JPH1090684A - 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 - Google Patents
液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置Info
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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- G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
- G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光配向により液晶表示素子の配向膜を形成す
ることが可能な偏光光照射装置を提供すること。 【解決手段】 放電ランプ１が放射する紫外光を含む光
は、楕円集光鏡２で集光され、第１の平面鏡３で反射
し、シャッタ４を介してインテグレータレンズ５に入射
する。インテグレータレンズ５から出た光は、さらに第
２の平面鏡６で反射し、コリメータレンズ７で平行光に
され、偏光素子８に入射する。偏光素子８は、複数枚の
ガラス板を間隔をあけて平行配置し、これらのガラス板
を入射光に対してブリュースタ角傾けて配置したもので
あり、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分を反射する。偏
光素子８が出射するＰ偏光はマスクＭを介してワークＷ
に照射される。
ることが可能な偏光光照射装置を提供すること。 【解決手段】 放電ランプ１が放射する紫外光を含む光
は、楕円集光鏡２で集光され、第１の平面鏡３で反射
し、シャッタ４を介してインテグレータレンズ５に入射
する。インテグレータレンズ５から出た光は、さらに第
２の平面鏡６で反射し、コリメータレンズ７で平行光に
され、偏光素子８に入射する。偏光素子８は、複数枚の
ガラス板を間隔をあけて平行配置し、これらのガラス板
を入射光に対してブリュースタ角傾けて配置したもので
あり、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分を反射する。偏
光素子８が出射するＰ偏光はマスクＭを介してワークＷ
に照射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の配
向膜に偏光光を照射して光配向させるための偏光光照射
装置に関し、特に本発明は大型のワークに対して偏光光
を照射することができる配向膜光配向用偏光光照射装置
に関するものである。
向膜に偏光光を照射して光配向させるための偏光光照射
装置に関し、特に本発明は大型のワークに対して偏光光
を照射することができる配向膜光配向用偏光光照射装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は、通常２枚の基板から構
成され、一方の基板に液晶を駆動するための駆動素子
（例えば薄膜トランジスタ）や透明導電膜で形成された
液晶駆動用電極、液晶を特定方向に配向させる配向膜等
が形成され、他方の基板には、ブラックマトリックスと
呼ばれる遮光膜、またカラー液晶表示素子の場合にはカ
ラーフィルタおよび上記した配向膜が形成される。配向
膜は、通常、ポリイミド樹脂等の薄膜の表面にラビング
と呼ばれる処理を施して特定方向に溝を付けたものであ
り、液晶の分子をこの微細な溝に沿って特定方向に配向
させる働きをする。上記ラビング処理は、回転するロー
ラに巻き付けた布で基板を擦って作成する方法が広く用
いられている。
成され、一方の基板に液晶を駆動するための駆動素子
（例えば薄膜トランジスタ）や透明導電膜で形成された
液晶駆動用電極、液晶を特定方向に配向させる配向膜等
が形成され、他方の基板には、ブラックマトリックスと
呼ばれる遮光膜、またカラー液晶表示素子の場合にはカ
ラーフィルタおよび上記した配向膜が形成される。配向
膜は、通常、ポリイミド樹脂等の薄膜の表面にラビング
と呼ばれる処理を施して特定方向に溝を付けたものであ
り、液晶の分子をこの微細な溝に沿って特定方向に配向
させる働きをする。上記ラビング処理は、回転するロー
ラに巻き付けた布で基板を擦って作成する方法が広く用
いられている。
【０００３】上記ラビングによる配向膜の形成は、基板
をラビング用布により擦って行うため、ほこり、静電
気、スクラッチ等の刺激が発生し、歩留りが低下するこ
とが避けられない。そこで、近年、上記ラビングをせず
に液晶の配向をそろえる技術が提案されている（ラビン
グしないで配向をそろえる技術を、以下ノンラビングと
いう）。上記ノンラビングの技術の中に偏光を利用する
方法がある。この方法は、ポリイミド樹脂等の薄膜に偏
光を照射して、薄膜の特定方向のポリマーを化学変化さ
せることにより配向をそろえるものである。
をラビング用布により擦って行うため、ほこり、静電
気、スクラッチ等の刺激が発生し、歩留りが低下するこ
とが避けられない。そこで、近年、上記ラビングをせず
に液晶の配向をそろえる技術が提案されている（ラビン
グしないで配向をそろえる技術を、以下ノンラビングと
いう）。上記ノンラビングの技術の中に偏光を利用する
方法がある。この方法は、ポリイミド樹脂等の薄膜に偏
光を照射して、薄膜の特定方向のポリマーを化学変化さ
せることにより配向をそろえるものである。
【０００４】しかし、上記技術を液晶基板の配向膜の形
成に適用するには大型の偏光光照射装置が必要となる。
すなわち、液晶表示素子を製造する場合、通常１枚の基
板上に４〜６枚の液晶表示素子が形成されるので、光照
射の対象となる基板の大きさは、通常５５０ｍｍ×６５
０ｍｍ程度になる。このため、液晶基板の配向膜の形成
に用いられる偏光光照射装置の照射領域は、８００ｍｍ
×８００ｍｍ程度必要となるが、従来、上記のような大
照射領域を持つ偏光光照射装置は存在しなかった。
成に適用するには大型の偏光光照射装置が必要となる。
すなわち、液晶表示素子を製造する場合、通常１枚の基
板上に４〜６枚の液晶表示素子が形成されるので、光照
射の対象となる基板の大きさは、通常５５０ｍｍ×６５
０ｍｍ程度になる。このため、液晶基板の配向膜の形成
