(57)【要約】【課題】  液晶表示素子基板の配向膜に、偏光を用いて配向制御能を付与する際の光配向用偏光照射装置の小型化を図る。【解決手段】  光配向用偏光照射装置１５０は、光学系２０とステージ系１６０とで構成される。光学系２０は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ１、ビームエキスパンダ２、回折光学素子３、遮光板４、照射レンズ５から構成される。偏光紫外レーザ１は直線偏光を出力する紫外レーザで、偏光紫外レーザ１から出力されたレーザ光は、ビームエキスパンダ２でビーム径が拡大される。このとき、ビームエキスパンダ２に用いるレンズには焦点距離の長いものを使用する。配向膜基板１１は、ＸＹＺθステージ１２の上に真空吸着などにより保持される。レーザ光の配向膜基板１１への照射は、照射領域を小さくして部分的に行い、ＸＹＺθステージ１２をＸとＹの２方向にステップ・アンド・リピ−ト走査して当該配向膜基板１１の全面に偏光を照射する。【選択図】    図１
2006113180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に直線偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項２】
光源に非偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項３】
光源に直線偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項４】
光源に非偏光の紫外レーザを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向膜基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項５】
光源に紫外光ランプを用い、前記光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布を整形し、前記強度分布が整形された偏光を配向膜基板に照射し、前記照射された配向膜基板の照射領域を位置決めし、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項６】
光源に非偏光の複数の紫外レーザを用い、前記複数光源から得られる非偏光を偏光素子により直線偏光にし、前記直線偏光の強度分布をライン状に整形し、前記複数の光源による強度分布が整形された偏光を、配向膜基板上でのライン状の照射領域を互いに接続させて照射し、前記配向膜基板を連続走査して前記偏光を当該配向膜基板の全面に照射することを特徴とする光配向用偏光照射方法。
【請求項７】
前記直線偏光の強度分布を台形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域の境界を重ねて位置決めし、当該前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項８】
前記直線偏光の強度分布を矩形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域を当該配向膜基板上に形成された液晶表示素子のパネル部分と一致させる位置決めを行い、前記配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項９】
前記直線偏光のライン方向の強度分布を台形状に整形し、前記偏光が照射された前記配向膜基板の照射領域がライン方向の境界で重ね合わせる位置決めを行い、前記配向膜基板を連続走査することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１０】
前記複数の光源による直線偏光のライン方向の強度分布を台形状に整形し、前記複数の光源による強度分布が整形された偏光を、前記配向膜基板上でライン方向の境界を重ね合わせて照射し、前記配向膜基板を連続走査することを特徴とする請求項６に記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１１】
前記光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として回折格子を用いることを特徴とする請求項２又は請求項４乃至６の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１２】
前記回折格子が、反射型ブレーズド回折格子の複数組み合わせから成ることを特徴とする請求項１１に記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１３】
前記光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として偏光ビームスプリッタを用い、前記偏光ビームスプリッタで分離されたｐ偏光に加えて、分離されたｓ偏光をｐ偏光に変換して照射することを特徴とする請求項２又は請求項４乃至６の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１４】
前記直線偏光の強度分布を整形する際、前記偏光のビーム径を拡大するビームエキスパンダの焦点距離を大きくすることにより、直線偏光の偏光方向のずれを小さくして偏光を保持することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１５】
前記直線偏光の強度分布の整形を回折光学素子を用いて行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の光配向用偏光照射方法。
【請求項１６】
直線偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【請求項１７】
非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【請求項１８】
直線偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【請求項１９】
非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【請求項２０】
ランプからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光にする偏光素子と、前記偏光素子から得られる偏光の強度分布を整形する光強度分布制御素子と、前記偏光の照射領域を位置決めする照射領域制御手段と、前記配向基板をステップ・アンド・リピート走査するステップ・アンド・リピート走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【請求項２１】
