JP3441180B2

JP3441180B2 - 配向膜評価装置

Info

Publication number: JP3441180B2
Application number: JP21908794A
Authority: JP
Inventors: 充石橋; 秀幸佐々木; 辰夫野牧; 章田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2003-08-25
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JPH07151640A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に用いられ
ている配向膜の配向能を評価する配向能評価装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、急速に液晶表示装置が普及するに
至っている。この液晶表示装置を構成する液晶表示素子
で用いられる液晶においては、その配向処理が不可欠の
技術である。この配向処理状態によって、表示画質が変
化したり、表示欠陥の要因となることがわかってきてい
る。

【０００３】また、近年の配向機構の解明により、配向
状態の最適化を実現しようとする研究が進められてい
る。

【０００４】一方、液晶の配向処理方法としては、現在
液晶素子のほとんどは配向処理の施された基板を用いて
おり、これによって液晶分子の配向を制御している。基
板の配向処理の方法は、基板上に形成された高分子膜の
表面をラビング布（ポリエステル布）等で一方向に擦る
（ラビングする）ことによって配向ベクトルが一定方向
を向くように処理し配向膜を得るようにしている。

【０００５】この配向膜ラビングの方法は量産性がある
上、コストも安く大部分の液晶表示素子はこの方法によ
る配向膜を用いている。しかし、ラビング法による工程
は簡単であるにも拘らず、その条件出しは非常に困難で
あり、配向膜材料、ラビングする材料、ラビング回数、
ラビング速度などにより大きく基板の液晶配向能は変化
してしまうため、安定したラビングを行うことは必ずし
も簡単ではなかった。

【０００６】従来、このような条件出しを行うには実際
にラビングを行った基板を用いて液晶表示素子を組立た
後に、その表示特性をみるまで、基板の液晶配向能を評
価することができなかった。

【０００７】また、赤外光直線偏光を用いた吸光度によ
る配向能評価の試みがなされている（特開昭６４−３５
４１９号公報）。しかしながら、この評価方法の場合、
ガラスが赤外光を吸収してしまうために、ガラス基板を
用いた実機品では測定を行うことができず、そのため別
に赤外光を透過するフッ化カルシウムなどのテスト基板
を用いて配向膜をつくる必要があった。

【０００８】また、偏光の方向をかえるために試料基板
の向きを変更したり、偏光子を介して測定を行わなけれ
ばならないため製造工程中で配向膜評価を行うことは困
難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このため工場における
液晶表示素子生産工程では、配向膜のラビング不良が発
生しても実際に液晶表示素子を組み立てるまではわから
ず、歩留の低下につながっていた。またラビングの条件
出しも困難であるため安定した配向の配向膜を得るのは
難しかった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、液晶配向膜の配向能を、実際の工程ライン中でも高
感度、高精度で定量的に測定することで配向膜を有する
素子の歩溜りを向させることのできる配向膜評価装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の特徴は、ガラス基板と、前記ガラス
基板の表面に設けられた透明電極薄膜と、前記透明電極
薄膜の表面に設けられた配向膜とを備える配向膜基板の
配向膜評価装置であって、赤外光を放出する放出手段
と、放出された赤外光を偏光状態にする偏光手段と、赤
外光の入射面に対して対称となるように、偏光状態にさ
れた赤外光を２種以上の異なる偏光方向として配向膜に
照射する照射手段と、照射された赤外光が配向膜を透過
して透明電極薄膜で反射された反射赤外光の吸光度を検
出する検出手段と、検出された吸光度から配向膜の各々
の吸光度の差を求め前記配向膜の配向能を評価する評価
手段とを備える配向膜評価装置であることを要旨とす
る。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】本発明の第２の特徴は、ガラス基板と、ガ
ラス基板の表面に設けられた透明電極薄膜と、透明電極
薄膜の表面に設けられた配向膜とを備える配向膜基板の
配向膜検査方法であって、赤外光を放出するステップ
と、放出された赤外光を偏光状態にするステップと、赤
外光の入射面に対して対称となるように、偏光状態にさ
れた赤外光を２種以上の異なる偏光方向として配向膜に
照射するステップと、照射された赤外光が配向膜を透過
して透明電極薄膜で反射された反射赤外光の吸光度を検
出するステップとを含む配向膜検査方法であることを要
旨とする。

