態のときに通過し、結像レンズ２４によって徐々に
収束し、スクリーン２６上のスリット又はパターンを照
射する。スリット又はパターンを通過し、断面が特定の
形状にされた光は、焦点を結んだ後再び拡散し、結像レ
ンズ２８によって再度収束しつつ、ガルバノ・ミラー３
２に入射する。ガルバノ・ミラー３２は、ビームを垂直
方向に所望の角度だけ偏向し、偏向されたビームはガル
バノ・ミラー４２に入射する。ガルバノ・ミラー４２
は、ビームを水平方向に所望の角度だけ偏向する。その
後、ビームはステージ５２上に配置された液晶パネル６
０の所望の位置に焦点を結び、スリット又はパターンの
像を液晶パネル上に露光させる。
【００２１】図２に、本発明による露光のための走査方
法を示す。水平ビーム偏向装置４０による水平方向の偏
向は、制御装置７０が、ａ）に示すような三角波をミラ
ー駆動装置４４に与えることにより行う。ガルバノ・ミ
ラー４２は、中心からの振れ角θHがａ）に示す三角波
により一定の角速度で変位する。液晶パネル６０までの
光路長ｒHが十分大きく、かつ振れ角θHがが十分小さけ
れば、液晶パネル６０上での水平方向変位ｘ≒ｒH×θH
とみなすことができ、スポットは、水平方向に一定の速
度で移動する。上記の近似が成り立たないとき、すなわ
ち、液晶パネル６０の周辺部でのスポットの速度誤差が
無視できないときは、周知のように、中心からの振れ角
θHに対してｃｏｓ2θHなる信号を乗じることにより補
正することができる。
法を示す。水平ビーム偏向装置４０による水平方向の偏
向は、制御装置７０が、ａ）に示すような三角波をミラ
ー駆動装置４４に与えることにより行う。ガルバノ・ミ
ラー４２は、中心からの振れ角θHがａ）に示す三角波
により一定の角速度で変位する。液晶パネル６０までの
光路長ｒHが十分大きく、かつ振れ角θHがが十分小さけ
れば、液晶パネル６０上での水平方向変位ｘ≒ｒH×θH
とみなすことができ、スポットは、水平方向に一定の速
度で移動する。上記の近似が成り立たないとき、すなわ
ち、液晶パネル６０の周辺部でのスポットの速度誤差が
無視できないときは、周知のように、中心からの振れ角
θHに対してｃｏｓ2θHなる信号を乗じることにより補
正することができる。
【００２２】一方、垂直移動装置５０によるステージ５
２の移動は、制御装置７０が、ｂ）に示すような傾き一
定の波形をステージ駆動装置５４に与えることにより行
う。これにより、スポットは、垂直方向に一定の速度で
移動する。図において、縦軸は、ステージ５２上の液晶
パネル６０を基準としたスポットの相対変位であるの
で、この場合のステージ５２は、スポットと反対方向に
移動することに注意すべきである。また、垂直ビーム偏
向装置３０による垂直方向の偏向は、制御装置７０が、
ｃ）に示すような鋸波をミラー駆動装置３４に与えるこ
とにより行う。図において、ｃ）の鋸波の傾きは、ｂ）
の傾きと大きさが等しく、反対向きである。ステップ部
分は、スポットの軌跡が所望の間隔の平行線となるよう
調整する。ｂ）及びｃ）により合成された垂直方向の変
位をｄ）に示す。ｂ）の正の傾きは、ｃ）の負の傾きに
より補正され、ｄ）において傾き０となる。ｃ）のステ
ップ部分はそのまま残り、階段状の波形となる。
２の移動は、制御装置７０が、ｂ）に示すような傾き一
定の波形をステージ駆動装置５４に与えることにより行
う。これにより、スポットは、垂直方向に一定の速度で
移動する。図において、縦軸は、ステージ５２上の液晶
パネル６０を基準としたスポットの相対変位であるの
で、この場合のステージ５２は、スポットと反対方向に
移動することに注意すべきである。また、垂直ビーム偏
向装置３０による垂直方向の偏向は、制御装置７０が、
ｃ）に示すような鋸波をミラー駆動装置３４に与えるこ
とにより行う。図において、ｃ）の鋸波の傾きは、ｂ）
の傾きと大きさが等しく、反対向きである。ステップ部
分は、スポットの軌跡が所望の間隔の平行線となるよう
調整する。ｂ）及びｃ）により合成された垂直方向の変
位をｄ）に示す。ｂ）の正の傾きは、ｃ）の負の傾きに
より補正され、ｄ）において傾き０となる。ｃ）のステ
ップ部分はそのまま残り、階段状の波形となる。
【００２３】図３に、ステージ５２に取り付けられた液
晶セル６０上の、スポットの中心の軌跡を示す。図２及
び図３を用いてスポットの軌跡を説明すると、時刻ｔ０
において、スポットは液晶パネル６０の左上の露光開始
位置に存在する。時刻ｔ０からｔ１までの間、スポット
は水平方向右向きに一定速度で移動し、垂直方向には移
動しない。時刻ｔ１において、スポットは、垂直方向下
向きに瞬間的に移動すると同時に、水平方向の向きを右
向きから左向きに変える。時刻ｔ１からｔ２までの間、
スポットは水平方向左向きに一定速度で移動し、垂直方
向には移動しない。時刻ｔ２において、スポットは、垂
直方向下向きに瞬間的に移動すると同時に、水平方向の
向きを左向きから右向きに変える。時刻ｔ０からｔ２ま
での時間を１周期として、以降、同様の移動を繰り返
し、平行線の軌跡を描く。
晶セル６０上の、スポットの中心の軌跡を示す。図２及
び図３を用いてスポットの軌跡を説明すると、時刻ｔ０
において、スポットは液晶パネル６０の左上の露光開始
