液晶用配向膜露光方法及びその装置並びにそれを用いて製作された液晶パネル
【課題】液晶の高速応答が可能な光配向膜の処理方法およびその装置を提供する。
【解決手段】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する液晶用配向膜露光方法及びその装置とした。
【解決手段】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する液晶用配向膜露光方法及びその装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の製造方法及びその装置並びにそれを用いて製作された液晶パネルに関し、特に、液晶配向膜に光学的手法により配向特性を付与するのに適した液晶用配向膜露光方法及びその装置並びにそれを用いて製作された液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、大形テレビ、３Ｄテレビ、パソコンや携帯端末のディスプレイとして、より多くの情報をより高品位に表示するために、高画質化、高精細化が求められている。
【０００３】
この液晶表示素子の高画質化、高精細化を実現するには、液晶表示素子を構成する一対
の対抗するガラス基板間に封止する液晶材料の分子の並び（配向）をガラス基板上に形成
された光学的に透明な電極（透明電極）上で均一にさせる必要がある。
【０００４】
この液晶材料の分子の並び（配向）を均一にさせるために、従来、ガラス基板に形成さ
れた透明電極上に配向膜を形成し、この配向膜を布でラビングして配向特性を付与する方
法が用いられていた。しかし、この方法では配向膜の一部が剥がれて微細なごみが発生し
、素子不良の原因となったり、ガラス基板の表示領域全面に亘って均一な配向特性を付与
することが難しく、より高精細な表示素子を形成する上で課題となっていた。
【０００５】
このラビング方法により配向膜に配向特性を付与する方法に替える手法として、例えば
特許文献１には、トランジスタの形成されたアレイ側基板の光配向膜の画素内をマスク等で２分割し、それぞれに対し０度と１８０度の２方向から斜め光を照射し、一方、対向基板の光配向膜にはアレイ側と直交する２方向から斜め光を照射することにより、1画素内で４方向の配向を得る方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、光照射に対して可逆的に変化する光配向膜を用い、アレイ側基板に斜め光を全面照射した後、画素内の半分を１８０度方向から斜め光を照射することにより、画素内で２方向の配向を得る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３８５０００２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に記載されている方法では、アレイ側基板と対向基板の配向方向を直交させることにより、基板毎では正逆２方向の配向でありながら、液晶パネルとして画素内４配向を実現している。この結果、９０°毎の４方位に輝度が大きくなり視野角が拡大して、特にＴＶ向け用途では有用な性能を付与している。しかしながら、この方法は、今後普及が期待される３Ｄテレビやホームシアター等の高品位ＴＶに対しては、以下の点で特性改善が必要である。特許文献１、２に記載されている方法では、画素内４方位領域のそれぞれで輝度方位を決める液晶の配向方位が上下基板で９０°捻じれているため、電圧印加で液晶を一方向に傾倒させる際に、この液晶捻じれ解消のための分子動作にエネルギーが必要となり、液晶の応答性を低下させる。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来の技術上の課題を解決して、液晶の高速応答が可能な光配向膜の処理方法およ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】
上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜露光装置を、表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１のマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に配向特性を付与する第１の露光ユニットと、基板に第２のマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に配向特性を付与する第２の露光ユニットと、第１の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させて第２の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ第１の露光ユニットで露光した基板を第２の露光ユニットへ供給する基板反転移送手段と、第１の露光ユニットと基板反転移送手段との間で基板を搬送する第１の搬送手段と、第２の露光ユニットと基板反転移送手段との間で基板を搬送する第２の搬送手段とを備えて構成し、第１の露光ユニットは、第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第１の配向特性を付与した後に基板反転移送手段で向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第２の配向特性を付与し、第２の露光ユニットは、第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第３の配向特性を付与した後に基板反転移送手段で向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第４の配向特性を付与するようにした。
