光照射装置
【課題】光の照射角度が精度良く制御でき、基板を枚葉式で搬送して分割配向処理を行うことが可能な光照射装置を提供すること。
【解決手段】光照射装置１は、第１の領域１０４ａと第１の領域１０４ａとは異なる第２の領域１０４ｂとが表面に設けられた基板１００に光を照射する光照射装置であって、光１１を放出する光源１０と、光源１０で放出された光１１から直線偏光１１ａを分離するワイヤーグリッド偏光子２０と，直線偏光１１ａを反射させて基板１００の表面に入射させるミラーユニット３０とを備え、ミラーユニット３０は、直線偏光１１ａの一部分を第１の方向Ｄ２に反射させて第１の領域１０４ａに入射させるミラー３２と、直線偏光１１ａの他部分を第２の方向Ｄ３に反射させて第２の領域１０４ｂに入射させるミラー３４と、を有し、第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とは互いに異なることを特徴とする。
【解決手段】光照射装置１は、第１の領域１０４ａと第１の領域１０４ａとは異なる第２の領域１０４ｂとが表面に設けられた基板１００に光を照射する光照射装置であって、光１１を放出する光源１０と、光源１０で放出された光１１から直線偏光１１ａを分離するワイヤーグリッド偏光子２０と，直線偏光１１ａを反射させて基板１００の表面に入射させるミラーユニット３０とを備え、ミラーユニット３０は、直線偏光１１ａの一部分を第１の方向Ｄ２に反射させて第１の領域１０４ａに入射させるミラー３２と、直線偏光１１ａの他部分を第２の方向Ｄ３に反射させて第２の領域１０４ｂに入射させるミラー３４と、を有し、第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とは互いに異なることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置等において、基板の表面に設けられる配向膜に光を照射することで、配向膜に配向処理を行う光配向技術が知られている。光配向技術では、例えば、配向膜に対して斜めに光を照射することで、配向膜のプレチルト角の大きさと方向とを制御している。このような光配向処理を行うための光照射装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２２３０２号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光照射装置では、装置の構成要素の中で大型で重い部分である光照射部を傾斜させその傾斜角度を調整することで、配向膜に対する光の照射角度を制御する構成となっている。このため、光の照射角度を精度良く制御することは容易でなく、また装置全体が大型化するという課題があった。
【０００５】
特許文献２に記載された光照射装置では、光源からの光を反射するミラーの角度を調整することで配向膜に対する光の照射角度を制御する構成となっているが、基板に対してミラーを移動させる構成のため基板を枚葉式で搬送することにより光配向処理を行う方法には適用できないという課題があった。
【０００６】
また、上記２つの特許文献に記載された光照射装置ではともに、１つの液晶装置に複数の異なるプレチルト角の大きさや方向を混在させる分割配向処理を行う場合、フォトマスクを介して光を複数回照射するとともに配向膜に対する光の照射角度を光を照射する毎に異ならせることが必要になるため、工程が煩雑になり製造工数が増大するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る光照射装置は、第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、が表面に設けられた基板に光を照射する光照射装置であって、光を放出する光源と、前記光源で放出された前記光から偏光を分離する偏光分離素子と、前記偏光を反射させて前記基板の前記表面に入射させる反射手段と、を備え、前記反射手段は、前記偏光の一部分を第１の方向に反射させて前記第１の領域に入射させる第１の反射部と、前記偏光の他部分を第２の方向に反射させて前記第２の領域に入射させる第２の反射部と、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに異なることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、光源で放出された光から偏光が分離され、その一部分は第１の反射部により第１の方向に反射され第１の領域に入射する。また、偏光の他部分は第２の反射部により第１の方向とは異なる第２の方向に反射され第２の領域に入射する。これにより、基板上の第１の領域と第２の領域とにおいて、互いに異なる方向に光配向処理を行うことができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に係る光照射装置であって、前記偏光分離素子はワイヤーグリッドであり、前記ワイヤーグリッドにより分離された偏光のうちの一部分を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記偏光のうちの他部分を前記第２の反射部で反射させてもよい。
【００１１】
この構成によれば、光源で放出された光からワイヤーグリッドにより偏光が分離され、その一部分が第１の方向に反射されるとともに、他部分が第２の方向に反射される。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る光照射装置であって、前記偏光分離素子はビームスプリッターであり、前記ビームスプリッターにより分離された２種類の偏光のうちの一方を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記２種類の偏光のうちの他方を前記第２の反射部で反射させてもよい。
【００１３】
この構成によれば、光源で放出された光からビームスプリッターにより２種類の偏光が分離され、一方の偏光が第１の方向に反射されるとともに、他方の偏光が第２の方向に反射される。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に係る光照射装置であって、前記基板の前記表面に対する前記第１の方向の角度および前記第２の方向の角度は、変更可能であってもよい。
【００１５】
この構成によれば、第１の方向に反射され第１の領域に入射する偏光の入射角と、第２の方向に反射され第２の領域に入射する偏光の入射角とを変更できる。これにより、第１の領域と第２の領域とのそれぞれにおける配向膜のプレチルト角の大きさを変更することができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に係る光照射装置であって、前記反射手段に対して前記基板を相対的に移動させる移動手段をさらに備えていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、枚葉式で基板を１枚ずつ移動させて連続的に光配向処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図。
【図３】第１の実施形態に係る反射手段の概略構成を示す平面図。
【図４】液晶装置の一例の概略構成を示す斜視図。
【図５】第１の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図。
【図６】第２の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図。
【図７】第２の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の厚さや寸法の比率、角度等は適宜異ならせてある。また、参照する各図面において、構成要素の一部を省略する場合がある。
【００２０】
（第１の実施形態）
＜光照射装置の概略構成＞
まず、第１の実施形態に係る光照射装置の概要について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図である。詳しくは、光源の中心軸の方向から見た側面図である。図３は、第１の実施形態に係る反射手段の概略構成を示す平面図である。詳しくは、光照射装置の光源側から見た平面図である。
【００２１】
第１の実施形態に係る光照射装置１は、図１および図２に示すように、光源１０と、集光鏡１２と、レンズ１４と、偏光分離素子としてのワイヤーグリッド偏光子２０と、反射手段としてのミラーユニット３０と、搬送機構４０と、を備えている。光照射装置１は、液晶装置に用いられる基板１００の表面に設けられた配向膜に光を照射することで光配向処理を行うための光照射装置である。
【００２２】
光照射装置１では、搬送機構４０上に基板１００が載置され矢印で示す搬送方向Ｄ１に搬送される。基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向をＸ軸方向とする。なお、図１では、搬送機構４０の図示を省略している。
【００２３】
光源１０は、長尺状であり、中心軸１０ａを有する棒状の形状を有している。中心軸１０ａに沿った方向を、光源１０の長手方向と呼ぶ。光源１０は、光配向処理を行なうための紫外線を含む光１１を放出する光源である。光源１０は、例えば高圧水銀ランプ等で構成される。ここでは、光源１０の中心軸１０ａに沿った方向をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と略直交している。
【００２４】
集光鏡１２は、光源１０の基板１００（搬送機構４０）とは反対側の部分を覆うように配置されている。集光鏡１２は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、光源１０と同等の長さ（長手方向の寸法）を有している。集光鏡１２は、光源１０から放出された光１１の多くを、レンズ１４の方向に反射させて集光している。集光鏡１２の第１焦点は、光源１０の中心軸１０ａと略一致する位置にある。