複数の非偏光の紫外レーザからなる光源と、前記光源の非偏光を直線偏光とそれに直交する偏光方向をもつ直線偏光に分離する偏光素子と、一方の直線偏光の偏光を他方の直線偏光の偏光方向に変換する偏光方向変換素子と、前記偏光素子及び前記偏光方向変換素子から得られる偏光の強度分布をライン状に整形する光強度分布制御素子と、前記強度分布が整形された偏光を前記配向基板にライン状の照射領域が互いに接続するように照射する偏光照射手段と、前記配向基板を連続走査する連続走査系とを備えたことを特徴とする光配向用偏光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子薄膜等に偏光を照射して、該高分子薄膜等に構造的な異方性を与える偏光照射方法とその装置に係り、特に、液晶表示素子を構成する配向膜基板に偏光を照射して、液晶分子を特定方向に揃える配向制御能を付与するための偏光照射方法とその装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子を表示デバイスとした液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、マルチメディア、情報機器分野における表示装置として広く普及している。特に、ＴＦＴ−ＬＣＤ(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)は、画質特性、応答特性が優れており、機器の省スペース化・低消費電力化にも大きく寄与し、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の主流と位置付けられている。ＬＣＤは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や配線、画素電極等が形成されたガラス基板を好適とする一方の基板とカラーフィルタなどが形成された同じくガラス基板を好適とする他方の基板からなる２枚の基板間に液晶を封入してなる液晶表示素子（表示パネルとも称する）に駆動回路等を組み込んで構成される。
【０００３】
上記２枚の基板間に封入する液晶の分子を揃えるため、当該２枚の基板のそれぞれの主面（対向する内面）には、配線や電極等の形成後、ポリイミドを好適とする配向膜材料を塗布して配向膜を形成した配向膜基板とし、これに配向制御能を付与することが行われる。配向膜に液晶分子を特定方向に揃える配向特性、すなわち配向制御能の付与は、通常はラビング等の機械的な方法を採用している。
【０００４】
液晶パネルでは、液晶は配向膜に接触しており、配向膜に有する配向特性よって該配向膜に接触する液晶分子は特定方向に揃う。しかし、配向膜に配向特性を付与する方法として、従来からのラビング処理で行う場合、ラビング処理が布を貼り付けたローラで擦る方法であるため、静電気によるＴＦＴの破壊や、ラビング時に発生する塵、屑、あるいは傷により所望の配向特性が付与されない結果、表示不良が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで最近、ラビング処理の代わりに、配向膜に偏光を照射して配向特性を付与する非接触方式の光配向処理技術の開発が進められている。この光配向技術は、偏光素子を用いて紫外光の直線偏光を得、これをポリイミド等の配向膜に照射し、配向膜の高分子に光化学反応で構造的異方性を与えて、液晶分子を特定方向の方向に揃える特性すなわち配向特性を付与するものである。
【０００６】
直線偏光を得る方法としては、一般に、複屈折の特性をもつプリズムの組み合わせや、偏光方向によって吸収の異なる光二色性をもつ偏光フィルム等を用いる方法がある。しかし、複屈折の特性をもつプリズムは光配向で偏光を照射するガラス基板に比べて小さく、比較的大サイズの液晶パネルの製造には対処できない。また、偏光フィルムは紫外光によって変質する等の問題があり、これらの方法はＬＣＤの配向膜の光配向には使用できない。そのため、ブリュースター角を利用した偏光素子が特許文献１、及び特許文献２に開示されている。これらの特許文献に開示された技術は、複数のガラス板を光軸に対してブリュースター角だけ傾け、間隔をあけて配置したものであり、ｓ偏光はガラス板で反射するが、ｐ偏光はガラス板で反射しないことからｐ偏光のみを得ようとするものである。
【特許文献１】特許第２９２８２２６号公報
【特許文献２】特許第３３８４３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＣＤを製造する際、コストを低減し生産性を高くするため、ガラス基板の大形化が進められている。現在、１２００ｍｍ×１２００ｍｍ程度の大きさを対象とした基板の製造も行われている。しかし、従来の非接触の光配向処理技術は比較的小さなガラス基板を対象としたもので、大形ガラス基板にそのまま適用することはできない。特許文献２に開示の光配向技術は、対象とする基板は８００ｍｍ×８００ｍｍと比較的小さい。
【０００８】
光配向処理技術を用いる場合、対象とするガラス基板（配向膜材料を成膜した基板）を大きくしようとすると、光束を拡大する必要があり、その分光束拡大部の光学系が長くなり、装置の設置面積（所謂、フットプリント）が大きくなる。又、基板が８００ｍｍ×８００ｍｍと比較的小さい場合でも平行光を得るため、光束拡大部分は比較的大きい。又、直線偏光を得るための偏光素子は、ブリュースター角に傾けたガラス板を等間隔に複数枚設置したものであるため、偏光素子として素子数が多く、容積（嵩）が大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、偏光の光束の拡大部分を短縮して装置の設置面積を縮小し、装置のコンパクト化を図るための光配向用偏光照射方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に直線偏光を出力する紫外レーザを用い、偏光素子を用いることなく、光源から得られる偏光の強度分布を整形して均一化し、配向膜材料を成膜した基板（以下、配向膜基板と称する）よりも照射領域を小さくし、照射領域への位置決めをし、該配向膜基板を順次ステップ送りして偏光を照射するステップ・アンド・リピート走査で配向膜材料を成膜した基板（以下、配向膜基板と称する）の全面に偏光を照射する。
【００１１】
このとき、光源から出力される偏光を、偏光素子を経ることなく、直接に配向膜に照射するため、偏光素子での照射光の損失をなくすことができる。又、照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査するため、照射領域を拡大するための光束拡大部を短縮できる。
【００１２】
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外レーザを用い、偏光素子により直線偏光を得、偏光の強度分布を整形して均一化し、照射領域を配向膜基板より小さくし、照射領域への位置決めをし、ステップ・アンド・リピート走査で配向膜基板全面に照射することができる。一般に、非偏光の紫外レーザは出力が大きく、偏光素子による照射光の損失があっても、配向膜上での照度を比較的大きくすることができる。
【００１３】
