KR100510888B1 - 액정표시소자의 배향막용 조사장치_ - Google Patents

Abstract

본 발명은 작은 편광소자를 사용하여, 액정표시소자의 광 배향을 행하는데 필요한 편광광을 광 조사 영역 전체에 균일하게 조사할 수 있도록 하는 것으로서, 램프(1)로부터 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3), 다층막을 이용한 편광소자(8)를 통하여 인터그레이터(integrator) 렌즈(4)에 입사한다. 인터그레이터 렌즈(4)는 무편광 성분의 분포, 혹은 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포를 균일화한다. 이 때문에, 편광소자(8)에 발산광이 입사되어도 인터그레이터 렌즈(4)로부터 출사하는 편광광의 소광비(消光比)는 조사영역 전체에 걸쳐 균일화된다. 인터그레이터 렌즈(4)로부터 출사된 광은 셔터(5)를 통하여 밴드 패스 필터(11)에 입사하고, 특정파장역의 편광광이 제2 평면 미러(6)를 통하여 액정표시소자등의 작업편(W)에 입사한다. 또한, 편광소자로서, 편광각을 이용한 편광소자등을 이용해도 된다.

Description

액정표시소자의 배향막용 조사장치

본 발명은 액정표시소자의 배향막에 편광광을 조사하여, 액정을 광배향시키기 위한 편광조사장치에 관한 것이다.

액정표시소자는 통상 2매의 기판으로 구성되며, 한쪽 기판에 액정을 구동하기 위한 구동소자(예를들면 박막 트랜지스터)나, 투명 도전막으로 형성된 액정구동용 전극, 액정을 특정방향으로 배향시키기 위한 배향막등이 형성된다.

또한, 다른쪽 기판에는 블랙 매트릭스라고 불리는 차광막, 또는 컬러 액정 표시소자의 경우에는 컬러 필터, 액정 구동용 전극 및 배향막이 형성된다.

배향막은 통상 폴리이미드 수지등의 박막의 표면에 러빙이라고 불리는 처리를 실시하여 특정방향으로 미세한 홈을 형성한 것이고, 액정의 분자를 이 홈을 따라 특정방향으로 배향시키는 작용을 한다.

이 러빙 처리는 회전하는 롤러에 감겨진 러빙포라고 불리는 천으로 기판위를 비벼 작성하는 방법이 폭넓게 이용되고 있다. 러빙에 의한 배향막의 형성은 기판을 러빙포에 의해 비벼 행하므로, 먼지, 정전기, 스크래치등의 자극이 발생하고, 수율이 저하하는 것을 피할 수 없다.

그래서, 최근, 배향막에 상기 러빙을 실시하지 않고, 액정의 배향을 맞추는 기술이 제안되고 있다.(러빙하지 않고 액정의 배향을 맞추는 기술을 이하 논(non) 러빙이라고 한다).

논 러빙의 기술중에 편광광을 이용하는 방법이 있다.

이 방법은,

①배향막인 폴리이미드 수지등의 박막에, 편광광을 조사하여 박막중의 특정방향만의 폴리머를 광화학반응에 의해 분극이나 구조변화시킨다.

②이에따라, 박막상의 액정분자의 배향을 맞춘다. 라고 하는 것이다(이하 이 배향기술을 광배향 기술이라고 부른다).

이와같은 방법에 있어서, 조사하는 편광광에는 에너지가 높은 자외선이 이용되는 것이 많다. 최근에는 가시광으로 분극이나 구조변화하는 배향막 재료도 개발되고 있다.

도12는 이와같은 편광광을 조사하여 액정표시소자의 배향막의 광 배향을 행하는 조사장치의 구성을 도시하는 도면이다.

동 도면에 있어서, 10은 조사장치이고, 램프(1)에서 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3)에서 반사하여 인터그레이터 렌즈(4)에 입사한다.

인터그레이터 렌즈(4)에서 출사된 광은 셔터(5), 제2 평면 미러(6)를 통하여 콜리메이터 렌즈(7)에 입사하고, 콜리메이터 렌즈(7)에 의해 평행광으로 되어, 편광소자(8)로 입사한다. 그리고, 편광소자(8)에서 출사된 편광광은 액정표시 소자의 작업편(W)에 입사한다.

그러나, 액정 패널 제조용으로는 큰 면적이 필요하므로 콜리메이터 렌즈의 출사측에서는 광속이 퍼져 있다. 따라서, 전 조사 영역에 걸쳐 편광광을 얻기 위해서는 거대한 편광소자가 필요해진다.

그래서, 본 발명이 목적으로 하는 것은 편광소자의 대형화를 막을 수 있는 액정표시소자의 배향막용 조사장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 액정표시소자의 배향막용 조사장치는 이하와 같다.