に用いられる偏光光照射装置の照射領域は、８００ｍｍ
×８００ｍｍ程度必要となるが、従来、上記のような大
照射領域を持つ偏光光照射装置は存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図８は本発明の前提と
なる紫外光を照射する光照射装置の構成を示す図であ
る。光照射装置は通常、同図に示すように超高圧水銀ラ
ンプ等の放電ランプ１と、楕円集光鏡２と、第１の平面
鏡３と、インテグレータレンズ５とシャッタ４と第２の
平面鏡６とコリメータレンズ７から構成されている。そ
して、放電ランプ１が放射する紫外光を含む光は、楕円
集光鏡２で集光され、第１の平面鏡３で反射し、インテ
グレータレンズ５に入射する。インテグレータレンズ５
から出た光は、シャッタ４を介してさらに第２の平面鏡
６で反射し、コリメータレンズ７で平行光にされ光照射
装置から出射する。光照射装置から出射した平行光はマ
スクＭを介して液晶基板等のワークＷに照射される。な
お、所定のパターンが形成されたマスクＭを介してワー
クＷに光を照射し、ワークの所定位置のみを露光するに
は、上記のようにコリメータレンズ７で平行光を得てマ
スクＭおよびワークＷに照射する必要がある。
なる紫外光を照射する光照射装置の構成を示す図であ
る。光照射装置は通常、同図に示すように超高圧水銀ラ
ンプ等の放電ランプ１と、楕円集光鏡２と、第１の平面
鏡３と、インテグレータレンズ５とシャッタ４と第２の
平面鏡６とコリメータレンズ７から構成されている。そ
して、放電ランプ１が放射する紫外光を含む光は、楕円
集光鏡２で集光され、第１の平面鏡３で反射し、インテ
グレータレンズ５に入射する。インテグレータレンズ５
から出た光は、シャッタ４を介してさらに第２の平面鏡
６で反射し、コリメータレンズ７で平行光にされ光照射
装置から出射する。光照射装置から出射した平行光はマ
スクＭを介して液晶基板等のワークＷに照射される。な
お、所定のパターンが形成されたマスクＭを介してワー
クＷに光を照射し、ワークの所定位置のみを露光するに
は、上記のようにコリメータレンズ７で平行光を得てマ
スクＭおよびワークＷに照射する必要がある。
【０００６】１０はアライメント顕微鏡であり、アライ
メント顕微鏡１０によりマスクＭのアライメント・マー
クと、ワークＷのアライメント・マークを観察し、マス
クＭとワークＷのアライメントを行ったのち、マスクＭ
を介して上記光照射装置から紫外光を照射する。なお、
上記第２の平面鏡６とコリメータレンズ７の代わりに凹
面鏡から構成されるコリメータミラーを用いることもで
きる。
メント顕微鏡１０によりマスクＭのアライメント・マー
クと、ワークＷのアライメント・マークを観察し、マス
クＭとワークＷのアライメントを行ったのち、マスクＭ
を介して上記光照射装置から紫外光を照射する。なお、
上記第２の平面鏡６とコリメータレンズ７の代わりに凹
面鏡から構成されるコリメータミラーを用いることもで
きる。
【０００７】上記した光照射装置から偏光光を出射させ
るには、楕円集光鏡２からマスクＭまでの光路中に光を
偏光させる偏光素子を入れればよいが、偏光素子を入れ
る場所によっては、次のような問題が生ずる。 （１）光が平行光でないコリメータレンズ７の前に偏光
素子を入れると、ワークＷに照射される偏光光の一部
が、光軸上の照射面における偏光方向に対して傾く。す
なわち、図９に示すように、光軸上の照射面Ａにおける
偏光方向に対して、例えば、位置Ｂにおける偏光方向は
同図に示すように傾く。上記のように偏光方向が一様で
ない光を基板に照射すると、配向膜の配向方向が一定で
なくなる。そして、配向方向が一定でない配向膜を持つ
液晶表示素子により得られる画像は、色調、コントラス
トが場所によってバラツクこととなる。このため、基板
に照射される偏光光の偏光方向は一様であることが要求
され、偏光素子は平行光であるコリメータレンズ７とマ
スクＭの間に入れる必要がある。なお、コリメータミラ
ーを用いた場合にも、偏光素子はコリメータミラーとマ
スクＭの間に設けることが望ましい。
るには、楕円集光鏡２からマスクＭまでの光路中に光を
偏光させる偏光素子を入れればよいが、偏光素子を入れ
る場所によっては、次のような問題が生ずる。 （１）光が平行光でないコリメータレンズ７の前に偏光
素子を入れると、ワークＷに照射される偏光光の一部
が、光軸上の照射面における偏光方向に対して傾く。す
なわち、図９に示すように、光軸上の照射面Ａにおける
偏光方向に対して、例えば、位置Ｂにおける偏光方向は
同図に示すように傾く。上記のように偏光方向が一様で
ない光を基板に照射すると、配向膜の配向方向が一定で
なくなる。そして、配向方向が一定でない配向膜を持つ
液晶表示素子により得られる画像は、色調、コントラス
トが場所によってバラツクこととなる。このため、基板
に照射される偏光光の偏光方向は一様であることが要求
され、偏光素子は平行光であるコリメータレンズ７とマ
スクＭの間に入れる必要がある。なお、コリメータミラ
ーを用いた場合にも、偏光素子はコリメータミラーとマ
スクＭの間に設けることが望ましい。
【０００８】（２）上記した第２の平面鏡６とコリメー
タレンズ７の代わりに金属のコリメータミラーを用いた
り、第２の平面鏡６として金属ミラーを用い、それらの
前に偏光素子を入れると、ワークＷに照射される光は楕
円偏光となり、上記と同じ問題が生ずる。 （３）照度が高いインテグレータレンズ５の出口に偏光
素子を設けると、紫外光により偏光素子が劣化し易い。
タレンズ７の代わりに金属のコリメータミラーを用いた
り、第２の平面鏡６として金属ミラーを用い、それらの
前に偏光素子を入れると、ワークＷに照射される光は楕
円偏光となり、上記と同じ問題が生ずる。 （３）照度が高いインテグレータレンズ５の出口に偏光
素子を設けると、紫外光により偏光素子が劣化し易い。
【０００９】以上のように、コリメータレンズ７の前に
偏光素子を配置すると、偏光方向が一様でなくなる等の
問題が生ずるため、図８に示した光照射装置から偏光光
を出射させるためには、コリメータレンズ７とマスクＭ
の間に偏光素子を配置する必要がある。しかしながら、
コリメータレンズ７とマスクＭの間に偏光素子を配置す
る場合には、偏光素子としてワークＷの大きさと略等し
いかそれ以上の大きさのものを用いなけばならない。