位置に存在する。時刻ｔ０からｔ１までの間、スポット
は水平方向右向きに一定速度で移動し、垂直方向には移
動しない。時刻ｔ１において、スポットは、垂直方向下
向きに瞬間的に移動すると同時に、水平方向の向きを右
向きから左向きに変える。時刻ｔ１からｔ２までの間、
スポットは水平方向左向きに一定速度で移動し、垂直方
向には移動しない。時刻ｔ２において、スポットは、垂
直方向下向きに瞬間的に移動すると同時に、水平方向の
向きを左向きから右向きに変える。時刻ｔ０からｔ２ま
での時間を１周期として、以降、同様の移動を繰り返
し、平行線の軌跡を描く。
【００２４】本発明による走査方法を採用することによ
り、水平偏向を鋸歯状波で駆動した場合に利用できなか
った帰線も露光に利用することができる。このため従来
技術と比較して光の利用効率が高くなり、したがって走
査速度も向上する。さらに、対象物を移動させることに
より、スポットの垂直方向の移動を必要最小限にし、垂
直方向の周辺部でスポットの軌跡が直線にならないとい
う糸巻き収差を小さくすることができる。
り、水平偏向を鋸歯状波で駆動した場合に利用できなか
った帰線も露光に利用することができる。このため従来
技術と比較して光の利用効率が高くなり、したがって走
査速度も向上する。さらに、対象物を移動させることに
より、スポットの垂直方向の移動を必要最小限にし、垂
直方向の周辺部でスポットの軌跡が直線にならないとい
う糸巻き収差を小さくすることができる。
【００２５】図４及び図５に、本発明による露光装置の
第２の実施例を示す。水平ビーム偏向装置４０による水
平方向の偏向は、制御装置７０が、ｅ）に示すような三
角波の基本波形にｆ）に示すような鋸波の副波形を加
え、すなわちｇ）に示すような合成波形をミラー駆動装
置４４に与えることにより露光量制御を行う。図４及び
図５を参照すると、時刻ｔ’０において、スポットは液
晶パネル６０の左上の露光開始位置ｘ０に存在する。時
刻ｔ’０からｔ’１までの間、ｆ）に示す副波形は０で
あり、ｅ）に示す基本波形のみの制御となり、スポット
は水平方向右向きに一定速度で移動する。時刻ｔ’１に
おいて、ｘ１にあるスポットは、副波形の立ち上がりに
より、瞬間的にｘ２に移動する。時刻ｔ’１からｔ’２
までの間、副波形が基本波形を打ち消し、スポットは移
動せず、その位置はｘ２のままである。時刻ｔ’２にお
いて、再び、副波形の立ち上がりにより、スポットは瞬
間的にｘ３に移動する。時刻ｔ’２からｔ’３までの
間、副波形は基本波形を打ち消す方向に働くが、合成波
形は０とはならず、ｔ’０〜ｔ’１間より低速で移動す
るので、ｘ３〜ｘ４間においては露光量はより多くな
る。時刻ｔ’３において、ｘ４にあるスポットは、再び
副波形の立ち上がりにより、瞬間的にｘ５に移動する。
時刻ｔ’３からｔ’４までの間、再び副波形が基本波形
を打ち消し、スポットは移動せず、その位置はｘ５のま
まである。時刻ｔ’４からｔ’５までの間、副波形は０
であり、ｔ’０〜ｔ’１と同様に、スポットは水平方向
右向きに一定速度で移動する。時刻ｔ’５において、第
１の実施例で示した方法により、スポットが垂直方向に
瞬間的に移動すると同時に、水平方向左向きに反転す
る。時刻ｔ’５からｔ’６までの間、副波形は０であ
り、スポットは水平方向左向きに一定速度で移動する。
時刻ｔ’６において、ｘ７からｘ８に瞬間的に移動
し、。時刻ｔ’６からｔ’７までの間、スポットはｘ８
に停止し、その後、水平方向左向きに一定速度で移動す
る。
第２の実施例を示す。水平ビーム偏向装置４０による水
平方向の偏向は、制御装置７０が、ｅ）に示すような三
角波の基本波形にｆ）に示すような鋸波の副波形を加
え、すなわちｇ）に示すような合成波形をミラー駆動装
置４４に与えることにより露光量制御を行う。図４及び
図５を参照すると、時刻ｔ’０において、スポットは液
晶パネル６０の左上の露光開始位置ｘ０に存在する。時
刻ｔ’０からｔ’１までの間、ｆ）に示す副波形は０で
あり、ｅ）に示す基本波形のみの制御となり、スポット
は水平方向右向きに一定速度で移動する。時刻ｔ’１に
おいて、ｘ１にあるスポットは、副波形の立ち上がりに
より、瞬間的にｘ２に移動する。時刻ｔ’１からｔ’２
までの間、副波形が基本波形を打ち消し、スポットは移
動せず、その位置はｘ２のままである。時刻ｔ’２にお
いて、再び、副波形の立ち上がりにより、スポットは瞬
間的にｘ３に移動する。時刻ｔ’２からｔ’３までの
間、副波形は基本波形を打ち消す方向に働くが、合成波
形は０とはならず、ｔ’０〜ｔ’１間より低速で移動す
るので、ｘ３〜ｘ４間においては露光量はより多くな
る。時刻ｔ’３において、ｘ４にあるスポットは、再び
副波形の立ち上がりにより、瞬間的にｘ５に移動する。
時刻ｔ’３からｔ’４までの間、再び副波形が基本波形
を打ち消し、スポットは移動せず、その位置はｘ５のま
まである。時刻ｔ’４からｔ’５までの間、副波形は０
であり、ｔ’０〜ｔ’１と同様に、スポットは水平方向
右向きに一定速度で移動する。時刻ｔ’５において、第
１の実施例で示した方法により、スポットが垂直方向に
瞬間的に移動すると同時に、水平方向左向きに反転す
る。時刻ｔ’５からｔ’６までの間、副波形は０であ
