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液晶用取向膜曝光方法及其裝置的制作方法

文檔序號(hào):2793496閱讀:165來源:國(guó)知局
專利名稱:液晶用取向膜曝光方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及液晶顯示元件的制造方法,特別涉及用于通過光學(xué)方法對(duì)液晶取向膜賦予取向特性的液晶用取向膜曝光方法及其裝置。
背景技術(shù)
液晶顯示元件作為大型電視機(jī)、3D電視機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜式終端的顯示器,為了以更高品質(zhì)顯示更多的信息,要求高畫質(zhì)化、高清晰度化。為實(shí)現(xiàn)該液晶顯示元件的高畫質(zhì)化、高清晰度化,需要使密封在構(gòu)成液晶顯示元件的一對(duì)對(duì)置的玻璃基板間的液晶材料的分子的排列(取向)在形成在玻璃基板上的光學(xué)透明的電極(透明電極)上均一。為了使該液晶材料的分子的排列(取向)均一,以往使用在形成于玻璃基板上的透明電極上形成取向膜,并用布研磨(riAbing)該取向膜來賦予取向特性的方法。但是,在該方法中,取向膜的一部分脫落而產(chǎn)生微小的塵埃,成為元件不良的原因,或者難以橫跨玻璃基板的整個(gè)顯示區(qū)域來賦予均一的取向特性,在形成更高清晰度的顯示元件方面存在問題。代替通過該研磨方法賦予取向膜取向特性的方法,例如在“木村正行、田中正一等人用于在光取向膜上引起穩(wěn)定的預(yù)傾角的新光取向工藝JSR TECHINICAL REVIEW No. 111/2004”中,提出了對(duì)取向膜照射光,通過非接觸方式來賦予取向特性的光研磨方法。 其是從垂直方向?qū)ψ鳛槿∠蚰げ牧系木酆衔?polymer)膜照射以14μπι的間距形成的多個(gè)線形的光,同時(shí)在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)照射區(qū)域,由此對(duì)聚合物膜的表面賦予液晶取向能力的方法。記載了取向特性根據(jù)照射的光的掃描方向而發(fā)生改變。另外,在日本特開 2004-145141號(hào)公報(bào)中也記載了同樣的光研磨方法。此外,在日本特開平11-35Μ86號(hào)公報(bào)中記載了如下技術(shù)為了謀求液晶顯示裝置的視角擴(kuò)大、顯示品質(zhì)的提高以及對(duì)比度的提高,以在對(duì)置的兩枚玻璃基板的每一個(gè)上形成預(yù)傾斜方向不同的兩種取向區(qū)域,使相互的取向區(qū)域的邊界正交的方式來貼合兩枚玻璃基板,由此獲得四部分的取向狀態(tài)。另外,作為針對(duì)取向膜的取向處理的方法,記載了在屏蔽不賦予取向特性的區(qū)域的狀態(tài)下,通過研磨法、離子束照射法、光照射法中的某一種方法來進(jìn)行取向處理的方法。在“木村正行、田中正一等人用于在光取向膜上引起穩(wěn)定的預(yù)傾角的新光取向工藝JSR TECHINICAL REVIEW No. 111/2004 (以下,記載為木村等人)”中記載的方法中,照射的多個(gè)線形的光的掃描速度為34ym/sec,另一方面,在木村等人中記載的方法中,照射的多個(gè)線形的光的掃描速度為ΙΟΟμπι/sec。這樣例如為了對(duì)一邊長(zhǎng)度為Im的液晶基板進(jìn)行處理,為使光掃描一次,在木村等人的方法中花費(fèi)7. 5小時(shí),在日本特開2004-145141號(hào)公報(bào)中記載的方法中花費(fèi)約2. 8小時(shí),如果考慮為了對(duì)其賦予多個(gè)取向特性而改變基板上的掃描方向進(jìn)行多次掃描,則遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用的處理速度。另外,日本特開平11-35M86號(hào)公報(bào)中記載的方法,為了僅對(duì)基板的期望的部分賦予取向特性需要使用光掩膜,特別是在大型母基板使用的生產(chǎn)線中,需要針對(duì)每個(gè)產(chǎn)品制作高額的光掩膜,在制造成本方面成為很大的負(fù)擔(dān)。另外,通過這種方式制造的液晶面板,是以在液晶上下扭轉(zhuǎn)90度的方向限制取向的方式,與以上下平行或反平行的方向限制取向的取向方向賦予方式相比,有響應(yīng)速度降低的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液晶用取向膜曝光方法及其裝置,其能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題,以實(shí)用的處理速度形成光取向膜。為了達(dá)到上述目的,在本發(fā)明中,對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的曝光裝置具備載臺(tái)單元,其載置在表面上形成有取向膜的基板,并且可移動(dòng);光源,其發(fā)射曝光光;偏振光特性賦予單元,其對(duì)從該光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性;圖案形成單元,其以通過微小的可動(dòng)鏡面形成的圖案來反射通過該偏振光特性賦予單元賦予了偏振光特性的曝光光的一部分光;投影光學(xué)部,其對(duì)載置在載臺(tái)單元上的基板照射通過該圖案形成單元反射的曝光光的圖案,對(duì)取向膜進(jìn)行曝光;以及對(duì)整體進(jìn)行控制的控制單元,控制單元控制載臺(tái)單元和圖案形成單元,在通過使載臺(tái)單元在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)而在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的基板上,曝光光的圖案以比載臺(tái)單元的移動(dòng)速度慢的速度移動(dòng)來對(duì)取向膜進(jìn)行曝光。