JPH11194344A - Polarized light radiation device to orient film for liquid crystal display element - Google Patents
Polarized light radiation device to orient film for liquid crystal display elementInfo
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- JPH11194344A JPH11194344A JP9887498A JP9887498A JPH11194344A JP H11194344 A JPH11194344 A JP H11194344A JP 9887498 A JP9887498 A JP 9887498A JP 9887498 A JP9887498 A JP 9887498A JP H11194344 A JPH11194344 A JP H11194344A
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Abstract
Description
【０００１】[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液晶を光配向させるための偏光
光照射装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarized light irradiating apparatus for irradiating an alignment film of a liquid crystal display element with polarized light to optically align liquid crystals.
【０００２】[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ため配向膜
等が形成される。また、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、または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。2. Description of the Related Art A liquid crystal display element is usually composed of two substrates. One of the substrates has a driving element (eg, a thin film transistor) for driving liquid crystal, a liquid crystal driving electrode formed of a transparent conductive film, and a liquid crystal. An orientation film or the like is formed for orientation in a specific direction. On the other substrate, a light-shielding film called a black matrix, or a color filter in the case of a color liquid crystal display element, and the above-mentioned alignment film are formed.
【０００３】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
微細な溝を付けたものであり、液晶の分子をこの溝に沿
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られたラビング布と呼
ばれる布で、基板上を擦って作成する方法が広く用いら
れている。上記ラビングによる配向膜の形成は、基板を
ラビング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、配向膜に上記ラビングを施
さず、液晶の配向を揃える技術が提案されている（ラビ
ングしないで液晶の配向を揃える技術を、以下ノンラビ
ングという）。[0003] The alignment film is usually formed by applying a process called rubbing to the surface of a thin film of a polyimide resin or the like to form fine grooves in a specific direction. Liquid crystal molecules are directed along the grooves in a specific direction. Works to orient. In the rubbing treatment, a method of rubbing a substrate with a cloth called a rubbing cloth wound around a rotating roller is widely used. Since the formation of the alignment film by the rubbing is performed by rubbing the substrate with a rubbing cloth, stimuli such as dust, static electricity, and scratches are generated, and the yield is inevitably reduced. Therefore, in recent years, a technique has been proposed in which the alignment of the liquid crystal is made uniform without performing the rubbing on the alignment film (the technique of making the alignment of the liquid crystal without rubbing is hereinafter referred to as non-rubbing).
【０００４】上記ノンラビングの技術の中に偏光光を利
用する方法がある。この方法は、 配向膜であるポリイミド樹脂等の薄膜に、偏光光を
照射して、薄膜中の特定方向のみのポリマを、光化学反
応により分極や構造変化させる。 このことにより、薄膜上の液晶分子の配向を揃え
る。というものである（以下この配向技術を光配向技術
と呼ぶ）。 上記方法において、照射する偏光光にはエネルギーの高
い紫外線が用いられることが多い。最近では、可視光で
分極や構造変化する配向膜材料も開発されている。[0004] Among the non-rubbing techniques, there is a method using polarized light. In this method, a thin film of polyimide resin or the like as an alignment film is irradiated with polarized light, and a polymer in a specific direction in the thin film is polarized or structurally changed by a photochemical reaction. Thereby, the alignment of the liquid crystal molecules on the thin film is made uniform. (Hereinafter, this alignment technique is referred to as an optical alignment technique). In the above method, ultraviolet light having high energy is often used as the polarized light to be irradiated. Recently, an alignment film material that undergoes polarization or structural change by visible light has been developed.
【０００５】図７は上記偏光光を照射して液晶表示素子
の配向膜の光配向を行う光照射装置の構成の一例を示す
図である。同図において、１０は光照射装置であり、ラ
ンプ１から放出される紫外線を含む光は楕円集光鏡２で
集光され、第１平面鏡３で反射してインテグレータレン
ズ４に入射する。インテグレータレンズ４から出射した
光は、シャッタ５、第２平面鏡６を介してコリメータレ
ンズ７に入射し、コリメータレンズ７により平行光にさ
れ、偏光素子８に入射する。そして、偏光素子８から出
射する偏光光は液晶表示素子等のワークＷに入射する。FIG. 7 is a view showing an example of the configuration of a light irradiation device for irradiating the above-mentioned polarized light to perform photo-alignment of an alignment film of a liquid crystal display element. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a light irradiating device. Light including ultraviolet rays emitted from a lamp 1 is condensed by an elliptical converging mirror 2, reflected by a first plane mirror 3, and incident on an integrator lens 4. Light emitted from the integrator lens 4 enters the collimator lens 7 via the shutter 5 and the second plane mirror 6, is converted into parallel light by the collimator lens 7, and enters the polarization element 8. Then, the polarized light emitted from the polarizing element 8 enters a work W such as a liquid crystal display element.
【０００６】上記光配向において、偏光光を得るための
偏光素子としては、偏光機能を有する樹脂フィルム、ま
たは偏光機能を有する有機膜をガラスに貼り付けたも
の、複屈折性の特殊なプリズムを使用したものが使われ
てきた。また、ランプと集光鏡およびインテグレータレ
ンズからなる発散光（非平行光）を照射する光照射装置
においては、インテグレータレンズからの光の出射口
（側）から遠いワークの近傍に偏光素子８を置いてい
た。これは、光束が小さい、すなわち、光が集中するイ
ンテグレータレンズの入射側および出射側近傍では、非
常に強い光または紫外線および高い温度に偏光素子が曝
され、有機膜を使用した偏光素子は強い光や紫外線、高
温での変化が激しく、この位置では実質的に使用できな
いからである。In the above-mentioned optical alignment, as a polarizing element for obtaining polarized light, a resin film having a polarizing function, an organic film having a polarizing function adhered to glass, or a special birefringent prism is used. What has been used has been used. In a light irradiation device that emits divergent light (non-parallel light) including a lamp, a condensing mirror, and an integrator lens, the polarizing element 8 is placed near a work far from an exit (side) of light from the integrator lens. I was This is because the polarizing element is exposed to very strong light or ultraviolet light and high temperature near the incident side and the outgoing side of the integrator lens where the light is concentrated, and the polarizing element using the organic film has strong light. This is because the temperature, UV light, and high temperature change drastically, and it cannot be practically used at this position.
