CN100451772C - 光取向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光取向方法，在取向膜上照射仍存有偏光轴的偏移的偏振光，也能使取向膜的取向方向成为预定的方向。在A、B、C的各位置上放置取向膜，使该位置不移动而照射偏振光时，如果取向膜将与偏光轴的偏移相应的方向、即位置B的取向方向作为基准，则与此相对，在位置A沿大约偏离+2°的方向，在位置C沿大约偏离-2°的方向产生了取向。接着，从图中右侧的位置C向位置B、位置A，即向偏光轴的偏移相抵消的方向，移动取向膜并进行了光取向处理。由此，在取向膜的取向方向上几乎不产生偏离，取向方向成为与在位置B不移动而照射的情况相同的、0°附近的值。

Description

光取向方法
技术领域
本发明涉及一种光取向方法，在液晶显示元件的取向膜或安装在液晶面板上的视场角补偿薄膜上照射偏振光来进行光取向；特别是涉及在照射到取向膜上的偏振光中仍存在偏光轴的偏移的情况下进行光取向，也可以使取向膜沿期望的方向取向的光取向方法。
背景技术
液晶显示元件具有如下结构：在透明基板的表面形成的取向膜上实施使液晶沿期望的方向取向的处理(取向处理)，重叠2片该透明基板使其贴合，使取向膜位于内侧并在中间夹入液晶。
有关上述液晶显示元件的取向膜的取向处理，已有通过在取向膜上照射预定波长的偏振光并曝光处理来进行取向的、称为光取向的技术。作为光取向用的偏振光照射装置，例如有专利文献1和专利文献2记载的装置。
最近，除了上述液晶显示元件的制作以外，在视场角补偿薄膜的制作上也逐渐使用上述偏振光照射装置。视场角补偿薄膜是在衬底薄膜上涂敷紫外线硬化液晶，使液晶分子沿一定方向排列(取向)后，照射紫外线使液晶硬化，并使液晶分子的方向固定。通过将视场角补偿薄膜粘贴在液晶面板上来补偿图像质量的下降。
下面，在此也包含视场角补偿薄膜，将产生光取向的膜称为光取向膜。
上述专利文献1或专利文献2的现有例所记载的、进行液晶显示元件的取向膜的光取向的偏振光照射装置，如专利文献1的图7和专利文献2的图5所示，使从光照射装置射出的、含有紫外线的光入射到例如将多个玻璃板仅倾斜了布鲁斯特角(Brewster’s angle)的偏光元件并使其偏光分离，将射出的偏振光经过积分透镜、平面镜、准直透镜、准直镜等，照射到涂敷了光取向膜的基板或视场角补偿薄膜等的工件W。
【专利文献1】日本专利第2928226号公报
【专利文献2】日本专利第2960392号公报
为了使光取向膜进行光取向，需要预定的波长(例如280～320nm紫外线)的、具有大于等于预定值的消光比(例如相对于P偏振光，含有S偏振光的比例为1/10～1/100)的偏振光。这是通过上述光取向膜的物理性质来决定。消光比是包含在偏振光中的P偏振成分与S偏振成分的比例。
最近，除了上述的波长和消光比，照射面内的偏振光的方向(以下称为偏光轴)的偏移作为用于进行光取向的参数逐渐成为问题。
如果使用上述现有例的偏振光照射装置，照射面的偏光轴的面内偏移例如图5所示地成为±0.5°左右。如果在照射到取向膜上的偏振光中产生偏光轴的偏移，有时取向膜的取向的方向偏移，并成为产品不合格的原因。
即，如果用偏光轴的面内偏移大的光来进行光取向，产品即液晶显示元件的对比度随着位置而不同，并且图像的质量下降。
为了消除偏光轴的偏移，本发明者们已提出了日本专利申请特愿2003-141665号(申请日为2003年5月20日)和日本专利申请特愿2003-364062号(申请日为2003年10月24日)。但是，它们的缺点在于，光照射机需要用于消除偏光轴的偏移的特殊的结构而使成本升高。