另外,為了達(dá)到上述目的,在本發(fā)明中,對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的曝光裝置具備載臺(tái)單元,其載置在表面上形成有取向膜的基板,并且可移動(dòng);光源,其發(fā)射紫外光或者與紫外光相近的光作為曝光光;偏振光特性賦予單元,其對(duì)從該光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性;圖案形成單元,其具備多個(gè)微小的可動(dòng)鏡面,入射通過偏振光特性賦予單元賦予了偏振光特性的曝光光,通過由微小的可動(dòng)鏡面形成的圖案進(jìn)行反射,由此形成微小間距的線形的光圖案;以及投影光學(xué)部,其對(duì)載置在載臺(tái)單元上的基板照射通過該圖案形成單元形成的微小間距的線形的曝光光圖案,對(duì)取向膜進(jìn)行曝光,圖案形成單元,在載置在載臺(tái)單元上的、在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的基板上,以比載臺(tái)單元的移動(dòng)速度慢的速度在與一個(gè)方向相反的方向上移動(dòng)微小間距的線形的曝光光圖案,來對(duì)取向膜進(jìn)行曝光。而且,為了達(dá)到上述目的,在本發(fā)明中,提供一種對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的方法,其對(duì)從光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性后,使其入射到具備多個(gè)微小的可動(dòng)鏡面的微鏡器件,把通過微鏡器件的微小的可動(dòng)鏡面形成的反射圖案反射的曝光光的圖案,經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)投影到載置在載臺(tái)上的、在表面上形成有取向膜的基板上,對(duì)取向膜進(jìn)行曝光,其中,在通過使載臺(tái)在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)而在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的基板上,曝光光的圖案以比載臺(tái)的移動(dòng)速度慢的速度移動(dòng)來對(duì)取向膜進(jìn)行曝光。通過如此構(gòu)成的本發(fā)明的液晶用取向膜曝光裝置,在液晶面板的子像素內(nèi)分割為四個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域的取向膜限制方向在TFT和彩色濾光片的上下基板上反平行,并且通過施加電壓而導(dǎo)致的液晶的傾倒方位相對(duì)于基板的縱端面可以成45°、135°、225°、 315°,或相對(duì)于一個(gè)軸的正方向以及負(fù)方向分別成士22. 5°,因此,可以制造視角大、響應(yīng)快的液晶面板。根據(jù)本發(fā)明,可以代替現(xiàn)有的研磨方法,以實(shí)用的處理速度形成光取向膜,可以實(shí)現(xiàn)更高畫質(zhì)、更高清晰度的液晶顯示元件。如下面的附圖所示,根據(jù)下述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的更具體的描述可闡明本發(fā)明的這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是表示液晶用取向膜曝光裝置的整體的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2A是微鏡器件的俯視圖。圖2B是說明微鏡器件的一個(gè)元件的動(dòng)作的微鏡器件元件的側(cè)視圖。圖3是表示投影光學(xué)部和載臺(tái)部的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖4是示意地表示在曝光工序中微鏡器件的元件和基板狀的曝光區(qū)域的時(shí)間變化的微鏡器件的元件的俯視圖。圖5A是形成有線形的曝光圖案的微鏡器件的主視圖。圖5B是表示在Y方向上移送了一行的量的線形的曝光圖案的狀態(tài)的微鏡器件的主視圖。圖6是表示投影光學(xué)部的第二實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表示在投影光學(xué)部的第二實(shí)施方式中,對(duì)基板上的30μπι角的二維區(qū)域照射了微小的點(diǎn)光的狀態(tài)的基板上的30 μ m角區(qū)域的俯視圖和微鏡器件的一列的量的俯視圖。圖8A是表示一個(gè)像素內(nèi)的取向膜的預(yù)傾角的分布的液晶基板的一個(gè)像素的主視圖。圖8B表示對(duì)液晶基板內(nèi)的各像素賦予了四個(gè)方向的預(yù)傾角的狀態(tài)的液晶基板的主視圖。圖9A是示意地表示在第一曝光工序中賦予預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖9B是示意地表示在第二曝光工序中賦予預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖9C是示意地表示在第三曝光工序中賦予預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖9D是示意地表示在第四曝光工序中賦予預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖IOA是表示分別相對(duì)于一個(gè)像素內(nèi)的取向膜的X軸的正以及負(fù)方向士 22.5度的預(yù)傾角的分布的液晶基板的一個(gè)像素的主視圖。圖IOB是對(duì)液晶基板內(nèi)的各像素賦予相對(duì)于X軸方向士 22.5度的四個(gè)方向的預(yù)傾角的狀態(tài)的液晶基板的主視圖。圖IlA是示意地表示在第一曝光工序中賦予與圖IOA的1043方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖IlB是示意地表示在第二曝光工序中賦予與圖IOA的1044方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視IlC是示意地表示在第三曝光工序中賦予與圖IOA的1042方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖IlD是示意地表示在第四曝光工序中賦予與圖IOA的1041方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。