(1) 램프와, 이 램프의 광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와, 인터그레이터의 입사측에 배치된 편광소자로 이루어진다.

(2) 램프와, 이 램프광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와, 상기 집광 미러의 개구중심을 나와 상기 인터그레이터 렌즈를 구성하는 각 렌즈 소자의 각 중심으로 들어가는 각 광로선끼리를 상기 인터그레이터 렌즈의 입사측에 있어서 평행으로 하고, 상기 집광 미러와 상기 인터그레이터 렌즈사이에 설치한 인 풋 렌즈와, 상기 인 풋 렌즈와 상기 인터그레이터 렌즈간의 광로중에 설치한 편광소자로 이루어진다.

(3) 램프와, 이 램프 광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와, 상기 인터그레이터 렌즈의 출사측에 배치되어, 평행광을 출사하는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에서 출사된 평행광을 비평행인 발산광으로 하는 제2 렌즈와, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈사이의 광로중에 설치한 편광소자로 이루어진다.

편광소자를 소형화하기 위해서는, 광이 집광하는 부분(즉, 인터그레이터 근방)에 두면 된다.

그러나, 이와같이 집광하는 개소는 뜨거우므로 다층막(간섭막)을 이용한 것이나, 편광각에 배열된 다수의 유리판에 의한 편광소자등을 사용할 수 있다.

그런데, 이들 편광소자는 평행광을 입사하지 않으면 조사영역 전체에 균일한 편광광을 얻을 수 없다. 따라서, 상기 집광하는 개소에는 비평행광이 입사하므로, 편광소자의 중심부와 외주부에서 입사하는 광의 각도가 달라진다. 또한, 여기서 말하는 평행광이란 광원중심을 나와 조사면의 임의의 각 점으로 들어가는 각 광로선(이 광원 중심에서 오는 광로선을 이후 도면에서는 중심광선이라고 표기하고 있다)끼리 조사면의 광 입사측에 있어서 상호 평행인 광을 말한다.

따라서, 다층막(간섭막)을 이용한 편광소자의 경우는 조사영역의 외주부에서는 무편광의 광의 성분이 많아진다. 또한, 편광각을 이용한 편광소자의 경우는 외주부에서는 소정의 편광성분의 조도가 저하하고, 또한, 편광방향도 변화한다.

그러나, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하의 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다.

①배향막에 조사하는 편광광의 소광비(消光比)(조사되는 광 전체에 포함되는 소정방향의 편광광의 비율)가 어느 정도의 값이면, 배향막을 광 배향시킬 수 있다. 즉, 배향막상의 액정분자의 배향을 맞출 수 있다.

②조도를 균일화하는 인터그레이터 렌즈가 무편광 성분의 분포(경우에 따라 무편광 광성분의 대소) 혹은, 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포(장소에 따른 편광방향의 다름)를 균일화할 수 있다.

③편광소자의 입사측에 편광광 또는 발산광을 입사하여 평행광을 출사하는 렌즈를 배치하면, 평행광을 편광소자에 입사시킬 수 있다.

편광소자로서는, 다층막을 이용한 편광소자, 편광각을 이용한 편광소자를 사용할 수 있다. 또한, 편광각을 이용한 편광소자를 사용할 경우, 적어도 1매의 유리판의 표면에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 다층막을 형성하고, 소광비의 개선을 도모해도 된다.

인터그레이터의 전에 편광소자를 넣은 경우는 이하의 이점이 있다.

즉, 편광소자의 외주부의 무편광광이 조사영역 전체에 분산되어, 편광광의 소광비가 조사영역 전체에 걸쳐 균일화된다.

따라서, 외주부의 무편광 광의 레벨이 배향막의 광배향에 악영향을 미치는 레벨을 밑돌고, 조사영역의 외주부에 있어서 특정방향 이외의 폴리머 반응을 소정량 이하로 억제할 수 있다. 이 때문에, 조사영역 외주부에서의 국소적인 제품불량을 막을 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 평행광을 출사하는 렌즈를 통하여 편광소자에 광을 입사하면, 평행광을 편광소자에 입사시킬 수 있으므로, 배향막 표면의 전 조사영역에 있어서 균일한 편광광을 얻을 수 있다. 따라서, 조사영역 외주부에서의 국소적인 제품불량을 막을 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 다수매의 유리판으로 구성되는 편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 유리판의 적어도 일매에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 유전체 다층막을 증착해도 된다.

이에따라, 다층막을 형성한 유리판을 통과하는 S편광광을 적게 할 수 있고, 소광비를 개선할 수 있다.