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に直線偏光を出力する紫外レーザを用い、光源から得られる偏光の強度分布をライン状にし、照射領域を配向膜基板より小さくし、各走査時にライン間の位置決めをして、連続走査で偏光を配向膜基板に全面に照射することができる。配向膜基板全面を走査する際、ステップ送りでなく、連続送りとするため、ステップ送り時の位置決めが不要となり、処理速度を早くすることができる。
【００１４】
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外レーザを用い、偏光素子によって直線偏光を得、偏光の強度分布をライン状にし、照射領域を配向膜基板より小さくし、各走査時にライン間の位置決めをして、連続走査で偏光を配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源に非偏光の紫外レーザを用いて、配向膜基板を連続走査するものである。
【００１５】
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源に非偏光の紫外光ランプを用い、偏光素子により直線偏光を得、偏光の強度分布を均一化し、照射領域を配向膜基板より小さくしてステップ・アンド・リピート走査で配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源に従来の光配向用偏光照射装置で用いられている紫外光ランプを使用し、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査するものである。
【００１６】
又、本発明は、光配向用の偏光を照射する光源として非偏光の紫外レーザを複数用いて、偏光素子によって直線偏光を得、各光源の偏光の強度分布をライン状にし、各光源の照射領域を配向膜基板より小さくして、各光源のライン状の照射領域が接続するように照射し、連続走査で偏光を配向膜基板全面に照射することができる。この場合は、光源の非偏光の紫外レーザを複数設置するため、処理時間は設置台数に反比例して短縮することができる。
【００１７】
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する際、強度分布が台形状となるように整形し、配向膜基板の照射領域の境界が重なるように照射領域を位置決めして、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することにより、各ステップ間のつなぎ目での偏光照射量を均一にすることができる。これにより、配向膜基板上で、ＬＣＤのパネルのレイアウトと無関係に配向膜基板全面に照射領域のつなぎ目なく偏光を照射することが可能である。
【００１８】
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する際、強度分布が矩形状となるように整形し、配向膜基板の照射領域がＬＣＤのパネル部分と一致するようにアライメントを行って位置決めして、配向膜基板をステップ・アンド・リピート走査することができる。この方法は偏光の照射領域を配向膜基板上のＬＣＤのパネルのレイアウトに対応させるもので、照射領域のつなぎ目がパネル部分になることを防ぐことを可能とする。
【００１９】
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形してライン状にする際、偏光のライン方向の強度分布が台形状となるように整形し、配向基板の照射領域がライン方向の境界で重なるように位置決めし、配向膜基板を連続走査することにより、走査領域のつなぎ目で偏光照射量を均一にすることができる。この方法により、連続走査する場合に、配向膜基板上での偏光の照射量を均一化することが可能となる。
【００２０】
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザを複数用いる場合、各光源の紫外レーザ光を直線偏光に変換後、各光源の直線偏光の強度分布を整形してライン状にする際に各光源のライン方向の強度分布が台形状となるように整形し、配向基板の照射領域がライン方向の境界で重なるように照射して配向膜基板を連続走査することにより、走査領域のつなぎ目で偏光照射量を均一にすることができる。
【００２１】
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザまたは紫外ランプを用いる場合、光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として回折格子を用いることができる。偏光素子として回折格子を用いた場合、偏光素子としてブリュースター角に傾けたガラス板を用いた場合と比較して回折格子１枚当りの偏光の消光比（ｐ偏光／ｓ偏光）が高い。従って、回折格子を偏光素子に用いることで少ない光学素子の枚数で偏光素子を構成することができ、偏光素子の容積や、調整部分を減らすことができる。
【００２２】
又、本発明は、偏光素子に回折格子を用いる場合に、当該回折格子として、反射型ブレーズド回折格子を複数組み合わせたものを用いることができる。反射型ブレーズド回折格子は、偏光素子としてブリュースター角に傾けたガラス板を用いた場合と比較して、入射角の変化に対する偏光の減衰が小さく、効率、消光比の入射角依存性が小さいため、複数の回折格子を組み合わせる場合には入射角の範囲を広くとることができ、その自由度が高い。
【００２３】
又、本発明は、光源として非偏光の紫外レーザあるいは紫外ランプを用いるとき、該光源から得られる非偏光を直線偏光にする偏光素子として偏光ビームスプリッタを用いる。偏光ビームスプリッタは、非偏光をｐ偏光とｓ偏光に分離し、ｐ偏光は透過し、ｓ偏光は反射する機能をもつ。反射されたｓ偏光は波長版を用いてｐ偏光に変換する。偏光ビームスプリッタを透過したｐ偏光に加えてｓ偏光の偏光方向を変換して得られたｐ偏光も照射光として利用できるため、光源の利用効率を高めることが可能となる。
【００２４】
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形する際、ビーム径を拡大するビームエキスパンダの焦点距離を大きくすることにより、直線偏光の偏光方向法のずれを小さくすることができる。直線偏光の偏光方向にずれがあると、配向膜の配向方向に同じずれが生じ、パネル完成後、ＬＣＤによる表示むらとなる。そのため、この方法のように光源又は偏光素子で得られた直線偏光を維持して配向膜基板に照射することで、表示むらの発生を抑制できる。
【００２５】
又、本発明は、直線偏光の強度分布を整形して均一化する光学素子、あるいは強度分布を台形状に変形する光学素子として、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
光配向用の偏光を照射する光源として直線偏光を出力する高出力紫外光レーザを用い、光源から得られる偏光の照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査で偏光をＬＣＤの基板に成膜された配向膜に照射することで、光源から出力される偏光が偏光素子を介することなく、直接、配向膜に照射されるため、偏光素子を通した偏光を損失なく配向膜基板に照射することができる。