偏光素子を配置すると、偏光方向が一様でなくなる等の
問題が生ずるため、図８に示した光照射装置から偏光光
を出射させるためには、コリメータレンズ７とマスクＭ
の間に偏光素子を配置する必要がある。しかしながら、
コリメータレンズ７とマスクＭの間に偏光素子を配置す
る場合には、偏光素子としてワークＷの大きさと略等し
いかそれ以上の大きさのものを用いなけばならない。
【００１０】大型の偏光素子としては、樹脂（ポリマ
ー）を用いたもの、ガラスもしくはプラスチックフィ
ルムに蒸着膜を設けたもの等が知られているが、上記
のものは、紫外光に対して劣化し易く、また、上記の
ものは、偏光できる波長帯域が狭く、しかも偏光素子が
少し傾くと偏光できる波長帯域がシフトするため、上記
光照射装置に用いた場合、取り付け調整が難しいといっ
た問題がある。さらに、蒸着膜が剥がれたり劣化する可
能性があり、メインテナンスに難がある。本発明は上記
した問題点を考慮してなされたものであって、その目的
とするところは、大型のワークに対して偏光方向が一様
な偏光光を照射することができ、光配向により液晶表示
素子の配向膜を形成することが可能な偏光光照射装置を
提供することである。
ー）を用いたもの、ガラスもしくはプラスチックフィ
ルムに蒸着膜を設けたもの等が知られているが、上記
のものは、紫外光に対して劣化し易く、また、上記の
ものは、偏光できる波長帯域が狭く、しかも偏光素子が
少し傾くと偏光できる波長帯域がシフトするため、上記
光照射装置に用いた場合、取り付け調整が難しいといっ
た問題がある。さらに、蒸着膜が剥がれたり劣化する可
能性があり、メインテナンスに難がある。本発明は上記
した問題点を考慮してなされたものであって、その目的
とするところは、大型のワークに対して偏光方向が一様
な偏光光を照射することができ、光配向により液晶表示
素子の配向膜を形成することが可能な偏光光照射装置を
提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】ブリュースタ角だけ傾け
たガラス板に平行光が入射すると、水平偏光成分Ｐ（以
下Ｐ偏光という）は１００％ガラス板を透過し、垂直偏
光成分Ｓ（以下Ｓ偏光という）は約８５％透過する。な
お、ブリュースタ角とは、Ｐ偏光の反射係数が零になる
光の入射角をいう。したがって、図２に示すように、ガ
ラス板を間隔をあけて複数枚配置し、該ガラス板にブリ
ュースタ角φ傾いた光を入射することにより、ガラス板
を透過する光のＳ偏光に対するＰ偏光の比を大きくする
ことができる。上記原理を利用して、複数枚のガラス板
を間隔をあけて平行配置し、これらのガラス板を平行光
に対してブリュースタ角傾けて配置すれば、比較的大型
の偏光素子を構成することができ、液晶表示素子等の大
型のワークに偏光方向が一様な偏光光を照射できるもの
と考えられる。
たガラス板に平行光が入射すると、水平偏光成分Ｐ（以
下Ｐ偏光という）は１００％ガラス板を透過し、垂直偏
光成分Ｓ（以下Ｓ偏光という）は約８５％透過する。な
お、ブリュースタ角とは、Ｐ偏光の反射係数が零になる
光の入射角をいう。したがって、図２に示すように、ガ
ラス板を間隔をあけて複数枚配置し、該ガラス板にブリ
ュースタ角φ傾いた光を入射することにより、ガラス板
を透過する光のＳ偏光に対するＰ偏光の比を大きくする
ことができる。上記原理を利用して、複数枚のガラス板
を間隔をあけて平行配置し、これらのガラス板を平行光
に対してブリュースタ角傾けて配置すれば、比較的大型
の偏光素子を構成することができ、液晶表示素子等の大
型のワークに偏光方向が一様な偏光光を照射できるもの
と考えられる。
【００１２】ここで、液晶表示素子の配向膜の光配向の
ためには、通常、次の条件を満たすことが必要とされ
る。 （１）液晶表示素子の配向膜光配向のためには、ワーク
に照射されるＰ偏光に対するＳ偏光の比Ｓ／Ｐを所定値
以下する必要がある。 （２）前記図８に示した構成の光照射装置においては、
通常、中心光線平行度が±１°、視角は±２°程度であ
り、さらに、ガラス板を傾けて配置するときの取り付け
角度誤差が±２°程度見込まれるので、ガラス板にはブ
リュースタ角に対して±５°程度傾いた光が入射する可
能性がある。したがって、液晶表示素子の配向膜光配向
を効率的に行うためには、上記したブリュースタ角に対
して±５°傾いた光に対して、偏光素子における光の減
衰率が所定値以下である必要がある。
ためには、通常、次の条件を満たすことが必要とされ
る。 （１）液晶表示素子の配向膜光配向のためには、ワーク
に照射されるＰ偏光に対するＳ偏光の比Ｓ／Ｐを所定値
以下する必要がある。 （２）前記図８に示した構成の光照射装置においては、
通常、中心光線平行度が±１°、視角は±２°程度であ
り、さらに、ガラス板を傾けて配置するときの取り付け
角度誤差が±２°程度見込まれるので、ガラス板にはブ
リュースタ角に対して±５°程度傾いた光が入射する可
能性がある。したがって、液晶表示素子の配向膜光配向
を効率的に行うためには、上記したブリュースタ角に対
して±５°傾いた光に対して、偏光素子における光の減
衰率が所定値以下である必要がある。
【００１３】上記（１）（２）条件について種々検討し
たところ、上記（１）のＳ／Ｐ比を０．１以下、また、
上記（２）のブリュースタ角に対して±５°傾いた光に
対する減衰率を１／２以下とすれば、液晶表示素子の配
向膜の光配向に適用できることがわかった。そこで、上
記条件を満たす偏光素子のガラス板の枚数について検討
したところ、後述するように、実現可能な所定枚数のガ
ラス板を間隔をあけて平行配置すれば、上記条件を満た
すことができることが明らかとなった。
たところ、上記（１）のＳ／Ｐ比を０．１以下、また、
上記（２）のブリュースタ角に対して±５°傾いた光に
対する減衰率を１／２以下とすれば、液晶表示素子の配
向膜の光配向に適用できることがわかった。そこで、上
記条件を満たす偏光素子のガラス板の枚数について検討
したところ、後述するように、実現可能な所定枚数のガ
ラス板を間隔をあけて平行配置すれば、上記条件を満た
すことができることが明らかとなった。
【００１４】また、上記ガラス板としては、光配向に対
して効果の大きい３６５ｎｍの紫外光に対する内部透過
率が高いものを用いるのが望ましく、上記ガラス板とし
ては、３６５ｎｍの紫外光に対する内部透過率が９８％