【０００７】また、インテグレータレンズからの光の出
射口（側）から遠いワークの近傍に置いたとしても、有
機膜は光学特性が紫外線により経時劣化するために、実
用には適さないという問題があった。一方、複屈折の特
殊プリズムを使用した偏光素子は結晶であるため、大型
化ができない、入射角度依存性（後述する）が大きい等
の問題があり、露光装置に適用することは実際上困難で
ある。なお、ここで言う平行光とは、光源中心を出て照
射面における任意の各点に入る各光路線（この光源中心
から来る光路線のことを、図面では中心光線と記してい
る）同士が、照射面の光入射側において、互いに平行で
ある光のことを指す。ここにおいて、インテグレータレ
ンズに入射する光路線を問題にする場合には、光源中心
は集光鏡の開口中心であり、照射面はインテグレータレ
ンズの各レンズ素子の各中心であり、照射面に入射する
光路線を問題にする場合には、光源中心はインテグレー
タレンズの中心であり、照射される面が照射面である。Further, even if the organic film is placed near a work far from the light exit (side) of the light from the integrator lens, the organic film is not suitable for practical use because its optical characteristics deteriorate with time due to ultraviolet rays. Was. On the other hand, since a polarizing element using a birefringent special prism is a crystal, there are problems that it cannot be increased in size and has a large incident angle dependency (described later), and it is practically difficult to apply it to an exposure apparatus. is there. In addition, the parallel light referred to here means each optical path line that exits the center of the light source and enters each point on the irradiation surface (the optical path line coming from the center of the light source is described as a central ray in the drawing). , On the light incident side of the irradiation surface. Here, when considering the optical path line incident on the integrator lens, the center of the light source is the center of the opening of the condenser mirror, and the irradiation surface is each center of each lens element of the integrator lens, and enters the irradiation surface. When considering the optical path line, the center of the light source is the center of the integrator lens, and the irradiated surface is the irradiated surface.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
偏光素子を液晶表示素子の光配向に適用するには種々の
問題があった。そこで、本出願人は先にブリュースタ角
を利用した偏光素子および多層膜（干渉膜）を用いた偏
光素子を提案した。ブリュースタ角を利用した偏光素子
は、間隔をおいて平行配置した複数枚のガラス板を光軸
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。また、多層膜（干渉膜）を用いた偏光素子は、基板
上に膜が多層に渡って蒸着されてなる特定の波長域の光
を偏光するフィルタであって、上記フィルタに入射する
光における所定の偏光成分に対する屈折率が、上記多層
膜の互いに隣合う層の膜において異なっているものであ
る。（ブリュースタ角を用いた偏光素子については特願
平８−２４２１２１号参照、また、多層膜を用いた偏光
素子については特願平９−１４１３１７号参照）。As described above, there have been various problems in applying the conventional polarizing element to the optical alignment of the liquid crystal display element. Therefore, the present applicant has previously proposed a polarizing element using a Brewster angle and a polarizing element using a multilayer film (interference film). The polarizing element using the Brewster angle is one in which a plurality of glass plates arranged in parallel at intervals are inclined at the Brewster angle with respect to the optical axis. Further, a polarizing element using a multilayer film (interference film) is a filter that polarizes light in a specific wavelength region formed by depositing a film on a substrate in multiple layers. Have different refractive indices for the polarized light components of adjacent layers of the multilayer film. (For a polarizing element using a Brewster angle, see Japanese Patent Application No. 8-242121, and for a polarizing element using a multilayer film, see Japanese Patent Application No. Hei 9-141317).
【０００９】上記のような偏光素子は、入射光の角度依
存性を有する。このため上記した偏光素子を用いた光照
射装置においては、図７に示すようにコリメータレンズ
もしくはコリメータミラーからの出射光（平行光）を偏
光素子に入射させ、ワークに偏光光を照射できるように
した。しかし、液晶パネル製造用では大きな照射領域が
必要であるために、コリメータレンズもしくはコリメー
タミラーの出射側では、光束が広がっている。したがっ
て、全照射領域に渡って偏光光を得るためには、巨大な
偏光素子が必要となる。巨大な偏光素子の製造は、干渉
膜を用いたタイプの場合、膜蒸着装置の大きさの制限か
ら実際上困難である。なお、ブリュースタ角を利用した
タイプの場合には、大きな偏光素子を製造可能だが、重
量、コスト共に大きくなるリスクがある。The above-described polarizing element has an angle dependency of incident light. For this reason, in the light irradiation device using the above-described polarizing element, as shown in FIG. 7, light (parallel light) emitted from a collimator lens or a collimator mirror is made incident on the polarizing element so that the work can be irradiated with the polarized light. did. However, since a large irradiation area is required for manufacturing a liquid crystal panel, the luminous flux is spread on the exit side of the collimator lens or the collimator mirror. Therefore, in order to obtain polarized light over the entire irradiation area, a huge polarizing element is required. It is practically difficult to manufacture a huge polarizing element in the case of a type using an interference film because of the limitation of the size of the film deposition apparatus. In the case of the type using the Brewster angle, a large polarizing element can be manufactured, but there is a risk that both weight and cost increase.
【００１０】偏光素子の大型化を防ぐためには、コリメ
ータレンズもしくはコリメータミラーを使用せず、非平
行光（発散光）を偏光素子に入射させるということが考
えられる。しかし、非平行光を上記偏光素子に入射する
と、偏光素子の中心部と外周部とでは、入射する光の角
度が異なるため、上記に述べた偏光素子の入射光の角度
依存性により次のような問題が起こる。In order to prevent the polarizing element from increasing in size, it is conceivable that non-parallel light (divergent light) is incident on the polarizing element without using a collimator lens or a collimator mirror. However, when non-parallel light is incident on the polarizing element, the angles of the incident light are different between the central part and the outer peripheral part of the polarizing element. Therefore, due to the angle dependence of the incident light of the polarizing element described above, Problems arise.
【００１１】（１）多層膜（干渉膜）を用いた偏光素子
の場合 多層膜の光干渉を利用した偏光素子は、前記した特願平
９−１４１３１７号に記載されるように、干渉効果によ
り特定の波長の特定偏光光成分を、遮光または減衰させ
ることで偏光光を得るものである。この特定の偏光光成
分を遮光または減衰させる特定波長域は、通常数十〜百
数十ｎｍ程度の狭い幅であることが多い。(1) In the case of a polarizing element using a multilayer film (interference film) As described in Japanese Patent Application No. 9-141317, a polarizing element utilizing optical interference of a multilayer film has an interference effect. The polarized light is obtained by blocking or attenuating a specific polarized light component of a specific wavelength. The specific wavelength range in which the specific polarized light component is shielded or attenuated is usually a narrow width of about several tens to one hundred and several tens nm.
【００１２】超高圧水銀ランプやキセノンランプ等の、
広範囲の波長領域に発光域を持つランプと、この偏光素
子とを組み合わせて使用する場合、上記特定波長域以外
の波長域の光は、偏光されずに無偏光のまま偏光素子を
通過する。このため、別途バンドパスフィルタや波長選
択ミラー等を用いて、特定波長域以外の光を遮断するこ
とを行う。このバンドパスフィルタや波長選択ミラー等
の波長特性は、当然のことながら上記偏光素子から出射
される無偏光光を十分に遮断する特性のものを選定す
る。すなわち、バンドパスフィルタの透過波長幅や波長
選択ミラーの反射波長幅は、上記偏光素子の遮光または
減衰される波長域の幅と同じか、少し狭く設定する。An ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, etc.
When a lamp having a light emission range in a wide wavelength range and this polarizing element are used in combination, light in a wavelength range other than the specific wavelength range passes through the polarizing element without being polarized without being polarized. For this reason, light other than the specific wavelength band is cut off using a bandpass filter, a wavelength selection mirror, or the like separately. Naturally, as the wavelength characteristics of the band-pass filter, the wavelength selection mirror, and the like, those having characteristics of sufficiently blocking unpolarized light emitted from the polarizing element are selected. That is, the transmission wavelength width of the band-pass filter and the reflection wavelength width of the wavelength selection mirror are set to be equal to or slightly narrower than the width of the wavelength region of the polarizing element that is shielded or attenuated.
【００１３】ここで、偏光素子の多層膜に入射する光の
入射角度が変化すると、入射光の膜中の走行距離（膜の
光学的厚さ）が変わり、それに伴い干渉を起こす波長域
（特定偏光光成分を遮光または減衰させることができる
波長）が変化する。これを多層膜の遮光波長特性がシフ
トするという。すなわち、コリメータレンズもしくはコ
リメータミラーを用いない非平行光をそのまま偏光素子
に照射すると、多層膜の光照射領域の外周部に向かうに
従って入射角度が大きくなり、遮光波長特性がシフトす
る。遮光波長特性がシフトすると、上記特定波長域の光
であっても、偏光されずにそのまま偏光素子を通過す
る。Here, when the incident angle of the light incident on the multilayer film of the polarizing element changes, the traveling distance of the incident light in the film (optical thickness of the film) changes, and a wavelength range (specification) causing interference accordingly. The wavelength at which the polarized light component can be shielded or attenuated) changes. This is called a shift in the light shielding wavelength characteristic of the multilayer film. That is, when non-parallel light without using a collimator lens or a collimator mirror is directly irradiated on the polarizing element, the incident angle increases toward the outer peripheral portion of the light irradiation area of the multilayer film, and the light blocking wavelength characteristic shifts. When the light-shielding wavelength characteristic shifts, even the light in the specific wavelength range passes through the polarizing element without being polarized.