이 다층막은 유리판의 표면에 형성해도, 뒷면에 형성해도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 다층막은 몇장째의 유리판에 형성해도 되는데, 입사측의 1매째의 표면에 설치하면, S편광성분의 강도가 가장 강한 단계에서 반사시킬 수 있으므로, 편광소자에 입사하는 S편광성분을 가장 효율좋게 배제할 수 있다. 또한, 다층막에서 반사한 S편광성분이 다중반사에 의해 편광소자를 통과하지 않으므로, 소광비가 좋아진다.

<발명의 실시형태>

도1은 상기(1)의 발명의 제1 실시예를 도시하는 도면이다.

동 도면에 있어서, 도12에 도시한 것과 동일한 것에는, 동일 부호가 붙여져 있다. 이 실시예에 있어서는, 다층막을 이용한 편광소자(9)가 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 배치되어 있고, 또한, 밴드 패스 필터(11)가 셔터(5)의 출사측에 배치되어 있다. 이 밴드 패스 필터(11)는 편광소자(8)가 특정 파장역 이외의 파장역의 광을 차단한다. 또한, 밴드 패스 필터(11)는 타원 집광 미러(2)에서 작업편(W)까지의 광로중의 어느 위치에 넣어도 된다.

동 도면에 있어서, 램프(1)에서 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3)에서 반사하여, 다층막을 이용한 편광소자(8)에 입사한다.

편광소자(8)는 다층막의 광 간섭을 이용한 것으로, 간섭효과에 의해 특정 파장의 특정 편광광 성분을 차광 또는 감쇠시킨다. 이 특정의 편광광 성분을 차광 또는 감쇠시키는 특정파장역은 통상 수십∼백수십nm정도의 좁은 폭이다.

여기서, 초고압 수은 램프나 크세논 램프등의 광범위의 파장영역에 발광역을 가지는 램프와, 편광소자를 조합하여 사용할 경우, 특정파장역 이외의 파장역의 광은 편광되지 않고 무편광인채로 편광소자를 통과한다.

이 때문에, 별도, 밴드 패스 필터(11)를 특정파장역 이외의 광을 차단하기 위해 배치할 필요가 있다. 또한, 밴드 패스 필터(11)대신에 파장 선택 미러라도 된다.

이 밴드 패스 필터(11)의 파장특성은 당연히 편광소자에서 출사되는 무편광광을 충분히 차단하는 것이다. 즉, 밴드 패스 필터의 투과 파장폭이나 파장 선택 미러의 반사 파장폭은 편광소자의 차광 또는 감쇠되는 파장역의 폭과 같던지 조금 좁게 설정한다.

도1에 있어서 편광소자(8)에 입사하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되어 제1 평면 미러(3)에서 반사한 광이고 평행광은 아니다. 이 때문에, 조사영역의 광축 근방에서는 특정의 파장역에 있어서 편광광이 얻어지는데, 외주부에서는 무편광 광이 된다.

이 점을 상세하게 설명하면, 편광소자(8)의 다충막에 입사하는 광의 입사각도가 변화하면, 입사광의 막중의 주행거리(막의 광학적 두께)가 변하고, 그에 따라 간섭을 일으키는 파장역(특정편광 광성분을 차광 또는 감쇠시킬 수 있는 파장)이 변화한다. 이것을 다층막의 차광파장특성이 시프트한다고 한다.

즉, 콜리메이터 렌즈 혹은 콜리메이터 미러를 이용하지 않는 비평행광을 그대로 편광소자에 조사하면, 다층막의 조사영역의 외주부로 향하는데 따라 입사각도가 커지고, 차광 파장 특성이 시프트한다. 차광 파장 특성이 시프트하면, 특정 파장역의 광이라도 편광되지 않고 그대로 편광소자를 통과한다.

도2는 다층막(간섭막)을 이용한 편광소자에 평행광, 발산광이 입사한 경우의 조사영역의 편광방향을 도시하는 도면이고, 동 도면의 화살표가 편광방향을 도시하고 있다.

다층막을 이용한 편광소자에 평행광이 입사한 경우에는 동 도면(a)에 도시하는 바와같이 조사영역의 편광방향은 전역에 걸쳐 같은 방향이 된다. 이에 대해 편광소자에 발산광이 입사한 경우, 동 도면(b)에 도시하는 바와같이, 광의 입사각이 0°에 가까운 광축 근방에서는 편광광이 얻어지는데, 조사영역의 외주부로 향하는데 따라 입사각도가 커지고, 광의 입사각도에 따라서는 외주부에서는 무편광 광이 된다.

이 때문에, 조사영역의 광축 근방에서는 특정의 파장역에 있어서 편광광이 얻어지는데, 외주부에서는 무편광 광이 되는 것이다.