另外，也考虑到代替上述现有例所示的点光源的灯，使用容易与大面积对应的棒状的灯作为照射偏振光的光源灯，如果使用棒状的灯，就难以消除偏光轴的偏移。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术的问题点而做出的，其目的在于，提供一种光取向方法，在取向膜上照射仍存在偏光轴的偏移的偏振光，也能使取向膜的取向方向不偏移地沿预定的方向取向。
在本发明中，如下地解决上述课题。
在来自光光照射装置的光照射区域中，预先测量出所照射的偏振光的偏光轴的偏移，使取向膜向偏光轴的偏移相抵消的方向移动。移动的是取向膜或偏振光皆可。
通过如上述地使取向膜或偏振光移动，偏光轴的偏移相抵消，取向膜沿偏光轴的偏移的中间方向取向。
发明效果
在本发明中，使取向膜或偏振光向偏光轴的偏移相抵消的方向移动，因此，照射仍存有偏光轴的偏移的偏振光，也能使取向膜沿预定的方向取向。
附图说明
图1是表示本发明的实验所使用的光取向用偏振光照射装置的结构的图。
图2是表示图1所示的光取向用偏振光照射装置的光照射面的偏光轴的倾斜度的图。
图3是表示测量偏光轴的偏移的角度的偏光轴监示器的一例的图。
图4是说明能使取向膜沿预定的方向取向的其它移动方法的图。
图5是表示以往的偏振光照射装置的光照射面的偏光轴的面内偏移的一例的图。
具体实施方式
在本发明中，由以下的实验确认了通过向偏光轴的偏移相抵消的方向移动取向膜，可以使取向膜沿预定的方向取向。
图1表示本发明的实验所使用的光取向用偏振光照射装置的结构。
在图1中，灯1放出的含有紫外线的光由聚光镜2聚光，由第一平面镜3反射，通过输入透镜5变为平行光并入射到偏光元件6。例如，偏光元件6是将多个玻璃板相对于光轴仅倾斜布鲁斯特角而设置的元件。
入射到偏光元件6的光被偏光分离，上述的偏光元件的情况下只射出P偏振光。射出的P偏振光入射到积分透镜4。积分透镜4是使光照射面11上的照度分布均匀的光学元件。
从积分透镜4射出的P偏振光，经由快门7，由第二平面镜8反射，照射在工件W，该工件W是载置在工件支承台WS上的、涂敷有光取向膜的基板或视场角补偿薄膜等。
如果照射在工件W的光需要平行光，在第二平面镜8与工件支承台WS之间，设置准直透镜9或准直镜。图1表示设有准直透镜9的情况。
工件支承台WS通过未图示的工件支承台驱动机构，可以在与光照射面平行的平面内以预定的速度移动。
在图1所示的偏振光照射装置中，在被照射面上照射P偏振光，产生了与前述图5相同的偏光轴的偏移。
图2表示图1所示的偏振光照射装置的光照射面中的偏光轴的倾斜度。
偏振光的照射区域为500mm×400mm，利用偏光轴监示器测量了该照射区域中的A、B、C的位置的偏光轴的倾斜度。
将在照射区域的中央部B的位置的偏光轴的方向作为基准，照射区域的图中左侧A的位置的偏光轴大约倾斜+2°；另一方面，照射区域的图中右侧C的位置的偏光轴大约倾斜-2°。因此，在整个照射区域，偏光轴成为大约具有±2°的偏移。
图3表示测量偏光轴的偏移的角度的偏光轴监示器的一例。
基本上，偏光轴监示器是在照度计的光入射面安装偏光板构成的装置，安装有偏光板11的筒12相对于主体13旋转。在主体13设有照度计，利用照度计测量的照度在显示器14上显示。
在照射偏振光的区域放置上述偏光轴监示器，通过使筒12旋转来使偏光板11旋转。如果偏光板11与偏振光的偏光轴方向一致，照度变为最大，所以由刻度读取这时的角度，就能测出偏光轴的倾斜度。因此，将光照射区域的多个点，如果不改变照度计主体的方向而测量偏光轴的角度，可以测量偏光轴的偏移。