圖12是表示用于重復(fù)液晶基板的Y方向的操作以在取向膜上針對(duì)各像素形成四個(gè)方向的預(yù)傾角的曝光工序的處理流程的流程圖。圖13是表示在X方向移動(dòng)掃描區(qū)域的同時(shí)對(duì)重復(fù)液晶基板的Y方向的操作以在取向膜上針對(duì)各像素形成四個(gè)方向的預(yù)傾角的處理進(jìn)行重復(fù)的曝光工序的處理流程的流程圖。符號(hào)說明110載臺(tái)部;111 X載臺(tái);112 Y載臺(tái);113 Z載臺(tái);114 θ載臺(tái);120曝光光學(xué)系統(tǒng); 121光源;122偏振板;123鏡面;IM微鏡器件;125投影光學(xué)部;130控制部;131光源控制部;132微鏡器件控制部;133載臺(tái)控制部;134整體控制部;140基板表面高度檢測(cè)系統(tǒng); 141高度檢測(cè)用光源部;142反射光檢測(cè)器
具體實(shí)施例方式
以下使用

本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1圖1表示本實(shí)施例的液晶用取向膜曝光裝置的整體的結(jié)構(gòu)。液晶用取向膜曝光裝置具備載置基板100的載臺(tái)部110 ;用于對(duì)形成在基板100的表面上的取向膜進(jìn)行曝光的曝光光學(xué)系統(tǒng)120 ;控制載臺(tái)部110以及曝光光學(xué)系統(tǒng)120的控制系統(tǒng)130 ;以及基板表面高度檢測(cè)系統(tǒng)140。載臺(tái)部110具備可在X軸方向移動(dòng)的X載臺(tái)111 ;可在與X軸方向正交的Y方向移動(dòng)的Y載臺(tái)112 ;可在與X軸以及Y軸正交的Z軸方向(高度方向)移動(dòng)的Z載臺(tái)113; 以及以Z軸為中心可旋轉(zhuǎn)的θ載臺(tái)114。在θ載臺(tái)114上保持基板100。曝光光學(xué)系統(tǒng)120具備發(fā)射紫外光(UV光)或與紫外區(qū)域相近的光的光源121 ; 控制從光源121發(fā)射的光的偏振狀態(tài)的偏振板122 ;切換透過偏振板122的光的光路的鏡面123 ;作為由大量微小的可動(dòng)鏡面構(gòu)成的圖案形成單元的微鏡器件124 ;以及投影光學(xué)部 125,其會(huì)聚通過鏡面123切換光路后入射到微鏡器件IM并通過微鏡器件IM反射的光, 對(duì)形成在基板100的表面上的取向膜進(jìn)行曝光??刂葡到y(tǒng)130具備控制光源121的光源控制部131 ;控制微鏡器件124的微鏡器件控制部132 ;控制載臺(tái)部110的各載臺(tái)的載臺(tái)控制部133以及控制整體的整體控制部 134?;灞砻娓叨葯z測(cè)系統(tǒng)140具備高度檢測(cè)用光源141,其以與從光源121發(fā)射的光不同的波長(zhǎng),從斜向?qū)?00表面的通過曝光光學(xué)系統(tǒng)120照射了曝光光的區(qū)域的附近照射對(duì)形成于基板100表面上的取向膜不產(chǎn)生影響的波長(zhǎng)的光;以及反射光檢測(cè)器142, 其對(duì)從該高度檢測(cè)用光源141發(fā)射并通過基板100的表面反射的光(正反射光)進(jìn)行檢測(cè)。 在通過曝光光學(xué)系統(tǒng)120對(duì)基板100進(jìn)行曝光過程中,通過反射光檢測(cè)器142檢測(cè)出來自基板100的反射光的信號(hào)被發(fā)送到整體控制部134進(jìn)行處理,獲得基板100的表面的高度信息,同時(shí),整體控制部134根據(jù)該高度信息經(jīng)由載臺(tái)控制部133對(duì)Z載臺(tái)113進(jìn)行控制, 以便維持基板100的表面為預(yù)定的高度。圖2Α表示微鏡器件124的俯視圖。微鏡器件124在框部1241中把微小可動(dòng)鏡面 1242配置成陣列狀,通過微鏡器件控制部132進(jìn)行控制,該微小的可動(dòng)鏡面1242可一個(gè)個(gè)地在兩個(gè)傾角之間切換傾斜度。即,如圖2Β所示,在被微鏡器件控制部132控制,可動(dòng)鏡面 1242維持為以實(shí)線表示的狀態(tài)的傾角時(shí)(開οη),從光源121發(fā)射并通過鏡面123彎曲光路而入射的光通過可動(dòng)鏡面1242被反射到投影光學(xué)部125的方向,透過投影光學(xué)部125后到達(dá)基板100,對(duì)形成在基板100的表面上的取向膜進(jìn)行曝光。另一方面,在被微鏡器件控制部132控制,可動(dòng)鏡面1242維持為以虛線表示的狀態(tài)的傾角時(shí)(關(guān)ο ),通過鏡面123 反射后入射的光通過可動(dòng)鏡面1242被反射到遠(yuǎn)離投影光學(xué)部125的方向,不到達(dá)基板100, 對(duì)形成在基板100的表面上的取向膜的曝光沒有貢獻(xiàn)。以預(yù)定的時(shí)間間隔在Y方向上移動(dòng)圖2Α中在X方向上排列的可動(dòng)鏡面1242所形成的圖案(各可動(dòng)鏡面1242的開與關(guān)的組合),由此,可在Y方向上以恒定的速度進(jìn)給在微鏡器件1 上由可動(dòng)鏡面1242的開/關(guān)的組合而得的圖案。S卩,在圖1表示的結(jié)構(gòu)中,在從光源121發(fā)射后通過鏡面123反射并入射到微鏡器件124的光中,僅通過被微鏡器件控制部132控制并被設(shè)定為圖2Β的實(shí)線表示的預(yù)定的角度的微小的鏡面1242反射的光入射到投影光學(xué)部125,到達(dá)基板100。接著,使用圖3和圖4說明投影光學(xué)部125的第一實(shí)施方式。圖3是包含投影光學(xué)部125的載臺(tái)部110的立體圖。相對(duì)于Y載臺(tái)112的移動(dòng)方向傾斜θ角設(shè)置微鏡器件 124。使用圖4說明在Y方向上移動(dòng)的小區(qū)域101和復(fù)制在該小區(qū)域101上的像素圖案的關(guān)系。