【００１６】

【００１７】本発明に関する配向膜は、表面がＩＴＯや
金属などの赤外光を反射する材料で形成された基板上に
成膜されており、例えば液晶配向膜などのようにＩＴＯ
などの透明電極付きガラス基板上に成膜される。

【００１８】本発明における放出手段は、赤外光を放出
できる赤外光源であれば特に制限されずに用いることが
できる。

【００１９】本発明の偏光手段は、前記赤外光を偏光に
するものであり、一般に用いられる偏光子などを用いれ
ばよい。

【００２０】本発明の照射手段は、前記偏光を所定の状
態で配向膜面に照射させるものである。すなわち、異な
る振動方向を有する少なくとも２種の偏光を配向膜面に
照射させるとともに、この２種の偏光の振動方向が前記
基板上に形成された配向膜面に平行な成分を有する必要
がある。

【００２１】また、２種の偏光の振動方向は前記基板に
対する赤外光の放出角度を変えたり、光弾性変調器など
により赤外光の振動方向を変化させることも可能であ
る。さらに必要に応じ、赤外光の光路中にミラーを設置
し、所望の放出角度、配向膜面への入射角度および反射
角度、検出角度にすることが可能になる。

【００２２】一方、一般に赤外光の振動方向は、配向膜
の一軸配向処理された方向に対し（例えばラビング方
向）、平行方向と垂直方向に振動させるが、それぞれの
振動方向が一軸配向処理された方向に対し±３０°以内
であれば、後述する検出手段で検出された赤外光から配
向膜の各々の偏光方向での強度の差を得るのに十分であ
る。

【００２３】また、異なる振動方向を有する少なくとも
２種の偏光を配向膜面に照射させるが、配向膜が電極パ
ターン表面に形成された場合には、電極パターンの対称
軸に対するそれぞれの振動方向のなす角を対称な角度に
することが望ましい。

【００２４】本発明の検出手段は、前記基板上で反射さ
れた反射赤外光を検出できる検出器を用いればよい。ま
た照射手段で述べたように光弾性変調器により赤外光の
振動方向を変化させた場合には、コントローラーによっ
て光弾性変調器と同調させたロックインアンプなどで偏
光変調を解いた状態でそれぞれの反射赤外光を検出すれ
ばよい。

【００２５】本発明の評価手段は、前記検出手段で検出
されたそれぞれの反射赤外光強度の差を求める手段であ
り、前記それぞれの反射赤外光の強度の差を算出する演
算処理部を具備するものであればよい。

【００２６】このような配向膜評価装置を用いれば配向
膜評価を行うことができるが、さらに基板などに起因す
るバックグランドの影響をなくすために、一軸配向処理
前後で前述したような配向膜評価を行うことが望まし
く、この場合、前記演算処理部で一軸配向処理前後での
吸光度の差を算出すればよい。

【００２７】

【作用】本発明は配向膜表面に直交する２つの直線偏光
の赤外光を反射させたときの吸光度の差（赤外二色差）
を測定することにより、配向能を評価する装置であり、
例えば光弾性変調器及びロックインアンプにより高速に
前記２つの直線偏光を切り替えて順次測定する。また、
この直線偏光は試料への入射面に対して４５°前後とな
るように調整する。さらに得られた吸光度の差を、吸光
度の値から導出される配向膜の膜厚に対して補正を加え
ることによって、高感度、高精度で配向膜の液晶配向能
を測定できる。またこのような装置は液晶表示素子生産
ライン中に組み込むことも可能である。

【００２８】また、本発明はラビング処理された配向膜
表面に、二つの直線偏光の赤外光を反射させたときの吸
光度の差（赤外二色差）を測定することにより配向能を
評価する装置であり、この直線偏光の方向は配向膜表面
で透明電極パターンの対称軸に対して対称な二つの角度
となるようにする。これにより透明電極パターンの影響
を受けずにＬＣＤ生産工程における実機品基板の配向膜
の液晶配向能を高感度、高精度で測定できる。