【００２５】
ここで、集光鏡１２は長尺状であるため、焦点は長手方向に連続する直線状となっているが、図２に示すように長手方向と直交する側面から見ると「点］と見なすことができるため、以下の記載においても「焦点」と表記する。光源１０の中心軸１０ａと集光鏡１２の第２焦点Ｆとを結ぶ線に沿った方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、Ｘ軸とＹ軸とで構成される面の法線方向でもある。
【００２６】
レンズ１４は、光源１０の基板１００側に、集光鏡１２の第２焦点Ｆよりも離れて配置されている。レンズ１４は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、Ｘ軸に沿った方向における断面は例えば平凸レンズ形状である。レンズ１４は、光源１０から放出され集光鏡１２で反射された光１１を集光して略平行化する所謂コリメーターレンズである。光源１０からの光１１は、レンズ１４によりＺ軸に略平行な光となり、ワイヤーグリッド偏光子２０に向かって、Ｙ軸に沿った方向に延在するとともにＸ軸に沿った方向における幅が狭い領域に照射される。
【００２７】
ワイヤーグリッド偏光子２０は、レンズ１４の基板１００側に配置されている。ワイヤーグリッド偏光子２０は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、光源１０と同等の長さ（長手方向の寸法）を有している。ワイヤーグリッド偏光子２０は、基板２１と、基板２１上に配列された複数のワイヤーグリッド２２と、で構成されている。基板２１は、透明な材料からなり、例えばガラスや石英等からなる。
【００２８】
ワイヤーグリッド２２は、基板２１のレンズ１４側、すなわち光源１０からの光１１が照射される側に位置している。ワイヤーグリッド２２は、Ｙ軸に沿った方向に延在する直線状の形状を有しており、Ｘ軸に沿った方向に所定のピッチで互いに略平行に配列されている。ワイヤーグリッド２２の配列ピッチは、照射される光１１の波長以下であり、光１１の波長の１／３以下であることが好ましい。ワイヤーグリッド２２は、光反射率の高い金属体（金属細線）からなり、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等からなる。ワイヤーグリッド２２は、基板２１上に成膜された金属膜を、例えば、フォトレジストや干渉露光を用いたフォトリソグラフィー法によりパターニングすることで形成される。
【００２９】
ワイヤーグリッド偏光子２０は、ワイヤーグリッド２２側から入射し基板２１側に進む光を偏光分離して特定方向の偏光に変換する性質を有している。ワイヤーグリッド偏光子２０に入射する光１１のうち、ワイヤーグリッド２２の延在方向、すなわちＹ軸に沿った方向に平行な偏光成分は反射される。また、入射する光１１のうち、ワイヤーグリッド２２の延在方向と直交する偏光成分、すなわちＸ軸に沿った方向に平行な偏光成分は透過する。したがって、光１１はワイヤーグリッド偏光子２０を透過することにより、Ｘ軸方向に振動する直線偏光１１ａとなり、Ｚ軸に略平行に、ミラーユニット３０に向かって照射される。
【００３０】
ミラーユニット３０は、ワイヤーグリッド偏光子２０の基板１００側に配置されている。ミラーユニット３０は、第１の反射部としてのミラー３２と、第２の反射部としてのミラー３４と、軸３１と、を備えている。図３に示すように、軸３１は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする棒状の形状を有している。ミラー３２，３４は、Ｘ軸に沿った方向を長手方向とする矩形状を有している。ミラー３２，３４は、Ｙ軸に沿った方向に交互に並ぶように配置されている。
【００３１】
なお、図１および図３では、わかりやすく図示するため３対のミラー３２，３４でミラーユニット３０を構成しているが、基板１００の構成に対応して４対以上のミラー３２，３４でミラーユニット３０が構成されていてもよい。
【００３２】
図２に示すように、ミラー３２，３４は、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａの進行方向、すなわちＺ軸方向に対して傾斜するように、それぞれの長手方向の略中央部で軸３１に固定されている。ミラー３２，３４は、軸３１を回転中心として回転させることにより、Ｚ軸方向に対する傾斜角度θ３（図５（ａ）参照），θ５（図５（ｂ）参照）を変更可能に構成されている。ミラー３２，３４は、平面ミラーであり、軸３１に固定されている側とは反対側の表面に反射面３２ａ，３４ａを有している。反射面３２ａ，３４ａは、Ｘ軸に沿った方向において互いに反対側を向いている。
【００３３】
ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａのうちの一部分は、ミラー３２の反射面３２ａで矢印で示す第１の方向Ｄ２に反射され、レンズ１５で縮小または拡大されて、基板１００の第１の領域１０４ａ（図１参照）に入射する。一方、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａのうちの他部分は、ミラー３４の反射面３４ａで矢印で示す第２の方向Ｄ３に反射され、レンズ１６で縮小または拡大されて、基板１００の第２の領域１０４ｂ（図１参照）に入射する。
【００３４】
第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とは互いに異なる方向であり、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとは互いに異なる領域である。したがって、光照射装置１では、光源１０から放出された光１１を、基板１００上の互いに異なる第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに対して、互いに異なる第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とで照射することができる。
【００３５】
ここで、直線偏光１１ａのうち反射面３２ａで第１の方向Ｄ２に反射された光と、反射面３４ａで第２の方向Ｄ３に反射された光とは、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに同時に照射されなくてもよい。基板１００が搬送機構４０により搬送方向Ｄ１に搬送される過程で、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに照射されればよい。
【００３６】
また、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過して基板１００側に照射される直線偏光１１ａのうち、ミラー３２，３４で反射されない部分が生じる場合、これらの部分が直接基板１００に入射するのを防止するための遮光板がミラーユニット３０の基板１００側に設けられていてもよい。
【００３７】
なお、レンズ１５，１６は、基板１００の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂにミラー３２，３４（反射面３２ａ，３４ａ）の大きさが対応していない場合に、その違いを調整するためのものである。例えば、第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂが微細でミラー３２，３４の製造可能な大きさよりも小さい場合、反射面３２ａ，３４ａで反射された直線偏光１１ａをレンズ１５，１６で縮小して照射することで、第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂの大きさに合わせることができる。レンズ１５，１６としては、例えば、凸レンズまたは凹レンズが適宜用いられる。光照射装置１がレンズ１５，１６を備えていない構成であってもよい（図１ではレンズ１５，１６の図示を省略している）。
【００３８】
搬送機構４０は、基板１００を配向膜１０３（図４参照）が設けられた面を光源１０側にして、搬送方向Ｄ１、すなわちＸ軸方向に沿って任意の速度で搬送する機能を有している。搬送機構４０は、例えば、搬送ベルト４２と、搬送ベルト４２を回転させるローラー４４とで構成される。搬送機構４０に載置された状態における基板１００の表面は、Ｘ軸とＹ軸とで構成される面に略平行である。したがって、基板１００の表面の法線方向は、Ｚ軸に沿った方向である。
【００３９】
上述したように、光照射装置１の光源１０等の各構成要素は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状である。集光鏡１２の第２焦点Ｆ、レンズ１４、ワイヤーグリッド偏光子２０、およびミラーユニット３０のそれぞれのＹ軸方向に沿った中心軸は互いに略平行であり、Ｚ軸方向、すなわち基板１００の表面の法線方向に沿って一列に配置されている。
【００４０】
＜光配向処理方法＞
次に、第１の実施形態に係る光照射装置１による光配向処理方法について図を参照して説明する。図４は、液晶装置の一例の概略構成を示す斜視図である。詳しくは、図４（ａ）は液晶装置の基板のマザー基板を示す図であり、図４（ｂ）は液晶装置の素子基板を示す図である。また、図４（ａ）、（ｂ）は、図１と同じ視方向から見た斜視図である。図５は、第１の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図である。詳しくは、図５（ａ）は液晶装置の第１の領域における光の入射角度と配向状態とを説明する図であり、図５（ｂ）は液晶装置の第２の領域における光の入射角度と配向状態とを説明する図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、図２と同じ視方向から見た側面図である。
【００４１】