도1로 되돌아가서, 편광소자(8)에서 방출하는 광은 인터그레이터 렌즈(4)로 입사한다. 인터그레이터 렌즈(4)는 무편광 성분의 분포, 혹은 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포를 균일화하므로, 편광소자(8)의 외주부의 무편광 광은 인터그레이터 렌즈(4)의 작용에 의해 조사영역전체로 분산되며, 편광광의 소광비가 조사영역 전체에 걸쳐 균일화된다.

즉, 도2에 도시하는 바와같이, 인터그레이터 렌즈(4)에 의해 무편광 성분 및 편광성분의 방향성이 더해지므로, 조사영역의 전역에 걸쳐 편광방향이 균일화된다.

인터그레이터 렌즈(4)에서 출사된 광은 셔터(5)를 통하여 밴드 패스 필터(11)로 입사한다. 밴드 패스 필터(11)를 통과한 특정 파장역의 광은 제2 평면 미러(6)를 통하여 액정표시소자등의 작업편(W)에 입사한다.

작업편(W)에 입사하는 광은 도3에 도시하는 바와같이 무편광 성분 및 편광성분을 포함하는 광인데, 편광광의 소광비가 조사영역 전체에 걸쳐 균일화되어 있고, 또한 배향막에 조사하는 편광광의 소광비가 어느 정도의 값이면 배향막을 광 배향시킬 수 있으므로, 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다.

그런데, 액정표시소자의 배향막의 배향에 있어서, 1개의 화소를 2개 혹은 그 이상으로 분할하고, 분할한 화소마다 액정의 배향방향을 바꿈으로써, 액정패널의 시야각을 개선하는 것이 행해진다. 이 방법은 화소분할법, 혹은 멀티도메인법이라고 불린다.

광 배광을 이 화소분할법에 적용할 경우에는, 마스크를 이용하여 화소가 분할된 하나의 부분에 편광광을 조사하고, 다음에 마스크를 교환하여 분할한 다른 부분에 편광방향을 최초의 조사방향과 다른 방향으로 하여 편광광을 조사한다. 그리고, 이것을 분할수만큼 반복함으로써, 분할화소마다 액정의 배향방향을 바꿀 수 있다.

이 경우는 마스크를 통하여 원하는 부분에만 정확하게 편광광을 조사하기 위해, 평행광을 조사할 필요가 있다.

본 실시예의 조사장치를 이 화소분할법에 적용할 경우에는 도4에 도시하는 바와같이, 제2 평면 미러(6)의 출사측에 평행광을 얻기위한 콜리메이터 렌즈(7)를 배치한다. 또한, 얼라이먼트 현미경(9)을 설치하고, 얼라이먼트 현미경(9)에 의해 마스크(M)와 작업편(W)의 위치맞춤을 한 후, 콜리메이터 렌즈(7)가 출사하는 평행광을 마스크(M)를 통하여 작업편(W)에 조사하고, 분할화소마다 광배향을 행한다.

또한, 이 경우에도 편광소자(8)를 콜리메이터 렌즈(7)의 출사측에 배치할 필요는 없고, 광속이 작은 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 편광소자(8)를 배치할 수 있다.

본 실시예의 조사장치에 있어서는, 상기와 같이 편광소자(8)를 광속이 작은 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 배치하고, 인터그레이터 렌즈(4)에 의해 무편광 성분의 분포, 혹은 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포를 균일화하고 있으므로, 작은 편광소자를 이용하여 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다. 또한, 편광소자(8)로서, 무기다층막의 광 간섭을 이용한 편광소자를 사용하고 있으므로, 강한 광이나 자외선이 조사되거나 고온으로 되어도 편광소자의 열화(劣化)가 일어나지 않는다.

도5는 상기 발명(1)의 제2 실시예를 도시하는 것으로 편광소자로서 편광각을 이용하고 있다.

동 도면에 있어서, 도1에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호가 붙여져 있고, 본 실시예에 있어서는 편광각을 이용한 편광소자(8)가 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 배치되어 있다.

동 도면에 있어서, 램프(1)에서 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3)에서 반사하고, 발산광이 편광각을 이용한 편광소자(8)에 입사한다.

편광소자(8)는 입사하는 광의 입사각이 편광각인 경우는 대략 100%의 편광광이 통과하는데, 편광각에서 벗어나면 편광광 성분의 투과율이 저하한다. 또한, 입사하는 광의 입사각에 의해 편광방향이 변화한다.