り、スポットは水平方向左向きに一定速度で移動する。
時刻ｔ’６において、ｘ７からｘ８に瞬間的に移動
し、。時刻ｔ’６からｔ’７までの間、スポットはｘ８
に停止し、その後、水平方向左向きに一定速度で移動す
る。
【００２６】露光しない部分の比率が高い場合、露光す
べき部分に対する走査時間の比率をできる限り高くする
ように水平走査速度を定め、これに垂直走査速度やステ
ージ移動速度を同期させるように最適化することによ
り、光の利用効率の向上と露光時間の短縮をはかること
ができる。
べき部分に対する走査時間の比率をできる限り高くする
ように水平走査速度を定め、これに垂直走査速度やステ
ージ移動速度を同期させるように最適化することによ
り、光の利用効率の向上と露光時間の短縮をはかること
ができる。
【００２７】また、ガルバノ・ミラー４２と液晶パネル
６０の間にスリット又はパターンを挿入し、対象物上に
結像させることにより、軌跡の幅を制御したり、パター
ンを投射露光することができる。このとき、図５に示し
たように、結果がｘ２、ｘ５、及びｘ８等の、一つの点
になるような偏向制御を行うことによってパターンの露
光中に対象物上のイメージが移動しないようにすること
ができる。
６０の間にスリット又はパターンを挿入し、対象物上に
結像させることにより、軌跡の幅を制御したり、パター
ンを投射露光することができる。このとき、図５に示し
たように、結果がｘ２、ｘ５、及びｘ８等の、一つの点
になるような偏向制御を行うことによってパターンの露
光中に対象物上のイメージが移動しないようにすること
ができる。
【００２８】さらに、図１に示すように、結像レンズ２
８と液晶パネル６０の間に垂直偏向装置及び水平偏向装
置を配置することにより、焦点距離が長く収差の小さい
レンズを使用することができるので、組レンズを使用す
る必要がない、という利点がある。
８と液晶パネル６０の間に垂直偏向装置及び水平偏向装
置を配置することにより、焦点距離が長く収差の小さい
レンズを使用することができるので、組レンズを使用す
る必要がない、という利点がある。
【００２９】第１の実施例において、レーザ発振器２０
として、波長２５０ｎｍ程度の深紫外線を発振させるも
のを用い、結像レンズの焦点距離を１、０００ｍｍ、入
射瞳径を７〜８ｍｍとして実験したところ、対象物上で
のスポット分解能は約２０μｍ、焦点深度は約１０ｍｍ
となり、このときの水平走査用ガルバノ・ミラーの振れ
角θHは−５．７°〜＋５．７°と求められ、現在の技
術によって容易に実現できることが確かめられた。
として、波長２５０ｎｍ程度の深紫外線を発振させるも
のを用い、結像レンズの焦点距離を１、０００ｍｍ、入
射瞳径を７〜８ｍｍとして実験したところ、対象物上で
のスポット分解能は約２０μｍ、焦点深度は約１０ｍｍ
となり、このときの水平走査用ガルバノ・ミラーの振れ
角θHは−５．７°〜＋５．７°と求められ、現在の技
術によって容易に実現できることが確かめられた。
【００３０】以上液晶セルの露光装置を例として説明し
たが、本発明は液晶セルの露光装置に限られるものでは
なく、例えば、紫外線硬化樹脂の加工装置にも応用可能
である。また、電子ビーム、Ｘ線、粒子ビームによる露
光の制御等にも応用できる。
たが、本発明は液晶セルの露光装置に限られるものでは
なく、例えば、紫外線硬化樹脂の加工装置にも応用可能
である。また、電子ビーム、Ｘ線、粒子ビームによる露
光の制御等にも応用できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の実施により、高速で光の利用効
率が高いエネルギー照射装置及び方法を提供することが
できる。
率が高いエネルギー照射装置及び方法を提供することが
できる。
【００３２】また、本発明の実施により、多種の光源に
対応できるエネルギー照射装置及び方法を提供すること
ができる。
対応できるエネルギー照射装置及び方法を提供すること
ができる。
【００３３】さらに、本発明の実施により、液晶表示装
置の液晶配向膜の所望の部分を紫外線によって改質し所
望の配向特性を得るための、高速なエネルギー照射装置
及び方法を提供することができる。
置の液晶配向膜の所望の部分を紫外線によって改質し所
望の配向特性を得るための、高速なエネルギー照射装置
及び方法を提供することができる。
【００３４】さらに、本発明の実施により、紫外線硬化
樹脂に描画を行い、該樹脂を硬化させて所望の形状に加
工するための、高速なエネルギー照射装置及び方法を提
供することができる。
樹脂に描画を行い、該樹脂を硬化させて所望の形状に加
工するための、高速なエネルギー照射装置及び方法を提
供することができる。
【００３５】さらに、本発明の実施により、fθレンズ
のような複雑なレンズの利用を避け、ガルバノ・ミラー
を用いた従来技術と比較して光の利用効率が高いエネル
ギー照射装置及び方法を提供することができる。
のような複雑なレンズの利用を避け、ガルバノ・ミラー
を用いた従来技術と比較して光の利用効率が高いエネル
ギー照射装置及び方法を提供することができる。
【図１】本発明の露光装置を示す図である。
【図２】本発明の露光装置の制御方法を示す図である。