【００２７】
又、照射領域を小さくしてステップ・アンド・リピート走査することで、照射領域を拡大するための光束の拡大部分を短縮して装置の設置面積を縮小し、装置のコンパクト化を図ることができる。又、光源に非偏光の紫外レーザ又はランプを用いる場合、偏光素子として回折格子を採用することで、少ない枚数の光学素子で消光比の高い偏光が得られ、偏光素子の構成要素を減らすことができる。又、ステップ・アンド・リピート走査の代わりに、偏光の照射領域をライン状にして配向膜基板を連続走査することで、ステップ送り時の位置決めが不要となり、処理速度を早くできる。又、紫外レーザを複数用いることにより、処理速度を更に早くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の実施例１にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。この光配向用偏光照射装置１５０は、ＬＣＤのガラス基板上に成膜された配向膜に偏光を照射して配向処理を行う装置で、光源として直線偏光を出力する偏光紫外レーザを用いたものである。なお、図１（a）は全体構成の説明図、図１（b）は図１（a）の一部を説明するための斜視図である。
【００３０】
光配向用偏光照射装置１５０は、光学系２０とステージ系１６０とで構成される。光学系２０は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ１、ビームエキスパンダ２、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）３、遮光板４、照射レンズ５から構成される。偏光紫外レーザ１は直線偏光を出力する紫外レーザで、例えばＫｒＦエキシマレーザで、その波長は２４８ｎｍである。エキシマレーザには、一般に直線偏光とランダム偏光を出力するものがあり、スペクトルを狭帯域化しているものは直線偏光を出力する。
【００３１】
偏光紫外レーザ１から出力されたレーザ光は、ビームエキスパンダ２でビーム径が拡大される。このとき、ビームエキスパンダ２に用いるレンズには焦点距離の長いものを使用する。焦点距離が短いとレーザ光のレンズへの入射角が大きくなる。
【００３２】
図２は、一般に凸レンズ通過後の偏光状態を説明する図である。図２に示すように、一般に、偏光方向３００の直線偏光が焦点位置３０１からレンズ３０２に入射する場合、出射光の位置３０３における偏光は偏光の入射角３０４が大きくなるに従い、ｘ軸、ｙ軸方向以外で偏光方向のずれが大きくなる。又、偏光の強度はｘ軸上周辺で最小になる。直線偏光の偏光方向にずれがある場合、配向膜の配向方向に同じずれが生じ、ＬＣＤによる表示むらとなる。
【００３３】
そこで、入射角を小さくして同一の拡大率を得るために、ビームエキスパンダ２に用いるレンズの焦点距離を長くする。ビーム径が拡大された偏光紫外レーザ光は、ＤＯＥ３において、偏光紫外レーザの出力光強度分布がガウス分布１５４であるものを、像位置での強度分布が台形状１５５になるように整形する。図１（a）では、紙面に平行なｘ方向について示しているが、紙面と垂直なｙ方向についても同様に整形している。ＤＯＥ３は石英基板に波長オーダーの微細な凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンによって光の位相を変え、回折現象により光の任意の強度分布等を得る回折光学素子である。
【００３４】
遮光板４はＤＯＥ３により形成された像の不要部分を遮蔽する。そして、照射レンズ５で台形状の強度分布の偏光をＬＣＤの配向膜基板（配向膜材料を成膜したガラス基板）１１上に拡大して照射する（なお、配向膜は図示せず）。
【００３５】
一方、ステージ系１６０はＬＣＤの配向膜基板１１を載置して、該配向膜基板１１の面と平行な面方向（Ｘ―Ｙ方向）と、Ｘ―Ｙ方向に直交するＺ方向、および傾きθを調整可能なＸＹＺθステージ１２から構成される。最表面に配向膜が形成されたガラス基板である配向膜基板１１は、ＸＹＺθステージ１２の上に真空吸着などにより保持される。レーザ光の配向膜基板１１への照射は一括で行わず、図１（ｂ）に示すように照射領域を小さくして部分的に行い、ＸＹＺθステージ１２をＸとＹの２方向にステップ・アンド・リピ−ト走査して当該配向膜基板１１の全面に偏光を照射する。
【００３６】
実施例１において、配向膜基板１１を構成する１枚のガラス基板は、１又は複数の液晶パネル分のサイズであり、上記の走査は、その１ステップで１つの液晶パネルの１部分、又は幾つかの液晶パネル分を同時に照射する。そのとき、図１（ｂ）に示すように、偏光の照射領域１５１とステップ送りしたときの偏光照射領域１５２の一部に重なり部分１５３ができるようにステップ送りを行う。照射領域の重なり部分１５３はＤＯＥ３で偏光の強度分布を台形状１５５にしたときの配向膜基板１１上での台形の斜辺部分１５６に相当するため、各ステップにおける偏光の照射領域のつなぎ目で偏光照射量が均一化され、配向膜基板１１の全面を一様に偏光照射することができる。
【実施例２】
【００３７】
図３は、本発明の実施例２にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。なお、図３（a）は全体構成の説明図、図３（b）は図３（a）の一部を説明するための斜視図である。実施例２は、実施例１で説明した光配向用偏光照射装置を用いてステップ・アンド・リピート走査する際の偏光の照射領域をＬＣＤのパネルのレイアウトに対して位置決め（以下、アライメントとも称する）する手法を説明する。また、実施例２では、実施例１とは光学系としてＤＯＥが異なる。さらに、実施例２では、ステージ系に位置合わせ機構（以下、アライメント機構とも称する）が追加されている点で実施例１と異なる。
【００３８】
図３（a）に示す光配向用偏光照射装置１０は、光学系４０とステージ系３０で構成される。光学系４０はＤＯＥ２３以外、実施例１と同一である。その他、実施例１と同一の部分には同一の符号を付してある。実施例１とは異なり、実施例２では、ビームエキスパンダ２でビーム径が拡大された偏光紫外レーザ光は、ＤＯＥ２３の入力位置での強度分布がガウス分布２１であるものを像位置（出力位置）でその強度分布が矩形状２２になるように整形する。また、ステージ系３０は、配向膜基板１１、Ｚステージ３３、ＸＹθステージ３４、アライメント用遮蔽板１３、アライメントマーク１４、アライメント光学系１５から構成される。
【００３９】
実施例１と同様に、偏光の配向膜基板１１への照射は一括で行わず、図３（b）に示すように、照射領域を小さくして部分的に行い、Ｚステージ３３、ＸＹθステージ３４をＸＹ２方向にステップ・アンド・リピ−ト走査してガラス基板１１全面を照射する。このとき、配向膜基板１１を構成する１枚のガラス基板は複数の液晶パネル分から構成されているが、１回の照射でそのうち幾つかのパネルを同時に照射する。そのとき、照射領域の端がパネル分の端と一致するように位置合わせ（アライメント）してから偏光の照射を行う。アライメントにはアライメント用遮蔽版１３のアライメントマーク１４と配向膜基板１１を構成するガラス基板に予め形成してあるアライメントマークを用い、両者をアライメント光学系１５で検出してガラス基板１１の位置ずれの補正を行う。