在圖4中,為了簡(jiǎn)化說明,表示在微鏡器件124的Y方向上排列成一排的可動(dòng)鏡面 1242-1 1242-6與在Y方向(箭頭50的方向)上連續(xù)移動(dòng)的基板100上由該可動(dòng)鏡面 1242-1 1242-6依次照射的區(qū)域111(通過兩點(diǎn)劃線表示)的關(guān)系的時(shí)間的變化。圖4的左側(cè)的Pti至Pt6表示在υ方向上以恒定速度移動(dòng)的基板100上的區(qū)域111的等間隔的時(shí)刻tl至t6的位置。把微鏡器件124的排列成一排的可動(dòng)鏡面1242-1 1242-6的各可動(dòng)鏡面間的間距設(shè)為P,把從時(shí)刻tl到時(shí)刻t6的等間隔的時(shí)間中的基板100向Y方向的進(jìn)給間距設(shè)為 PP。在本實(shí)施例中,把基板100向Y方向的進(jìn)給間距PP設(shè)定為稍大于各可動(dòng)鏡面間的間距 P。結(jié)果,基板100上的區(qū)域111的從時(shí)刻tl到時(shí)刻t6的位置與微鏡器件124的排列成一排的可動(dòng)鏡面1242-1 1242-6的位置稍稍偏離。S卩,當(dāng)把在各可動(dòng)鏡面1242-1 1242-6上的相同位置上標(biāo)繪的點(diǎn)1243從時(shí)刻tl 到t6依次投影到在Y方向上移動(dòng)的基板100上的區(qū)域111上時(shí),其狀態(tài)成為圖4的右側(cè)所示那樣。結(jié)果,在Y方向上以恒定的速度移動(dòng)的基板100上的區(qū)域111中,通過微鏡器件124 在Y方向上排列成一排的可動(dòng)鏡面1242-1 1242-6依次被照射的區(qū)域從時(shí)刻tl到時(shí)刻 t6慢慢移動(dòng)。因此,通過適當(dāng)設(shè)定與各可動(dòng)鏡面間的間距P對(duì)應(yīng)的基板100向Y方向的進(jìn)給間距PP,能夠把基板100上的區(qū)域111的曝光時(shí)間設(shè)定為希望的值。例如,在設(shè)微鏡器件IM的復(fù)制像素尺寸為C時(shí),如果設(shè)進(jìn)給間距PP為21/21C,則復(fù)制間距TP為1/20C。因此,當(dāng)載臺(tái)速度V為2mm/s時(shí),復(fù)制像素的掃描速度為100 μ m/s。把圖4中表示的點(diǎn)1243置換為通過圖5A以及圖5B表示的由多個(gè)可動(dòng)鏡面1242 形成的線形的光圖案,并且應(yīng)用到整個(gè)基板100,由此可以掃描線形的光圖案,以所希望的時(shí)間對(duì)整個(gè)基板100進(jìn)行曝光。在圖5A以及圖5B表示的例子中,關(guān)于在微鏡器件124的 XY方向上排列配置的各可動(dòng)鏡面1242-1、1M2-2··· 1242η,在X方向上每隔一列排列開和關(guān)的圖案,在基板100從圖5Α表示的狀態(tài)在Y方向上移動(dòng)PP后,如圖5Β所示那樣在Y方向上對(duì)其依次重復(fù)進(jìn)給一列的量。由此,表示了根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)的微鏡器件124的開和關(guān)的圖案向Y方向的進(jìn)給量與基板100向Y方向的移動(dòng)量的差以線形的重復(fù)圖案來掃描整個(gè)基板100的結(jié)構(gòu)。另外,在圖5A以及圖5B表示的例子中表示了 X方向的圖案相同的狀態(tài),但實(shí)際上,根據(jù)基板100上的曝光的區(qū)域,在X方向上也形成開和關(guān)的區(qū)域。在圖5A以及圖 5B所示的例子中,表示了分別針對(duì)微鏡器件的X方向的一行的排列來形成線形的重復(fù)圖案的例子,但是也可以為每?jī)尚谢蛉兄貜?fù)的圖案,或者還可以改變開圖案和關(guān)圖案的寬度。在圖3以及圖4表示的例子中,微鏡器件124的排列成一排的可動(dòng)鏡面1242-1 1242-6的排列的方向相對(duì)于基板100的進(jìn)給方向(Y方向)傾斜角度θ。這是為了以復(fù)制像素間距C以下的位置分辨率來排列微鏡器件IM的復(fù)制像素。例如當(dāng)θ =l/256rad,復(fù)制像素間距10 μ m時(shí),通過選擇復(fù)制像素可以以10/256 = 0. 039 μ m的位置分辨率進(jìn)行復(fù)制。接著,使用圖6說明投影光學(xué)部125的第二實(shí)施方式。投影光學(xué)部125具備放大通過微鏡器件口4反射的光的放大透鏡1251 ;通過微小的透鏡1252分別對(duì)通過放大透鏡 1251放大后的光進(jìn)行會(huì)聚的陣列透鏡1253 ;以等倍率使通過陣列透鏡1253會(huì)聚的光的點(diǎn) (spot)投影到形成在基板100的表面上的取向膜上的物鏡12M。在此,以10. 8 μ m間距二維排列了微鏡器件124的可動(dòng)鏡面1M2,當(dāng)把放大透鏡 1251的放大率設(shè)定為2. 78倍時(shí),以30 μ m間距形成陣列透鏡1253的各個(gè)微小透鏡1252 即可。另外,在把各個(gè)微小透鏡1252的NA設(shè)為0.07,把從光源121發(fā)射的光的波長(zhǎng)設(shè)為 365nm時(shí),通過各個(gè)微小透鏡1252會(huì)聚的光的點(diǎn)(spot)直徑達(dá)到6. 4μ m。如果沒有陣列透鏡1253則成為30 μ m的復(fù)制像素尺寸,但是通過本結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行 6. 4 μ m分辨率的圖案復(fù)制。通過陣列透鏡1253使通過微鏡器件124反射的光會(huì)聚,作為 6.4μπι的點(diǎn)(spot)光的集合被照射到在基板100的表面上形成的取向膜上。在此,圖7表示在30 μ m角的二維區(qū)域內(nèi)復(fù)制微鏡器件124的一列像素的情形。如圖7的左側(cè)所示那樣,當(dāng)微鏡器件124的一列像素為IOM像素時(shí),在把向微鏡器件124的列方向的傾角θ 2設(shè)為l/10Mrad(在縱向上距離IOM像素量的地方,在橫向上偏離一個(gè)像素量的傾角),把微鏡器件1 復(fù)制的像素的間距(基板100上的一個(gè)像素區(qū)域的尺寸) 設(shè)為C時(shí),通過把基板100的進(jìn)給間距PP設(shè)為CX33/32,如圖7右側(cè)所示那樣,把32X32 點(diǎn)復(fù)制在基板100上的30 μ m角的一個(gè)像素量的二維區(qū)域中。