図４（ａ）に示す基板１００は、液晶装置を製造する際に用いられる所謂マザー基板であり、液晶装置を構成する素子基板１０１（または対向基板）の集合体である。このようなマザー基板としての基板１００の状態で、素子基板および対向基板が形成され、シール材を介して互いに貼り合わされた後に個片化されて、個々の液晶装置となる。したがって、第１の実施形態に係る光照射装置１による光配向処理は、マザー基板としての基板１００の状態で行われる。
【００４２】
基板１００の平面形状は矩形状である。基板１００は、隣接する２辺のうちの一方の辺が光源１０の中心軸１０ａに沿った方向（Ｙ軸）に平行になり、かつ他方の辺が搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸）に平行になるように、搬送機構４０に載置される。
【００４３】
図４（ｂ）に示す素子基板１０１は、基板１００が分割され個片化された状態のものである。素子基板１０１は、個片化された基板１０２を基材としている。基板１０２上には、液晶を駆動する素子や電極等（図示しない）が形成されており、その表面に配向膜１０３が設けられている。配向膜１０３の材料としては、例えば、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基等を官能基として含有する樹脂材料のように光二重化反応によって配向される光配向材料や、アゾ基を官能基として含有する樹脂材料のように光異性化反応によって配向される光配向材料等が用いられる。また、対向基板の場合は、液晶を駆動する素子の代わりにカラーフィルター等が形成されており、その表面には同様に配向膜１０３が設けられている。
【００４４】
液晶装置は、素子基板１０１と対向基板との間に液晶が挟持された構成を有している。素子基板１０１および対向基板に設けられた配向膜１０３には、配向処理が施されている。配向処理が施された配向膜１０３によって、液晶装置における液晶の初期的な配向状態が制御される。配向膜１０３は、表示領域１０４に対応して設けられている。表示領域１０４は、液晶装置において実質的に表示に寄与する領域である。
【００４５】
表示領域１０４は、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとを有している。第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとは、搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸）に平行な境界線により、表示領域１０４が略２等分されたものである。したがって、配向膜１０３は、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとを有しており、それぞれの領域で互いに異なる配向状態が設定されている。光照射装置１では、ミラー３２が第１の領域１０４ａに対応し、ミラー３４が第２の領域１０４ｂに対応するように配置されている。
【００４６】
配向膜１０３に施された配向処理により、液晶装置における液晶の分子１０５は、素子基板１０１（配向膜１０３）の表面に対して所定の方向に所定の角度で傾いて配列する。本実施形態では、液晶の分子１０５は、Ｘ軸方向に沿って第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとで互いに異なる向きに傾いている。この液晶の分子１０５の傾きの角度θ１，θ２をプレチルト角と呼ぶ。第１の領域１０４ａにおけるプレチルト角θ１と、第２の領域１０４ｂにおけるプレチルト角θ２とは、液晶装置の適視方向や視野角によって適宜設定される。プレチルト角θ１，θ２の大きさは、同じであってもよいし互いに異なっていてもよい。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、ミラー３２の反射面３２ａと基板１００の法線（Ｚ軸）とがなす角度をθ３とする。つまり、図５（ａ）において、反射面３２ａが直線偏光１１ａの入射方向に対して反時計回り方向に角度θ３だけ傾斜しているものとする。このとき、反射面３２ａに対する直線偏光１１ａの入射角は９０°−θ３である。また、反射面３２ａで第１の方向Ｄ２に反射され基板１００（配向膜１０３）に入射する光と基板１００の表面（Ｘ軸）とがなす角度をθ４とすると、θ４＝９０°−２θ３となる。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、ミラー３４の反射面３４ａと基板１００の法線（Ｚ軸）とがなす角度をθ５とする。つまり、図５（ｂ）において、反射面３４ａが直線偏光１１ａの入射方向に対して時計回り方向に角度θ５だけ傾斜しているものとする。このとき、反射面３４ａで第２の方向Ｄ３に反射され基板１００（配向膜１０３）に入射する光と基板１００の表面（Ｘ軸）とがなす角度をθ６とすると、θ６＝９０°−２θ５となる。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、レンズ１５，１６の図示を省略している。
【００４９】
直線偏光１１ａがこのような角度で照射されることで、配向膜１０３に光配向処理が行われる。これにより、液晶の分子１０５は、図５（ａ）に示す第１の領域１０４ａにおいてはＸ軸方向に沿ってプレチルト角θ１で傾いて配列し、図５（ｂ）に示す第２の領域１０４ｂにおいては、Ｘ軸方向に沿ってプレチルト角θ２で傾いて配列する。ここで、液晶の分子１０５のプレチルト角θ１，θ２は、θ４，θ６に依存して設定される。つまり、θ４，θ６が大きくなるほどプレチルト角θ１，θ２は大きくなり、θ４，θ６が小さくなるほどプレチルト角θ１，θ２は小さくなる。
【００５０】
したがって、反射面３２ａ，３４ａとＺ軸とがなす角度θ３，θ５を適宜設定することで、プレチルト角θ１，θ２を所定の角度とすることができる。また、ミラー３２，３４を軸３１を回転中心として回転させることで、基板１００の表面に対する反射面３２ａ，３４ａの角度を変化させることができる。これにより、角度θ３，θ５を変化させてプレチルト角θ１，θ２を制御することができる。なお、直線偏光１１ａを基板１００（配向膜１０３）に入射させるための条件は、θ３＜４５°およびθ５＜４５°である。
【００５１】
以上のように、第１の実施形態に係る光照射装置１では、ミラー３２，３４の角度を調整することで配向膜１０３に対する直線偏光１１ａの照射角度を制御するので、光源１０、集光鏡１２、レンズ１４、ワイヤーグリッド偏光子２０等は傾斜させる必要がない。このため、直線偏光１１ａの照射角度を精度良く制御することができるとともに、光照射装置１が大型化することが避けられる。また、搬送機構４０により、基板１００を枚葉式で搬送して光配向処理を行うことができる。
【００５２】
さらに、光照射装置１では、ミラー３２，３４により、基板１００（配向膜１０３）の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂに対して異なる方向で直線偏光１１ａを照射して配向処理を行う。このため、大きさや方向が異なる複数のプレチルト角θ１，θ２を混在させる分割配向処理を、マスクを用いることなく、同一の工程で行うことができる。これらにより、液晶装置の製造工程における生産効率を向上させることができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る光照射装置について説明する。第２の実施形態に係る光照射装置は、第１の実施形態に係る光照射装置に対して、偏光分離素子や反射手段の構成が異なっているが、その他の構成は同じである。
【００５４】
図６は、第２の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図である。詳しくは、光源の中心軸の方向から見た側面図である。図７は、第２の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図である。第１の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図６および図７において、搬送機構４０の図示を省略しているが、紙面に垂直な方向が搬送機構４０により基板１００が搬送される搬送方向Ｄ１（図２参照）である。
【００５５】
＜光照射装置の概略構成＞
第２の実施形態に係る光照射装置２は、図６に示すように、光源部１８と、マスク６０と、照射部５８（５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）と、搬送機構４０（図示しない）と、を備えている。照射部５８（５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）は、偏光分離素子としてのビームスプリッター５０と、位相差板５１と、レンズ５２，５４と、反射手段としてのミラー５６と、を有している。ミラー５６は、両面ミラーであり、第１の反射部としての反射面５６ａと第２の反射部としての反射面５６ｂとを有している。
【００５６】
マスク６０は、遮光性の材料からなり、開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有している。マスク６０は、基板１００に略平行に配置されている。開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃのそれぞれに対応して、照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ（開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃとの対応について区別しない場合には単に照射部５８とも呼ぶ）が配置されている。詳細は後述するが、光源部１８から斜めに照射された光１１のうち、マスク６０の開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを通過した光１１が、基板１００の法線方向（Ｚ軸）に対して斜めに照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃのビームスプリッター５０に入射する。したがって、光源部１８からの光１１は、直接基板１００に照射されない。