表1中表示图2的A、B、C的各位置的偏光轴的偏移。并且，位置A和C的偏光轴的偏移的大小，以在光照射区域的大致中央的位置B测量的偏光轴的方向为基准，表示了与此相对的偏光轴的偏离的角度。另外，有关所照射的偏振光的消光比(P偏振光与S偏振光的比)，是以5∶1和20∶1的两种进行实施。
表1
  偏振光的消光比   位置A   位置B   位置C
  20∶1   +2°   0   -2°
  5∶1   +1.7°   0   -1.7°
取向膜的取向方向是根据偏振光的方向、即偏光轴的倾斜度而产生。因此，如果偏光轴偏移，取向膜的取向方向也偏移。在图2的A、B、C的各位置放置试料支承台WS1～WS3，在其上放置10×10mm的取向膜的样品S1～S3，使该位置不移动而照射了偏振光时，如果取向膜以根据上述所示的偏光轴的偏移的方向、即位置B的取向方向为基准，与此相对，在位置A沿大约偏离+2°的方向、在位置C沿大约偏离-2°的方向产生了取向。
并且，在本实验中使用的取向膜是用于补偿视场角、颜色和辉度等的、称为光学补偿薄膜的取向膜。
在此，光照射区域的偏光轴被认为是以位置B为轴、在图面左右方向(位置A的方向和位置C的方向)对称地偏移。因此，沿着图2所示的扫描用轨道R，在上述照射区域中，从图中右侧的位置C向位置B、位置A，即向偏光轴的偏移相抵消的方向，一边移动取向膜，一边进行光取向处理。
这时的有关照射的偏振光的消光比，与上述同样地使用5∶1和20∶1两种，取向膜的移动速度也在1.5m/分至3m/分之间，适当设定为固定速度。
如上所述，照射偏振光时，取向膜的取向方向几乎不产生偏离，取向方向成为与在位置B不移动而照射的情况相同的、0°附近的值。
由此，被认为是，即使照射仍存有偏光轴的偏移的偏振光，向偏光轴的偏移相抵消的方向移动取向膜，就能使取向膜沿期望的方向取向。即，在向取向膜的偏振光照射量达到取向膜进行光取向所需要的照射量为止的期间，向偏光轴的偏移相抵消的方向移动取向膜，由此可以使取向膜的取向方向沿照射的偏振光的偏光轴的偏移的中间方向取向。
但是，在本实验中，照射了偏振光的光照射区域的照度均匀度大约为±10％，A、B、C各位置的照度基本上一致，取向膜的移动速度也固定。即，位置A和C的曝光量是一致的。
并且，在上述实验中相对于偏振光使取向膜移动，但是，认为使照射的偏振光移动也能得到相同的结果。
图4表示可期待相同的效果的其它移动方法。在此假设光照射区域具有与上述图5相同的对称的偏光轴的偏移。
(i)如图4的I所示，可以将涂敷了比光照射区域小的光取向膜的基板，在光照射区域内仅移动偏光轴的偏移相抵消的量。
(ii)如图4的II所示，可以移动涂敷了与光照射区域大致相同大小的光取向膜的基板，使整体经过光照射区域。
(iii)如果偏光轴的偏移相抵消，也可以向如图4的III那样的方向移动。
并且，移动的方法可以是以固定速度扫描(scan)的方法，也可以是间歇性运送的方法。但是，为了相抵消偏光轴的偏移，需要使相抵消的位置上的曝光量一致。因此，如果在各位置的偏振光的照度相同，扫描速度、或间歇性运送时的停止时间必须始终一定。
并且，在上述中已说明了使用点光源的灯的情况，但也可以如上所述地使用容易与大面积对应的棒状的灯，通过使用棒状的灯并向偏光轴的偏移相抵消的方向移动取向膜，可以与上述同样地消除偏光轴的偏移。

Claims (1)

1.一种光取向方法，在取向膜上照射偏振光进行光取向，其特征在于，
对于偏振光的偏光轴具有线对称的偏移的光照射区域，使取向膜向上述偏光轴的偏移相抵消的方向相对地移动。
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