【００１１】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜露光装置を、表面に液晶用配向膜を形成した基板を載置して平面内で移動が可能で、かつ平面に対して垂直な軸の周りに回転可能なステージ手段と、このステージ手段に載置された基板上の第１の領域にマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射し基板上の第１の領域と異なる領域にマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射する露光光照射手段と、ステージ手段と露光光照射手段とを制御する制御手段とを備えて構成し、制御手段は、露光光照射手段を制御して第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した後にステージ手段を制御して基板の向きを反転させ、露光光照射手段を制御して向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第２の配向特性を付与し、次に露光光照射手段を制御して第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した後にステージ手段を制御して基板の向きを反転させ、露光光照射手段を制御して向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第２の配向特性を付与するようにした。
【００１２】
更に、上記した目的を達成するために、本発明では、表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する液晶用配向膜露光方法とした。
【００１３】
更にまた、上記した目的を達成するために、本発明では、表面に第１の液晶用配向膜が形成された第１の基板と表面に第２の液晶用配向膜が形成された第２の基板の間に液晶を挟んで形成した液晶パネルにおいて、第１の基板の第１の液晶用配向膜は液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割してこの分割した各小領域毎に配向特性が付与されており、第２の基板の第２の液晶用配向膜は液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割してこの分割した各小領域毎に配向特性が付与されているようにした。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成した本発明による液晶用配向膜露光システムにより、液晶パネルのアレイ側基板の画素内を、ホトマスクを用いた斜め光４回の露光により４方位４つの領域に分割し、個々の領域の配向方向を異ならしめることができる。この基板と分割配向処理をしていない対向基板を用いて、高視野角液晶表示パネルを製造することができる。アレイ側基板を分割配向せず、対向基板側を分割配向しても差し支えない。また、対向基板として、画素内にアレイ側とは１８０°逆平行の配向を与える４回の露光により４つの配向領域を形成した基板を用いることもできる。前記１８０°逆平行の配向をもつ液晶表示パネルでは、アレイ側基板と対向基板に挟まれた液晶は電圧印加時に分子捻れが生じること無く傾倒するので、輝度変調時に高速に応答することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液晶用配向膜露光装置全体の構成を示すブロック図である。
【図２】斜め光を照射する液晶用配向膜露光ユニットの斜視図である。
【図３】基板画素内4方向の配向を示す基板の平面図である。
【図４】第1の斜め光を照射する露光装置と第2の斜め光を照射する露光装置を用いた基板処理を示すフロー図である。
【図５】基板０度位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図６】基板１８０度回転位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図７】基板１８０度回転位置での第２の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図８】基板０度位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図９】液晶用配向膜露光装置の構成の別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】第2の実施例である4方向の斜め光が照射可能な露光ユニットを示す斜視図である。
【図１１】第2の実施例である4方向の斜め光が照射可能な露光装置の動作を示すフロー図である。
【図１２】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第1の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１３】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第２の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１４】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第３の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１５】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第４の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１６】（ａ）は液晶パネルのアレイ側基板の画素内配向分布を示すアレイ側基板の平面図、（ｂ）は液晶パネルの対向基板の画素内配向分布を示す対向基板の平面図、（ｃ）は液晶の配向分布を示す液晶パネルの平面図である。
【図１７】液晶パネルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、本実施例による液晶用配向膜露光装置１００全体の構成を示す。方位１１の斜め光を照射する第1の露光ユニット１、第1のロボットアーム３、回転ローダ５，基板６、方位２１の斜め光を照射する第２の露光ユニット２、第２のロボットアーム４を備えて構成されている。
【００１８】
第２の露光ユニット２の構成は、実質的に第１の露光ユニット１と共通しているので、図２を用いて第１の露光ユニットの構成を説明する。光源１１０は、波長400nm以下の紫外光を発するランプ、またはレーザであり、偏光方向が基板６と平行、または垂直方向の直線偏光となるよう、図示しない偏光素子または波長板が装着されている。光源１１０を出射した発散光１０００は、凹面鏡１１１を反射し平行光１００１となり、平面鏡１１２で反射した後、照明光１００２となってマスク７１に入射、マスク開口部７１０を透過した部分が基板６に照射される。基板６は基板チャック１１４上に固定され、基板チャック１１４は基板ステージ１１５に載置され、駆動部１１５１，１１５２，１１５３により、X方向、Y方向の平行移動および回転移動がなされる。
【００１９】
光源１１０と凹面鏡１１１の距離は、凹面鏡の曲率半径の半分に設定することにより