【００５７】
なお、わかりやすく図示するため、マスク６０が３つの開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有し、それに対応して３つの照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃを有する構成としているが、基板１００の構成に対応して４つ以上の開口部６１および照射部５８を有する構成としてもよい。
【００５８】
ビームスプリッター５０は、光１１が入射する入射面が基板１００の法線方向（Ｚ軸）と搬送方向Ｄ１（Ｘ軸）とで構成される面に略平行になるように配置されている。ビームスプリッター５０は、入射する光１１のうち、入射面に平行な直線偏光方向を有するＰ偏光１１ｐを透過し、入射面に垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光１１ｓを反射する。したがって、光１１からビームスプリッター５０によりＰ偏光１１ｐとＳ偏光１１ｓとが分離される。
【００５９】
位相差板５１は、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓの光路上に位置している。位相差板５１は、入射する光に対して１／２波長分の位相差を付与する。したがって、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓは、位相差板５１によりＰ偏光１１ｐに変換される。
【００６０】
レンズ５２は、ビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐの光路上に配置されている。レンズ５４は、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓが位相差板５１により変換されたＰ偏光１１ｐの光路上に配置されている。レンズ５２，５４は、基板１００の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂにミラー５６（反射面５６ａ，５６ｂ）の大きさが対応していない場合に、その違いを調整するためのものである。
【００６１】
ミラー５６は、反射面５６ａ，５６ｂが基板１００の法線方向（Ｚ軸）と搬送方向Ｄ１（Ｘ軸）とで構成される面に略平行に配置されている。また、ミラー５６は互いに隣り合う照射部５８同士の境界に位置しており、一つのミラー５６において、２つの反射面５６ａ，５６ｂのうちの一方が隣り合う照射部５８の一方の反射手段として機能するとともに、他方が隣り合う照射部５８の他方の反射手段として機能する。反射面５６ａはビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐを反射し、反射面５６ｂはビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓが位相差板５１により変換されたＰ偏光１１ｐを反射する。
【００６２】
図７は、図６の照射部５８ａを拡大して示している。図７に示すように、光源部１８は、光源１０と、集光鏡１２と、レンズ１４と、ミラー１７と、を有している。ミラー１７は、平面ミラーであり、その反射面がＺ軸方向に対して角度θ７だけ傾斜して配置されている。ミラー１７で反射された光１１は、マスク６０に対して９０°−２θ７の角度で、開口部６１ａを通過してビームスプリッター５０に入射する。このときの光１１のビームスプリッター５０への入射角をθ８とすると、θ８＝９０°−２θ７となる。
【００６３】
ビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐは、レンズ５２で縮小または拡大され、ミラー５６の反射面５６ａで第１の方向Ｄ４に反射されて、基板１００（配向膜１０３）の第２の領域１０４ｂに入射する。一方、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓは位相差板５１によりＰ偏光１１ｐに変換され、ミラー５６の反射面５６ｂで第２の方向Ｄ５に反射されて、基板１００（配向膜１０３）の第１の領域１０４ａに入射する。
【００６４】
このとき、反射面５６ａ，５６ｂに入射するＰ偏光１１ｐの入射角は、ともにθ８である。また、反射面５６ａで第１の方向Ｄ４に反射されて基板１００（配向膜１０３）に入射するＰ偏光１１ｐ、および反射面５６ｂで第２の方向Ｄ５に反射されて基板１００（配向膜１０３）に入射するＰ偏光１１ｐと、基板１００の表面とがなす角度は、ともにθ８である。ただし、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとでは、Ｙ軸に沿った方向において互いに向かい合う方向にＰ偏光１１ｐが入射するので、液晶の分子１０５は、θ８に依存して設定されるプレチルト角でＹ軸方向に沿って互いに異なる向きに配向する。
【００６５】
なお、ミラー１７の反射面のＺ軸方向に対する角度θ７を変更するとともに、角度θ７に合わせてマスク６０の開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃや、ビームスプリッター５０、ミラー５６等の位置関係を適宜調整することで、基板１００に入射するＰ偏光１１ｐと基板１００の表面とがなす角度θ８を変更することができる。これにより、液晶の分子１０５のプレチルト角を制御することができる。
【００６６】
このように、第２の実施形態に係る光照射装置２では、第１の実施形態に係る光照射装置１と同様に、搬送機構４０により基板１００を枚葉式で搬送して光配向処理を行うことができる。そして、光照射装置２では、マスク６０を用いるが、光照射装置１と同様に、大きさや方向が異なる複数のプレチルト角を混在させる分割配向処理を同一の工程で行うことができる。
【００６７】
また、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとにおいて、光照射装置１では基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸方向）における異なる向きに液晶の分子１０５をプレチルトさせるのに対して、光照射装置２では基板１００の搬送方向Ｄ１と直交する方向（Ｙ軸方向）における異なる向きに液晶の分子１０５をプレチルトさせることができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００６９】
（変形例１）
上記第１の実施形態の光照射装置１では、ミラー３２，３４の反射面３２ａ，３４ａがＸ軸に沿った方向において互いに反対側を向いている構成であったが、上記の形態に限定されない。光照射装置１において、反射面３２ａ，３４ａがＸ軸に沿った方向において同じ向きで、それぞれの基板１００の法線（Ｚ軸）との角度θ３，θ５が互いに異なる構成としてもよい。このような構成によれば、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとにおいて、基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向における同じ向きに異なるプレチルト角で液晶の分子１０５を配向させることができる。
【００７０】
（変形例２）
上記第１の実施形態の光照射装置１では、一対のミラー３２，３４が表示領域１０４（第１の領域１０４ａ、第２の領域１０４ｂ）に対応する構成であったが、上記の形態に限定されない。ミラーのＹ軸方向における幅をより小さくして、３つ以上のミラーが表示領域１０４に対応する構成としてもよい。このような構成によれば、液晶装置の表示領域１０４を３つ以上の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域に異なるプレチルト角で液晶の分子１０５を配向させることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１，２…光照射装置、１０…光源、１１…光、１１ａ…直線偏光、１１ｐ…Ｐ偏光、１１ｓ…Ｓ偏光、２０…偏光分離素子としてのワイヤーグリッド偏光子、３０…反射手段としてのミラーユニット、３２…第１の反射部としてのミラー、３４…第２の反射部としてのミラー、４０…移動手段としての搬送機構、５０…偏光分離素子としてのビームスプリッター、５６…反射手段としてのミラー、５６ａ…第１の反射部としての反射面、５６ｂ…第２の反射部としての反射面、１００…基板、１０４ａ…第１の領域、１０４ｂ…第２の領域、Ｄ２，Ｄ４…第１の方向、Ｄ３，Ｄ５…第２の方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置等において、基板の表面に設けられる配向膜に光を照射することで、配向膜に配向処理を行う光配向技術が知られている。光配向技術では、例えば、配向膜に対して斜めに光を照射することで、配向膜のプレチルト角の大きさと方向とを制御している。このような光配向処理を行うための光照射装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２２３０２号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光照射装置では、装置の構成要素の中で大型で重い部分である光照射部を傾斜させその傾斜角度を調整することで、配向膜に対する光の照射角度を制御する構成となっている。このため、光の照射角度を精度良く制御することは容易でなく、また装置全体が大型化するという課題があった。
【０００５】