【００１４】図８は上記のように、多層膜（干渉膜）を
用いた偏光素子に平行光、発散光が入射した場合の光照
射領域における偏光方向を示す図であり、同図の矢印が
偏光方向を示している。多層膜を用いた偏光素子に平行
光が入射した場合には、同図（ａ）に示すように光照射
領域における偏光方向は全域に渡って同じ方向となる。
これに対して、偏光素子に発散光が入射した場合、同図
（ｂ）に示すように、光の入射角が０°に近い光軸近傍
では偏光光が得られるが、光照射領域の外周部に向かう
に従って入射角度が大きくなり、光の入射角度によって
は、外周部では無偏光光となる。このため、図８（ｂ）
に示すような状態で配向膜に光を照射すると、光照射領
域の外周部では、無偏光の光の成分が多くなり、配向膜
において特定方向以外の（あらゆる方向の）ポリマも反
応する。その結果、液晶の配向がおこらないか、不十分
となって製品不良となる。FIG. 8 is a diagram showing a polarization direction in a light irradiation area when parallel light and divergent light are incident on a polarizing element using a multilayer film (interference film) as described above. The direction of polarization is shown. When parallel light is incident on a polarizing element using a multilayer film, the polarization direction in the light irradiation region is the same over the entire region as shown in FIG.
On the other hand, when divergent light is incident on the polarizing element, polarized light is obtained near the optical axis where the incident angle of light is close to 0 ° as shown in FIG. The incident angle increases toward the portion, and depending on the incident angle of the light, the light becomes unpolarized light at the outer peripheral portion. For this reason, FIG.
When the alignment film is irradiated with light in the state shown in (1), the component of non-polarized light increases at the outer peripheral portion of the light irradiation region, and the polymer in the alignment film reacts in a direction other than a specific direction (in any direction). As a result, the alignment of the liquid crystal does not occur or becomes insufficient, resulting in a defective product.
【００１５】光照射領域の外周部での製品不良を避ける
ためには、偏光素子全域、すなわち、露光領域全域に渡
って無偏光光を遮断する必要がある。したがって、上記
バンドパスフィルタ等の波長幅を更に狭くする必要が生
ずる。しかしながら、そのようにすると、利用できる光
の波長領域が狭くなり、配向膜に照射される光のエネル
ギが減少し、処理時間が長くなるという問題が起こる。In order to avoid product defects at the outer peripheral portion of the light irradiation area, it is necessary to block unpolarized light over the entire area of the polarizing element, that is, the entire exposure area. Therefore, it is necessary to further narrow the wavelength width of the bandpass filter and the like. However, this causes a problem that the wavelength region of light that can be used is narrowed, the energy of light applied to the alignment film is reduced, and the processing time is prolonged.
【００１６】（２）ブリュースタ角を利用した偏光素子
の場合 偏光素子に入射する光の入射角が、ブリュースタ角の場
合は、ほぼ１００％のＰ偏光光成分が透過するが、ブリ
ュースタ角から外れるとＰ偏光成分の透過率が悪くなる
（反射による損失が増える）。非平行光をこのような偏
光素子に入射すると、偏光素子の中心部ではブリュース
タ角で入射しても、外周部に向かうにしたがって入射角
がブリュースタ角からはずれる。したがって、光が照射
される配向膜表面においては、照射領域の外周に行くほ
ど、Ｐ偏光成分の照度が低下する（前記特願平８−２４
２１２１号の図５参照）。このことにより、光照射領域
の外周部における照射量が不十分になり、配向膜の特定
方向のポリマの反応する度合いが低下し、液晶の配向が
起こらないか不十分となって製品不良となる。(2) In the case of a polarizing element utilizing the Brewster angle When the incident angle of light incident on the polarizing element is the Brewster angle, almost 100% of the P-polarized light component is transmitted, but the Brewster angle If it is out of the range, the transmittance of the P-polarized light component becomes worse (loss due to reflection increases). When non-parallel light is incident on such a polarizing element, the incident angle deviates from the Brewster angle toward the outer periphery, even if the incident light enters the central part of the polarizing element at a Brewster angle. Therefore, on the surface of the alignment film to which light is irradiated, the illuminance of the P-polarized light component decreases toward the outer periphery of the irradiation area (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-24 / 1994).
No. 2121, FIG. 5). As a result, the irradiation amount at the outer peripheral portion of the light irradiation region becomes insufficient, the degree of reaction of the polymer in a specific direction of the alignment film decreases, and the alignment of the liquid crystal does not occur or becomes insufficient, resulting in a product defect. .
【００１７】さらに、偏光素子の構成条件や光の入射角
度により偏光素子の外周部で偏光方向が変化する場合が
ある。例えば、１５枚の石英ガラスから構成される偏光
素子に発散光が入射した場合、図９に示すように光照射
領域の両側においては、最大６°偏光方向が傾く。すな
わち、入射角の違いにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分が
透過する比率が変化するため、偏光方向がＳ偏光とＰ偏
光のベクトルの合力方向となり偏光方向が変化する。Further, the polarization direction may change at the outer peripheral portion of the polarizing element depending on the configuration conditions of the polarizing element and the incident angle of light. For example, when divergent light is incident on a polarizing element composed of 15 pieces of quartz glass, the polarization direction is inclined at a maximum of 6 ° on both sides of the light irradiation area as shown in FIG. That is, the transmission ratio of the S-polarized light component and the P-polarized light component changes depending on the difference in the incident angle.
【００１８】図１０は上記のように、ブリュースタ角を
利用した偏光素子に平行光、発散光が入射した場合の光
照射領域における偏光方向を示す図であり、同図の矢印
が偏光方向を示している。ブリュースタ角を利用した偏
光素子に平行光が入射した場合には、同図（ａ）に示す
ように光照射領域における偏光方向は全域に渡って同じ
方向となる。これに対して、偏光素子に発散光が入射し
た場合、同図（ｂ）に示すように、光照射領域の外側に
向かうにしたがって、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の比率が
変化し、同図矢印方向をＰ偏光とすると、光照射領域の
外側では徐々にＳ偏光成分が多くなる。このため、配向
膜表面において偏光方向が変化し、光照射領域の外側に
おいては、反応させたい特定方向とは異なる方向のポリ
マが反応する。その結果、液晶の配向方向が異なり製品
不良となる。FIG. 10 is a diagram showing the polarization direction in the light irradiation area when the parallel light and the divergent light enter the polarizing element utilizing the Brewster angle as described above. Is shown. When parallel light is incident on the polarizing element using the Brewster angle, the polarization direction in the light irradiation region is the same over the entire region as shown in FIG. On the other hand, when the diverging light is incident on the polarizing element, as shown in FIG. 3B, the ratio of the S-polarized component to the P-polarized component changes toward the outside of the light irradiation area. When the direction of the arrow is P-polarized light, the S-polarized component gradually increases outside the light irradiation area. For this reason, the polarization direction changes on the surface of the alignment film, and a polymer in a direction different from the specific direction to be reacted reacts outside the light irradiation region. As a result, the orientation direction of the liquid crystal is different, resulting in a defective product.