【００４０】
次に、上記の位置合わせを行う手順を図４、図５により説明する。図４は、実施例２の光配向用偏光照射装置におけるアライメントの手順を説明する概略図である。また、図５は、アライメント機構部分を拡大して示す斜視図である。図４と図５において、光配向用偏光照射装置は図３で示した構成以外に、制御部３１、ステージ系３０側の位置検出センサ３２、アライメント用遮蔽板ホルダ３５から構成される。
【００４１】
制御部３１よりＺステージ３３を上昇させて配向膜基板１１をアライメント用遮蔽板１３に近づける。アライメント光学系１５により、アライメントマーク１４とガラス基板１１上のアライメントマークの位置ずれを検出し、ＸＹθステージ３４を駆動して偏光の照射領域を所定の液晶パネル領域の規定誤差内にする。
【００４２】
偏光紫外レーザ１により配向膜基板１１上の配向膜に配向処理を行うのに必要なパルス数のレーザを照射する。例えば、偏光紫外レーザ１の配向膜基板１１上における1パルス当りの照射エネルギーを８．５×１０-3ｍＪ／ｃｍ2とすると７００パルス照射する。照射後、Ｚステージ３３を下降させて配向膜基板１１をアライメント用遮蔽板１３から遠ざける。ＸＹθステージ３４をＸ又はＹの一方向に駆動し、位置検出センサ３２により移動量を検出し、配向膜基板１１を１ステップ移動する。次の照射領域で同様の操作を繰り返す。
【００４３】
図５に示すように、アライメント用遮蔽板１３は配向膜基板１１の液晶パネルのレイアウトに対応して何種類かのアライメント用遮蔽板１３ａ、１３ｂを備えていて、それぞれの液晶パネルのレイアウトに対応したアライメント用遮蔽板をアライメント用遮蔽板ホルダ３５上で交換する。そのとき、同時にＤＯＥ２３の交換も行う。
【００４４】
このようにして、アライメント用遮蔽版と配向膜基板とのアライメントを取ることで、偏光の照射領域を所定の液晶パネル領域の規定誤差内に納めることができ、所望の配向性能を付与した配向膜基板を得ることができる。
【実施例３】
【００４５】
図６は、本発明の実施例３にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。図５に示した光配向用偏光照射装置では、その光源を非偏光の紫外レーザとした。この紫外レーザとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザを用い、その波長が２４８ｎｍのものを使用する。エキシマレーザには、直線偏光とランダム偏光を出力するものがあるが、高出力の場合、一般に出力光はランダム偏光である。出力光が非偏光の場合、光学系として非偏光のレーザ光を直線偏光に変換するする必要がある。実施例３では、実施例１とは異なり、光学系として偏光素子を加えている。
【００４６】
図６に示した実施例３にかかる光配向用偏光照射装置７０は、光学系５０、図示しないステージ系とから構成される。なお、ステージ系は実施例１と同じものであるので、図示は省略した。光学系５０はランダム偏光を出力する非偏光紫外レーザ４１、ビームエキスパンダ４２、偏光素子４３、遮光板４４、ＤＯＥ４５、遮光板４６、照射レンズ４７から構成される。非偏光紫外レーザ４１は高出力のＫｒＦエキシマレーザで波長は２４８ｎｍの非偏光を出力する。ビームエキスパンダ４２でビーム径が拡大された非偏光紫外レーザ光は、偏光素子４３で直線偏光に変換される。
【００４７】
偏光素子４３は反射型ブレーズド回折格子を２枚組み合わせたものを用いる。一般に、反射型ブレーズド回折格子は、そのピッチ、ブレーズド角を特定の条件に設定すると、回折格子から得られる反射光のＴＥ波とＴＭ波の各次数の回折効率が大きく異なる現象があることが知られている。偏光素子は、このことを利用して直線偏光を得ようとするものである。ここでは、０次光を利用するため遮光板４４で回折格子の０次光以外を遮蔽し、０次光のみを得る。ＤＯＥ４５で強度分布がガウス分布であるビームから遮蔽板４６の位置に強度分布が台形状の像を得る。照射レンズ４５で台形状の強度分布の偏光による像をＬＣＤの配向膜基板１１上に拡大して照射する。ステージ系の構成はすべて実施例１と同一である。反射型ブレーズド回折格子による偏光素子を図７により説明する。
【００４８】
図７は、反射型ブレーズド回折格子の説明図であり、図７（a）は構成の模式図、図７（b）は反射型ブレーズド回折格子の回折効率の説明図である。回折格子には、透過型と反射型とがある。透過型では基板の材質、格子の形状、材質、格子の幅、高さ、ピッチ等の各種パラメータを変化させて偏光素子として最適な構造を求めるための開発が行われている。実施例３では、反射型の回折格子で特に特定の次数と波長に対して回折効率（入射光と回折光の強度比）の高いブレーズド回折格子を用いるものとする。図７（a）に示したブレーズド回折格子６０の基板５１の表面部分の材質はアルミニューム（Ａｌ）で、格子である溝の傾きθと溝のピッチｄを変化させることにより、ある波長λで対応する次数の回折光を得ることができる。
【００４９】
例えば、ブレーズド回折格子６０の溝の傾きθ＝２０°、ピッチｄ＝２００ｎｍとした場合を考える。波長λ＝２４８ｎｍで、入射角α＝４０°の入射光５２がブレーズド回折格子６０に入射すると、反射角β０＝４０°の０次光５３、反射角β１＝３７°の１次光５４が得られる。ここで、入射光５２の溝の傾きθによる正反射の方向、この場合は法線方向（β０−２×θ＝０）になるが、その方向にｍ次の回折光が反射する場合、ｍ次の回折光の効率が大きくなり、そのときの溝の傾きθをブレーズド角と呼ぶ。
【００５０】
ところで、一般にブレーズド回折格子のピッチｄが入射光の波長λより大きい場合、入射光の偏光状態による回折光の回折効率の違いはそれ程大きくはない。しかし、ピッチｄが小さくなり、波長λ程度になると、偏光状態によって、同一次数の回折光でも、回折効率が異なってくる。そこで、波長λ＝２４８ｎｍ、溝の傾きθ＝２０°、ピッチｄ＝２００ｎｍの場合について、入射光の偏光状態によって、回折効率がどのように変化するか、シミュレーション計算を行った。図７（a）に示すように、入射光５２の電界ベクトルの振動方向がブレーズド回折格子６０の溝と同一方向をＴＥ波、電界ベクトルの振動方向がブレーズド回折格子６０の溝と垂直方向をＴＭ波とよぶ。入射角αを１５°〜８０°まで変化したときの０次光のＴＥ波とＴＭ波の回折効率を図７（b）に示す。
【００５１】
図７（b）に示すように、０次光のＴＥ波の回折効率６１はＴＭ波の回折効率６２と比べて大きく、又、入射角αの変化に対して回折効率の変化は小さい。入射角α＝５０°のときＴＥ波の効率７８％、消光比（ＴＥ波／ＴＭ波）７．９が得られる。この値は、ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子におけるガラス1枚当りの消光比（ｐ偏光／ｓ偏光）に対して大きい。又、ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子では、入射角αの小さな変化に対してｐ偏光の効率は大きく低下するが、反射型ブレーズド回折格子では変化が小さい。従って、反射型ブレーズド回折格子を組み合わせることにより、少ない光学素子の枚数で入射角依存性の少ない、消光比の大きな偏光素子を得ることができる。次に、ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子の構成について説明する。