以上ある石英ガラスを用いるのが望ましい。偏光素子を
上記のように間隔をあけて平行配置した複数枚の透明な
ガラス板から構成することにより、前記蒸着膜を用いた
偏光素子のように偏光できる波長範囲が限られることが
なく、偏光素子の前に波長選択フィルタを設ける必要が
ない。また、上記蒸着膜を用いた偏光素子のように蒸着
膜のはがれや劣化の心配もない。
して効果の大きい３６５ｎｍの紫外光に対する内部透過
率が高いものを用いるのが望ましく、上記ガラス板とし
ては、３６５ｎｍの紫外光に対する内部透過率が９８％
以上ある石英ガラスを用いるのが望ましい。偏光素子を
上記のように間隔をあけて平行配置した複数枚の透明な
ガラス板から構成することにより、前記蒸着膜を用いた
偏光素子のように偏光できる波長範囲が限られることが
なく、偏光素子の前に波長選択フィルタを設ける必要が
ない。また、上記蒸着膜を用いた偏光素子のように蒸着
膜のはがれや劣化の心配もない。
【００１５】本発明は以上のようにして液晶表示素子の
ような大型のワークに対して偏光方向が一様な偏光光を
照射することができる偏光光照射装置を構成したもので
あり、本発明においては、次のようにして前記課題を解
決する。 （１）紫外光を含む光を放出するランプと、上記ランプ
の光を集光する集光鏡と、インテグレータレンズと、コ
リメターレンズもしくはコリメータミラーから構成され
る光照射装置において、上記コリメターレンズもしくは
コリメータミラーの出射側に、間隔をおいて平行配置し
た複数枚のガラス板を主光線に対してブリュースタ角だ
け傾けて配置した偏光素子を設け、偏光素子のガラス板
の枚数を、平行偏光光成分Ｐと垂直偏光光成分Ｓの比Ｓ
／Ｐが０．１以下で、かつ、上記ブリュースタ角に対し
て±５°傾いた入射光に対する平行偏光光Ｐの減衰が１
／２以下となるように設定する。 （２）上記ガラス板を石英ガラスから形成する。
ような大型のワークに対して偏光方向が一様な偏光光を
照射することができる偏光光照射装置を構成したもので
あり、本発明においては、次のようにして前記課題を解
決する。 （１）紫外光を含む光を放出するランプと、上記ランプ
の光を集光する集光鏡と、インテグレータレンズと、コ
リメターレンズもしくはコリメータミラーから構成され
る光照射装置において、上記コリメターレンズもしくは
コリメータミラーの出射側に、間隔をおいて平行配置し
た複数枚のガラス板を主光線に対してブリュースタ角だ
け傾けて配置した偏光素子を設け、偏光素子のガラス板
の枚数を、平行偏光光成分Ｐと垂直偏光光成分Ｓの比Ｓ
／Ｐが０．１以下で、かつ、上記ブリュースタ角に対し
て±５°傾いた入射光に対する平行偏光光Ｐの減衰が１
／２以下となるように設定する。 （２）上記ガラス板を石英ガラスから形成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の偏光光照
射装置の構成を示す図である。前記図８に示したものと
同一のものには同一の符号が付されており、本実施例の
偏光光照射装置は、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ１
と、楕円集光鏡２と、第１の平面鏡３と、インテグレー
タレンズ５とシャッタ４と第２の平面鏡６とコリメータ
レンズ７と、偏光素子８から構成されている。偏光素子
８は、前記図２に示したように複数枚のガラス板８ａを
間隔をあけて平行配置し、ガラス板８ａを上記コリメー
タレンズ７が出射する平行光に対してブリュースタ角だ
け傾けて配置したものである。
射装置の構成を示す図である。前記図８に示したものと
同一のものには同一の符号が付されており、本実施例の
偏光光照射装置は、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ１
と、楕円集光鏡２と、第１の平面鏡３と、インテグレー
タレンズ５とシャッタ４と第２の平面鏡６とコリメータ
レンズ７と、偏光素子８から構成されている。偏光素子
８は、前記図２に示したように複数枚のガラス板８ａを
間隔をあけて平行配置し、ガラス板８ａを上記コリメー
タレンズ７が出射する平行光に対してブリュースタ角だ
け傾けて配置したものである。
【００１７】同図において、放電ランプ１が放射する紫
外光を含む光は、楕円集光鏡２で集光され、第１の平面
鏡３で反射し、シャッタ４を介してインテグレータレン
ズ５に入射する。インテグレータレンズ５から出た光
は、さらに第２の平面鏡６で反射し、コリメータレンズ
７で平行光にされ、偏光素子８に入射する。偏光素子８
は、前記したように、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分
を反射するので、偏光素子８から出射する光は主として
Ｐ偏光となる。
外光を含む光は、楕円集光鏡２で集光され、第１の平面
鏡３で反射し、シャッタ４を介してインテグレータレン
ズ５に入射する。インテグレータレンズ５から出た光
は、さらに第２の平面鏡６で反射し、コリメータレンズ
７で平行光にされ、偏光素子８に入射する。偏光素子８
は、前記したように、Ｐ偏光を透過させＳ偏光の大部分
を反射するので、偏光素子８から出射する光は主として
Ｐ偏光となる。
【００１８】上記Ｐ偏光はマスクＭを介して液晶基板等
のワークＷに照射される。１０は前記したマスクＭとワ
ークＷのアライメントを行うためのアライメント顕微
鏡、１１はワークステージであり、ワークステージ１１
はＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動可能であり、ワークステー
ジ１１上にワークが載置される。なお、Ｘ軸はワーク面
に平行な軸、Ｙ軸はワーク面に平行でＸ軸に直交する
軸、Ｚ軸はＸ，Ｙ軸に直交する軸，θはＺ軸を軸とする
回転である。上記した偏光光照射装置において、前記し
た（１）Ｐ偏光に対するＳ偏光の比Ｓ／Ｐが０．１以下
となる偏光素子のガラスの枚数、および、（２）ブリュ
ースタ角に対して±５°傾いた光に対する減衰率が１／
２以下となる偏光素子のガラスの枚数を求めた。
のワークＷに照射される。１０は前記したマスクＭとワ
ークＷのアライメントを行うためのアライメント顕微
鏡、１１はワークステージであり、ワークステージ１１
はＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動可能であり、ワークステー
ジ１１上にワークが載置される。なお、Ｘ軸はワーク面
に平行な軸、Ｙ軸はワーク面に平行でＸ軸に直交する
軸、Ｚ軸はＸ，Ｙ軸に直交する軸，θはＺ軸を軸とする
回転である。上記した偏光光照射装置において、前記し
た（１）Ｐ偏光に対するＳ偏光の比Ｓ／Ｐが０．１以下
となる偏光素子のガラスの枚数、および、（２）ブリュ
ースタ角に対して±５°傾いた光に対する減衰率が１／
２以下となる偏光素子のガラスの枚数を求めた。
【００１９】上記ガラス板の枚数は次のように求めるこ
とができる。図３に示すように、入射光の角度をφ（ブ
リュースタ角）、屈折光の角度をφ’のとしたとき、Ｓ
偏光の反射光の強度ｒs は次の式（１）で表され、ま
た、Ｐ偏光の反射光の強度ｒp は次の式（２）で表され
る。ここで、ＲｓはＳ偏光の反射成分、ＲｐはＰ偏光の
反射成分、ＥｓはＳ偏光の入射成分、ＥｐはＰ偏光の入
射成分であり、Ｒｓ／ＥｓおよびＲｐ／Ｅｐは次の式
（３）（４）で表される。
とができる。図３に示すように、入射光の角度をφ（ブ
リュースタ角）、屈折光の角度をφ’のとしたとき、Ｓ
偏光の反射光の強度ｒs は次の式（１）で表され、ま
た、Ｐ偏光の反射光の強度ｒp は次の式（２）で表され
る。ここで、ＲｓはＳ偏光の反射成分、ＲｐはＰ偏光の
反射成分、ＥｓはＳ偏光の入射成分、ＥｐはＰ偏光の入
射成分であり、Ｒｓ／ＥｓおよびＲｐ／Ｅｐは次の式
（３）（４）で表される。
【００２０】
【００２１】Ｓ偏光の透過する光の強度は上記式（１）
より次の式（５）で表され、Ｐ偏光の透過する光の強度
は上記式（２）より次の式（６）で表される。 １−ｒs ＝１−（Ｒｓ／Ｅｓ）2 …（５） １−ｒp ＝１−（Ｒｐ／Ｅｐ）2 …（６） 複数枚のガラスを用いる場合は、境界面が複数になるか
ら、上記式（５）（６）を境界面の数ＭＴＬでべき乗す
ればよい。
より次の式（５）で表され、Ｐ偏光の透過する光の強度
は上記式（２）より次の式（６）で表される。 １−ｒs ＝１−（Ｒｓ／Ｅｓ）2 …（５） １−ｒp ＝１−（Ｒｐ／Ｅｐ）2 …（６） 複数枚のガラスを用いる場合は、境界面が複数になるか
ら、上記式（５）（６）を境界面の数ＭＴＬでべき乗す
ればよい。
【００２２】したがって、複数枚のガラス板から構成さ
れる偏光素子を透過するＳ偏光の強度、Ｐ偏光の強度は
次の式（７）（８）で表されることとなる。なお、境界
面はガラス１枚当たり表、裏の２面あるので、境界面の
数ＭＬＴはガラスの枚数の倍となる。 透過するＳ偏光の強度 ｛１−（Ｒｓ／Ｅｓ）2 ｝MLT …（７） 透過するＰ偏光の強度 ｛１−（Ｒｐ／Ｅｐ）2 ｝MLT …（８） 上記計算式により、前記（１）の条件を満たすガラスの
枚数を求めたところ、必要なガラスの枚数は、８枚以上
であることがわかった。
れる偏光素子を透過するＳ偏光の強度、Ｐ偏光の強度は
次の式（７）（８）で表されることとなる。なお、境界
面はガラス１枚当たり表、裏の２面あるので、境界面の
数ＭＬＴはガラスの枚数の倍となる。 透過するＳ偏光の強度 ｛１−（Ｒｓ／Ｅｓ）2 ｝MLT …（７） 透過するＰ偏光の強度 ｛１−（Ｒｐ／Ｅｐ）2 ｝MLT …（８） 上記計算式により、前記（１）の条件を満たすガラスの
枚数を求めたところ、必要なガラスの枚数は、８枚以上
であることがわかった。
【００２３】図４は平行配置した８枚のガラス板から構
成される偏光素子の特性を示す図であり、横軸は上記偏
光素子を構成するガラス板に入射する光の角度、縦軸は
偏光素子を透過する偏光光の強度を示し、同図のＡはＰ
偏光、ＢはＳ偏光を示しており、同図はガラス板の屈折
率を１．５として求めている。同図から明らかなよう
に、８枚のガラス板から偏光素子を構成することによ
り、前記したＳ／Ｐ比を０．１以下とすることができ
る。ガラスの枚数がふえれば、それに応じてＳ／Ｐ比が
小さくなるので、８枚以上のガラス板から偏光素子を構
成すれば、前記（１）の条件を満たすことができる。
成される偏光素子の特性を示す図であり、横軸は上記偏
光素子を構成するガラス板に入射する光の角度、縦軸は
偏光素子を透過する偏光光の強度を示し、同図のＡはＰ
偏光、ＢはＳ偏光を示しており、同図はガラス板の屈折
率を１．５として求めている。同図から明らかなよう
に、８枚のガラス板から偏光素子を構成することによ
り、前記したＳ／Ｐ比を０．１以下とすることができ
る。ガラスの枚数がふえれば、それに応じてＳ／Ｐ比が
小さくなるので、８枚以上のガラス板から偏光素子を構
成すれば、前記（１）の条件を満たすことができる。
【００２４】次に、上記計算式より、前記（２）の条件
を満たすガラスの枚数を求めたところ、９８枚以下であ
ることがわかった。図５は平行配置した９８枚のガラス
板から構成される偏光素子の特性を示す図であり、図４
と同様、横軸は上記偏光素子を構成するガラス板に入射
する光の角度、縦軸は偏光素子を透過するＰ偏光の強度
を示し、同図はガラス板の屈折率を１．５として求めて
いる。
を満たすガラスの枚数を求めたところ、９８枚以下であ
ることがわかった。図５は平行配置した９８枚のガラス
板から構成される偏光素子の特性を示す図であり、図４
と同様、横軸は上記偏光素子を構成するガラス板に入射
する光の角度、縦軸は偏光素子を透過するＰ偏光の強度
を示し、同図はガラス板の屈折率を１．５として求めて
いる。
【００２５】同図から明らかなように、９８枚のガラス
板から偏光素子を構成すると、偏光素子への入射角が５
°ずれたときのＰ偏光の減衰率が略１／２となる。ガラ
スの枚数を減少させれば、それに応じて上記減衰率は小
さくなるので、偏光素子を９８枚以下のガラス板から構
成すれば、上記（２）の条件を満たすことができる。以
上のことから、平行配置した複数枚のガラス板を傾けて
構成した偏光素子を用いて、液晶表示素子の配向膜を光
配向するための偏光光照射装置を構成できることがわか
った。また、偏光素子を構成するガラス枚数も８枚以
上、９８枚以下であり、装置を構成するのに充分実現可
能な枚数である。なお、平面配置した複数のガラス板同
士の間隔は、偏光させる光の波長域のうち最も長い波長
の１波長以上の距離にする必要がある。上記間隔が上記
１波長以下の場合は、上記波長域のＳ偏光の反射が少な