特許文献２に記載された光照射装置では、光源からの光を反射するミラーの角度を調整することで配向膜に対する光の照射角度を制御する構成となっているが、基板に対してミラーを移動させる構成のため基板を枚葉式で搬送することにより光配向処理を行う方法には適用できないという課題があった。
【０００６】
また、上記２つの特許文献に記載された光照射装置ではともに、１つの液晶装置に複数の異なるプレチルト角の大きさや方向を混在させる分割配向処理を行う場合、フォトマスクを介して光を複数回照射するとともに配向膜に対する光の照射角度を光を照射する毎に異ならせることが必要になるため、工程が煩雑になり製造工数が増大するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る光照射装置は、第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、が表面に設けられた基板に光を照射する光照射装置であって、光を放出する光源と、前記光源で放出された前記光から偏光を分離する偏光分離素子と、前記偏光を反射させて前記基板の前記表面に入射させる反射手段と、を備え、前記反射手段は、前記偏光の一部分を第１の方向に反射させて前記第１の領域に入射させる第１の反射部と、前記偏光の他部分を第２の方向に反射させて前記第２の領域に入射させる第２の反射部と、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに異なることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、光源で放出された光から偏光が分離され、その一部分は第１の反射部により第１の方向に反射され第１の領域に入射する。また、偏光の他部分は第２の反射部により第１の方向とは異なる第２の方向に反射され第２の領域に入射する。これにより、基板上の第１の領域と第２の領域とにおいて、互いに異なる方向に光配向処理を行うことができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に係る光照射装置であって、前記偏光分離素子はワイヤーグリッドであり、前記ワイヤーグリッドにより分離された偏光のうちの一部分を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記偏光のうちの他部分を前記第２の反射部で反射させてもよい。
【００１１】
この構成によれば、光源で放出された光からワイヤーグリッドにより偏光が分離され、その一部分が第１の方向に反射されるとともに、他部分が第２の方向に反射される。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る光照射装置であって、前記偏光分離素子はビームスプリッターであり、前記ビームスプリッターにより分離された２種類の偏光のうちの一方を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記２種類の偏光のうちの他方を前記第２の反射部で反射させてもよい。
【００１３】
この構成によれば、光源で放出された光からビームスプリッターにより２種類の偏光が分離され、一方の偏光が第１の方向に反射されるとともに、他方の偏光が第２の方向に反射される。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に係る光照射装置であって、前記基板の前記表面に対する前記第１の方向の角度および前記第２の方向の角度は、変更可能であってもよい。
【００１５】
この構成によれば、第１の方向に反射され第１の領域に入射する偏光の入射角と、第２の方向に反射され第２の領域に入射する偏光の入射角とを変更できる。これにより、第１の領域と第２の領域とのそれぞれにおける配向膜のプレチルト角の大きさを変更することができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に係る光照射装置であって、前記反射手段に対して前記基板を相対的に移動させる移動手段をさらに備えていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、枚葉式で基板を１枚ずつ移動させて連続的に光配向処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図。
【図３】第１の実施形態に係る反射手段の概略構成を示す平面図。
【図４】液晶装置の一例の概略構成を示す斜視図。
【図５】第１の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図。
【図６】第２の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図。
【図７】第２の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の厚さや寸法の比率、角度等は適宜異ならせてある。また、参照する各図面において、構成要素の一部を省略する場合がある。
【００２０】
（第１の実施形態）
＜光照射装置の概略構成＞
まず、第１の実施形態に係る光照射装置の概要について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図である。詳しくは、光源の中心軸の方向から見た側面図である。図３は、第１の実施形態に係る反射手段の概略構成を示す平面図である。詳しくは、光照射装置の光源側から見た平面図である。
【００２１】
第１の実施形態に係る光照射装置１は、図１および図２に示すように、光源１０と、集光鏡１２と、レンズ１４と、偏光分離素子としてのワイヤーグリッド偏光子２０と、反射手段としてのミラーユニット３０と、搬送機構４０と、を備えている。光照射装置１は、液晶装置に用いられる基板１００の表面に設けられた配向膜に光を照射することで光配向処理を行うための光照射装置である。
【００２２】
光照射装置１では、搬送機構４０上に基板１００が載置され矢印で示す搬送方向Ｄ１に搬送される。基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向をＸ軸方向とする。なお、図１では、搬送機構４０の図示を省略している。
【００２３】
光源１０は、長尺状であり、中心軸１０ａを有する棒状の形状を有している。中心軸１０ａに沿った方向を、光源１０の長手方向と呼ぶ。光源１０は、光配向処理を行なうための紫外線を含む光１１を放出する光源である。光源１０は、例えば高圧水銀ランプ等で構成される。ここでは、光源１０の中心軸１０ａに沿った方向をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と略直交している。
【００２４】
集光鏡１２は、光源１０の基板１００（搬送機構４０）とは反対側の部分を覆うように配置されている。集光鏡１２は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、光源１０と同等の長さ（長手方向の寸法）を有している。集光鏡１２は、光源１０から放出された光１１の多くを、レンズ１４の方向に反射させて集光している。集光鏡１２の第１焦点は、光源１０の中心軸１０ａと略一致する位置にある。
【００２５】
ここで、集光鏡１２は長尺状であるため、焦点は長手方向に連続する直線状となっているが、図２に示すように長手方向と直交する側面から見ると「点］と見なすことができるため、以下の記載においても「焦点」と表記する。光源１０の中心軸１０ａと集光鏡１２の第２焦点Ｆとを結ぶ線に沿った方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、Ｘ軸とＹ軸とで構成される面の法線方向でもある。
【００２６】
レンズ１４は、光源１０の基板１００側に、集光鏡１２の第２焦点Ｆよりも離れて配置されている。レンズ１４は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、Ｘ軸に沿った方向における断面は例えば平凸レンズ形状である。レンズ１４は、光源１０から放出され集光鏡１２で反射された光１１を集光して略平行化する所謂コリメーターレンズである。光源１０からの光１１は、レンズ１４によりＺ軸に略平行な光となり、ワイヤーグリッド偏光子２０に向かって、Ｙ軸に沿った方向に延在するとともにＸ軸に沿った方向における幅が狭い領域に照射される。
【００２７】
ワイヤーグリッド偏光子２０は、レンズ１４の基板１００側に配置されている。ワイヤーグリッド偏光子２０は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状であり、光源１０と同等の長さ（長手方向の寸法）を有している。ワイヤーグリッド偏光子２０は、基板２１と、基板２１上に配列された複数のワイヤーグリッド２２と、で構成されている。基板２１は、透明な材料からなり、例えばガラスや石英等からなる。
【００２８】
ワイヤーグリッド２２は、基板２１のレンズ１４側、すなわち光源１０からの光１１が照射される側に位置している。ワイヤーグリッド２２は、Ｙ軸に沿った方向に延在する直線状の形状を有しており、Ｘ軸に沿った方向に所定のピッチで互いに略平行に配列されている。ワイヤーグリッド２２の配列ピッチは、照射される光１１の波長以下であり、光１１の波長の１／３以下であることが好ましい。ワイヤーグリッド２２は、光反射率の高い金属体（金属細線）からなり、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等からなる。ワイヤーグリッド２２は、基板２１上に成膜された金属膜を、例えば、フォトレジストや干渉露光を用いたフォトリソグラフィー法によりパターニングすることで形成される。
【００２９】