光源１１０から出射した発散光１０００が平行光１００１に変換される。凹面鏡１１１は、光源１１０、および発散光１０００が平面ミラー１１２と干渉しないよう、基板ステージ１１５のX方向軸１１１０に対し、角度θだけ回転させて設置されている。平面鏡１１２は、基板ステージ１１５のXY平面に対し４５度の面１１２０（反射した照明光１００２が基板６に対して垂直方向から入射するような傾きを持つ面）から、X方向の軸１１２１の周りに角度α傾いて設置されている。これにより、照明光１００２は、マスク７１および基板６の垂線に対してX方向の入射角2αでマスク７１、基板６に入射する。ここに、αは、例えば、２〜２０度、入射角２αは４〜４０度の値である。
【００２０】
第2の露光装置２においては、平面鏡１１２をY方向の軸１１２２の周りに面１１２０に対して角度α傾けて設置することにより、Y方向の入射角2αでマスク７１、基板６に斜め光を照射させることができる。
【００２１】
アライメントスコープ１１３１，１１３２，１１３３，１１３４は、４隅に配置されたマスクマーク７２１と基板マーク６２１の相対的位置ずれを画像処理により測定し、位置ずれデータを制御・処理部１１６に送る。制御処理部１１６は駆動部１１５１，１１５２，１１５３を制御し、マスク７１と基板６の位置ずれが最小となるよう基板ステージ１１５の移動、回転を行い、光源部の図示しないシャッタを制御し、所定の時間、露光を行う。
【００２２】
基板６上には、図示しない光配向膜が塗布されており、斜め光の照射により照射方向に配向する。ここで、基板６上での所望の配向分布を図３により説明する。基板６上には液晶パネルの画素６１が配列しており、各画素６１の内部は４分割されている。それぞれの領域は、基板６に対する方位の異なる斜め光により、互いに９０度異なる配向方向６１１、６１２，６１３，６１４に配向される。
【００２３】
次に、図３の配向分布を実現する露光処理シーケンスを図４により説明する。まず、ステップＳ９０１において、回転ローダ５により、基板６の向きを基板ステージ１１５のX方向に対して０度方向に設置する。次にステップＳ９０２で、第1のロボットアーム３により基板６を第1の露光ユニット1に搬入する。ステップＳ９０３で、第1の露光ユニット１は、基板６とマスク７１のマーク検出を行い、基板ステージ１１５の位置調整を行う。ステップＳ９０４で、マスク７１を基板６に近接させた状態で（マスク７１と基板６とのギャップを１００〜５００μｍ程度に維持した状態）光配向膜に所定の配向を生じさせるのに十分な時間、第1の方向の斜め光を基板６に露光（プロキシミティ露光）して第１の露光工程を実行する。基板６はマスク７１に比べて面積が大きいため、１回の露光で基板６の全面を露光することができない。そこで、マスク７１で基板６の第１の領域を露光した後、基板ステージ１１５が移動して基板６の次の露光領域がマスク７１の直下に位置するように基板６の位置を制御する。基板６の次の露光領域がマスク７１の直下に位置した状態で、第1の露光ユニット１はステップＳ９０３に戻って基板６とマスク７１のマーク検出を行って基板ステージ１１５の位置調整を行い、ステップＳ９０４で、位置を調整した次の露光領域に対してプロキシミティ露光を行う。この操作を順次繰返すステップアンドリピート方式により、マスク７１を用いて基板６の全面を露光することができる。
【００２４】
この第1の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図５に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００２５】
次に、ステップＳ９０５で第1のロボットアーム３により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップＳ９０６において、回転ローダ５で基板を１８０度回転させた後、ステップＳ９０７で、第1のロボットアーム３で基板６を露光ユニット１に搬入した後、ステップＳ９０８でマーク検出、位置調整を行い、ステップＳ９０９で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第２の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図６に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９０４で露光して配向膜に付与した配向特性と反対の方向の配向特性が付与される。
【００２６】
次に、ステップＳ９１０で第1のロボットアーム３により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップＳ９１１において回転ローダはで基板６を第２の露光ユニット２に移動し、ステップＳ９１２で、第２のロボットアーム４で基板６を第２の露光ユニット２に搬入した後、ステップＳ９１３でマーク検出と位置調整を行い、ステップＳ９１４で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第３の露光工程での基板６と第２のマスク７２の配置を図７に示す。第２の露光ユニット２では、平面鏡１１２がＹ方向の軸１１２２の周りに角度α傾いて設置されているので、平面鏡１１２で反射されて基板６に入射する露光光の傾きの方向（方位角）が第1の露光装置２の場合と直交する方向となっている。即ち、図７に示したように、この第３の露光工程でマスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９０４及びステップＳ９０９で露光して配向膜に付与した配向特性と直角の方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９１５で第２のロボットアーム４により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップ９１６において、回転ローダ５で基板を１８０度回転させ、第1の露光工程と同じ向きに設置した後、ステップ９１７で、第２のロボットアーム４で基板６を露光ユニット２に搬入した後、ステップ９１８でマーク検出と位置調整を行い、ステップ９１９で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第４の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図８に示す。この第４の露光工程において、マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９１４で露光して配向膜に付与した配向特性と反対の方向の配向特性が付与される。