【００２９】また、本発明の配向膜測定装置にあって
は、基板上に形成されているパターンにより発生する反
射光の異方性を除去または相殺するようにしている。

【００３０】

【実施例】まず、本発明を構成する基本的な概念につい
て説明する。

【００３１】ラビング処理された配向膜によって液晶分
子が配向する機構については、配向膜中の高分子鎖が一
定方向に配向することによって、この配向膜分子と相互
作用して液晶分子が配向を起こしていると考えられてい
る。従って、配向膜の液晶配向能を知るためには配向膜
自体の分子配向を調べればよいが、これを精度良く測定
する方法はこれまでなかった。

【００３２】本発明では配向膜表面に直交する２つの直
線偏光の赤外光を反射させたときの吸光度の差を測定す
ることにより分子配向度を調べるものである。

【００３３】赤外二色差の測定系において、光弾性変調
器を用いることにより百数十ｋＨｚの高速で直交する２
つの直線偏光を切り替えられる。二色差測定系の空気中
の水蒸気や炭酸ガスは赤外光を吸収し、またその状態は
常に変化しているために直交する２つの直線偏光に対す
る吸光度測定を別々に行ったのでは、２つの吸光度の差
をとったときに水蒸気や炭酸ガスの影響が出てきてしま
う。

【００３４】このとき、配向膜分子の配向による二色差
の値は小さいためこれらの影響は大きく無視できない。
光弾性変調器により高速で直交する２つの直線偏光を切
り替えることによって、ほぼ同時刻の２つの吸光度の差
が得られるため水蒸気・炭酸ガスの影響をなくすことが
でき、高感度・高精度の測定が可能である。

【００３５】もう一つの問題点として測定系の偏光特性
の影響がある。測定系（分光器など）に用いられている
ミラーには偏光特性があり、偏光の方向によって反射率
が異なってくる。このような偏光特性に対して配向膜分
子の配向による二色差の値は小さいためこれらの影響は
大きく無視できない。この特性を消すために赤外光の直
線偏光方向を試料への赤外光の入射面（入射光と反射光
の光路が通る平面）に対して４５°とすることにより、
測定に使われる２つの偏光は測定系のミラーに対して±
４５°と対称になり偏光特性による反射率の差はなくな
る。また試料自体も反射測定の場合、基板の反射率が偏
光特性を持っているため上記角度で測定することによっ
て偏光特性を除去できる。尚、このとき４５°前後での
微調整をして偏光特性が消える角度に合わせることが必
要である。

【００３６】配向膜による赤外吸光度の二色差の値は、
配向膜の膜厚によって大きく変化する。このため膜厚変
動による二色差の変化を補正する必要がある。この方法
について以下に説明する。

【００３７】赤外光が金属表面で反射される場合、表面
には定在波ができることが知られている。入射角θ_iが
小さい場合、その電場ベクトルＥのｘ，ｙ成分はそれぞ
れ表面からの距離ｚの関数として次のように表される。

【００３８】

【数１】ここでＡは定在波の電場ベクトルのｘ，ｙ成分の最大振
幅、ｎ_iは透明媒質の屈折率、λは入射光の波長、また
後半の指数部分は角振動数ωでの時間変化を表してい
る。赤外光の吸収強度はこの定在波の振動電場強度Ｅ²
に比例する。

【００３９】

【数２】液晶配向膜の構造を図２に示す。図２を参照するに、配
向膜基板２０はガラス基板２１上にＩＴＯ膜（Ｉｎ₂Ｏ
₃：Ｓn 膜）２５を形成し、さらにＩＴＯ膜２５の表面
に配向膜２３を形成したものである。また、配向膜２３
の表面には、配向膜の膜厚ｄに対して深さＤのラビング
により配向のかかっている層、すなわち配向層が形成さ
れる。このとき膜厚ｄが変化すると膜の配向している部
分の電場強度が違ってくるため、ラビング深さＤが変化
しなくても電場強度の式（２）の積分に従って、赤外吸
収強度、二色差とも変化する。膜厚ｄと赤外吸収強度お
よび二色差との関係は次のようになる。