【００５２】
図８は、反射型ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子を説明する図であり、図８（a）は構成を示す模式図、図８（b）は反射型ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子の効率を説明する図である。偏光素子は、２枚のブレーズド回折格子７１と７２を互いに平行で向かい合うように設置する。各々のブレーズド回折格子７１と７２は図７（a）に用いたものと同一で、溝の傾きθ＝２０°、ピッチｄ＝２００ｎｍである。
【００５３】
入射光７３に対して１枚目のブレーズド回折格子７１を入射角αとなるように設置すると、２枚目のブレーズド回折格子７２は１枚目と平行になっているため、１枚目のブレーズド回折格子７１の０次光７４は２枚目のブレーズド回折格子７２に同一の入射角αで入射し、２枚目のブレーズド回折格子７２の０次光による出射光７５は出射角γ＝αとなって入射光７３と平行となり同一方向に進む。ところで、１枚目のブレーズド回折格子７１に対する入射光７３の入射角と２枚目のブレーズド回折格子７２に入射する０次光の入射角がいつでもαに等しくなるため、入射光７３に対する出射光７５の総合効率は図７で説明した回折効率を２乗した値となる。
【００５４】
得られたＴＥ波とＴＭ波の総合効率はそれぞれ図８（b）に示すようにＴＥ０次総合効率８１とＴＭ０次総合効率８２となる。例えば、α＝５０°のときＴＥ０次総合効率６０．８％、ＴＭ０次総合効率１．０％、消光比（ＴＥ波／ＴＭ波）６２．９が得られる。ＴＥ０次総合効率８１とＴＭ０次総合効率８２は入射角の変化に対してその変化が小さい。ガラス板をブリュースター角だけ傾けた偏光素子はブリュースター角を中心として小さな角度の範囲内でのみ偏光の効率が大きく、ブレーズド回折格子の組み合わせによる偏光素子の方が入射角に対する許容範囲が大きい。
【００５５】
実施例３によれば、図６に示した非偏光紫外レーザ４１によりガラス基板１１上の配向膜に配向処理を行うのに必要なパルス数は、例えば非偏光高出力紫外レーザ４１のガラス基板１１上における1パルス当りの照射エネルギーを０．２２ｍＪ／ｃｍ２とすると１９パルス照射することによって、１ステップ分の処理が可能である。
【実施例４】
【００５６】
次に本発明の実施例４として、図６に示した実施例３における光配向用偏光照射装置の光学系５０に関して、偏光素子４３の他の構成方法について説明する。図９は、実施例４における光配向用偏光照射装置の反射型ブレーズド回折格子の他の構成方法を説明する模式概略図である。図９（a）は構成を示す模式図、図９（b）は反射型ブレーズド回折格子の他の構成方法による偏光素子の効率を説明する図である。
【００５７】
実施例４では、偏光素子として、２枚のブレーズド回折格子の組み合わせにより、偏光素子への入射方向と偏光素子からの出射方向が互いに９０°になるよう構成したものである。図９（a）に示すように、２枚のブレーズド回折格子９１と９２のなす角が４５°になるように設置する。各々のブレーズド回折格子９１と９２は実施例３で用いたものと同一で、溝の傾きθ＝２０°、ピッチｄ＝２００ｎｍである。入射光９３に対し１枚目のブレーズド回折格子９１を入射角αとなるように設置すると、２枚目のブレーズド回折格子９２は１枚目と４５°になっているため、１枚目のブレーズド回折格子９１の０次光９４は２枚目のブレーズド回折格子９２に入射角４５°−αで入射し、２枚目のブレーズド回折格子９２の０次光による出射光９５は出射角γ＝４５°−αとなって入射光９３と９０°となり進路を直角方向に変更できる。
【００５８】
ここで、入射光９３に対する出射光９５の総合効率を求めるため、図７（a）に示す回折効率において入射角αと入射角４５°−αにおける効率を乗算すると、ＴＥ波とＴＭ波の総合効率はそれぞれ図９（b）に示すように、ＴＥ０次総合効率１０１とＴＭ０次総合効率１０２が求まる。例えば、α＝２２．５°のときＴＥ０次総合効率６１．０％、ＴＭ０次総合効率２．１％、消光比（ＴＥ波／ＴＭ波）２９．２が得られる。
【００５９】
本実施例では、偏光素子として用いる回折格子に、反射型ブレーズド回折格子を複数組み合わせることにより偏光の進路方向を変更できる。これにより光路変更用のミラーと偏光系を兼用できる。
【実施例５】
【００６０】
図１０は、本発明の実施例５における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図１０（a）は装置構成を示す図、図１０（b）は偏光素子の効率の波長依存性を説明する図である。図１０は光配向用偏光照射装置の光源に非偏光のランプを用いた場合である。ここでは、ランプとしてキセノンランプ、又は水銀ランプを使用し、その波長は２６０ｎｍ前後の紫外光である。ランプの出力光は非偏光のため、偏光素子により直線偏光に変換する。偏光素子は、実施例３で用いたブレーズド回折格子を組み合わせたものである。
【００６１】
図１０（a）に示す実施例５の光配向用偏光照射装置１１０は、光学系１２０から構成される。光学系１２０は、キセノンランプ又は水銀ランプの光源１１１、コリメートレンズ１１２、バンドパスフィルタ１１３、偏光素子１１４、遮光板１１５、インテグレータレンズ１１６、照射レンズ１１７から構成される。光源１１１からの光はコリメートレンズ１１２で平行光に変換される。バンドパスフィルタ１１３で波長２６０ｎｍの前後の光が偏光素子１１４に入射する。偏光素子１１４は実施例３と同一で、反射型ブレーズド回折格子を平行に２枚組み合わせたものである。
【００６２】
図１０（b）に、入射角α＝５０°のときのＴＥ０次総合効率１２１とＴＭ０次総合効率１２２の波長依存性を示す。図示されたように、総合効率は、波長２６０ｎｍ前後で比較的平坦となっている。実施例５により、比較的広い波長帯域で消光比の比較的大きな偏光が得られることが分かる。遮光板１１５で０次光以外の光を遮蔽し、インテグレータレンズ１１６と照射レンズ１１７で照明光の均一化を図り、ガラス基板１１に照射する。
【実施例６】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例６における光配向用偏光照射装置の装置構成の説明図であり、図１１（a）は全体構成の説明図、図１１（b）は図１１（a）の一部を説明するための斜視図である。実施例６は、光配向用偏光照射装置の光源が偏光紫外レーザで、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。光配向用偏光照射装置１７０は光学系１８０、ステージ系１９０で構成される。なお、図１１（a）中、光学系１８０を矢印方向２００からみた正面図を光学系１８０’とする。
【００６４】