【００２７】
以上の第１〜第４の露光工程を経ることにより、図３に示す、１画素内で４方向の配向領域を生成することができる。
【００２８】
図１の露光装置１００では、第1の露光ユニット１と第２の露光ユニット２を並列に配置した構成で説明したが、図９に示すように、直列に配置する構成１００’としても良い。この場合、回転ローダ５が第1の露光ユニット１から第２の露光ユニット２まで基板６を搬送するステップを省略することができる。更に露光ユニット１および２をそれぞれ２台ずつ、合計４台並べることにより、図１又は図９に示した構成のように基板６を露光ユニット１又は２と回転ローダ５との間を往復させる必要がなくなり、基板６を一方向に流しながら配向膜に所望の配向特性を付与することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明における第２の実施例の露光装置２００を図１０により説明する。図２に示した第1の実施例の露光ユニット１に対する変更点として、平面鏡１１２をX方向の回転軸１１２１の周りに所定の角度αだけ正負両方向に回転させる平面鏡回転駆動系１１７１、およびX方向と直交する方向の回転軸１１２２の周りに所定の角度αだけ正負両方向に回転させる平面鏡回転駆動系１１７２が追加され、これらを含めて制御処理部２１６により制御されている。これにより、基板６に入射する照明光１００２を、基板６の法線から±２αの入射角でX,Y両方向から照射することができる。
【００３０】
次に、第２の実施例の露光装置による露光処理シーケンスを図１１により説明する。まず、ステップＳ９３１において平面鏡１１２を第1の角度であるX軸回転角をα、Y軸回転角を０に設定する。この時、照明光１００２は−Ｙ方向に２αの角度で基板６に入射する。ステップＳ９３２では、マーク検出を行った後、マスク７１と基板６のマーク位置が一致するよう基板ステージ１１５の位置調整を行い、ステップＳ９３３で前記所定時間、露光する。この露光も実施例１で説明したのと同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第1の露光位置での基板６とマスク７１の配置を図１２に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００３１】
次に、ステップＳ９３４において、平面鏡１１２を第２の角度であるX軸回転角を−α、Y軸回転角を０に設定する。この時、照明光１００２はＹ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップＳ９３５で、基板ステージ１１５を第２の露光位置に移動し、ステップＳ９３６でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１３に第２の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。点線で示した領域とその内部の矢印はステップＳ９３３で露光された領域とその配向方向を示している。基板６は第1の露光領域と対角の方向６９２に移動し、マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９３７において、平面鏡１１２を第３の角度であるX軸回転角を０、Y軸回転角をαに設定する。この時、照明光１００２は−Ｘ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップ９３８で、基板ステージ１１５を第３の露光位置に移動し、ステップ９３９でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１４に第３の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。基板６は第２の露光位置に対して方向６９３に移動している。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９４０において、平面鏡１１２を第４の角度であるX軸回転角を０、Y軸回転角を−αに設定する。この時、照明光１００２はＸ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップ９４１で、基板ステージ１１５を第３の露光位置に移動し、ステップ９４２でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１５に第４の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。基板６は第３の露光位置に対して方向６９４に移動している。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００３２】
以上の第１〜第４の露光位置で露光することにより、図３に示す、画素内で４方向の配向領域を生成することができる。第２の実施例では露光間の基板搬送が不要になる分、処理時間が短縮できる長所がある。
【実施例３】
【００３３】
次に、上記，第１または第２の実施例による領域別斜め光露光で図３に示したように１画素を４つの領域に分割して４方向の配向特性を付与する方法について説明したが，この１画素を４つの領域に分割してそれぞれの領域に配向特性を付与したガラス基板を組合わせることにより、液晶パネルとして１画素内に４方向の配向特性を付与する方法を図１６及び１７により説明する。
【００３４】
液晶パネルは、配向膜６５が形成されたアレイ側基板と同じく配向膜６６が形成された対向基板の間に液晶を挟んで製作される。図１６の（ａ）はアレイ側基板６５の画素内配向分布、（ｂ）は対向基板６６の画素内配向分布、（ｃ）は電圧印加時の液晶の配向分布を示す。（ａ）のアレイ側基板６５上の画素６４１内と（ｂ）の対向基板６６上の画素６４２内は、それぞれ４領域に分割されており、それぞれの領域は第１または第２の実施例で説明した方法により配向特性が付与されている。画素６４１内の配向と画素６４２内の配向は反対方向になっている。
【００３５】
図１６（Ｃ）の点線で囲んだ２段目の領域６９１における液晶パネルの断面図を図１７に示す。図１７では、アレイ側のガラス基板６５１上に電極膜６５２と配向膜６５が形成されており、対向基板であるガラス基板６６１上にも電極膜６６２と配向膜６６が形成されている。配向膜６５，６６の左半分の配向方向は、それぞれ方向６５５，６６５のように紙面と垂直な面内で反対方向を向いており、配向膜６５，６６の右半分の配向方向は、それぞれ方向６５６，６６６のように紙面内で反対方向を向いている。この状態で電極膜６５２，６６２間に交流電圧６７を印加すると、液晶８２は、左半分では紙面に垂直な面内、右半分では紙面内で配向する。