또한, 편광소자의 구성조건이나 광의 입사각도에 따라 편광소자의 외주부에서 편광방향이 변화하는 경우가 있다. 예를들면 15매의 석영 유리로 구성되는 편광소자에 발산광이 입사한 경우, 도6에 도시하는 바와같이 조사영역의 양측에 있어서는 최대 6°편광방향이 기울어진다.

즉, 입사각의 다름에 따라 S편광성분과 P편광성분이 투과하는 비율이 변화하므로, 편광방향이 S편광과 P편광의 벡터의 합력방향으로 되어 편광방향이 변화한다.

이 점을 조금 더 설명하면, 도7은 편광각을 이용한 편광소자에 평행광, 발산광이 입사한 경우의 조사영역의 편광방향을 도시하는 도면이고, 동 도면의 화살표가 편광방향을 표시하고 있다.

편광각을 이용한 편광소자에 평행광이 입사한 경우에는, 동 도면(a)에 도시하는 바와같이 조사영역의 편광방향은 전역에 걸쳐 같은 방향이 된다. 이에 대해, 편광소자에 발산광이 입사한 경우, 동 도면(b)에 도시하는 바와같이, 조사영역의 외측을 향함에 따라, S편광성분과 P편광성분의 비율이 변화하고, 동 도면 화살표 방향을 P편광으로 하면, 조사영역의 외측에서는 서서히 S편광성분이 많아진다.

또한, 편광각을 이용한 편광소자는 유리판을 광축에 대해 편광각만큼 기울여 배치한 것인데, 1매의 유리판으로는 편광분리 효율이 나쁘다. 그래서, 소광비를 올리기 위해, 통상 도7에 도시한 바와같이 다수매의 유리판을 간격을 두고 평행배치한다.

이와같이, 편광각을 이용한 편광소자는, 조사영역의 중심부보다 외주부의 조사량이 저하함과 동시에, 도7(b)에 도시한 바와같이, 조사영역의 중심부와 외주부에서는 편광방향이 변화한다.

도4로 이야기를 되돌려, 편광소자(8)에서 방출하는 광은 인터그레이터 렌즈(4)에 입사한다. 인터그레이터 렌즈(4)는 무편광 성분의 분포, 혹은 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포를 균일화하므로, 편광소자(8)의 외주부가 낮은 편광광 조도와, 중심부가 높은 편광광 조도가 균일화된다.

또한, 편광방향이 다른 편광광이 편광광이 조사영역 전체에 분산되어, 특정방향의 편광광의 소광비가 조사영역 전체에 걸쳐 균일화된다. 즉, 도12에 도시하는 바와 같이, 인터그레이터 렌즈에 의해 다른 방향성을 가지는 편광성분이 더해져, 조사영역의 전역에 걸쳐 편광의 방향성이 균일화된다.

인터그레이터 렌즈(4)에서 출사한 광은 셔터(5), 제2 평면 미러(6)를 통하여 액정표시소자등의 작업편(W)에 입사한다.

작업편(W)에 입사하는 광은 도8에 도시하는 바와같이 다른 방향성을 가지는 편광성분을 더한 것이 되는데, 배향막에 조사하는 편광광의 소광비가 어느 정도의 값이면 배향막을 광 배향시킬 수 있으므로, 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다.

본 실시예의 조사장치를 화소분할법에 적용할 경우에는, 도4와 마찬가지로 제2 평면 미러(6)의 출사측에 평행광을 얻기 위한 콜리메이터 렌즈(7)를 배치하고, 콜리메이터 렌즈(7)가 출사하는 평행광을 마스크(M)를 통하여 작업편(W)에 조사하여 분할화소마다 광 배향을 행한다.

본 실시예의 조사장치에 있어서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 편광소자(8)를 광속이 작은 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 배치하고, 인터그레이터 렌즈(4)에 의해 무편광 성분의 분포, 혹은 특정방향의 편광광의 조도분포, 편광방향의 분포를 균일화하고 있으므로, 작은 편광소자를 이용하여, 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다. 또한, 무기물인 유리판을 배열시킨 편광소자를 이용하고 있으므로, 강한 광이나 자외선이 조사되거나, 고온으로 되어도 편광소자의 열화가 일어나지 않는다.

여기서, 편광소자(8)로서, 편광각을 이용한 다수매의 유리판으로 구성되는 편광소자를 사용할 경우, 입사측의 1매째의 유리판의 표면 이외에서 반사된 S편광성분이, 다른 유리판의 표면이나 뒷면에서 다중 반사하고, 미광(迷光)이 되어 간신히 편광소자를 통과한다.

다중반사에 의해 편광소자(8)를 통과하는 S편광광을 작게 하기 위해서는, 편광소자를 구성하는 유리판의 적어도 1매에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 막을 증착하면 된다.