光学系１８０は、直線偏光を出力する偏光紫外レーザ１８１、ビームエキスパンダ１８２、ＤＯＥ１８３、遮光板１８４、集光レンズ１８５、シリンドリカルレンズ１８６から構成される。光学系１８０において、ＤＯＥ１８３、集光レンズ１８５、シリンドリカルレンズ１８６以外は実施例１と同一である。
【００６５】
ＤＯＥ１８３は、１次元のＤＯＥで矢印方向２００には台形状に強度分布を整形するが、矢印方向２００と垂直方向には作用せず平行光を出力する。集光レンズ１８５は焦点距離の長いレンズで平行光を矢印方向２００と垂直な方向で集光し、配向膜基板１１に点状１８８に照射する。シリンドリカルレンズ１８６は集光レンズ１８５より焦点距離が小さく、集光レンズ１８５、シリンドリカルレンズ１８６によって、ＤＯＥ１８３で得られた台形状の強度分布の像を矢印方向２００に拡大して配向膜基板１１に台形状１８７に照射する。このように偏光を一方向に集光し他方向に拡大して配向膜基板に照射することによりライン状に照射できる。
【００６６】
ステージ系１９０は、図１１（b）に示すように、ＬＣＤの配向膜基板１１、ＸＹＺθステージ１９１から構成される。光学系１８０による偏光の照射領域１９２はライン状で、ＸＹＺθステージ１９１はライン状照射領域１９２のライン方向と直角に連続走査する。このように、実施例６によれば、連続走査する際、各走査の隣接部分１９３とのつなぎ目１９４が、ＤＯＥ１８３によって整形された台形状１８７の強度分布の斜辺部に一致するように位置決めすることにより、配向膜基板１１の全面に一様に偏光を照射できる。
【実施例７】
【００６７】
図１２は、本発明の実施例７における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の光学系を矢印２４０の方向からみた平面図である。また、図１３は、非偏光紫外レーザの発振パルス波形を説明する図で、図１３（ａ）は偏光ビームスプリッタ入射面でのパルス波形、図１３（b）は配向膜基板面でのパルス波形を示す。実施例７は、光配向用偏光照射装置の光源が複数の非偏光紫外レーザから成り、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。
【００６８】
非偏光紫外レーザは、例えばＫｒＦエキシマレーザで波長２４８ｎｍ、出力光はランダム偏光である。実施例７では、偏光素子に偏光ビームスプリッタを用い、偏光ビームスプリッタで分離されたｐ偏光とｓ偏光のうち、ｓ偏光の偏光方向を変換してｐ偏光として照明光として用いることにより光源の利用効率を高くする。又、ｓ偏光をｐ偏光に変換する際、遅延光路を設け、ｐ偏光に変換するｓ偏光の位相を紫外レーザの発振パルス幅分だけ、遅延させる。これにより、ｐ偏光とｓ偏光から偏光方向を変換したｐ偏光をパルス幅が２倍で一様な強度のｐ偏光として配向膜基板を一様に照射するものである。
【００６９】
実施例７の光配向用偏光照射装置の光学系２２０は、図１２（ａ）に示すようにランダム偏光を出力する複数の非偏光紫外レーザ２２１、２２２、２２３、偏光ビームスプリッタａ２２４、偏光ビームスプリッタｂ２２５、ビームエキスパンダ２２６、２２７、ＤＯＥ２２８、遮光板２２９、集光レンズ２３０、シリンドリカルレンズ２３１、直角プリズム２３２、２３３、１／４波長板２３４、ミラー２３５から構成される。
【００７０】
図１２（ｂ）には、紫外レーザ２２１、２２２、２２３以外の偏光ビームスプリッタ２２４からシリンドリカルレンズ２３１は１組だけ記述されているが、各紫外レーザ２２１、２２３にはそれぞれ紫外レーザ２２２と同一の光学系要素が続いている。図１２（ａ）に示すように、非偏光紫外レーザ２２２で出力されたランダム偏光は偏光ビームスプリッタａ２２４でｐ偏光２４１とｓ偏光２４２に分離する。
【００７１】
偏光ビームスプリッタは、石英ガラスからなる直角プリズム２個で構成し、一方の直角プリズムの斜面に誘電体多層膜を蒸着し、他方の直角プリズムを接合したもので非偏光をｐ偏光の透過光とｓ偏光の反射光に分離する。透過したｐ偏光２４１はビームエキスパンダ２２６に入射する。一方、反射したｓ偏光２４２は偏光ビームスプリッタｂ２２５に入射する。入射したｓ偏光２４３は偏光ビームスプリッタｂ２２５で反射し、ｓ偏光２４４は直角プリズム２３２に入射する。直角プリズム２３２と直角プリズム２３３は石英ガラスから成り、互いに向き合わせてわずかにずらすことにより遅延光路を形成している。
【００７２】
ここで、非偏光紫外レーザ２２２のレーザ出力の偏光ビームスプリッタａ２２４におけるパルス波形を図１６（ａ）に示す。Ｐ１はｐ偏光２４１、Ｐ２はｓ偏光２４２を示す。非偏光紫外レーザ２２２は繰返し周波数１ｋＨｚ、パルス幅２０ｎｓである。直角プリズム２３２、２３３による遅延光路の往復の光路長を６ｍとすると図１３（ｂ）に示すように遅延光路通過後の配向膜基板１１上でのパルス波形はｐ偏光２４２に対し、ｓ偏光を変換したｐ偏光２４５の位相が１パルス分遅れる。そのため、両者はガラス基板１１上で、パルス幅が２倍の一様な強度の偏光を得ることができる。
【００７３】
遅延光路の直角プリズム２３３を出射したｓ偏光２４４は１／４波長版２３４を通過することにより円偏光となり、ミラー２３５で反射して逆回りの円偏光となり、再度１／４波長板２３４を通過することによってｐ偏光となる。再度、遅延光路を通って偏光ビームスプリッタ２２５に入射し、ｐ偏光のためビーム偏光スプリッタ２２５を透過してｐ偏光２４５はビームエキスパンダ２２７に入射する。
【００７４】
ビームエキスパンダ２２６、２２７、ＤＯＥ２２８、遮光板２２９、集光レンズ２３０、シリンドリカルレンズ２３１は実施例６と同一の機能を有する。ＤＯＥ２２８は１次元のＤＯＥで、ｐ偏光２４１とｐ偏光２４５に対し、矢印２４０の方向には作用せず平行光を出力し、矢印２４０と垂直の方向には台形状に強度分布を整形する。集光レンズ２３０によりｐ偏光２４１とｐ偏光２４５はガラス基板１１に点状２５４には集光する。
【００７５】
又、集光レンズ２３０とシリンドリカルレンズ２３１によって、ＤＯＥ２２８で得られたｐ偏光２４１とｐ偏光２４５による台形状の強度分布の像を拡大して配向膜基板１１に台形状２５２に照射する。このように、実施例７によれば、偏光を一方向に集光し他方向に拡大して配向膜基板に照射し、更に非偏光紫外レーザ２２１、２２２、２２３による照射領域における強度分布の台形状斜辺部が重なるように照射することによりライン状の強度分布を一様にすることができる。そして、配向膜基板１１を連続走査することにより、１回の走査で該配向膜基板１１の全面に一様に偏光を照射できるため、処理時間は実施例６に対して１／３に短縮できる。
【実施例８】
【００７６】
図１４は、本発明の実施例８における光配向用偏光照射装置の説明図であり、図１４（a）は装置構成を示す図、図１４（b）は図１４（ａ）の光学系を矢印２４０の方向からみた平面図である。実施例８は、実施例７と同様に光配向用偏光照射装置の光源が複数の非偏光紫外レーザから成り、レーザ光を配向膜基板に線状に照射し、配向膜基板を連続走査するものである。この場合、複数の紫外レーザを用いるため、各レーザの出力にばらつきがあると照明むらが発生する。そのため、各レーザの出力をモニタし、各レーザの出力を最も出力の小さいレーザの出力に調整する機構を設けた場合について説明する。又、偏光素子として偏光ビームスプリッタを用い、ｓ偏光をp偏光に変換する際、遅延光路を通さずに、配向膜基板を一様に照明する場合について説明する。