【００４０】透過法による赤外吸収強度をＡ_t，赤外二
色差をΔＡ_tとすると、

【数３】である。

【００４１】

【外１】赤外光の吸光係数（赤外光の波長によって値は異なる）
である。

【００４２】これに対して反射法の場合には電場強度の
式（２）の積分がかかってくるので赤外吸収強度Ａ_r，
赤外二色差ΔＡ_rは次のようになる。

【００４３】

【数４】これらの式から、反射法での赤外二色差によるラビング
強度の測定において膜厚の影響を除くための補正を行え
ばよい。

【００４４】次に、本発明に係る一実施例を図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る配向
膜評価装置の構成を示したブロック図である。

【００４５】実施例１まず、図１を参照して、本実施例に係る測定系の構成を
説明する。

【００４６】赤外光源１の光軸上にマイケルソン干渉計
３、偏光子５、光弾性変調器７、赤外光Ｒを所望の角度
で基板９ｃ表面の配向膜に照射させるミラー９ａ及び反
射赤外光を赤外光検出器へ導くミラー９ｂとからなる反
射側測定装置９、赤外光検出器１１がそれぞれ配設され
る。この赤外光検出器１１には、ロックインアンプ１３
が接続され、このロックインアンプ１３はコントローラ
１５と演算処理部１７にそれぞれ接続され、この演算処
理部１７から赤外二色差に係る信号が出力される。また
ロックインアンプ１３及び光弾性変調器７はコントロー
ラ１５により同期制御される。

【００４７】また、配向膜はポリイミド樹脂を用いＩＴ
Ｏ蒸着ガラス基板２０上に形成した。これをラビングマ
シンにより一軸配向処理をしたのち、赤外二色差測定に
よる配向能評価を行った。

【００４８】次に、測定手順に従って作用を説明する。
まず赤外光源１から放出された赤外光Ｒはフーリエ変換
赤外分光計のマイケルソン干渉計３を通った後、偏光子
５及び光弾性変調器７により１４７ｋＨｚの偏光変調を
かけられる。赤外光Ｒは反射測定装置９により配向膜基
板に対し入射角３０°、配向膜分子の配向方向３７に対
し４５°の方向で入射し反射させた。

【００４９】この状態を図３に示す。配向膜基板３１上
で、試料表面での直交する２つの直線偏光の方向３３，
３５を配向方向３７に対して０°および９０°となるよ
うに、図１に示す偏光子５及び光弾性変調器７の角度を
調整した。なお赤外光Ｒはポリイミド膜２３とガラス基
板２１の間にあるＩＴＯ膜２５により反射される（図２
参照）。

【００５０】ポリイミド配向膜２３ａの吸収情報を持っ
た反射赤外光Ｒは赤外光検出器１１により電気信号に変
換されコントローラ１５により光弾性変調器７と同調さ
せたロックインアンプ１３により偏光変調を解いた。こ
の段階で赤外吸収の信号は２つの直線偏光による赤外二
色差となっている。この信号を演算処理部１７によって
データ処理し、スペクトルのバックグラウンドによる割
り算を行った後、膜厚ｄに対する補正を行った。補正式
については膜厚ｄによる影響のない透過法による赤外二
色差ΔＡ_tに変換することを考え、式（３）〜（６）よ
り、

【数５】とした。この式からわかるようにΔＡ_rを単純にＡ_rで
割ってやってもＤ，ｄの項が残ってしまうため、これら
の値がわからないと補正できない。膜厚ｄの値について
は、反射による吸光度Ａ_rが式（６）のように膜厚ｄの
みに依存する値であるので、あらかじめ膜厚ｄと吸光度
Ａ_rの関係を調べて検量線をつくっておくことによって
吸光度Ａ_rから求めることができる。Ｄについては、ラ
ビング深さを実際に実験から求めることは非常に困難で
ある。このためラビング深さＤの値は膜厚ｄに対するΔ
Ａ_rの変化が最小になるように適当な値をいれて補正を
おこなった。