くなり、Ｓ／Ｐ比を小さくすることができない。
板から偏光素子を構成すると、偏光素子への入射角が５
°ずれたときのＰ偏光の減衰率が略１／２となる。ガラ
スの枚数を減少させれば、それに応じて上記減衰率は小
さくなるので、偏光素子を９８枚以下のガラス板から構
成すれば、上記（２）の条件を満たすことができる。以
上のことから、平行配置した複数枚のガラス板を傾けて
構成した偏光素子を用いて、液晶表示素子の配向膜を光
配向するための偏光光照射装置を構成できることがわか
った。また、偏光素子を構成するガラス枚数も８枚以
上、９８枚以下であり、装置を構成するのに充分実現可
能な枚数である。なお、平面配置した複数のガラス板同
士の間隔は、偏光させる光の波長域のうち最も長い波長
の１波長以上の距離にする必要がある。上記間隔が上記
１波長以下の場合は、上記波長域のＳ偏光の反射が少な
くなり、Ｓ／Ｐ比を小さくすることができない。
【００２６】次に図１に示した偏光光照射装置を用いた
液晶表示素子の配向膜の光配向処理について説明する。 Ａ．液晶基板に形成された薄膜の全面に偏光光を照射し
て光配向を行う場合。 配向されていない液晶基板の薄膜の全面に下記のように
偏光光を照射することにより、液晶基板の薄膜の全面を
光配向することができる。 (1) 図１において、ワークステージ１１上に例えば図６
に示すワークＷを載置する。基板の全面に偏光光を照射
する場合にはマスクＭを使用しない。また、液晶基板の
薄膜部分のみ光を透過させるマスクＭを使用してもよ
い。
液晶表示素子の配向膜の光配向処理について説明する。 Ａ．液晶基板に形成された薄膜の全面に偏光光を照射し
て光配向を行う場合。 配向されていない液晶基板の薄膜の全面に下記のように
偏光光を照射することにより、液晶基板の薄膜の全面を
光配向することができる。 (1) 図１において、ワークステージ１１上に例えば図６
に示すワークＷを載置する。基板の全面に偏光光を照射
する場合にはマスクＭを使用しない。また、液晶基板の
薄膜部分のみ光を透過させるマスクＭを使用してもよ
い。
【００２７】(2) ワークステージ１１をＺ軸を中心に回
転させ、偏光方向がワークＷに対して図６の方向を向く
ようにする。偏光素子８を回転させ、偏光方向が図６の
方向を向くようにしてもよい。なお、マスクＭを使用す
る場合には、図示しないマスクステージにマスクＭをセ
ットし、アライメント顕微鏡でマスクＭとワークＷのア
ライメント・マークＡＭを観察し、ワークステージ１１
をＸ，Ｙ，θ方向に駆動してマスクＭとワークＷのアラ
イメント・マークが一致するようにマスクＭとワークＷ
の位置合わせを行う。この場合には、予め、マスクＭの
向きが上記偏光方向に一致するようにセットしておいて
もよい。 (3) シャッタ４を開き、ワークＷに偏光光を所定時間照
射する。
転させ、偏光方向がワークＷに対して図６の方向を向く
ようにする。偏光素子８を回転させ、偏光方向が図６の
方向を向くようにしてもよい。なお、マスクＭを使用す
る場合には、図示しないマスクステージにマスクＭをセ
ットし、アライメント顕微鏡でマスクＭとワークＷのア
ライメント・マークＡＭを観察し、ワークステージ１１
をＸ，Ｙ，θ方向に駆動してマスクＭとワークＷのアラ
イメント・マークが一致するようにマスクＭとワークＷ
の位置合わせを行う。この場合には、予め、マスクＭの
向きが上記偏光方向に一致するようにセットしておいて
もよい。 (3) シャッタ４を開き、ワークＷに偏光光を所定時間照
射する。
【００２８】Ｂ．液晶基板に形成された薄膜の一部に偏
光光を照射して光配向を行う場合。 ラビングもしくは光配向により既に配向膜が形成されて
いる液晶基板の一部にマスクを介して下記のように偏光
光を照射することにより配向特性を変化させることがで
きる。 (1) 図１において、図示しないマスクステージにマスク
Ｍをセットする。マスクＭとしては、例えば、図７に示
すように、液晶表示素子の一画素の半分を遮光するスト
ライプ状のマスクを使用し、偏光素子８が出射する偏光
光の方向が、同図に示すようにストライプの方向と平行
になるようにマスクＭをセットする。
光光を照射して光配向を行う場合。 ラビングもしくは光配向により既に配向膜が形成されて
いる液晶基板の一部にマスクを介して下記のように偏光
光を照射することにより配向特性を変化させることがで
きる。 (1) 図１において、図示しないマスクステージにマスク
Ｍをセットする。マスクＭとしては、例えば、図７に示
すように、液晶表示素子の一画素の半分を遮光するスト
ライプ状のマスクを使用し、偏光素子８が出射する偏光
光の方向が、同図に示すようにストライプの方向と平行
になるようにマスクＭをセットする。
【００２９】(2) ワークステージ１１上にワークＷを載
置する。 (3) マスクＭとワークＷの間隙が所定値になるようにワ
ークステージ１１をＺ方向に移動させ、アライメント顕
微鏡１０によりマスクＭとワークＷのアライメント・マ
ークを観察し、両者が一致するようにワークステージ１
１（もしくはマスクステージ）を移動させ、アライメン
トを行う。 (4) ワークステージ１１をＺ軸方向に移動させマスクＭ
とワークＷの間隙を露光距離にセットする。 (5) シャッタ４を開き、偏光光をマスクＭを介してワー
クＷに所定時間照射する。
置する。 (3) マスクＭとワークＷの間隙が所定値になるようにワ
ークステージ１１をＺ方向に移動させ、アライメント顕
微鏡１０によりマスクＭとワークＷのアライメント・マ
ークを観察し、両者が一致するようにワークステージ１
１（もしくはマスクステージ）を移動させ、アライメン
トを行う。 (4) ワークステージ１１をＺ軸方向に移動させマスクＭ
とワークＷの間隙を露光距離にセットする。 (5) シャッタ４を開き、偏光光をマスクＭを介してワー
クＷに所定時間照射する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
以下の効果を得ることができる。 （１）光照射装置において、複数枚のガラス板を間隔を
あけて平行配置し、これらのガラス板を主光線に対して
ブリュースタ角傾けて構成した偏光素子をコリメータレ
ンズもしくはコリメータミラーの出射側に設けたので、
照射面積が大きく、偏光方向が一様な偏光光を照射でき
る偏光光照射装置を得ることができる。このため、液晶