【００１９】また、ブリュースタ角を利用した偏光素子
は、ガラス板を光軸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が、１枚のガラス板では偏光分離効
率が悪い。そこで、消光比を上げるため、通常、前記図
１０に示したように、複数枚のガラス板を間隔をおいて
平行配置する。上記のように複数枚のガラス板を用いて
偏光素子を構成した場合、次のような問題が生ずる。 光入射側の１枚目のガラス板の表面以外（例えば１
枚目のガラス板の裏面、２枚目のガラス板の表面等）で
反射されたＳ偏光成分が、他のガラス板の表面や裏面で
多重反射し、迷光となって僅かであるが、偏光素子を通
過する。このため、ブリュースタ角を利用した偏光素子
の場合、ガラス板の枚数を増やしても消光比がなかなか
改善されない。 一方、消光比を良くするため、さらにガラス枚数を
増やすと、偏光素子を通過することによる光軸のずれ量
が大きくなり、光学系の設計が難しくなる。 また、ガラス枚数が増えると、偏光素子の大きさが
大きくなり、装置が大型化する。A polarizing element utilizing a Brewster angle is one in which a glass plate is arranged at an angle of the Brewster angle with respect to the optical axis, but a single glass plate has poor polarization separation efficiency. Therefore, in order to increase the extinction ratio, a plurality of glass plates are usually arranged in parallel at intervals as shown in FIG. When a polarizing element is formed using a plurality of glass plates as described above, the following problem occurs. Other than the surface of the first glass plate on the light incident side (for example, 1
The S-polarized light component reflected on the back surface of the second glass plate, the front surface of the second glass plate, etc.) is multiple-reflected on the front surface and back surface of another glass plate and becomes stray light. Pass through the element. Therefore, in the case of a polarizing element using the Brewster angle, the extinction ratio is not easily improved even if the number of glass plates is increased. On the other hand, if the number of glasses is further increased in order to improve the extinction ratio, the amount of displacement of the optical axis due to passing through the polarizing element increases, and it becomes difficult to design an optical system. In addition, when the number of glasses increases, the size of the polarizing element increases, and the size of the apparatus increases.
【００２０】本発明は上記した事情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、偏光素子の大
型化を防ぐことができ、また、液晶表示素子の光配向を
行うに必要な偏光光を光照射領域全体に均一に照射する
ことができる液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射
装置を提供することである。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to prevent an increase in the size of a polarizing element and to provide a liquid crystal display element with optical alignment. An object of the present invention is to provide a polarized light irradiating apparatus for aligning an alignment film of a liquid crystal display element, which can uniformly irradiate the entirety of a light irradiation area with a polarized light.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】上記した事情を踏まえ、
種々検討した結果以下のことを見いだした。 （１）配向膜に照射する偏光光の消光比（照射される光
全体に含まれる所定の方向の偏光光の割合）が、ある程
度の値であれば、配向膜を光配向させることができる。
すなわち、配向膜上の液晶分子の配向を揃えることがで
きる。 （２）照度を均一化するインテグレータレンズが、無偏
光成分の分布（場所による無偏光光成分の大小）、ある
いは、特定方向の偏光光の照度分布、偏光方向の分布
（場所による偏光方向の違い）をも均一化することがで
きる。[Means for Solving the Problems] Based on the circumstances described above,
As a result of various studies, the following has been found. (1) If the extinction ratio of polarized light applied to the alignment film (the ratio of polarized light in a predetermined direction included in the entire irradiated light) is a certain value, the alignment film can be optically aligned.
That is, the alignment of the liquid crystal molecules on the alignment film can be made uniform. (2) The integrator lens that equalizes the illuminance is the distribution of the unpolarized component (the magnitude of the unpolarized light component depending on the location), or the illuminance distribution of the polarized light in a specific direction, and the distribution of the polarization direction (difference in the polarization direction depending on the location) ) Can also be made uniform.
【００２２】以上の知見に基づき、本発明においては、
ランプと、該ランプの光を集光する集光鏡と、偏光素子
と、インテグレータレンズとからなる液晶表示素子の配
向膜配向用偏光光照射装置において、偏光素子を上記イ
ンテグレータレンズの光入射側に配置した。以上のよう
に構成することにより、無偏光光の漏れ、偏光光の照度
の不均一、偏光方向の変化がインテグレータレンズで照
射領域全体に平均化され、液晶分子の配向不良が照射領
域の外周部等において局所的に発生することがない。Based on the above findings, in the present invention,
In a polarized light irradiating apparatus for aligning an alignment film of a liquid crystal display element comprising a lamp, a condenser mirror for condensing light from the lamp, a polarizing element, and an integrator lens, the polarizing element is disposed on the light incident side of the integrator lens. Placed. With the above configuration, leakage of non-polarized light, uneven illuminance of polarized light, and change in polarization direction are averaged over the entire irradiation area by the integrator lens, and poor alignment of liquid crystal molecules is caused at the outer periphery of the irradiation area. Etc. does not occur locally.
【００２３】偏光素子としては、以下に説明する多層膜
を利用した偏光素子、ブリュースタ角を利用した偏光素
子を使用することができる。また、ブリュースタ角を利
用した偏光素子を使用する場合、少なくとも１枚のガラ
ス板の表面にＰ偏光光の透過率が高く、Ｓ偏光光の反射
率が高い多層膜を形成し、消光比の改善を図ってもよ
い。 多層膜（干渉膜）を利用した偏光素子を使用した場
合。 偏光素子の外周部における無偏光光が照射領域全体に分
散され、偏光光の消光比が照射領域全体に渡って均一化
される。したがって、外周部の無偏光光のレベルが、配
向膜の光配向に悪影響を及ぼすレベルを下回り、照射領
域の外周部において特定方向以外のポリマ反応を所定量
以下に抑えることができる。このため、光照射領域外周
部での局所的な製品不良を防ぐことができ、歩留りを向
上させることができる。さらに、実質上、パンドパスフ
ィルタ等の波長域を狭くする必要が無く、利用できる波
長領域が狭くならないので、配向膜に照射される光のエ
ネルギーを十分確保することができ、処理時間を短くす
ることができる。As the polarizing element, a polarizing element using a multilayer film described below and a polarizing element using a Brewster angle can be used. When a polarizing element utilizing the Brewster angle is used, a multilayer film having a high transmittance of P-polarized light and a high reflectance of S-polarized light is formed on at least one glass plate, and the extinction ratio is reduced. Improvements may be made. When a polarizing element using a multilayer film (interference film) is used. The unpolarized light at the outer periphery of the polarizing element is dispersed throughout the irradiation area, and the extinction ratio of the polarized light is made uniform over the entire irradiation area. Therefore, the level of the unpolarized light at the outer peripheral portion is lower than the level that adversely affects the optical alignment of the alignment film, and the polymer reaction in the outer peripheral portion of the irradiation region in a direction other than the specific direction can be suppressed to a predetermined amount or less. For this reason, it is possible to prevent local product defects at the outer peripheral portion of the light irradiation area, and it is possible to improve the yield. Furthermore, since it is not necessary to substantially narrow the wavelength range of a bandpass filter or the like, and the available wavelength range does not become narrow, the energy of light applied to the alignment film can be sufficiently secured and the processing time can be shortened. be able to.
【００２４】 ブリュースタ角を利用した偏光素子を
用いる場合。 偏光素子の外周部における低い偏光光照度が、中央部の
高い偏光光照度と平均化され、配向膜表面の全照射領域
において均一な偏光光が得られる。すなわち、照射領域
の外周部であっても、配向膜に対して十分な照射量を与
えることができ、配向膜の特定方向のポリマを、所定量
以上に光反応させることができる。このため、光照射領
域外周部での局所的な製品不良を防ぐことができ、歩留
りを向上させることができる。また、偏光素子の外周部
における偏光方向の異なる偏光光が、照射領域全体に分
散され、特定方向の偏光光の消光比が露光領域全体に渡
って均一化される。したがって、外周部において、特定
方向以外のポリマの反応を所定量以下に抑えることがで
きるので、照射領域外周部での局所的な製品不良を防ぐ
ことができ、歩留りを向上させることができる。When a polarizing element utilizing Brewster's angle is used. The low polarized light illuminance at the outer peripheral portion of the polarizing element is averaged with the high polarized light illuminance at the central portion, and uniform polarized light can be obtained in the entire irradiation region on the alignment film surface. That is, even in the outer peripheral portion of the irradiation region, a sufficient irradiation amount can be given to the alignment film, and the polymer in the specific direction of the alignment film can be photoreacted to a predetermined amount or more. For this reason, it is possible to prevent local product defects at the outer peripheral portion of the light irradiation area, and it is possible to improve the yield. Further, polarized lights having different polarization directions at the outer peripheral portion of the polarizing element are dispersed throughout the irradiation region, and the extinction ratio of the polarized light in a specific direction is made uniform over the entire exposure region. Therefore, in the outer peripheral portion, the reaction of the polymer in a direction other than the specific direction can be suppressed to a predetermined amount or less, so that a local product defect at the outer peripheral portion of the irradiation area can be prevented, and the yield can be improved.