ワイヤーグリッド偏光子２０は、ワイヤーグリッド２２側から入射し基板２１側に進む光を偏光分離して特定方向の偏光に変換する性質を有している。ワイヤーグリッド偏光子２０に入射する光１１のうち、ワイヤーグリッド２２の延在方向、すなわちＹ軸に沿った方向に平行な偏光成分は反射される。また、入射する光１１のうち、ワイヤーグリッド２２の延在方向と直交する偏光成分、すなわちＸ軸に沿った方向に平行な偏光成分は透過する。したがって、光１１はワイヤーグリッド偏光子２０を透過することにより、Ｘ軸方向に振動する直線偏光１１ａとなり、Ｚ軸に略平行に、ミラーユニット３０に向かって照射される。
【００３０】
ミラーユニット３０は、ワイヤーグリッド偏光子２０の基板１００側に配置されている。ミラーユニット３０は、第１の反射部としてのミラー３２と、第２の反射部としてのミラー３４と、軸３１と、を備えている。図３に示すように、軸３１は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする棒状の形状を有している。ミラー３２，３４は、Ｘ軸に沿った方向を長手方向とする矩形状を有している。ミラー３２，３４は、Ｙ軸に沿った方向に交互に並ぶように配置されている。
【００３１】
なお、図１および図３では、わかりやすく図示するため３対のミラー３２，３４でミラーユニット３０を構成しているが、基板１００の構成に対応して４対以上のミラー３２，３４でミラーユニット３０が構成されていてもよい。
【００３２】
図２に示すように、ミラー３２，３４は、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａの進行方向、すなわちＺ軸方向に対して傾斜するように、それぞれの長手方向の略中央部で軸３１に固定されている。ミラー３２，３４は、軸３１を回転中心として回転させることにより、Ｚ軸方向に対する傾斜角度θ３（図５（ａ）参照），θ５（図５（ｂ）参照）を変更可能に構成されている。ミラー３２，３４は、平面ミラーであり、軸３１に固定されている側とは反対側の表面に反射面３２ａ，３４ａを有している。反射面３２ａ，３４ａは、Ｘ軸に沿った方向において互いに反対側を向いている。
【００３３】
ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａのうちの一部分は、ミラー３２の反射面３２ａで矢印で示す第１の方向Ｄ２に反射され、レンズ１５で縮小または拡大されて、基板１００の第１の領域１０４ａ（図１参照）に入射する。一方、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過した直線偏光１１ａのうちの他部分は、ミラー３４の反射面３４ａで矢印で示す第２の方向Ｄ３に反射され、レンズ１６で縮小または拡大されて、基板１００の第２の領域１０４ｂ（図１参照）に入射する。
【００３４】
第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とは互いに異なる方向であり、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとは互いに異なる領域である。したがって、光照射装置１では、光源１０から放出された光１１を、基板１００上の互いに異なる第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに対して、互いに異なる第１の方向Ｄ２と第２の方向Ｄ３とで照射することができる。
【００３５】
ここで、直線偏光１１ａのうち反射面３２ａで第１の方向Ｄ２に反射された光と、反射面３４ａで第２の方向Ｄ３に反射された光とは、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに同時に照射されなくてもよい。基板１００が搬送機構４０により搬送方向Ｄ１に搬送される過程で、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとに照射されればよい。
【００３６】
また、ワイヤーグリッド偏光子２０を透過して基板１００側に照射される直線偏光１１ａのうち、ミラー３２，３４で反射されない部分が生じる場合、これらの部分が直接基板１００に入射するのを防止するための遮光板がミラーユニット３０の基板１００側に設けられていてもよい。
【００３７】
なお、レンズ１５，１６は、基板１００の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂにミラー３２，３４（反射面３２ａ，３４ａ）の大きさが対応していない場合に、その違いを調整するためのものである。例えば、第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂが微細でミラー３２，３４の製造可能な大きさよりも小さい場合、反射面３２ａ，３４ａで反射された直線偏光１１ａをレンズ１５，１６で縮小して照射することで、第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂの大きさに合わせることができる。レンズ１５，１６としては、例えば、凸レンズまたは凹レンズが適宜用いられる。光照射装置１がレンズ１５，１６を備えていない構成であってもよい（図１ではレンズ１５，１６の図示を省略している）。
【００３８】
搬送機構４０は、基板１００を配向膜１０３（図４参照）が設けられた面を光源１０側にして、搬送方向Ｄ１、すなわちＸ軸方向に沿って任意の速度で搬送する機能を有している。搬送機構４０は、例えば、搬送ベルト４２と、搬送ベルト４２を回転させるローラー４４とで構成される。搬送機構４０に載置された状態における基板１００の表面は、Ｘ軸とＹ軸とで構成される面に略平行である。したがって、基板１００の表面の法線方向は、Ｚ軸に沿った方向である。
【００３９】
上述したように、光照射装置１の光源１０等の各構成要素は、Ｙ軸に沿った方向を長手方向とする長尺状である。集光鏡１２の第２焦点Ｆ、レンズ１４、ワイヤーグリッド偏光子２０、およびミラーユニット３０のそれぞれのＹ軸方向に沿った中心軸は互いに略平行であり、Ｚ軸方向、すなわち基板１００の表面の法線方向に沿って一列に配置されている。
【００４０】
＜光配向処理方法＞
次に、第１の実施形態に係る光照射装置１による光配向処理方法について図を参照して説明する。図４は、液晶装置の一例の概略構成を示す斜視図である。詳しくは、図４（ａ）は液晶装置の基板のマザー基板を示す図であり、図４（ｂ）は液晶装置の素子基板を示す図である。また、図４（ａ）、（ｂ）は、図１と同じ視方向から見た斜視図である。図５は、第１の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図である。詳しくは、図５（ａ）は液晶装置の第１の領域における光の入射角度と配向状態とを説明する図であり、図５（ｂ）は液晶装置の第２の領域における光の入射角度と配向状態とを説明する図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、図２と同じ視方向から見た側面図である。
【００４１】
図４（ａ）に示す基板１００は、液晶装置を製造する際に用いられる所謂マザー基板であり、液晶装置を構成する素子基板１０１（または対向基板）の集合体である。このようなマザー基板としての基板１００の状態で、素子基板および対向基板が形成され、シール材を介して互いに貼り合わされた後に個片化されて、個々の液晶装置となる。したがって、第１の実施形態に係る光照射装置１による光配向処理は、マザー基板としての基板１００の状態で行われる。
【００４２】
基板１００の平面形状は矩形状である。基板１００は、隣接する２辺のうちの一方の辺が光源１０の中心軸１０ａに沿った方向（Ｙ軸）に平行になり、かつ他方の辺が搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸）に平行になるように、搬送機構４０に載置される。
【００４３】
図４（ｂ）に示す素子基板１０１は、基板１００が分割され個片化された状態のものである。素子基板１０１は、個片化された基板１０２を基材としている。基板１０２上には、液晶を駆動する素子や電極等（図示しない）が形成されており、その表面に配向膜１０３が設けられている。配向膜１０３の材料としては、例えば、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基等を官能基として含有する樹脂材料のように光二重化反応によって配向される光配向材料や、アゾ基を官能基として含有する樹脂材料のように光異性化反応によって配向される光配向材料等が用いられる。また、対向基板の場合は、液晶を駆動する素子の代わりにカラーフィルター等が形成されており、その表面には同様に配向膜１０３が設けられている。
【００４４】
液晶装置は、素子基板１０１と対向基板との間に液晶が挟持された構成を有している。素子基板１０１および対向基板に設けられた配向膜１０３には、配向処理が施されている。配向処理が施された配向膜１０３によって、液晶装置における液晶の初期的な配向状態が制御される。配向膜１０３は、表示領域１０４に対応して設けられている。表示領域１０４は、液晶装置において実質的に表示に寄与する領域である。
【００４５】
表示領域１０４は、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとを有している。第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとは、搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸）に平行な境界線により、表示領域１０４が略２等分されたものである。したがって、配向膜１０３は、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとを有しており、それぞれの領域で互いに異なる配向状態が設定されている。光照射装置１では、ミラー３２が第１の領域１０４ａに対応し、ミラー３４が第２の領域１０４ｂに対応するように配置されている。
【００４６】