表示素子の配向膜の光配向を効率よく行うことができ
る。 （２）偏光素子を上記のように間隔をあけて平行配置し
た複数枚の透明なガラス板から構成したので、蒸着膜を
用いた偏光素子のように偏光できる波長範囲が限られる
ことがなく、偏光素子の前に波長選択フィルタを設ける
必要がない。また、上記蒸着膜を用いた偏光素子のよう
に蒸着膜のはがれや劣化の心配もない。
以下の効果を得ることができる。 （１）光照射装置において、複数枚のガラス板を間隔を
あけて平行配置し、これらのガラス板を主光線に対して
ブリュースタ角傾けて構成した偏光素子をコリメータレ
ンズもしくはコリメータミラーの出射側に設けたので、
照射面積が大きく、偏光方向が一様な偏光光を照射でき
る偏光光照射装置を得ることができる。このため、液晶
表示素子の配向膜の光配向を効率よく行うことができ
る。 （２）偏光素子を上記のように間隔をあけて平行配置し
た複数枚の透明なガラス板から構成したので、蒸着膜を
用いた偏光素子のように偏光できる波長範囲が限られる
ことがなく、偏光素子の前に波長選択フィルタを設ける
必要がない。また、上記蒸着膜を用いた偏光素子のよう
に蒸着膜のはがれや劣化の心配もない。
【図１】本発明の実施例の偏光光照射装置の構成を示す
図である。
図である。
【図２】間隔をあけて平行配置したガラス板にブリュー
スタ角傾いた光が入射したときのＳ偏光とＰ偏光を示す
図である。
スタ角傾いた光が入射したときのＳ偏光とＰ偏光を示す
図である。
【図３】ガラス板に光が入射したときの様子を説明する
図である。
図である。
【図４】８枚のガラス板から構成される偏光素子の特性
を示す図である。
を示す図である。
【図５】９８枚のガラス板から構成される偏光素子の特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図６】ワークの向きと偏光方向の関係を説明する図で
ある。
ある。
【図７】偏光方向と、マスクパターンと液晶基板の画素
の関係を説明する図である。
の関係を説明する図である。
【図８】本発明の前提となる光照射装置の構成を示す図
である。
である。
【図９】平行光でない部分に偏光素子を入れた場合の偏
光方向を説明する図である。
光方向を説明する図である。
１ 放電ランプ ２ 楕円集光鏡 ３ 第１の平面鏡 ４ シャッタ ５ インテグレータレンズ ６ 第２の平面鏡 ７ コリメータレンズ ８ 偏光素子 ８ａ ガラス板 １０ アライメント顕微鏡 １１ ワークステージ Ｍ マスク Ｗ ワーク
Claims (2)
- 【請求項１】 紫外光を含む光を放出するランプと、 上記ランプの光を集光する集光鏡と、インテグレータレ
ンズと、コリメターレンズもしくはコリメータミラーか
ら構成される光照射装置において、 上記コリメターレンズもしくはコリメータミラーの出射
側に、間隔をおいて平行配置した複数枚のガラス板を主
光線に対してブリュースタ角だけ傾けて配置した偏光素
子を設け、 上記偏光素子のガラス板の枚数を、平行偏光光成分Ｐと
垂直偏光光成分Ｓの比Ｓ／Ｐが０．１以下で、かつ、上
記ブリュースタ角に対して±５°傾いた入射光に対する
平行偏光光Ｐの減衰が１／２以下となるように設定した
ことを特徴とする液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光
照射装置。 - 【請求項２】 上記ガラス板が石英ガラスから形成され
ていることを特徴とする請求項１の液晶表示素子の配向
膜光配向用偏光光照射装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24212196A JP3146998B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 |
| TW086109281A TW354377B (en) | 1996-09-12 | 1997-07-01 | A light shift emitting device for light direction determining of a light direction film of a liquid crystal display |
| KR1019970046612A KR100454692B1 (ko) | 1996-09-12 | 1997-09-10 | 액정표시소자의배향막광배향용편광광조사장치 |
| US08/928,335 US5934780A (en) | 1996-09-12 | 1997-09-12 | Polarized light irradiation device for purposes of optical alignment of an alignment layer of a liquid crystal cell element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24212196A JP3146998B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090684A true JPH1090684A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3146998B2 JP3146998B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=17084617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24212196A Expired - Fee Related JP3146998B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5934780A (ja) |
| JP (1) | JP3146998B2 (ja) |
| KR (1) | KR100454692B1 (ja) |
| TW (1) | TW354377B (ja) |