【図３】本発明の露光装置によるビームのスポットの軌
跡を示す図である。
跡を示す図である。
【図４】本発明の露光装置の別の制御方法を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の露光装置による別のビームのスポット
の軌跡を示す図である。
の軌跡を示す図である。
１０ 露光装置 ２０ レーザ発振器 ２２ 光学シャッタ ２４ 結像レンズ ２６ スクリーン ２８ 結像レンズ ３０ 垂直偏向装置 ３２ ガルバノ・ミラー ３４ ミラー駆動装置 ３６ 水平軸 ４０ 水平偏向装置 ４２ ガルバノ・ミラー ４４ ミラー駆動装置 ４６ 垂直軸 ５０ 垂直移動装置 ５２ ステージ ５４ ステージ駆動装置 ５６ レール ６０ 液晶パネル ７０ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 洋一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 東京基礎研 究所内 (56)参考文献 特開 昭55−153914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162547（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−224206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−69519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10
Claims (12)
- 【請求項１】平面上に配置された対象物にエネルギーを
照射する装置であって、 （ａ）エネルギー・ビームを発生する手段と、 （ｂ）前記エネルギー・ビームのスポットを前記平面上
の第１の方向に移動させる手段と、 （ｃ）前記第１の方向に移動させる手段に結合されて、
前記エネルギー・ビームのスポットの前記第１の方向に
おける移動速度を制御し、前記エネルギー・ビームのス
ポットが前記第１の方向に移動する際に、前記エネルギ
ー・ビームのスポットは、予め定められた露光量に基づ
いて、第１の点から第２の点までは第１の一定速度であ
り、前記第２の点から第３の点までは前記第１の速度と
は異なる第２の速度である、ように制御する手段と、 を有する、エネルギー照射装置。 - 【請求項２】平面上に配置された対象物にエネルギーを
照射する装置であって、 （ａ）エネルギー・ビームを発生する手段と、 （ｂ）前記エネルギー・ビームのスポットを前記平面上
の第１の方向に移動させる手段と、 （ｃ）前記第１の方向に移動させる手段に結合されて、
前記エネルギー・ビームのスポットの前記第１の方向に
おける移動速度を制御し、前記エネルギー・ビームのス
ポットが前記第１の方向に移動する際に、前記第１の方
向への移動速度を、予め定められた露光量に基づいて、
非連続的に変化させる手段と、 を有する、エネルギー照射装置。 - 【請求項３】前記エネルギー・ビームのスポットを平面
上の第１の方向に移動させる手段が、ガルバノ・ミラー
と、該ガルバノ・ミラーを回転させる手段とを含むこと
を特徴とする、請求項１又は２のエネルギー照射装置。 - 【請求項４】前記ガルバノ・ミラーを回転させる手段
が、三角波と鋸波を含む波形で駆動されることを特徴と
する、請求項３のエネルギー照射装置。 - 【請求項５】前記ガルバノ・ミラーを回転させる手段
が、前記エネルギー・ビームのスポットを一定の速度で
変化させる基本波形と前記エネルギー・ビームのスポッ
ト速度を変化させる副波形で駆動されることを特徴とす
る、請求項３のエネルギー照射装置。 - 【請求項６】前記エネルギー照射装置が、さらに、 （ｄ）前記対象物を前記平面上の第２の方向に移動させ
る手段と、 （ｅ）前記エネルギー・ビームのスポットを前記第２の
方向に、前記手段（ｄ）による前記対象物の移動量だけ
移動させる手段と、 を含むことを特徴とする、請求項１又は２のエネルギー
照射装置。 - 【請求項７】前記第１の方向と前記第２の方向とが直交
することを特徴とする、請求項６のエネルギー照射装
置。 - 【請求項８】前記エネルギー・ビームのスポットの前記
第１の方向における移動速度を制御する手段は、前記第
２の点から第３の点までは瞬間的に移動するように制御
する、請求項１に記載のエネルギー照射装置。 - 【請求項９】前記エネルギー・ビームのスポットの前記
第１の方向における移動速度を制御する手段は、前記第
２の点から第３の点までは前記第１の一定速度とは異な
る一定速度で移動するように制御する、請求項１に記載
のエネルギー照射装置。 - 【請求項１０】平面上に配置された対象物にエネルギー
を照射する方法であって、 （ａ）エネルギー・ビームを発生するステップと、 （ｂ）前記エネルギー・ビームのスポットを前記平面上
の第１の方向に移動させるステップと、 （ｃ）前記第１の方向に移動させるステップに応答し
て、前記エネルギー・ビームのスポットの前記第１の方
向における移動速度を制御し、前記エネルギー・ビーム
のスポットが前記第１の方向に移動する際に、前記エネ
ルギー・ビームのスポットは、予め定められた露光量に
