JP2928226B2 - 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−333404（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−318861（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301645（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−184830（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−80442（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−161126（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−282499（ＪＰ，Ａ) 阿部文友，「ＬＣＤ用露光装置」，電 子材料，工業調査会，平成７年７月, 1995年７月号別冊，ｐ．95−99 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/13 101 G02F 1/1335 H01L 21/30 G03F 7/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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光配向用偏光光照射装置であって、 上記偏光素子は上記インテグレータレンズの光入射側に
   配置され、該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り、 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 ことを特徴とする液晶表示素子の配向膜光配向
   用偏光光照射装置。
2. 【請求項２】 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光配向用偏光光照射装置であって、 上記偏光素子は上記インテグレータレンズの光入射側に
   配置され、 該 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。
3. 【請求項３】 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膜を蒸着
   したことを特徴とする請求項２の液晶表示素子の配向膜
   光配向用偏光光照射装置。