即,在一個(gè)像素區(qū)域的尺寸為30 μ m時(shí),若設(shè)基板100的進(jìn)給間距PP為30 X 30/32 =30. 9375 μ m,則光點(diǎn)在30 μ m角的一個(gè)像素區(qū)域中在基板100的進(jìn)給方向(圖7的上下方向)上,以0. 9375 μ m的間距橫跨30 μ m的長(zhǎng)度相對(duì)于基板100的進(jìn)給方向傾斜角度θ 地照射32個(gè)點(diǎn)(spot)。為了使基板100上的光點(diǎn)的照射位置相對(duì)于第一個(gè)光點(diǎn)的照射區(qū)域在基板100的進(jìn)給方向上偏離一個(gè)像素的量,在相對(duì)于基板100的進(jìn)給方向成直角的方向上距離第一個(gè)光點(diǎn)的照射區(qū)域30X32/1024 = 0. 9375 μ m的位置上復(fù)制第33個(gè)被照射的光點(diǎn)。通過在相對(duì)于基板100的進(jìn)給方向成直角的方向上以0. 9375 μ m間距依次重復(fù)這樣的掃描,對(duì)基板100的一個(gè)像素區(qū)域照射微鏡器件124的列方向的IOM像素量的點(diǎn)。圖7的右側(cè)的各點(diǎn)與微鏡器件的像素對(duì)應(yīng),通過各像素的開/關(guān)(0N/0FF),可以在二維區(qū)域內(nèi)描繪6.4μπι點(diǎn)光的圖案。如果把進(jìn)給間距PP設(shè)為30X33/32 = 30. 9375 μ m, 則載臺(tái)速度與光點(diǎn)掃描速度的比為30 0.9375,能夠?qū)崿F(xiàn)載臺(tái)速度3. 2mm/s、光點(diǎn)100 μ m/ s的低速掃描。然后,使用圖1所示的曝光裝置說明對(duì)形成在基板100的表面上的取向膜進(jìn)行光研磨處理的方法。圖8A以及圖8B表示在形成于基板100上的液晶顯示裝置的一個(gè)像素量的區(qū)域內(nèi)對(duì)取向膜賦予取向特性的區(qū)域。在日本特開平11-35M86號(hào)公報(bào)中記載了對(duì)構(gòu)成液晶顯示裝置的一對(duì)玻璃基板的雙方的取向膜分別賦予方向相差180度的取向特性后將它們組合,由此形成四種取向狀態(tài)的方法,但是在本實(shí)施例中,在一個(gè)玻璃基板上形成四種取向狀態(tài),不進(jìn)行對(duì)另一基板賦予取向特性的處理。S卩,在本實(shí)施例中,如圖8A所示,把基板100上的相當(dāng)于一個(gè)像素量的區(qū)域101分割為1011、1012、1013、1014四個(gè)小區(qū)域,分別對(duì)該分割后的各小區(qū)域的取向膜賦予不同的取向特性(設(shè)定為不同的預(yù)傾角)。圖8A中的箭頭1021、1022、1023、10M分別表示取向特性的方向(賦予預(yù)傾角的方向)。圖8B示意地表示在基板100上形成大量相當(dāng)于一個(gè)像素量的區(qū)域101的狀態(tài)。在實(shí)際的液晶基板上橫向排列了 1920像素,縱向排列了 1080像素(全高清標(biāo)準(zhǔn))。接著,使用圖9A 圖9D和圖12以及圖13的流程圖,說明對(duì)圖8A中的箭頭1021、 1022U023U024表示的各自不同的方向賦予取向特性的方法。當(dāng)對(duì)取向膜照射細(xì)小間距的線形的光圖案并沿一個(gè)方向掃描時(shí),對(duì)取向膜賦予與該掃描的方向相應(yīng)的同樣的取向特性(預(yù)傾角)。在本實(shí)施例中,利用該性質(zhì),首先如圖 9A所示,經(jīng)由投影光學(xué)部125對(duì)基板100上的相當(dāng)于一個(gè)像素量的區(qū)域101-1中的小區(qū)域 1011、以及與區(qū)域101-1對(duì)應(yīng)的相鄰的各像素區(qū)域(在圖9A的例子中為101-2 101-9) 的內(nèi)部的相當(dāng)于小區(qū)域1011的區(qū)域照射細(xì)小間距的線形的光圖案同時(shí)進(jìn)行掃描,由此對(duì)在基板100的表面上形成的取向膜進(jìn)行曝光。通過使Y載臺(tái)相對(duì)于投影光學(xué)部125以恒定的速度移動(dòng)來掃描線形的光圖案。另外,伴隨Y載臺(tái)的移動(dòng),通過微鏡器件控制部132控制微鏡器件124的各可動(dòng)鏡面1242,在基板100上的相當(dāng)于一個(gè)像素量的區(qū)域101中的小區(qū)域1011、以及與區(qū)域101對(duì)應(yīng)的相鄰的各像素區(qū)域的相當(dāng)于小區(qū)域1011的區(qū)域中,使線形的光圖案在外觀上在Y方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行照射。返回圖9A以及圖12進(jìn)行說明。在使設(shè)置在θ載臺(tái)114上的基板100的朝向相對(duì)于Y方向傾斜了角度θ的狀態(tài)下,通過載臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元133驅(qū)動(dòng)Y載臺(tái)112,使基板100向 Y方向以恒定速度移動(dòng)(S1201)。此時(shí),把基板100向Y方向的移動(dòng)速度設(shè)定為稍大于微鏡器件124的各可動(dòng)鏡面1242的向Y方向的圖案移動(dòng)速度(設(shè)定Y軸載臺(tái)112的移動(dòng)速度和微鏡器件124的Y方向圖案進(jìn)給速度,使得在把通過微鏡器件124的X方向的各可動(dòng)鏡面1242形成的圖案在Y方向上移送一列的量的期間基板100向Y方向移動(dòng)的距離稍大于微鏡器件124的各可動(dòng)鏡面1242向Y方向的排列的一個(gè)間距的量)。