도9는 다수매의 유리판으로 구성되는 편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 소광비를 개선하기 위해, 유리판에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 다층막을 증착한 실시예를 도시하고 있다.

즉, 도9(a)에 도시하는 바와같이 1매째의 유리판의 표면에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 다층막을 증착함으로써, 편광소자(8)에 입사하는 무편광의 입사광의 내, S편광성분의 대부분은 다층막에서 반사된다. 그리고, 제1매째의 유리판을 통과한 일부의 S편광성분은 동 도면에 도시하는 바와같이 다중반사를 하면서 편광소자(8)에서 출사하는데, S편광성분이 가장 강한 1매째의 유리판의 표면에서 대부분의 S편광성분을 반사하고 있으므로, 다중반사하는 S편광성분은 매우 적고, 편광소자(8)에서 S편광성분은 거의 출사하지 않고 편광소자에 입사하는 S편광성분을 가장 효율좋게 배제할 수 있다.

증착막으로서는 예를들면 이산화 하프늄(HfO₂)와 이산화규소(SiO₂)를 번갈아 12층 겹친 물리막두께가 약1㎛의 증착막을 이용할 수 있다.

또한, 다층막은 반드시 1매째의 유리판의 표면에 형성할 필요는 없고, 2매째 이후의 임의의 유리판 표면 혹은 뒷면에 형성해도 되며, 다수매의 유리판의 표면에 형성해도 된다. 예를들면, 광 출사측의 최후의 유리판에 다층막을 형성한 경우에는 도9(b)에 도시하는 바와같이, 입사측의 1매째의 유리판의 표면 이외에서 반사한 S편광 성분이 다른 유리판의 표면이나 뒷면에서 다중 반사하면서 최종단의 유리판에 이르는데, 최종단의 유리판의 뒷면에 설치된 다층막에서 반사하므로 도9(a)와 마찬가지로 편광소자(8)에서 출사하는 S편광성분을 배제할 수 있다.

그러나, 다층막을 1매째의 유리판의 표면에 증착한 경우보다 S편광성분을 배제하는 효율이 나빠진다. 이것은 다층막에서 반사한 S편광 광성분이 상(입사측)의 유리판에서 다중반사하여, 일부 최종단의 유리판까지 되돌아 오기 때문이다. 따라서, 다층막은 가능한한 상류(입사측)의 유리판에 증착하는 쪽이 S편광광 성분의 배제에 대해서는 효율이 좋다.

편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 다층막을 증착한 유리판을, 다수매의 유리판의 어디에 배치하는가는 조사장치의 구조상의 제약, 예를들면 다층막을 증착한 유리판의 메인터넌스성(증착막은 재질에 따라서는 공기중의 습기나 공기중에 포함되는 예를들면 산, 알칼리, 유기물등의 용매물질에 의해 열화하는 경우가 있다. 이 경우, 메인터넌스성으로서 교환이나 재생등이 필요해진다)과, 필요한 소광비를 고려하여 최적의 배치를 선택하면 된다.

다음에, 상기(2)의 설명에 대해 설명한다. 도10은 그 실시예를 나타낸다. 동 도면에 있어서 도1, 12에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호가 붙여져 있고, 본 실시예에 있어서는 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에, 타원집광 미러(2)에서 출사하는 수속광을 평행광으로 하기 위한 인 풋 렌즈(21)와, 다층막 혹은 편광각을 이용한 편광소자(8)가 배치되어 있다.

동 도면에 있어서, 램프(1)에서 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3)에서 반사하여 인 풋 렌즈(21)에 입사한다. 인 풋 렌즈(21)는 타원 집광 미러(2)에서 집광된 광은 평행광으로 하여 편광소자(8)로 입사시킨다.

편광소자(8)는 다층막 혹은 편광각을 이용한 편광소자로 구성되며, 다층막을 이용한 편광소자인 경우는 간섭효과에 의해 특정 파장의 특정 편광 광성분을 차광 또는 감쇠시킨다.

편광소자(8)에서 출사되는 광은 인터그레이터 렌즈(4)에 입사하여, 발산광을 출사한다. 그 출사광은 셔터(5)를 통하여 제2 평면 미러(6)에 입사한다. 그리고, 제2 평면 미러(6)에서 반사한 광이 액정표시소자등의 작업편(W)에 조사된다.

인 풋 렌즈(21)에 의해 편광소자(8)에 입사하는 광은 평행광으로 되어 있으므로, 편광소자(8)로부터 출사하는 편광광의 편광방향은 조사영역 전체에 걸쳐 균일하고, 작업편(W)의 전역을 무리없이 광 배향시킬 수 있다.