基づいて、第１の点から第２の点までは第１の一定速度
であり、前記第２の点から第３の点までは前記第１の速
度とは異なる第２の速度である、ように制御するステッ
プと、 を有する、エネルギー照射方法。 - 【請求項１１】平面上に配置された対象物にエネルギー
を照射する方法であって、 （ａ）エネルギー・ビームを発生するステップと、 （ｂ）前記エネルギー・ビームのスポットを前記平面上
の第１の方向に移動させるステップと、 （ｃ）前記第１の方向に移動させるステップに応答し
て、前記エネルギー・ビームのスポットの前記第１の方
向における移動速度を制御し、前記エネルギー・ビーム
のスポットが前記第１の方向に移動する際に、前記第１
の方向への移動速度を、予め定められた露光量に基づい
て、非連続的に変化させるステップと、 を有する、エネルギー照射方法。 - 【請求項１２】平面上に配置された液晶パネルを露光さ
せる方法であって、 （ａ）深紫外線レーザ・ビームを発生するステップと、 （ｂ）前記深紫外線レーザ・ビームのスポットを前記平
面上の第１の方向に移動させるステップと、 （ｃ）前記第１の方向に移動させるステップに応答し
て、前記深紫外線レーザ・ビームのスポットの前記第１
の方向における移動速度を制御し、前記深紫外線レーザ
・ビームのスポットが前記第１の方向に移動する際に、
前記第１の方向への移動速度を、予め定められた露光量
に基づいて、非連続的に変化させるステップと、 を有する、液晶パネルの露光方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04425295A JP3213194B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | エネルギー照射装置及び方法 |
| US08/597,744 US5835249A (en) | 1995-03-03 | 1996-02-07 | Apparatus and method for exposing a liquid crystal panel by beam scanning |
| US08/936,374 US5982526A (en) | 1995-03-03 | 1997-09-24 | Apparatus and method for exposing a liquid panel by beam scanning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04425295A JP3213194B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | エネルギー照射装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262354A JPH08262354A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3213194B2 true JP3213194B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=12686346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04425295A Expired - Fee Related JP3213194B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | エネルギー照射装置及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5835249A (ja) |
| JP (1) | JP3213194B2 (ja) |
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| US6937372B2 (en) * | 2001-07-11 | 2005-08-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Light beam deflecting apparatus, image forming apparatus utilizing the same and drive method therefor |
| DE10135418B4 (de) * | 2001-07-20 | 2004-07-15 | Jenoptik Ldt Gmbh | Rasterprojektion eines Bildes mit hin- und hergehender Lichtstrahlführung |
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| US7397592B2 (en) * | 2003-04-21 | 2008-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Beam irradiation apparatus, beam irradiation method, and method for manufacturing a thin film transistor |