配向膜１０３に施された配向処理により、液晶装置における液晶の分子１０５は、素子基板１０１（配向膜１０３）の表面に対して所定の方向に所定の角度で傾いて配列する。本実施形態では、液晶の分子１０５は、Ｘ軸方向に沿って第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとで互いに異なる向きに傾いている。この液晶の分子１０５の傾きの角度θ１，θ２をプレチルト角と呼ぶ。第１の領域１０４ａにおけるプレチルト角θ１と、第２の領域１０４ｂにおけるプレチルト角θ２とは、液晶装置の適視方向や視野角によって適宜設定される。プレチルト角θ１，θ２の大きさは、同じであってもよいし互いに異なっていてもよい。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、ミラー３２の反射面３２ａと基板１００の法線（Ｚ軸）とがなす角度をθ３とする。つまり、図５（ａ）において、反射面３２ａが直線偏光１１ａの入射方向に対して反時計回り方向に角度θ３だけ傾斜しているものとする。このとき、反射面３２ａに対する直線偏光１１ａの入射角は９０°−θ３である。また、反射面３２ａで第１の方向Ｄ２に反射され基板１００（配向膜１０３）に入射する光と基板１００の表面（Ｘ軸）とがなす角度をθ４とすると、θ４＝９０°−２θ３となる。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、ミラー３４の反射面３４ａと基板１００の法線（Ｚ軸）とがなす角度をθ５とする。つまり、図５（ｂ）において、反射面３４ａが直線偏光１１ａの入射方向に対して時計回り方向に角度θ５だけ傾斜しているものとする。このとき、反射面３４ａで第２の方向Ｄ３に反射され基板１００（配向膜１０３）に入射する光と基板１００の表面（Ｘ軸）とがなす角度をθ６とすると、θ６＝９０°−２θ５となる。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、レンズ１５，１６の図示を省略している。
【００４９】
直線偏光１１ａがこのような角度で照射されることで、配向膜１０３に光配向処理が行われる。これにより、液晶の分子１０５は、図５（ａ）に示す第１の領域１０４ａにおいてはＸ軸方向に沿ってプレチルト角θ１で傾いて配列し、図５（ｂ）に示す第２の領域１０４ｂにおいては、Ｘ軸方向に沿ってプレチルト角θ２で傾いて配列する。ここで、液晶の分子１０５のプレチルト角θ１，θ２は、θ４，θ６に依存して設定される。つまり、θ４，θ６が大きくなるほどプレチルト角θ１，θ２は大きくなり、θ４，θ６が小さくなるほどプレチルト角θ１，θ２は小さくなる。
【００５０】
したがって、反射面３２ａ，３４ａとＺ軸とがなす角度θ３，θ５を適宜設定することで、プレチルト角θ１，θ２を所定の角度とすることができる。また、ミラー３２，３４を軸３１を回転中心として回転させることで、基板１００の表面に対する反射面３２ａ，３４ａの角度を変化させることができる。これにより、角度θ３，θ５を変化させてプレチルト角θ１，θ２を制御することができる。なお、直線偏光１１ａを基板１００（配向膜１０３）に入射させるための条件は、θ３＜４５°およびθ５＜４５°である。
【００５１】
以上のように、第１の実施形態に係る光照射装置１では、ミラー３２，３４の角度を調整することで配向膜１０３に対する直線偏光１１ａの照射角度を制御するので、光源１０、集光鏡１２、レンズ１４、ワイヤーグリッド偏光子２０等は傾斜させる必要がない。このため、直線偏光１１ａの照射角度を精度良く制御することができるとともに、光照射装置１が大型化することが避けられる。また、搬送機構４０により、基板１００を枚葉式で搬送して光配向処理を行うことができる。
【００５２】
さらに、光照射装置１では、ミラー３２，３４により、基板１００（配向膜１０３）の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂに対して異なる方向で直線偏光１１ａを照射して配向処理を行う。このため、大きさや方向が異なる複数のプレチルト角θ１，θ２を混在させる分割配向処理を、マスクを用いることなく、同一の工程で行うことができる。これらにより、液晶装置の製造工程における生産効率を向上させることができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る光照射装置について説明する。第２の実施形態に係る光照射装置は、第１の実施形態に係る光照射装置に対して、偏光分離素子や反射手段の構成が異なっているが、その他の構成は同じである。
【００５４】
図６は、第２の実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す側面図である。詳しくは、光源の中心軸の方向から見た側面図である。図７は、第２の実施形態に係る光照射装置による光配向処理と液晶装置の配向状態とを説明する図である。第１の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図６および図７において、搬送機構４０の図示を省略しているが、紙面に垂直な方向が搬送機構４０により基板１００が搬送される搬送方向Ｄ１（図２参照）である。
【００５５】
＜光照射装置の概略構成＞
第２の実施形態に係る光照射装置２は、図６に示すように、光源部１８と、マスク６０と、照射部５８（５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）と、搬送機構４０（図示しない）と、を備えている。照射部５８（５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）は、偏光分離素子としてのビームスプリッター５０と、位相差板５１と、レンズ５２，５４と、反射手段としてのミラー５６と、を有している。ミラー５６は、両面ミラーであり、第１の反射部としての反射面５６ａと第２の反射部としての反射面５６ｂとを有している。
【００５６】
マスク６０は、遮光性の材料からなり、開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有している。マスク６０は、基板１００に略平行に配置されている。開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃのそれぞれに対応して、照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ（開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃとの対応について区別しない場合には単に照射部５８とも呼ぶ）が配置されている。詳細は後述するが、光源部１８から斜めに照射された光１１のうち、マスク６０の開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを通過した光１１が、基板１００の法線方向（Ｚ軸）に対して斜めに照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃのビームスプリッター５０に入射する。したがって、光源部１８からの光１１は、直接基板１００に照射されない。
【００５７】
なお、わかりやすく図示するため、マスク６０が３つの開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有し、それに対応して３つの照射部５８ａ，５８ｂ，５８ｃを有する構成としているが、基板１００の構成に対応して４つ以上の開口部６１および照射部５８を有する構成としてもよい。
【００５８】
ビームスプリッター５０は、光１１が入射する入射面が基板１００の法線方向（Ｚ軸）と搬送方向Ｄ１（Ｘ軸）とで構成される面に略平行になるように配置されている。ビームスプリッター５０は、入射する光１１のうち、入射面に平行な直線偏光方向を有するＰ偏光１１ｐを透過し、入射面に垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光１１ｓを反射する。したがって、光１１からビームスプリッター５０によりＰ偏光１１ｐとＳ偏光１１ｓとが分離される。
【００５９】
位相差板５１は、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓの光路上に位置している。位相差板５１は、入射する光に対して１／２波長分の位相差を付与する。したがって、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓは、位相差板５１によりＰ偏光１１ｐに変換される。
【００６０】
レンズ５２は、ビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐの光路上に配置されている。レンズ５４は、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓが位相差板５１により変換されたＰ偏光１１ｐの光路上に配置されている。レンズ５２，５４は、基板１００の第１の領域１０４ａおよび第２の領域１０４ｂにミラー５６（反射面５６ａ，５６ｂ）の大きさが対応していない場合に、その違いを調整するためのものである。
【００６１】
ミラー５６は、反射面５６ａ，５６ｂが基板１００の法線方向（Ｚ軸）と搬送方向Ｄ１（Ｘ軸）とで構成される面に略平行に配置されている。また、ミラー５６は互いに隣り合う照射部５８同士の境界に位置しており、一つのミラー５６において、２つの反射面５６ａ，５６ｂのうちの一方が隣り合う照射部５８の一方の反射手段として機能するとともに、他方が隣り合う照射部５８の他方の反射手段として機能する。反射面５６ａはビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐを反射し、反射面５６ｂはビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓが位相差板５１により変換されたＰ偏光１１ｐを反射する。