【００７７】
実施例８の光配向用偏光照射装置の光学系２６０は、実施例７の光配向用偏光照射装置の光学系２２０に出力調整機構を追加し、遅延光路部を取り外したものである。実施例７と同一の構成要素には同一の番号を付けている。図１４（ｂ）に示したように、出力調整機構は、ビームスプリッタ２６１、２６２、２６３、紫外光強度検出センサ２６４、２６５、２６６、濃度可変フィルタ２６７，２６８、２６９、制御部２７０から構成される。
【００７８】
図１４（ａ）に示すように、非偏光紫外レーザ２２２で出力されたランダム偏光はビームスプリッタ２６２で出力光の一部を取り出し、紫外光強度検出センサ２６５でその強度を測定する。測定値は制御部２７０に送られる。同様に、非偏光紫外レーザ２２１、２２３からの出力強度を紫外光強度検出センサ２６４、２６６で測定し、制御部２７０ですべてのレーザ出力の最小値を求め、各レーザの出力強度が揃うように、濃度可変フィルタ２６７、２６８、２６９に信号を送って、濃度可変フィルタを回転させ、透過率を変化させて、濃度可変フィルタ２６７、２６８、２６９通過後のレーザ強度が等しくなるように調整する。
【００７９】
濃度可変フィルタ２６８通過後のビームは、偏光ビームスプリッタａ２２４でｐ偏光２４１とｓ偏光２４２に分離される。透過したｐ偏光２４１はビームエキスパンダ２２６に入射する。一方、反射したｓ偏光２４２は偏光ビームスプリッタｂ２２５を介して、実施例７とは異なり、遅延光路を経ることなく、１／４波長版２３４、ミラー２３５を往復してｐ偏光となる。
【００８０】
実施例８によれば、各レーザの出力をモニタすることにより各レーザの出力強度を揃え、パルス幅２０ｎｓで一様に照明することができる。偏光ビームスプリッタａ２２４、偏光ビームスプリッタｂ２２５通過後の各構成要素による処理は実施例７と同一であるので、繰り返しの説明はしない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。
【図２】凸レンズ通過後の偏光状態を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。
【図４】実施例２の光配向用偏光照射装置におけるアライメントの手順を説明する概略図である。
【図５】アライメント機構部分を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例３にかかる光配向用偏光照射装置の説明図である。
【図７】反射型ブレーズド回折格子を説明図である。
【図８】反射型ブレーズド回折格子を組み合わせた偏光素子を説明する図である。
【図９】実施例４における光配向用偏光照射装置の反射型ブレーズド回折格子の他の構成方法を説明する模式概略図である。
【図１０】本発明の実施例５における光配向用偏光照射装置の説明図である。
【図１１】本発明の実施例６における光配向用偏光照射装置の装置構成の制御図である。
【図１２】本発明の実施例７における光配向用偏光照射装置の説明図である。
【図１３】非偏光紫外レーザの発振パルス波形を説明する図である。
【図１４】本発明の実施例８における光配向用偏光照射装置の説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・・・・偏光紫外レーザ、２・・・・・・ビームエキスパンダ、３・・・・・・ＤＯＥ、４・・・・・・遮光板、５・・・・・・照射レンズ、１０・・・・・・光配向用偏光照射装置、１１・・・・・・ガラス基板、
１２・・・・・・ＸＹＺθステージ、１３・・・・・・アライメント用遮蔽版、１４・・・・・・アライメントマーク、１５・・・・・・アライメント光学系、２０・・・・・・光学系、２３・・・・・・ＤＯＥ、
３０・・・・・・ステージ系、３１・・・・・・制御部、３２・・・・・・位置検出センサ、３３・・・・・・Ｚステージ、３４・・・・・・ＸＹθステージ、３５・・・・・・アライメント用遮蔽版ホルダ、４０・・・・・・光学系、４１・・・・・・非偏光紫外レーザ、４２・・・・・・ビームエキスパンダ、４３・・・・・・偏光素子、４４・・・・・・遮光版、４５・・・・・・ＤＯＥ、４６・・・・・・遮光版、４７・・・・・・照射レンズ、５０・・・・・・光学系、６０・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、７０・・・・・・光配向用偏光照射装置、７１・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、７２・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、９１・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、９２・・・・・・反射型ブレーズド回折格子、１１０・・・・・・光配向用偏光照射装置、１１１・・・・・・光源、１１２・・・・・・コリメートレンズ、１１３・・・・・・バンドパスフィルタ、１１４・・・・・・偏光素子、１１５・・・・・・遮光板、１1６・・・・・・インテグレータレンズ、１１７・・・・・・照射レンズ、１２０・・・・・・光学系、１５０・・・・・・光配向用偏光照射装置、１６０・・・・・・ステージ系、１７０・・・・・・光配向用偏光照射装置、
１８０・・・・・・光学系、１８１・・・・・・偏光紫外レーザ、１８２・・・・・・ビームエキスパンダ、１８３・・・・・・ＤＯＥ、１８４・・・・・・遮光板、１８５・・・・・・集光レンズ、１８６・・・・・・シリンドリカルレンズ、１９０・・・・・・ステージ系、２２０・・・・・・光学系、２２１・・・・・・非偏光紫外レーザ、２２２・・・・・・非偏光紫外レーザ、２２３・・・・・・非偏光紫外レーザ、２２４・・・・・・偏光ビームスプリッタａ、２２５・・・・・・偏光ビームスプリッタｂ、２２６・・・・・・ビームエキスパンダ、２２７・・・・・・ビームエキスパンダ、２２８・・・・・・ＤＯＥ、２２９・・・・・・遮光板、２３０・・・・・・集光レンズ、２３１・・・・・・シリンドリカルレンズ、２３２・・・・・・直角プリズム、２３３・・・・・・直角プリズム、２３４・・・・・・１／４波長板、２３５・・・・・・ミラー、２６１・・・・・・ビームスプリッタ、２６２・・・・・・ビームスプリッタ、２６３・・・・・・ビームスプリッタ、２６４・・・・・・紫外光強度検出センサ、２６５・・・・・・紫外光強度検出センサ、２６６・・・・・・紫外光強度検出センサ、２６７・・・・・・濃度可変フィルタ、２６８・・・・・・濃度可変フィルタ、２６９・・・・・・濃度可変フィルタ、２７０・・・・・・制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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