| US7476629B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-01-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Beam irradiation apparatus, beam irradiation method, and method for manufacturing thin film transistor |
| US7220627B2 (en) * | 2003-04-21 | 2007-05-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device where the scanning direction changes between regions during crystallization and process |
| US7252394B1 (en) * | 2003-07-03 | 2007-08-07 | Advanced Numicro Systems, Inc. | Laser projection display and illumination device with MEMS scanning mirror for indoor and outdoor applications |
| JP4549833B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2010-09-22 | 富士フイルム株式会社 | 配向膜及びその製造技術、並びに液晶装置 |
| CN101331592B (zh) * | 2005-12-16 | 2010-06-16 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光照射设备、激光照射方法和半导体装置的制造方法 |
| WO2014174734A1 (ja) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | 三洋電機株式会社 | ビーム照射装置、レーザレーダおよびミラーアクチュエータ |
| JP2015087642A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 株式会社飯沼ゲージ製作所 | 光配向装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4070089A (en) * | 1976-07-01 | 1978-01-24 | Xerox Corporation | Two dimensional laser scanner with movable cylinder lens |
| JPS55111917A (en) * | 1979-02-22 | 1980-08-29 | Toshiba Corp | Reciprocating photo scanner |
| US5170270A (en) * | 1989-09-07 | 1992-12-08 | Sharp Corporation | Image writing device |
| JP2701183B2 (ja) * | 1991-08-09 | 1998-01-21 | 株式会社小松製作所 | 液晶マスク式レーザマーカ |
| JPH05313085A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-26 | Komatsu Ltd | 走査装置 |
| JPH05333267A (ja) * | 1992-06-03 | 1993-12-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 円弧照明装置 |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP04425295A patent/JP3213194B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-02-07 US US08/597,744 patent/US5835249A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-24 US US08/936,374 patent/US5982526A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPH08262354A (ja) | 1996-10-11 |
| US5835249A (en) | 1998-11-10 |
| US5982526A (en) | 1999-11-09 |
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|---|---|---|---|
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