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| EP1020739A2 (en) * | 1999-01-14 | 2000-07-19 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Irradiation device for producing polarized light to optically align a liquid crystal cell element |
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| US6226066B1 (en) | 1996-01-09 | 2001-05-01 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Method for controlling pretilt angle direction in a liquid crystal cell |
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| US6383579B1 (en) | 1999-04-21 | 2002-05-07 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
| US6399165B1 (en) | 1997-11-21 | 2002-06-04 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
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| JP2003329841A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-19 | Ushio Inc | 偏光フィルタおよびこのフィルタを用いた偏光光照射装置 |
| US6652111B2 (en) | 1998-10-27 | 2003-11-25 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Irradiation device for polarized light for optical alignment of a liquid crystal cell element |
| JP2004163881A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-06-10 | Eastman Kodak Co | 基材の放射曝露装置ならびに方法 |
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| US6770335B2 (en) | 2000-10-28 | 2004-08-03 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Photoalignment materials and liquid crystal display device and method for fabricating the same with said materials |
| US6793987B2 (en) | 2000-10-28 | 2004-09-21 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Photoalignment materials and liquid crystal display fabricated with such photoalignment materials |
| US7061679B1 (en) | 1998-05-27 | 2006-06-13 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Light irradiating device |
| JP2006171043A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 配向膜及びその製造技術、並びに液晶装置 |
| JP2006184747A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Ushio Inc | 偏光光照射装置 |
| JP2006323060A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Ushio Inc | 偏光光照射装置 |
| CN1299244C (zh) * | 2005-06-02 | 2007-02-07 | 中国科学院力学研究所 | 一种三维场景动态建模和实时仿真的系统及方法 |
| JP2007183621A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-07-19 | Lg Philips Lcd Co Ltd | 光照射装置及び液晶表示装置の製造方法 |
| KR100931443B1 (ko) * | 2005-04-20 | 2009-12-11 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 편광광 조사 장치 |
| US7894029B2 (en) | 2004-04-12 | 2011-02-22 | Hitachi Displays, Ltd. | Apparatus for optically arranging surface of alignment film and method for manufacturing liquid crystal display device using the same |
| JP2011164639A (ja) * | 2006-04-05 | 2011-08-25 | Sharp Corp | 配向処理方法および配向処理装置 |
| JP2012203294A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Ushio Inc | 偏光素子ユニットおよび偏光光照射装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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