結(jié)果,在圖9Α中在內(nèi)部記入了箭頭的各微小區(qū)域(相當(dāng)于圖8Α的1011的區(qū)域第一區(qū)域)中,通過照射通過微鏡器件1 形成的等間距的線形的光圖案并掃描,對(duì)于在基板100的表面上形成的取向膜, 在各區(qū)域中可以對(duì)箭頭所示的方向賦予預(yù)傾角。當(dāng)Y載臺(tái)112繼續(xù)向Y方向移動(dòng)而到達(dá)Y方向的移動(dòng)端(終點(diǎn)未圖示)時(shí) (S1202),暫時(shí)停止Y載臺(tái)的移動(dòng)。接著,與圖9Α時(shí)一樣,使Y載臺(tái)112以恒定的速度在與圖9Α時(shí)相反的方向(逆向)上移動(dòng),同時(shí)通過由微鏡器件IM形成的線形的重復(fù)圖案對(duì)相當(dāng)于圖8Α的1012的基板100上的各像素的區(qū)域(第二區(qū)域)進(jìn)行曝光(S1203),由此,如圖9B所示,對(duì)于在基板100的表面上形成的取向膜,在各區(qū)域中可以對(duì)與通過圖9A所說明的方向相反的方向賦予預(yù)傾角。當(dāng)使Y載臺(tái)112逆向移動(dòng)并到達(dá)移動(dòng)端(起點(diǎn)未圖示)時(shí)(S1204),使θ載臺(tái) 114 旋轉(zhuǎn) 90 度(S1205)。接著,使Y載臺(tái)112在與圖9Α的情形相同的方向上以恒定速度移動(dòng),同時(shí)通過由微鏡器件1 形成的線形的重復(fù)圖案對(duì)相當(dāng)于圖8Α的1013的基板100上的各像素的區(qū)域 (第三區(qū)域)進(jìn)行曝光(S1206),由此,對(duì)于在基板100的表面上形成的取向膜,在各區(qū)域中可以對(duì)圖9C所示的方向賦予預(yù)傾角。當(dāng)Y載臺(tái)112到達(dá)Y方向的移動(dòng)端(終點(diǎn)未圖示)時(shí)(S1207),暫時(shí)停止Y載臺(tái)的移動(dòng)。接著,使Y載臺(tái)112與圖9Β的情形同樣地以恒定的速度在與圖9C的情形相反的方向(逆向)上移動(dòng),同時(shí)通過由微鏡器件1 形成的線形的重復(fù)圖案對(duì)相當(dāng)于圖8Α的1014 的基板100上的各像素的區(qū)域進(jìn)行曝光(S1208),由此,如圖9D所示,對(duì)于在基板100的表面上形成的取向膜,在各區(qū)域中可以對(duì)與通過圖9C所說明的方向相反的方向賦予預(yù)傾角。 當(dāng)Y載臺(tái)112到達(dá)Y方向的移動(dòng)端(起點(diǎn)未圖示)時(shí)(S1209),停止Y載臺(tái)的移動(dòng)。當(dāng)在圖9Α所示的狀態(tài)下,基板100的X方向的寬度大于通過一次曝光進(jìn)行的X方向的曝光寬度時(shí),在圖12的流程中通過S1205使θ載臺(tái)114旋轉(zhuǎn)90度之前驅(qū)動(dòng)X載臺(tái) 111,使基板100上的相鄰的曝光區(qū)域位于投影光學(xué)部125的下方,重復(fù)S1201 S1204的步驟,橫跨基板100的整個(gè)面對(duì)各像素的第一區(qū)域和第二區(qū)域進(jìn)行曝光。圖13表示該流程。實(shí)施例2通過圖10以及圖11說明預(yù)傾角的另一實(shí)施例。本實(shí)施例中的裝置結(jié)構(gòu)或處理流程與實(shí)施例1的情形相同。在圖IOA中,預(yù)傾角的賦予方向?yàn)榧^1041、1042、1043、1044,例如是相對(duì)于X軸的正或負(fù)方向士22. 5度的方向。通過設(shè)定為這樣的角度,可以提高與視角對(duì)應(yīng)的可見性。 圖IOB表示在基板100上士22. 5度的預(yù)傾角的方向。圖IlA 圖IlD是通過載臺(tái)掃描而獲得的預(yù)傾角賦予方向。圖IlA是示意地表示在第一曝光工序中賦予與圖IOA的1043的方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖,圖IlB是示意地表示在第二曝光工序中賦予與圖IOA的1044的方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖,圖IlC是示意地表示在第三曝光工序中賦予與圖IOA的1042的方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖, 圖IlD是示意地表示在第四曝光工序中賦予與圖IOA的1041的方向?qū)?yīng)的預(yù)傾角的方向的液晶基板的主視圖。在圖IlB的狀態(tài)下,通過圖12的流程的S1205使θ載臺(tái)旋轉(zhuǎn)45度,由此可以賦予各區(qū)域22. 5度方向的預(yù)傾角。這樣,通過載臺(tái)114的旋轉(zhuǎn)量,可以設(shè)定希望的預(yù)傾角的方向,可以與每個(gè)產(chǎn)品的視角提高相對(duì)應(yīng)。在圖13表示的流程圖中,從S1301到S1304與通過圖12所說明的從S1201到 S1204的處理相同。在從S1201到S1204的處理中,當(dāng)針對(duì)最初的沿著X方向的區(qū)域,取向膜上的第一區(qū)域和第二區(qū)域的曝光結(jié)束時(shí),檢查X方向的掃描是否已完成(S1305),當(dāng)還未完成時(shí),驅(qū)動(dòng)X載臺(tái)111,在X方向使下一個(gè)曝光區(qū)域位于投影光學(xué)部125的下方(S1306), 執(zhí)行從S1301到S1304的處理。重復(fù)上述處理,直到針對(duì)基板100上的X方向的區(qū)域全部處理結(jié)束為止。當(dāng)判定為X方向的掃描完成時(shí),接著使θ載臺(tái)114旋轉(zhuǎn)90度(S1307),在S1308到 S1311中進(jìn)行與通過圖12說明的S1206到S1209的步驟相同的處理。在從S1308到S1311 的處理中,當(dāng)針對(duì)最初的沿著X方向的區(qū)域,取向膜上的第三區(qū)域和第四區(qū)域的曝光結(jié)束時(shí),檢查X方向的掃描是否已完成(S1312),當(dāng)還未完成時(shí),驅(qū)動(dòng)X載臺(tái)111,在X方向使下一個(gè)曝光區(qū)域位于投影光學(xué)部125的下方(S1313),執(zhí)行從S1308到S1311的處理。