【００５１】この測定の結果、赤外二色差の膜厚依存性
は無くすことができ、値の変動係数は４．７％であっ
た。

【００５２】次に本発明に係る第２の実施例について説
明する。

【００５３】本発明は液晶配向膜の製造ラインに組み込
むことも可能である。図４（ａ）に装置の概略側面図
を、そして図４（ｂ）に上方から見た概略平面図を示し
た。図４を参照するに、ラビングローラ４１は、円筒状
であり、その外周面にはラビング布４３が巻回されてい
る。このラビングローラ４１の回転方向とは逆向きの方
向に配向膜基板４５を搬送する。このときラビング布４
３により配向膜基板４５のラビングが行われる。配向膜
基板４５はラビングローラ４３により配向処理された
後、ラビングローラ４１の下流側の配向測定装置４７の
下方に位置する。この配向測定装置４７は実施例１の測
定装置と同じ構成である。尚、図４（ｂ）における基板
４５は、図１に示された基板９ｃに対応している。

【００５４】この配向測定装置４７により赤外光Ｒを配
向方向４９に対してθ（＝４５°）方向から入射し、反
射させた。ここで配向膜基板４５ではなくラビングロー
ラ４３が移動して配向処理する方式とすれば、配向膜基
板４５を移動しないまま、搬送による振動等の影響を受
けること無く、配向測定が可能である。また、測定によ
り得られた赤外二色差の値が規定より低かった配向膜基
板４５について、再度ラビングを行うことによって規定
のラビング強度が得られた。

【００５５】また、このときラビング回数のみでなく、
赤外二色差の値をモニタすることによりラビング条件、
具体的にはラビングローラ回転速度、基板移動速度（ま
たはラビングローラ移動速度）、ラビングローラ押し込
み量、ポリイミド膜表面温度などを単体で或いは総合し
て自動的に制御して安定したラビング強度を得ることが
可能である。

【００５６】以上説明したように本実施例によれば、液
晶配向膜の配向能を、実際の工程ライン中でも高感度、
高精度で定量的に測定することができる。これにより液
晶表示パネルを組み立ててみなくてもその良・不良を判
断できるため製造歩留を大きく向上させることができ
る。また配向のためのラビング工程の条件出しに際して
も、都度パネルを組み立てることなく容易に行うことが
できる。

【００５７】次に本発明に係る第３の実施例について説
明する。

【００５８】該第３実施例は前記第１実施例及び第２実
施例を改良した形である。もし実機品に於てガラス基板
が用いられる場合、赤外光はガラスに吸収されてしま
う。また、透明電極のパターンが存在した場合、これに
よる赤外二色性への影響があるため、赤外二色差による
測定が正確に行われない場合が生ずる。即ち、透明電極
パターンに対する二つの偏光の角度が非対称であるた
め、透明電極で反射されてくる赤外光は各々の偏光で異
なってほしい。これらの差をとっても本来の分子配向に
よる差以外の信号が大きくなってしまう場合がある。

【００５９】したがって第３実施例は、配向膜基板に透
明電極パターンがある場合に効力を発揮する。即ち反射
赤外光はＩＴＯなどの透明電極薄膜によって反射される
ため、反射赤外スペクトルもこの電極のパターンに影響
される。この透明電極のパターン（画素の配列）はスト
ライプなどの線対称の構造をしている。しかしながらラ
ビングによる配向処理の方向はこの対称軸から６０°な
どのある一定の角度を持って行われており、従来の偏光
の方向即ちラビング方向に対して平行および直交する二
偏光での測定では二つの測定が電極パターンに対して非
対称となってしまい、この影響がスペクトルのバックグ
ラウンドに出てしまうため測定が困難である。このよう
な影響をなくすため測定に用いる偏光を、ラビング方向
に関係なく配向膜表面で透明電極パターンの対称軸に対
して対称な二つの角度を直線偏光、好ましくは対称軸に
対して±４５°の二つの直線偏光として赤外吸光度を求
めることにより正確な測定を行うことができる。