【００２５】さらに、前記複数枚のガラス板から構成さ
れるブリュースタ角を利用した偏光素子において、上記
ガラス板の少なくとも一枚にＰ偏光光の透過率が高く、
Ｓ偏光光の反射率が高い誘電体多層膜を蒸着してもよ
い。これにより、上記多層膜を形成したガラス板を通過
するＳ偏光光を少なくすることができ、消光比を改善す
ることができる。この多層膜はガラス板の表面に形成し
ても、裏面に形成しても同等の効果が得られる。また、
上記多層膜は、何枚目のガラス板に形成してもよいが、
光入射側の１枚目の表面に設けると、Ｓ偏光成分の強度
が最も強い段階で反射させることができるので、偏光素
子に入射するＳ偏光成分を最も効率的よく排除すること
ができる。また、上記多層膜で反射したＳ偏光成分が多
重反射により偏光素子を通過することがないので、消光
比が良くなる。Further, in a polarizing element utilizing a Brewster angle composed of a plurality of glass plates, at least one of the glass plates has a high transmittance of P-polarized light,
A dielectric multilayer film having a high reflectance of S-polarized light may be deposited. Thereby, the amount of S-polarized light passing through the glass plate on which the multilayer film is formed can be reduced, and the extinction ratio can be improved. The same effect can be obtained whether this multilayer film is formed on the front surface or the back surface of the glass plate. Also,
The multilayer film may be formed on any number of glass plates,
When provided on the first surface on the light incident side, the light can be reflected at the stage where the intensity of the S-polarized light component is the highest, so that the S-polarized light component incident on the polarizing element can be removed most efficiently. Further, since the S-polarized light component reflected by the multilayer film does not pass through the polarizing element due to multiple reflection, the extinction ratio is improved.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例の光
照射装置の構成を示す図である。同図において、図７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、本実施例においては、多層膜を利用した偏光素子
８’がインテグレータレンズ４の入射側に配置されてお
り、また、上記偏光素子８’が偏光する特定波長域以外
の波長域の光を遮断するバンドパスフィルタ１１がシャ
ッタ５の出射側に設けられている。なお、バンドパスフ
ィルタ１１は、楕円集光鏡２からワークＷまでの光路中
のどの位置に入れてもよい。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a light irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention. 7, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and in this embodiment, a polarizing element 8 ′ using a multilayer film is disposed on the incident side of the integrator lens 4. In addition, a band-pass filter 11 that blocks light in a wavelength range other than the specific wavelength range that is polarized by the polarizing element 8 ′ is provided on the emission side of the shutter 5. Note that the bandpass filter 11 may be placed at any position in the optical path from the elliptical condenser mirror 2 to the work W.
【００２７】同図において、ランプ１から放出される紫
外線を含む光は楕円集光鏡２で集光され、第１平面鏡３
で反射して、多層膜を利用した偏光素子８’に入射す
る。偏光素子８’は前記したように、干渉効果により特
定の波長の特定偏光光成分を遮光または減衰させる。こ
こで、偏光素子８’に入射する光は、楕円集光鏡２で集
光され第１平面鏡３で反射した光であり平行光ではな
い。このため、前記図８（ｂ）に示したように、光照射
領域の光軸近傍では特定の波長域において偏光光が得ら
れるが、外周部では無偏光光となる。In FIG. 1, light containing ultraviolet light emitted from a lamp 1 is condensed by an elliptical converging mirror 2,
And is incident on a polarizing element 8 'using a multilayer film. As described above, the polarizing element 8 'blocks or attenuates a specific polarized light component of a specific wavelength by the interference effect. Here, the light incident on the polarizing element 8 ′ is light condensed by the elliptical converging mirror 2 and reflected by the first plane mirror 3, and is not parallel light. For this reason, as shown in FIG. 8B, polarized light is obtained in a specific wavelength region near the optical axis of the light irradiation region, but becomes unpolarized light in the outer peripheral portion.
【００２８】上記偏光素子８’から出射する光はインテ
グレータレンズ４に入射する。インテグレータレンズ４
は、前記したように無偏光成分の分布、あるいは、特定
方向の偏光光の照度分布、偏光方向の分布を均一化する
ので、偏光素子８’の外周部における無偏光光はインテ
グレータレンズ４の作用により照射領域全体に分散さ
れ、偏光光の消光比が照射領域全体に渡って均一化され
る。すなわち、図２に示すように、インテグレータレン
ズ４により無偏光成分および偏光成分の方向性が足し合
わされるので、光照射領域の全域に渡って偏光方向が均
一化される。The light emitted from the polarizing element 8 ′ enters the integrator lens 4. Integrator lens 4
Makes the distribution of the unpolarized component or the illuminance distribution of the polarized light in a specific direction and the distribution of the polarized light uniform, as described above. Thus, the extinction ratio of the polarized light is uniformed over the entire irradiation region. That is, as shown in FIG. 2, since the directions of the non-polarized light component and the polarized light component are added by the integrator lens 4, the polarization direction is made uniform over the entire light irradiation region.
【００２９】インテグレータレンズ４から出射した光
は、シャッタ５を介してバンドパスフィルタ１１に入射
する。バンドパスフィルタ１１を通過した特定波長域の
光は、第２平面鏡６を介して液晶表示素子等のワークＷ
に入射する。ワークＷに入射する光は、図２に示すよう
に無偏光成分および偏光成分を含む光であるが、偏光光
の消光比が照射領域全体に渡って均一化されており、ま
た、課題を解決するための手段の項において前記したよ
うに配向膜に照射する偏光光の消光比がある程度の値で
あれば配向膜を光配向させることができるので、ワーク
Ｗの全域を支障なく光配向させることができる。Light emitted from the integrator lens 4 enters the bandpass filter 11 via the shutter 5. The light of a specific wavelength range that has passed through the band-pass filter 11 passes through the second plane mirror 6 to a work W such as a liquid crystal display element.
Incident on. The light incident on the work W is a light including a non-polarized component and a polarized component as shown in FIG. 2, but the extinction ratio of the polarized light is uniform over the entire irradiation area, and the problem is solved. If the extinction ratio of the polarized light applied to the alignment film is a certain value as described above, the alignment film can be optically aligned, so that the entire region of the work W can be optically aligned without hindrance. Can be.
【００３０】ところで、液晶表示素子の配向膜の配向に
おいて、１つの画素を２つもしくはそれ以上に分割し、
分割した画素毎に液晶の配向方向を変えることにより、
液晶パネルの視野角を改善することが行われている。こ
の方法は画素分割法、あるいはマルチドメイン法と呼ば
れている。光配光を上記画素分割法に適用する場合に
は、マスクを用いて画素の分割した一つの部分に偏光光
を照射し、次にマスクを交換して分割した他の部分に偏
光方向を最初の照射方向と異なった方向にして偏光光を
照射する。そして、これを分割数だけ繰り返すことによ
り、分割画素毎の液晶の配向方向を変えるができる。こ
の場合は、マスクを介して所望の部分だけに正確に偏光
光を照射するために、平行光を照射する必要がある。By the way, in the orientation of the orientation film of the liquid crystal display element, one pixel is divided into two or more,
By changing the alignment direction of the liquid crystal for each divided pixel,
Improvements have been made to the viewing angle of liquid crystal panels. This method is called a pixel division method or a multi-domain method. When applying the light distribution to the above pixel division method, a mask is used to irradiate one of the divided pixels with polarized light, and then the mask is replaced to change the polarization direction to the other divided part. Is irradiated with polarized light in a direction different from the irradiation direction. By repeating this for the number of divisions, it is possible to change the alignment direction of the liquid crystal for each divided pixel. In this case, it is necessary to irradiate parallel light in order to accurately irradiate only a desired portion with polarized light through the mask.