重復(fù)上述處理,直到針對(duì)基板100上的X方向的全部區(qū)域,各像素的第三區(qū)域和第四區(qū)域的曝光結(jié)束為止。當(dāng)判定為X方向的掃描已完成時(shí),結(jié)束全體的處理。通過對(duì)基板100的全部顯示區(qū)域進(jìn)行上述處理,對(duì)于在各像素的表面上形成的取向膜,可以對(duì)分割為四個(gè)的各區(qū)域賦予圖9Α至圖9D表示的預(yù)傾角,結(jié)果,如圖8Β所示那樣,可以橫跨基板100的整個(gè)面,獲得在一個(gè)像素內(nèi)的四個(gè)區(qū)域中分別具備不同的偏振光特性的液晶顯示元件。以上,根據(jù)實(shí)施例具體說明了本發(fā)明人所做出的發(fā)明,但是,本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例,當(dāng)然可以在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。在不脫離本發(fā)明的主旨和本質(zhì)特征的前提下,可以通過其它特定方式實(shí)施本發(fā)明。所述實(shí)施方式僅是例示而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的限制,本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求表明而不是由上述描述表明,因此,包含與權(quán)利要求保護(hù)的范圍等同的范圍內(nèi)的所有變更。
權(quán)利要求
1.一種液晶用取向膜曝光裝置,是對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的曝光裝置,該液晶用取向膜曝光裝置的特征在于,具備載臺(tái)單元,其載置在表面上形成有取向膜的基板,并且可移動(dòng); 光源,其發(fā)射曝光光;偏振光特性賦予單元,其對(duì)從該光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性; 圖案形成單元,其以通過微小的可動(dòng)鏡面形成的圖案來反射通過該偏振光特性賦予單元賦予了偏振光特性的曝光光的一部分光;投影光學(xué)部,其對(duì)載置在所述載臺(tái)單元上的基板照射通過該圖案形成單元反射的曝光光的圖案,對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光;以及對(duì)整體進(jìn)行控制的控制單元,該控制單元控制所述載臺(tái)單元和所述圖案形成單元,在通過使所述載臺(tái)單元在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)而在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的所述基板上,所述曝光光的圖案以比所述載臺(tái)單元的移動(dòng)速度慢的速度移動(dòng)來對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于,所述控制單元控制所述載臺(tái)單元和所述圖案形成單元,在使所述載臺(tái)單元在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的第一區(qū)域進(jìn)行曝光,在使所述載臺(tái)單元在與所述一個(gè)方向相反的方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域進(jìn)行曝光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于, 所述載臺(tái)單元具備可在直線上往復(fù)移動(dòng)的直線載臺(tái)和可旋轉(zhuǎn)的θ載臺(tái)。
4.一種液晶用取向膜曝光裝置,是對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的曝光裝置,該液晶用取向膜曝光裝置的特征在于,具備載臺(tái)單元,其載置在表面上形成有取向膜的基板,并且可移動(dòng); 光源,其發(fā)射紫外光或者與紫外光相近的光作為曝光光; 偏振光特性賦予單元,其對(duì)從該光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性; 圖案形成單元,其具備多個(gè)微小的可動(dòng)鏡面,入射通過所述偏振光特性賦予單元賦予了偏振光特性的曝光光,通過由所述微小的可動(dòng)鏡面形成的圖案進(jìn)行反射,由此形成微小間距的線形的光圖案;以及投影光學(xué)部,其對(duì)載置在所述載臺(tái)單元上的基板照射通過所述圖案形成單元形成的微小間距的線形的曝光光圖案,對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光,所述圖案形成單元,在載置在所述載臺(tái)單元上的、在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的所述基板上,以比所述載臺(tái)單元的移動(dòng)速度慢的速度在與所述一個(gè)方向相反的方向上移動(dòng)所述微小間距的線形的曝光光圖案,來對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于,在使所述載臺(tái)單元在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的第一區(qū)域進(jìn)行曝光,在使所述載臺(tái)單元在與所述一個(gè)方向相反的方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域進(jìn)行曝光。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于,所述載臺(tái)單元具備可在直線上往復(fù)移動(dòng)的直線載臺(tái)和可旋轉(zhuǎn)的θ載臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于, 所述圖案形成單元把所述微小的可動(dòng)鏡面配置成二維形狀,該排列成二維形狀的微小的可動(dòng)鏡面在所述載臺(tái)單元往復(fù)移動(dòng)的直線方向上的排列,相對(duì)于該直線的方向傾斜設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光裝置,其特征在于, 還具備檢測(cè)載置在所述載臺(tái)單元上的基板的表面的高度的高度檢測(cè)單元。