【００６２】
図７は、図６の照射部５８ａを拡大して示している。図７に示すように、光源部１８は、光源１０と、集光鏡１２と、レンズ１４と、ミラー１７と、を有している。ミラー１７は、平面ミラーであり、その反射面がＺ軸方向に対して角度θ７だけ傾斜して配置されている。ミラー１７で反射された光１１は、マスク６０に対して９０°−２θ７の角度で、開口部６１ａを通過してビームスプリッター５０に入射する。このときの光１１のビームスプリッター５０への入射角をθ８とすると、θ８＝９０°−２θ７となる。
【００６３】
ビームスプリッター５０を透過したＰ偏光１１ｐは、レンズ５２で縮小または拡大され、ミラー５６の反射面５６ａで第１の方向Ｄ４に反射されて、基板１００（配向膜１０３）の第２の領域１０４ｂに入射する。一方、ビームスプリッター５０で反射されたＳ偏光１１ｓは位相差板５１によりＰ偏光１１ｐに変換され、ミラー５６の反射面５６ｂで第２の方向Ｄ５に反射されて、基板１００（配向膜１０３）の第１の領域１０４ａに入射する。
【００６４】
このとき、反射面５６ａ，５６ｂに入射するＰ偏光１１ｐの入射角は、ともにθ８である。また、反射面５６ａで第１の方向Ｄ４に反射されて基板１００（配向膜１０３）に入射するＰ偏光１１ｐ、および反射面５６ｂで第２の方向Ｄ５に反射されて基板１００（配向膜１０３）に入射するＰ偏光１１ｐと、基板１００の表面とがなす角度は、ともにθ８である。ただし、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとでは、Ｙ軸に沿った方向において互いに向かい合う方向にＰ偏光１１ｐが入射するので、液晶の分子１０５は、θ８に依存して設定されるプレチルト角でＹ軸方向に沿って互いに異なる向きに配向する。
【００６５】
なお、ミラー１７の反射面のＺ軸方向に対する角度θ７を変更するとともに、角度θ７に合わせてマスク６０の開口部６１ａ，６１ｂ，６１ｃや、ビームスプリッター５０、ミラー５６等の位置関係を適宜調整することで、基板１００に入射するＰ偏光１１ｐと基板１００の表面とがなす角度θ８を変更することができる。これにより、液晶の分子１０５のプレチルト角を制御することができる。
【００６６】
このように、第２の実施形態に係る光照射装置２では、第１の実施形態に係る光照射装置１と同様に、搬送機構４０により基板１００を枚葉式で搬送して光配向処理を行うことができる。そして、光照射装置２では、マスク６０を用いるが、光照射装置１と同様に、大きさや方向が異なる複数のプレチルト角を混在させる分割配向処理を同一の工程で行うことができる。
【００６７】
また、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとにおいて、光照射装置１では基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向（Ｘ軸方向）における異なる向きに液晶の分子１０５をプレチルトさせるのに対して、光照射装置２では基板１００の搬送方向Ｄ１と直交する方向（Ｙ軸方向）における異なる向きに液晶の分子１０５をプレチルトさせることができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００６９】
（変形例１）
上記第１の実施形態の光照射装置１では、ミラー３２，３４の反射面３２ａ，３４ａがＸ軸に沿った方向において互いに反対側を向いている構成であったが、上記の形態に限定されない。光照射装置１において、反射面３２ａ，３４ａがＸ軸に沿った方向において同じ向きで、それぞれの基板１００の法線（Ｚ軸）との角度θ３，θ５が互いに異なる構成としてもよい。このような構成によれば、基板１００の第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｂとにおいて、基板１００の搬送方向Ｄ１に沿った方向における同じ向きに異なるプレチルト角で液晶の分子１０５を配向させることができる。
【００７０】
（変形例２）
上記第１の実施形態の光照射装置１では、一対のミラー３２，３４が表示領域１０４（第１の領域１０４ａ、第２の領域１０４ｂ）に対応する構成であったが、上記の形態に限定されない。ミラーのＹ軸方向における幅をより小さくして、３つ以上のミラーが表示領域１０４に対応する構成としてもよい。このような構成によれば、液晶装置の表示領域１０４を３つ以上の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域に異なるプレチルト角で液晶の分子１０５を配向させることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１，２…光照射装置、１０…光源、１１…光、１１ａ…直線偏光、１１ｐ…Ｐ偏光、１１ｓ…Ｓ偏光、２０…偏光分離素子としてのワイヤーグリッド偏光子、３０…反射手段としてのミラーユニット、３２…第１の反射部としてのミラー、３４…第２の反射部としてのミラー、４０…移動手段としての搬送機構、５０…偏光分離素子としてのビームスプリッター、５６…反射手段としてのミラー、５６ａ…第１の反射部としての反射面、５６ｂ…第２の反射部としての反射面、１００…基板、１０４ａ…第１の領域、１０４ｂ…第２の領域、Ｄ２，Ｄ４…第１の方向、Ｄ３，Ｄ５…第２の方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、が表面に設けられた基板に光を照射する光照射装置であって、
光を放出する光源と、
前記光源で放出された前記光から偏光を分離する偏光分離素子と、
前記偏光を反射させて前記基板の前記表面に入射させる反射手段と、を備え、
前記反射手段は、前記偏光の一部分を第１の方向に反射させて前記第１の領域に入射させる第１の反射部と、前記偏光の他部分を第２の方向に反射させて前記第２の領域に入射させる第２の反射部と、を有し、
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに異なることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記偏光分離素子はワイヤーグリッドであり、
前記ワイヤーグリッドにより分離された偏光のうちの一部分を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記偏光のうちの他部分を前記第２の反射部で反射させることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記偏光分離素子はビームスプリッターであり、
前記ビームスプリッターにより分離された２種類の偏光のうちの一方を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記２種類の偏光のうちの他方を前記第２の反射部で反射させることを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射装置であって、
前記基板の前記表面に対する前記第１の方向の角度および前記第２の方向の角度は、変更可能であることを特徴とする光照射装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光照射装置であって、
前記反射手段に対して前記基板を相対的に移動させる移動手段をさらに備えたことを特徴とする光照射装置。
【請求項１】
第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、が表面に設けられた基板に光を照射する光照射装置であって、
光を放出する光源と、
前記光源で放出された前記光から偏光を分離する偏光分離素子と、
前記偏光を反射させて前記基板の前記表面に入射させる反射手段と、を備え、
前記反射手段は、前記偏光の一部分を第１の方向に反射させて前記第１の領域に入射させる第１の反射部と、前記偏光の他部分を第２の方向に反射させて前記第２の領域に入射させる第２の反射部と、を有し、
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに異なることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記偏光分離素子はワイヤーグリッドであり、
前記ワイヤーグリッドにより分離された偏光のうちの一部分を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記偏光のうちの他部分を前記第２の反射部で反射させることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記偏光分離素子はビームスプリッターであり、
前記ビームスプリッターにより分離された２種類の偏光のうちの一方を前記第１の反射部で反射させるとともに、前記２種類の偏光のうちの他方を前記第２の反射部で反射させることを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射装置であって、
前記基板の前記表面に対する前記第１の方向の角度および前記第２の方向の角度は、変更可能であることを特徴とする光照射装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光照射装置であって、
前記反射手段に対して前記基板を相対的に移動させる移動手段をさらに備えたことを特徴とする光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−５３５８４（Ｐ２０１１−５３５８４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４４４１（Ｐ２００９−２０４４４１）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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