이 조사장치에 있어서는, 상기와 같이 편광소자(8)를 광속이 작은 인터그레이터 렌즈(4)의 입사측에 배치하고, 인 풋 렌즈(21)에서 출사하는 평행광을 편광소자(8)에 입사시키고 있으므로, 작은 편광소자를 이용하여, 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다. 또한, 편광소자(8)로서 무기 다층막의 광 간섭을 이용한 편광소자 혹은 편광각을 이용한 편광소자를 사용하고 있으므로, 강한 광이나 자외선이 조사되거나 고온으로 되어도 편광소자의 열화가 일어나지 않는다.

다음에, 상기(3)의 설명에 대해 설명한다. 도11은 그 실시예를 나타낸다. 동 도면에 있어서, 도1, 10, 12에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호가 붙여져 있고, 본 실시예에 있어서는 인터그레이터 렌즈(4)에서의 출사광을 평행광으로 하는 제1 렌즈(22)와 편광소자(8)를 인터그레이터 렌즈(4)의 출사측에 설치함과 동시에, 편광소자(8)에서 출사한 평행광을 발산시키는 제2 렌즈(23)가 설치되어 있다.

동 도면에 있어서, 램프(1)에서 방출되는 자외선을 포함하는 광은 타원 집광 미러(2)에서 집광되며, 제1 평면 미러(3)에서 반사하여, 인터그레이터 렌즈(4)에 입사한다. 인터그레이터 렌즈(4)에서 출사하는 광은 제1 렌즈(22)에 입사하여 평행광으로 되어, 편광소자(8)로 입사한다.

편광소자(8)는 상기한 바와같이, 다층막 혹은 편광각을 이용한 편광소자로 구성된다.

편광소자(8)에서 출사하는 평행광은 제2 렌즈(23)에 입사하여 발산광으로 되며, 그 출사광은 셔터(5)를 통하여 제2 평면 미러(6)에 입사한다. 그리고, 제2 평면 미러(6)에서 반사한 광이 액정표시소자등의 작업편(W)에 조사된다. 또한, 편광소자(8)로서 다층막을 이용한 편광소자를 이용할 경우는 예를들면 셔터(5)의 출사측에 밴드 패스 필터(11)가 설치된다. 제1 렌즈(22)에 의해 편광소자(8)에 입사하는 광은 평행광으로 되어 있으므로, 편광소자(8)에서 출사하는 편광광의 편광방향은 조사영역 전체에 걸쳐 균일하고, 작업편(W)의 전역을 지장없이 광 배향시킬 수 있다. 또한, 제2 렌즈(23)를 설치하여 편광소자(8)에서 출사하는 평행광을 발산광으로 하고 있으므로, 편광소자에서 출사한 광의 광속을 넓혀 광 조사면의 필요한 조사면적을 확보할 수 있다.

상기 도10, 도11에 도시하는 실시예의 조사장치를 화소분할법에 적용할 경우에는 도4에 도시한 것과 마찬가지로 제2 평면 미러(6)의 출사측에 평행광을 얻기위한 콜리메이터 렌즈(7)를 배치하고, 콜리메이터 렌즈(7)가 출사하는 평행광을 마스크(M)를 통하여 작업편(W)에 조사하여, 분할화소마다 광배향을 행한다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 있어서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1)광속이 작은 인터그레이터 렌즈의 입사측 혹은 출사측에 편광소자를 배치하고 있으므로, 편광소자의 크기를 작게할 수 있고, 다종의 편광소자를 낮은 가격으로 이용할 수 있다.

(2)큰 액정표시소자의 배향막의 광 배향을 행할 경우라도, 장치가 거대화되지 않아 스페이스를 절약할 수 있다. 또한 장치의 코스트를 저감화할 수 있다.

(3)무기 다층막을 이용한 편광소자나 유리판으로 구성되는 편광각을 이용한 평광소자를 사용할 수 있으므로, 강한 광이나 자외선이 조사되거나 고온으로 되어도 편광소자가 열화되지 않고, 장치의 장수명화를 도모할 수 있다.

(4)편광각을 이용한 편광소자에 있어서 적어도 1매의 유리판에 P편광광의 투과율이 높고 S편광광의 반사율이 높은 유전체 다층막을 증착함으로써, 편광소자를 통과하는 S편광광을 적게할 수 있다. 즉, 배치하는 유리판의 매수를 특별히 많게 하지 않고, 원하는 편광광의 소광비를 얻을 수 있다.