9.一種液晶用取向膜曝光方法,是對(duì)液晶用取向膜進(jìn)行曝光的方法,其對(duì)從光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性后,使其入射到具備多個(gè)微小的可動(dòng)鏡面的圖案形成單元,把通過由該圖案形成單元的微小的可動(dòng)鏡面形成的反射圖案反射的曝光光的圖案,經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)投影到載置在載臺(tái)上的、在表面上形成有取向膜的基板上,對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光, 該液晶用取向膜曝光方法的特征在于,在通過使所述載臺(tái)在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)而在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的所述基板上,所述曝光光的圖案以比所述載臺(tái)的移動(dòng)速度慢的速度移動(dòng)來對(duì)所述取向膜進(jìn)行曝光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在使所述載臺(tái)在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的第一區(qū)域進(jìn)行曝光,在使所述載臺(tái)在與所述一個(gè)方向相反的方向上連續(xù)移動(dòng)的同時(shí),通過所述曝光光對(duì)所述基板上的取向膜的與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域進(jìn)行曝光。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在對(duì)所述基板上的取向膜的所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域進(jìn)行曝光后,使所述基板旋轉(zhuǎn)任意的角度,對(duì)所述基板上的第三區(qū)域和第四區(qū)域進(jìn)行曝光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在所述基板上排列形成大量像素,通過該基板的像素的排列方向相對(duì)于所述載臺(tái)移動(dòng)的一個(gè)方向傾斜任意角度的方式把所述基板載置在所述載臺(tái)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在對(duì)所述基板上的取向膜的所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域進(jìn)行曝光后,使所述基板旋轉(zhuǎn)90度,對(duì)所述基板上的第三區(qū)域和第四區(qū)域進(jìn)行曝光。
14.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在所述基板上排列形成大量像素,通過該基板的像素的排列方向相對(duì)于所述載臺(tái)移動(dòng)的一個(gè)方向傾斜45度的方式把所述基板載置在所述載臺(tái)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于, 把構(gòu)成所述圖案形成單元的微小的可動(dòng)鏡面相對(duì)于使所述載臺(tái)連續(xù)移動(dòng)的一個(gè)方向傾斜地排列成二維形狀,以通過該傾斜排列的微小的可動(dòng)鏡面反射的曝光圖案對(duì)載置在所述載臺(tái)上的基板的取向膜進(jìn)行曝光。
16.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項(xiàng)所述的液晶用取向膜曝光方法,其特征在于,在對(duì)所述基板上的取向膜進(jìn)行曝光的過程中,通過光學(xué)方式檢測(cè)載置在所述載臺(tái)上的基板的表面的高度,根據(jù)該檢測(cè)的結(jié)果來調(diào)整所述基板的表面的高度。
全文摘要
一種液晶用取向膜曝光方法及其裝置。在對(duì)液晶基板的取向膜照射細(xì)小間距的線形光圖案并沿一個(gè)方向掃描時(shí),對(duì)取向膜賦予與該掃描方向相應(yīng)的同樣的取向特性,但在現(xiàn)有的透過掩膜照射光圖案來進(jìn)行曝光的方式中曝光時(shí)間長(zhǎng),在實(shí)用上有瓶頸。本發(fā)明中,在對(duì)從光源發(fā)射的曝光光賦予偏振光特性并使其入射到具有大量微小可動(dòng)鏡面的微鏡器件,把通過由微鏡器件的微小可動(dòng)鏡面形成的反射圖案反射的曝光光的圖案經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)投影到載置在載臺(tái)上的在表面上形成取向膜的基板上,對(duì)取向膜進(jìn)行曝光的液晶用取向膜曝光方法中,在通過使載臺(tái)在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)而在一個(gè)方向上連續(xù)移動(dòng)的基板上,曝光的圖案以比載臺(tái)的移動(dòng)速度慢的速度移動(dòng)來對(duì)取向膜進(jìn)行曝光。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK102314023SQ20111019371
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者吉武康裕, 根本亮二, 片岡文雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)
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