【００３１】本実施例の光照射装置を上記画素分割法に
適用する場合には、図３に示すように、第２平面鏡６の
出射側に平行光を得るためのコリメータレンズ７を配置
する。また、アライメント顕微鏡９を設け、アライメン
ト顕微鏡９により、マスクＭとワークＷの位置合わせを
したのち、コリメータレンズ７が出射する平行光をマス
クＭを介してワークＷに照射して、分割画素毎に光配向
を行う。なお、この場合でも、偏光素子８’をコリメー
タレンズ７の出射側に配置する必要はなく、光束が小さ
いインテグレータレンズ４の入射側に偏光素子８’を配
置することができる。When the light irradiation apparatus of this embodiment is applied to the above-mentioned pixel division method, as shown in FIG. 3, a collimator lens 7 for obtaining parallel light is provided on the exit side of the second plane mirror 6. In addition, an alignment microscope 9 is provided, the alignment microscope 9 aligns the mask M and the work W, and then irradiates the work W via the mask M with parallel light emitted from the collimator lens 7, and for each divided pixel. Perform photo-alignment. In this case as well, it is not necessary to arrange the polarizing element 8 'on the exit side of the collimator lens 7, and the polarizing element 8' can be arranged on the incident side of the integrator lens 4 having a small light flux.
【００３２】本実施例の光照射装置においては、上記の
ように偏光素子８’を光束が小さいインテグレータレン
ズ４の入射側に配置し、インテグレータレンズ４により
無偏光成分の分布、あるいは、特定方向の偏光光の照度
分布、偏光方向の分布を均一化しているので、小さな偏
光素子を用いて、ワークＷの全域を支障なく光配向させ
ることができる。また、偏光素子８’として、無機多層
膜の光干渉を利用した偏光素子を使用しているので、強
い光や紫外線が照射されたり、高温になっても、偏光素
子の劣化が起こらない。In the light irradiation apparatus of this embodiment, as described above, the polarizing element 8 'is arranged on the incident side of the integrator lens 4 having a small light flux, and the distribution of the non-polarized component or the specific direction is determined by the integrator lens 4. Since the illuminance distribution and the distribution of the polarization direction of the polarized light are made uniform, the entire area of the work W can be optically aligned without any trouble using a small polarizing element. In addition, since a polarizing element utilizing optical interference of the inorganic multilayer film is used as the polarizing element 8 ', the polarizing element does not deteriorate even if it is irradiated with strong light or ultraviolet light or is heated to a high temperature.
【００３３】図４は本発明の第２の実施例の光照射装置
の構成を示す図であり、本実施例は偏光素子としてブリ
ュースタ角を利用した偏光素子を用いた実施例を示して
いる。同図において、図１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、本実施例においては、
ブリュースタ角を利用した偏光素子８”がインテグレー
タレンズ４の入射側に配置されている。同図において、
ランプ１から放出される紫外線を含む光は楕円集光鏡２
で集光され、第１平面鏡３で反射して、発散光がブリュ
ースタ角を利用した偏光素子８”に入射する。偏光素子
８”は前記したように、入射する光の入射角がブリュー
スタ角の場合は、ほぼ１００％の偏光光が通過するが、
ブリュースタ角から外れると偏光光成分の透過率が低下
する。また、入射する光の入射角により偏光方向が変化
する。このため、光照射領域の中心部より外周部の照射
量が低下するとともに、前記図１０（ｂ）に示したよう
に、光照射領域の中心部と外周部とでは偏光方向が変化
する。FIG. 4 is a view showing the structure of a light irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention. This embodiment shows an embodiment using a polarizing element utilizing a Brewster angle as a polarizing element. . In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and in this embodiment,
A polarizing element 8 ″ utilizing the Brewster angle is arranged on the incident side of the integrator lens 4. In the figure,
Light containing ultraviolet light emitted from the lamp 1 is reflected by an elliptical converging mirror 2
Is reflected by the first plane mirror 3, and the divergent light is incident on the polarizing element 8 ″ utilizing the Brewster angle. As described above, the polarizing element 8 ″ has an incident angle of the incident light of Brewster. In the case of an angle, almost 100% of polarized light passes through,
If the angle deviates from the Brewster angle, the transmittance of the polarized light component decreases. Further, the polarization direction changes depending on the incident angle of the incident light. Therefore, the irradiation amount at the outer peripheral portion is lower than that at the central portion of the light irradiation region, and the polarization direction changes between the central portion and the outer peripheral portion of the light irradiation region as shown in FIG.
【００３４】上記偏光素子８”から出射する光はインテ
グレータレンズ４に入射する。インテグレータレンズ４
は、前記したように無偏光成分の分布、あるいは、特定
方向の偏光光の照度分布、偏光方向の分布を均一化する
ので、偏光素子８”の外周部における低い偏光光照度
と、中心部の高い偏光光照度が均一化される。また、偏
光方向が異なる偏光光が照射領域全体に分散され、特定
方向の偏光光の消光比が照射領域全体に渡って均一化さ
れる。すなわち、図５に示すように、インテグレータレ
ンズにより異なる方向性を持つ偏光成分が足し合わさ
れ、光照射領域の全域に渡って、偏光の方向性が均一化
される。The light emitted from the polarizing element 8 ″ enters the integrator lens 4. The integrator lens 4
Makes uniform the distribution of the unpolarized component, or the illuminance distribution of the polarized light in a specific direction, and the distribution of the polarization direction, as described above. The illuminance of the polarized light is made uniform, and the polarized lights having different polarization directions are dispersed throughout the irradiation area, and the extinction ratio of the polarized light in a specific direction is made uniform over the entire irradiation area, that is, as shown in FIG. As described above, the polarization components having different directions are added by the integrator lens, and the polarization direction is made uniform over the entire light irradiation region.
【００３５】インテグレータレンズ４から出射した光
は、シャッタ５、第２平面鏡６を介して液晶表示素子等
のワークＷに入射する。ワークＷに入射する光は、図５
に示すように異なる方向性を持つ偏光成分を足し合わせ
たものになるが、課題を解決するための手段の項におい
て前記したように配向膜に照射する偏光光の消光比があ
る程度の値であれば配向膜を光配向させることができる
ので、ワークＷの全域を支障なく光配向させることがで
きる。The light emitted from the integrator lens 4 enters a work W such as a liquid crystal display device through a shutter 5 and a second plane mirror 6. The light incident on the workpiece W is shown in FIG.
As shown in the above, the polarization components having different directions are added, but if the extinction ratio of the polarized light applied to the alignment film as described above in the section of the means for solving the problem is a certain value. For example, since the alignment film can be optically aligned, the entire area of the work W can be optically aligned without any trouble.
【００３６】本実施例の光照射装置を上記画素分割法に
適用する場合には、前記図３と同様に、第２平面鏡６の
出射側に平行光を得るためのコリメータレンズ７を配置
し、コリメータレンズ７が出射する平行光をマスクＭを
介してワークＷに照射して、分割画素毎に光配向を行
う。本実施例の光照射装置においては、第１の実施例と
同様、偏光素子８”を光束が小さいインテグレータレン
ズ４の入射側に配置し、インテグレータレンズ４により
無偏光成分の分布、あるいは、特定方向の偏光光の照度
分布、偏光方向の分布を均一化しているので、小さな偏
光素子を用いて、ワークＷの全域を支障なく光配向させ
ることができる。また、無機物であるガラス板を並べた
偏光素子を用いているので、強い光や紫外線が照射され
たり、高温になっても、偏光素子の劣化が起こらない。When the light irradiation apparatus of this embodiment is applied to the above-described pixel division method, a collimator lens 7 for obtaining parallel light is provided on the exit side of the second plane mirror 6 as in FIG. The work W is irradiated with the parallel light emitted from the collimator lens 7 via the mask M to perform the light alignment for each divided pixel. In the light irradiation apparatus of the present embodiment, similarly to the first embodiment, the polarizing element 8 ″ is arranged on the incident side of the integrator lens 4 having a small light flux, and the distribution of the non-polarized component or the specific direction is controlled by the integrator lens 4. Since the illuminance distribution and the distribution of the polarization direction of the polarized light are made uniform, the entire area of the work W can be optically aligned without trouble using a small polarizing element. Since the element is used, the polarizing element does not deteriorate even if it is irradiated with strong light or ultraviolet light or is heated to a high temperature.