【００６０】図５は、該第３実施例による配向膜基板面
を示している。ポリイミド樹脂などの配向膜はＩＴＯな
どの透明電極付きガラス基板５１上に形成し、ラビング
処理されている。ＩＴＯ透明電極のパターン５２はスト
ライプ状になっている。このパターンの対称軸５３に対
して線対称となるように配向膜表面で±４５°の角度を
もつ二つの直線偏光５４を用いて赤外スペクトル測定を
行う。図６は本実施例に係る測定系の図である。赤外光
源１の光軸上にマイケルソン干渉計３，偏光子５，反射
測定装置８，赤外光検出器１１が配置される。この赤外
光検出器からの信号は演算処理部１７に導かれ、赤外二
色差の信号が出力される。測定は赤外光の偏光をｓ偏
光、即ち光の入射面（入射光と反射光の光路が通る平
面）に対して直交する方向の偏光に固定しておき、試料
基板を回転することによって透明電極パターンの対称軸
に対して±４５°となるようにして行う。赤外光の入射
角はより垂直入射に近いほうが好ましく、１０°とす
る。上記二つの偏光方向による測定の吸光度の差をとめ
ると図７に示すようなスペクトルが得られる。１５００
ｃｍ^-1近のピークＡはポリイミド分子のベンゼン環伸縮
振動、１７２０ｃｍ^-1付近のピークＢはイミド環に付い
たカルボニル基の伸縮振動によるものである。この二つ
のピーク高さの差Ｃをとってこの値を二色差の値として
出力する。

【００６１】次に、本発明による第４の実施例について
説明する。

【００６２】配向膜を回転しないで測定を行う方法とし
て光弾性変調器を用いることが可能である。光弾性変調
器は二つの直線偏光を高速で切り替えることが可能であ
るため、ほぼ同時刻の二つの吸光度の差が得られる。こ
のため利点として雰囲気中の水蒸気、炭酸ガスの影響を
なくすことができる。実施例１及び実施例３で示した測
定系に対し、偏光子５の直後に光弾性変調器（即ち、図
１における７に相当）を、また検出器の信号はロックイ
ンアンプに接続され光弾性変調器による変調を解いた後
演算処理部１７に出力される。ロックインアンプと光弾
性変調器はコントローラにより同期制御される。測定は
図８に示すように、赤外光８７の入射角を１０°、また
直線偏光の方向８８は光の入射面（入射光と反射光の光
路が通る平面）に対して４５°にすることによって、測
定系のミラーに対して±４５°と対称になり偏光特性に
よる反射率の差を除去できる。なおこのとき偏光方向の
微調整をして偏光特性が消える角度に合わせることが必
要である。このように調整した二つの直交する直線偏光
８８が配向膜基板８０のＩＴＯ透明電極パターンの対称
軸８１に対して対称になる、即ち±４５°になるように
配向膜基板８０はセットされる。測定においてロックイ
ンアンプからの出力は二つの偏光による各々の赤外吸光
度の差分として出力されるため、このスペクトルを実施
例３と同様に１５００ｃｍ^-1付近および１７２０ｃｍ^-1
付近のピーク高さから二色差の値を求められる。また、
このような配向膜評価装置は液晶表示装置の製造ライン
に組み込むことも可能であり、ラビング処理を行った直
後のライン上に配向膜評価装置を置けば良い。

【００６３】次に、本発明に係る第５の実施例について
説明する。

【００６４】該第５実施例は、上記第３実施例と同様、
前記第１実施例及び第２実施例を改良した形である。即
ち、実際のＬＣＤの基板にはＴＥＴやブラックマトリッ
クスや電極からなるパターンが形成されているため、光
の反射スペクトルはそのパターンにより大きく影響され
ることになる。つまり基板上の配向膜の２色差測定のた
めに基板を回転させた前後での反射吸収測定を行った場
合、基板上のパターンによる異方性が大きなバックグラ
ウンドとなり２色差測定の感度を大幅に低下させてしま
う。