이 때문에, 유리판의 매수가 적어도 되므로, 편광소자를 통과함에 따른 광축의 편의량을 작게할 수 있고, 광학설계를 용이하게 할 수 있다. 또한, 편광소자가 소형인채로 되고, 장치의 대형화를 막을 수 있음과 동시에 고가의 유리판의 매수가 적어도 되므로, 증착에 의해 다층막을 형성하는 공정을 고려해도 코스트 다운을 도모할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 조사장치를 도시하는 도면,

도2는 다층막을 이용한 편광소자를 이용한 경우의 인터그레이터 렌즈에 의한 편광광의 소광비(消光比)의 균일화를 설명하는 도면,

도3은 다층막을 이용한 편광소자를 이용한 경우의 인터그레이터 렌즈에 의한 편광광의 소광비의 균일화를 설명한 도면,

도4는 도1의 조사장치를 화소분할법에 적용한 경우를 도시하는 도면,

도5는 본 발명의 제2 실시예의 조사장치를 도시하는 도면,

도6은 편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 유리판의 표면 혹은 뒷면에 다층막을 형성한 경우를 설명하는 도면,

도7은 편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 유리판의 표면 혹은 뒷면에 다층막을 형성한 경우를 설명하는 도면,

도8은 편광각을 이용한 편광소자에 발산광이 입사한 경우의 편광방향의 기울기를 설명하는 도면,

도9는 편광각을 이용한 편광소자에 있어서, 유리판의 표면 혹은 뒷면에 다층막을 형성한 경우를 설명하는 도면,

도10은 본 발명(2)의 발명의 제1 실시예의 조사장치를 도시하는 도면,

도11은 본 발명(3)의 발명의 제1 실시예의 조사장치를 도시하는 도면,

도12는 액정표시소자의 배향막의 광배향을 행하는 조사장치의 종래예를 도시하는 도면이다.

<부호의 설명>

1 : 램프 2 : 타원 집광 미러

3 : 제1 평면 미러 4 : 인터그레이터 렌즈

5 : 셔터 6 : 제2 평면 미러

7 : 콜리메이터 렌즈 8 : 다층막을 이용한 편광소자

8 : 편광각을 이용한 편광소자 9 : 얼라이먼트 현미경

10 : 조사장치 11 : 밴드 패스 필터

M : 마스크 W : 작업편

Claims (12)

1. 램프와, 이 램프 광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와 인터그레이터 렌즈의 입사측에 배치된 편광소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 편광소자는 기판상에 막이 다층에 걸쳐 증착되어 이루어지는 특정 파장역의 광을 편광하는 필터로써, 상기 필터에 입사하는 광의 소정의 편광성분에 대한 굴절율이 상기 다층막의 상호 인접하는 층의 막에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 편광소자는 간격을 두고 평행 배치한 다수매의 유리판을 광축에 대해 편광각만큼 기울여 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 유리판의 적어도 1매에 P편광광의 투과율이 높고, S편광광의 반사율이 높은 막을 증착한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
5. 램프와, 이 램프 광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와, 상기 집광 미러의 개구중심을 나와 상기 인터그레이터 렌즈를 구성하는 각 렌즈 소자의 각 중심에 들어가는 각 광로선끼리를 상기 인터그레이터 렌즈의 입사측에 있어서 평행으로 하고, 상기 집광 미러와 상기 인터그레이터 렌즈와의 사이에 설치한 인 풋 렌즈와, 상기 인 풋 렌즈와 인터그레이터 렌즈간의 광로중에 설치한 편광소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 편광소자는 기판상에 막이 다층에 걸쳐 증착되어 이루어지는 특정 파장역의 광을 편광하는 필터로써, 상기 필터에 입사하는 광의 소정 편광성분에 대한 굴절율이 상기 다층막의 상호 인접하는 층의 막에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 편광소자는 간격을 두고 평행배치한 다수매의 유리판을 광축에 대해 편광각만큼 기울여 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 유리판의 적어도 1매에 P편광광의 투과율이 높고 S편광광의 반사율이 높은 막을 증착한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
9. 램프와, 이 램프 광의 집광 미러와, 인터그레이터 렌즈와, 상기 인터그레이터 렌즈의 출사측에 배치되어, 평행광을 출사하는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에서 출사된 평행광을 비평행인 발산광으로 하는 제2 렌즈와, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈간의 광로중에 설치한 편광소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 편광소자는 기판상에 막이 다층에 걸쳐 증착되어 이루어지는 특정 파장역의 광을 편광하는 필터로써, 상기 필터에 입사하는 광의 소정 편광성분에 대한 굴절율이 상기 다층막의 상호 인접하는 층의 막에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 편광소자는 간격을 두고 평행배치한 다수매의 유리판을 광축에 대해 편광각만큼 기울여 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 유리판의 적어도 1매에, P편광광의 투과율이 높고 S편광광의 반사율이 높은 막을 증착한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 배향막용 조사장치.