【００３７】ここで、偏光素子８”として、ブリュース
タ角を利用した複数枚のガラス板から構成される偏光素
子を使用する場合、前記したように光入射側の１枚目の
ガラス板の表面以外で反射したＳ偏光成分が、他のガラ
ス板の表面や裏面で多重反射し、迷光となって僅かであ
るが偏光素子を通過する。上記多重反射により偏光素子
８”を通過するＳ偏光光を少なくするには、偏光素子を
構成するガラス板の少なくとも１枚にＰ偏光光の透過率
が高く、Ｓ偏光光の反射率が高い膜を蒸着すればよい。
図６は、上記複数枚のガラス板から構成されるブリュー
スタ角を利用した偏光素子において、消光比を改善する
ため、ガラス板にＰ偏光光の透過率が高く、Ｓ偏光光の
反射率が高い多層膜を蒸着した実施例を示している。前
記したようにブリュースタ角を利用した偏光素子を複数
枚のガラス板から構成した場合、光入射側の１枚目のガ
ラス板の表面以外で反射したＳ偏光成分が、他のガラス
板の表面や裏面で多重反射し、迷光となって僅かである
が偏光素子を通過する。本実施例においては、図６に示
すように、偏光素子８”を構成するガラス板の表面にＰ
偏光光の透過率が高く、Ｓ偏光光の反射率が高い誘電体
多層膜を蒸着し、消光比の改善を図ったものである。Here, when a polarizing element composed of a plurality of glass plates utilizing the Brewster angle is used as the polarizing element 8 ″, as described above, the surface of the first glass plate on the light incident side is used. The S-polarized light component reflected at other than the above is multiple-reflected on the front and back surfaces of the other glass plate, and slightly passes through the polarizing element as stray light. In order to reduce this, a film having a high transmittance for P-polarized light and a high reflectance for S-polarized light may be deposited on at least one of the glass plates constituting the polarizing element.
FIG. 6 shows that in a polarizing element using a Brewster angle composed of a plurality of glass plates, the glass plate has a high transmittance of P-polarized light and a high reflectance of S-polarized light in order to improve the extinction ratio. 4 shows an embodiment in which a high multilayer film is deposited. When the polarizing element using the Brewster angle is constituted by a plurality of glass plates as described above, the S-polarized light component reflected by the surface other than the surface of the first glass plate on the light incident side becomes the surface of another glass plate. And multiple reflections on the back surface and as stray light, though slightly, pass through the polarizing element. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the surface of the glass plate constituting the polarizing element 8 ″ is P
A dielectric multilayer film having high transmittance of polarized light and high reflectance of S-polarized light is deposited to improve the extinction ratio.
【００３８】すなわち、図６（ａ）に示すように１枚目
のガラス板の表面にＰ偏光光の透過率が高くＳ偏光光の
反射率が高い多層膜を蒸着することにより、偏光素子
８”に入射する無偏光の入射光の内、Ｓ偏光成分の大部
分は多層膜で反射される。そして、第１枚目のガラス板
を通過した一部のＳ偏光成分は同図に示すように多重反
射をしながら、偏光素子８”から出射するが、Ｓ偏光成
分が最も強い１枚目のガラス板の表面で殆どのＳ偏光成
分を反射しているので、上記多重反射するＳ偏光成分は
極めて僅かであり、偏光素子８”からＳ偏光成分は殆ど
出射せず、偏光素子に入射するＳ偏光成分を最も効率よ
く排除することができる。上記蒸着膜としては、例え
ば、二酸化ハフニウム（Ｈf ０2 ）と二酸化珪素（Ｓi
０2 ) を交互に１２層重ねた、物理膜厚が約１μｍの蒸
着膜を用いることができる。That is, as shown in FIG. 6A, a multilayer film having a high transmittance of P-polarized light and a high reflectance of S-polarized light is deposited on the surface of the first glass plate to form the polarizing element 8. Most of the S-polarized light component of the unpolarized incident light incident on "" is reflected by the multilayer film. Then, a part of the S-polarized light component which has passed through the first glass plate is as shown in FIG. The light is emitted from the polarizing element 8 "while making multiple reflections, but most of the S-polarization components are reflected on the surface of the first glass plate having the strongest S-polarization component. Is very slight, and almost no S-polarized light component is emitted from the polarizing element 8 ″, and the S-polarized light component incident on the polarizing element can be removed most efficiently. As the vapor-deposited film, for example, hafnium dioxide (Hf 0 2 ) and silicon dioxide (Si
O 2 ) can be used as a deposited film having a physical film thickness of about 1 μm in which 12 layers are alternately stacked.
【００３９】しかし、上記多層膜を１枚目のガラス板の
表面に蒸着した場合よりは、Ｓ偏光光成分を排除する効
率が悪くなる。これは、多層膜で反射したＳ偏光光成分
が、上（光入射側）のガラス板で多重反射して、一部最
終段のガラス板まで戻ってくるからである。したがっ
て、多層膜はなるべく上流（光入射側）のガラス板に蒸
着する方がＳ偏光光成分の排除に対しては効率が良い。
ブリュースタ角を利用した偏光素子において、上記多層
膜を蒸着したガラス板を、複数枚のガラス板のどこに配
置するかは、光照射装置の構造上の制約、例えば、多層
膜を蒸着したガラス板のメンテナンス性（蒸着膜は、材
質によっては、空気中の湿気や、空気中に含まれる例え
ば、酸、アルカリ、有機物等の溶媒物質により、劣化す
る場合がある。この場合、メンテナンスとして交換や再
生等が必要となる）と、必要な消光比とを考慮して最適
な配置を選択すればよい。However, the efficiency of eliminating the S-polarized light component is lower than when the multilayer film is deposited on the surface of the first glass plate. This is because the S-polarized light component reflected by the multilayer film is multiple-reflected by the upper (light incident side) glass plate and partially returns to the final stage glass plate. Therefore, it is more efficient to remove the S-polarized light component by depositing the multilayer film on the glass plate on the upstream (light incident side) as much as possible.
In a polarizing element utilizing a Brewster angle, where the glass plate on which the multilayer film is deposited is placed on a plurality of glass plates, the structural restrictions of the light irradiation device, for example, the glass plate on which the multilayer film is deposited, (Evaporation film may be deteriorated due to moisture in the air or solvent contained in the air such as acid, alkali, organic matter, etc., depending on the material. In this case, replacement or regeneration is performed as maintenance. And the like) and the necessary extinction ratio should be taken into consideration to select an optimal arrangement.
【００４０】また、上記多層膜は、必ずしも１枚目のガ
ラス板の表面に形成する必要はなく、２枚目以降の任意
のガラス板の表面もしくは裏面に形成してもよく、複数
枚のガラス板の表面に形成してもよい。例えば、光出射
側の最後のガラス板に多層膜を形成した場合には、図６
（ｂ）に示すように、光入射側の１枚目のガラス板の表
面以外で反射したＳ偏光成分が、他のガラス板の表面や
裏面で多重反射しながら最終段のガラス板に至るが、最
終段のガラス板の裏面に設けられた多層膜で反射するの
で、図６（ａ）と同様に、偏光素子８”から出射するＳ
偏光成分を排除することができる。The multilayer film does not necessarily need to be formed on the surface of the first glass plate, but may be formed on the front surface or the back surface of any of the second and subsequent glass plates. It may be formed on the surface of the plate. For example, when a multilayer film is formed on the last glass plate on the light emission side, FIG.