【００６５】以下、第９図と図９を横方向から示した図
１０に基づいて実施例５を説明することになる。本発明
を実施する場合に必要となる装置の基本構造は、まずガ
ラス材９９上の透明電極やＴＦＴのパターン９８が形成
された基板上にさらに配向膜を成膜されたＬＣＤと、Ｌ
ＣＤ直上に設置されたマスク部材９５と、赤外光を発す
る光源１と、赤外光を分光するための干渉計９３と、赤
外光を直線偏光とする偏光子１１５と、赤外光を基板面
に入射するためのミラー９４と、基板からの反射光をミ
ラー１００で反射し検出する赤外光検出器とからなる。

【００６６】測定手順は本配向膜評価装置による次の手
順で行う。

【００６７】光源を発した赤外光は、分光用の干渉計と
偏光子を透過した後、ミラーにより反射されマスク部材
の開口部に関してはＬＣＤにＳ偏光状態で入射される。
赤外光の入射はラビング方向（図９中の点線矢印）と平
行と垂直の方位（図９中の実線矢印）からであり、基板
を９０°回転させることにより交互に入射される。基板
に照射された赤外光は、ＬＣＤ基板の配向膜による吸収
を受けながら透明電極面で反射される。マスク部材の開
口部を通過した反射光はミラーで反射し赤外光検出器に
入射し検出される。

【００６８】基板上のマスク部材９５の形状は、鏡面対
称性を有するパターン形状とすることが望ましく、この
マスクにより基板上の鏡面対称性を失わせるパターンに
赤外光が照射されるのを防ぐ。

【００６９】マスク材料としては赤外光の迷光や干渉を
避けるために赤外光を吸収する材質が望ましく、カーボ
ン等の薄膜が一例としてあげられる。またマスクの位置
は前述した条件を満たせば赤外光の光路中のいずれに挿
入しても良い。

【００７０】次に、第６実施例について説明する。本実
施例に於て必要となる装置の基本構造は、図１０におけ
るマスク部材９５を配置せずに行える、まずガラス基板
９６上の透明電極９７やＴＦＴ９８のパターン上にさら
に配向膜９９を成膜されたＬＣＤ基板と、赤外光を発す
る光源９１と、赤外光９２を分光するための干渉計９３
と、赤外光９２を直線偏光にする偏光子１１５と、赤外
光を基板面に入射するためのミラー９４と、基板からの
反射光をミラー１００で反射し検出する赤外光検出器１
０１と、赤外検出器からの電気信号をＡＤ変換し積算後
にフーリエ変換でスペクトル化するコンピュータとから
なる。

【００７１】測定手順は本配向膜測定装置により次の手
順で行う。

【００７２】光源を発した赤外光は、分光用の干渉計と
偏光子を透過した後、ミラーにより反射されマスク基板
を透過しＬＣＤ基板にＳ偏光状態で入射される。赤外光
の入射はラビング方向と平行と垂直の方位からであり、
基板を９０°回転させることにより交互に入射させる。
基板に照射された赤外光は、ＬＣＤ基板の配向膜による
吸収を受けながら透明電極面で反射される。基板を９０
°回転させる前後で以上の測定を行い、それぞれの吸光
度の差から２色差が測定されるが、ラビング前に測定し
た２色差スペクトルをコンピュータにメモリーし、ラビ
ング後の２色差スペクトルからラビング前の２色差スペ
クトルを差し引くことにより、ラビングによる真の２色
差スペクトルを測定することができる。このスペクトル
強度が一定になるようにラビング回数やラビング装置を
調整することにより、所望のラビング強度が得られる事
になる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば配向
膜の配向能を、高感度、高精度で定量的に測定すること
ができるため配向膜を有する素子の歩溜りを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る赤外二色差測定による評価装置の
一実施例の概略の構成を示す構成図である。

【図２】液晶配向膜表面及び赤外光の定在波の状態を示
す図である。

【図３】配向膜基板上での赤外光の反射の状態を示す図
である。

【図４】液晶パネル製造工程への評価装置の組み込みの
状態を示す図である。

【図５】第３実施例による配向膜基板面を示す図であ
る。

【図６】第３実施例に係る測定系の概略構成を示す図で
ある。

【図７】二つの偏光方向による測定における吸光度およ
びその差を示すグラフである。

【図８】第４実施例を説明するための図で、赤外光８７
の入射角を１０°にとり、直線偏光の方向８８は光の入
射面に対して４５°としている例を示す図。

【図９】第５実施例による配向膜基板面を示す図であ
る。

【図１０】図９に示した図を横から見た図である。

【符号の説明】

１赤外光源３マイケルソン干渉計５偏光子７光弾性変調器８反射側測定装置９反射側測定装置１１赤外光検出器１３ロックインアンプ１５コントローラ１７演算処理部２０配向膜基板２１ガラス基板２３配向膜２５ＩＴＯ膜３１配向膜基板３５直線偏光の方向４１ラビングローラ４３ラビング布４５配向膜基板４７配向測定装置４９配向方向Ｒ赤外光ｄ配向膜の膜厚Ｄラビング深さ５１ガラス基板５２透明電極のパターン５３パターンの対称軸５４直線偏光８０配向膜基板８１パターンの対称軸８７赤外光８８直線偏光９１光源９２赤外光９３干渉計９４，１００ミラー９５マスク９６ガラス基板９７透明電極９８ＴＦＴ９９配向膜１０１赤外光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中章神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献特開平４−95845（ＪＰ，Ａ) 特開平１−35419（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−250543（ＪＰ，Ａ) 特開平５−18860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板と、前記ガラス基板の表面に
設けられた透明電極薄膜と、前記透明電極薄膜の表面に
設けられた配向膜とを備える配向膜基板の配向膜評価装
置であって、赤外光を放出する放出手段と、前記放出された赤外光を偏光状態にする偏光手段と、前記赤外光の入射面に対して対称となるように、前記偏
光状態にされた前記赤外光を２種以上の異なる偏光方向
として前記配向膜に照射する照射手段と、前記照射された赤外光が前記配向膜を透過して前記透明
電極薄膜で反射された反射赤外光の吸光度を検出する検
出手段と、前記検出された吸光度から前記配向膜の各々の吸光度の
差を求め前記配向膜の配向能を評価する評価手段とを備
えることを特徴とする配向膜評価装置。
【請求項２】前記透明電極薄膜がパターンを有し、前
記照射手段は、前記２種以上の異なる偏光方向を前記パ
ターンの対称軸に対して対称な角度で前記赤外光を照射
することを特徴とする請求項１に記載の配向膜評価装
置。
【請求項３】前記照射手段は、前記パターンに対応す
る位置に開口部を有するマスク部材を介して前記赤外光
を照射することを特徴とする請求項２に記載の配向膜評
価装置。
【請求項４】前記検出手段は、一軸配向処理前後の前
記配向膜の前記吸光度の差を記憶する手段を有し、前記評価手段は、前記一軸配向処理前の前記配向膜の前
記吸光度の差を前記一軸配向処理後の前記配向膜の前記
吸光度の差から差し引く手段を有することを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配向膜評価装置。
【請求項５】前記照射手段は、前記偏光状態にされた
前記赤外光を前記２種以上の異なる偏光方向にする光弾
性変調器を備えることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の配向膜評価装置。
【請求項６】ガラス基板と、前記ガラス基板の表面に
設けられた透明電極薄膜と、前記透明電極薄膜の表面に
設けられた配向膜とを備える配向膜基板の配向膜検査方
法であって、赤外光を放出するステップと、放出された前記赤外光を偏光状態にするステップと、前記赤外光の入射面に対して対称となるように、前記偏
光状態にされた前記赤外光を２種以上の異なる偏光方向
として前記配向膜に照射するステップと、前記照射された赤外光が前記配向膜を透過して前記透明
電極薄膜で反射された反射赤外光の吸光度を検出するス
テップとを含むことを特徴とする配向膜検査方法。
【請求項７】前記検出するステップの後、前記検出さ
れた吸光度から前記配向膜の各々の前記偏光方向での吸
光度の差を求めることにより前記配向膜の配向能を評価
するステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記
載の配向膜検査方法。
【請求項８】前記照射するステップは、前記偏光状態
にされた前記赤外光の前記偏光方向を変えることで前記
２種以上の異なる偏光方向にすることを特徴とする請求
項６又は７に記載の配向膜検査方法。