As shown in (b), the S-polarized light component reflected on the surface other than the surface of the first glass plate on the light incident side reaches the final stage glass plate while being multiple-reflected on the front and back surfaces of the other glass plates. Since the light is reflected by the multilayer film provided on the back surface of the glass plate at the last stage, the light emitted from the polarizing element 8 ″ is emitted in the same manner as in FIG.
The polarization component can be eliminated.
【００４１】[0041]
【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）光束が小さいインテグレータレンズの入射側に偏
光素子を配置しているので、偏光素子の大きさを小さく
することができ、多種の偏光素子を安価に利用すること
ができる。 （２）大きな液晶表示素子の配向膜の光配向を行う場合
であっても、装置が巨大化することがなく省スペース化
を図ることができる。また、装置のコストを低減化する
ことができる。 （３）無機多層膜を利用した偏光素子や、ガラス板から
構成されるブリュースタ角を利用した偏光素子を使用す
ることにより、強い光や紫外線が照射されたり、高温に
なっても偏光素子が劣化することがなく、装置の長寿命
化を図ることができる。As described above, in the present invention,
The following effects can be obtained. (1) Since the polarizing element is arranged on the incident side of the integrator lens having a small light flux, the size of the polarizing element can be reduced, and various kinds of polarizing elements can be used at low cost. (2) Even in the case of performing optical alignment of an alignment film of a large liquid crystal display element, space can be saved without increasing the size of the device. Further, the cost of the device can be reduced. (3) By using a polarizing element using an inorganic multilayer film or a polarizing element using a Brewster angle composed of a glass plate, the polarizing element can be irradiated with strong light or ultraviolet light, or even at high temperatures. It is possible to extend the life of the device without deterioration.
【００４２】（４）ブリュースタ角を利用した偏光素子
において、少なくとも１枚のガラス板に、Ｐ偏光光の透
過率が高くＳ偏光光の反射率が高い誘電体多層膜を蒸着
することにより、偏光素子を通過するＳ偏光光を少なく
することができる。すなわち、配置するガラス板の枚数
を格別多くすることなく、所望の偏光光の消光比を得る
ことができる。このため、ガラス板の枚数が少なくてす
むので、偏光素子を通過することによる光軸のずれ量を
小さくすることができ、光学設計を容易にすることがで
きる。また、偏光素子が小型のままでよく、装置の大型
化を防ぐことができるとともに、高価なガラス板の枚数
が少なくてよいので、蒸着により多層膜を形成する工程
を考慮してもコストダウンを図ることができる。(4) In a polarizing element utilizing a Brewster angle, a dielectric multilayer film having a high transmittance of P-polarized light and a high reflectance of S-polarized light is deposited on at least one glass plate. S-polarized light passing through the polarizing element can be reduced. That is, a desired extinction ratio of polarized light can be obtained without particularly increasing the number of glass plates to be arranged. Therefore, the number of glass plates can be reduced, so that the amount of shift of the optical axis caused by passing through the polarizing element can be reduced, and the optical design can be facilitated. In addition, since the polarizing element may be kept small, the size of the device can be prevented from being increased, and the number of expensive glass plates may be small, the cost can be reduced even when considering the step of forming a multilayer film by vapor deposition. Can be planned.
【図１】本発明の第１の実施例の光照射装置の構成を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light irradiation device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】多層膜を利用した偏光素子を用いた場合におけ
るインテグレータレンズによる偏光光の消光比の均一化
を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining uniformization of the extinction ratio of polarized light by an integrator lens when a polarizing element using a multilayer film is used.
【図３】図１の光照射装置を画素分割法に適用した場合
の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration in a case where the light irradiation device of FIG. 1 is applied to a pixel division method.
【図４】本発明の第２の実施例の光照射装置の構成を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a light irradiation device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】ブリュースタ角を利用した偏光素子を用いた場
合におけるインテグレータレンズによる偏光光の消光比
の均一化を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining uniformization of the extinction ratio of polarized light by an integrator lens when a polarizing element using a Brewster angle is used.
【図６】ブリュースタ角を利用した偏光素子において、
ガラス板の表面もしくは裏面に多層膜を形成した場合を
説明する図である。FIG. 6 shows a polarizing element using a Brewster angle.
It is a figure explaining the case where a multilayer film is formed on the surface or the back of a glass plate.
【図７】液晶表示素子の配向膜の光配向を行う光照射装
置の従来例を示す図である。FIG. 7 is a view showing a conventional example of a light irradiation device for performing photo-alignment of an alignment film of a liquid crystal display element.
【図８】多層膜を用いた偏光素子に平行光、発散光が入
射した場合の光照射領域における偏光方向を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating a polarization direction in a light irradiation area when parallel light and divergent light enter a polarizing element using a multilayer film.
【図９】ブリュースタ角を利用した偏光素子に発散光が
入射した場合における偏光方向の傾きを説明する図であ
る。FIG. 9 is a diagram illustrating the inclination of the polarization direction when divergent light is incident on a polarization element using a Brewster angle.
【図１０】ブリュースタ角を利用した偏光素子に平行
光、発散光が入射した場合の光照射領域における偏光方
向を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a polarization direction in a light irradiation area when parallel light and divergent light enter a polarizing element using a Brewster angle.
１ ランプ ２ 楕円集光鏡 ３ 第１平面鏡 ４ インテグレータレンズ ５ シャッタ ６ 第２平面鏡 ７ コリメータレンズ ８’ 多層膜を利用した偏光素子 ８” ブリュースタ角を利用した偏光素子 ９ アライメント顕微鏡 １０ 光照射装置 １１ バンドパスフィルタ Ｍ マスク Ｗ ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Elliptical condensing mirror 3 1st plane mirror 4 Integrator lens 5 Shutter 6 2nd plane mirror 7 Collimator lens 8 'Polarizing element using a multilayer film 8 "Polarizing element using Brewster angle 9 Alignment microscope 10 Light irradiation device 11 Bandpass filter M Mask W Work
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年２月１日[Submission date] February 1, 1999
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
Claims (4)
鏡と、偏光素子と、インテグレータレンズとからなる液
晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置において、 上記偏光素子が上記インテグレータレンズの光入射側に
配置されている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。1. A polarized light irradiating apparatus for aligning a liquid crystal display element comprising a lamp, a condenser mirror for condensing light from the lamp, a polarizing element, and an integrator lens, wherein the polarizing element is A polarized light irradiating apparatus for aligning an alignment film of a liquid crystal display element, which is arranged on a light incident side of an integrator lens.
って蒸着されてなる特定の波長域の光を偏光するフィル
タであって、 上記フィルタに入射する光における所定の偏光成分に対
する屈折率が、上記多層膜の互いに隣合う層の膜におい
て異な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。2. The polarizing element according to claim 1, wherein the polarizing element is a filter that polarizes light in a specific wavelength range formed by depositing a plurality of films on a substrate, and refracts a predetermined polarization component of light incident on the filter. 2. The polarized light irradiating apparatus for photo-alignment of an alignment film of a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the ratios of the adjacent layers of the multilayer film are different.
した複数枚のガラス板を光軸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。3. The polarizing element according to claim 1, wherein a plurality of glass plates arranged in parallel at an interval are inclined at a Brewster angle with respect to an optical axis.
A polarized light irradiating apparatus for aligning an alignment film of a liquid crystal display device.
光光の透過率が高く、Ｓ偏光光の反射率が高い膜を蒸着
したことを特徴とする請求項３の液晶表示素子の配向膜
光配向用偏光光照射装置。4. An alignment film for a liquid crystal display device according to claim 3, wherein a film having a high transmittance of P-polarized light and a high reflectance of S-polarized light is deposited on at least one of said glass plates. Polarized light irradiation device for photo alignment.
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