【００３６】
以上示したように，アレイ基板と対向基板において対応箇所の配向膜の配向方向が平行なため，液晶の応答性を向上させることができる。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である
ことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・第１の露光装置 １１０・・・光源 １１１・・・凹面鏡 １１２・・・平面鏡 １１３１，１１３２，１１３３，１１３４・・・アライメントスコープ １１４・・・基板チャック １１５・・・基板ステージ １１６・・・制御・処理部 １１７１、１１７２・・・回転駆動部 ２・・・第２の露光装置 ３，４・・・ロボットアーム ５・・・回転ローダ ６・・・基板 ７１，７２・・・マスク ８１，８２・・・液晶。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の製造方法及びその装置並びにそれを用いて製作された液晶パネルに関し、特に、液晶配向膜に光学的手法により配向特性を付与するのに適した液晶用配向膜露光方法及びその装置並びにそれを用いて製作された液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、大形テレビ、３Ｄテレビ、パソコンや携帯端末のディスプレイとして、より多くの情報をより高品位に表示するために、高画質化、高精細化が求められている。
【０００３】
この液晶表示素子の高画質化、高精細化を実現するには、液晶表示素子を構成する一対
の対抗するガラス基板間に封止する液晶材料の分子の並び（配向）をガラス基板上に形成
された光学的に透明な電極（透明電極）上で均一にさせる必要がある。
【０００４】
この液晶材料の分子の並び（配向）を均一にさせるために、従来、ガラス基板に形成さ
れた透明電極上に配向膜を形成し、この配向膜を布でラビングして配向特性を付与する方
法が用いられていた。しかし、この方法では配向膜の一部が剥がれて微細なごみが発生し
、素子不良の原因となったり、ガラス基板の表示領域全面に亘って均一な配向特性を付与
することが難しく、より高精細な表示素子を形成する上で課題となっていた。
【０００５】
このラビング方法により配向膜に配向特性を付与する方法に替える手法として、例えば
特許文献１には、トランジスタの形成されたアレイ側基板の光配向膜の画素内をマスク等で２分割し、それぞれに対し０度と１８０度の２方向から斜め光を照射し、一方、対向基板の光配向膜にはアレイ側と直交する２方向から斜め光を照射することにより、1画素内で４方向の配向を得る方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、光照射に対して可逆的に変化する光配向膜を用い、アレイ側基板に斜め光を全面照射した後、画素内の半分を１８０度方向から斜め光を照射することにより、画素内で２方向の配向を得る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３８５０００２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に記載されている方法では、アレイ側基板と対向基板の配向方向を直交させることにより、基板毎では正逆２方向の配向でありながら、液晶パネルとして画素内４配向を実現している。この結果、９０°毎の４方位に輝度が大きくなり視野角が拡大して、特にＴＶ向け用途では有用な性能を付与している。しかしながら、この方法は、今後普及が期待される３Ｄテレビやホームシアター等の高品位ＴＶに対しては、以下の点で特性改善が必要である。特許文献１、２に記載されている方法では、画素内４方位領域のそれぞれで輝度方位を決める液晶の配向方位が上下基板で９０°捻じれているため、電圧印加で液晶を一方向に傾倒させる際に、この液晶捻じれ解消のための分子動作にエネルギーが必要となり、液晶の応答性を低下させる。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来の技術上の課題を解決して、液晶の高速応答が可能な光配向膜の処理方法およ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】
上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜露光装置を、表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１のマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に配向特性を付与する第１の露光ユニットと、基板に第２のマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に配向特性を付与する第２の露光ユニットと、第１の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させて第２の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ第１の露光ユニットで露光した基板を第２の露光ユニットへ供給する基板反転移送手段と、第１の露光ユニットと基板反転移送手段との間で基板を搬送する第１の搬送手段と、第２の露光ユニットと基板反転移送手段との間で基板を搬送する第２の搬送手段とを備えて構成し、第１の露光ユニットは、第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第１の配向特性を付与した後に基板反転移送手段で向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第２の配向特性を付与し、第２の露光ユニットは、第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第３の配向特性を付与した後に基板反転移送手段で向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜に第４の配向特性を付与するようにした。
【００１１】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜露光装置を、表面に液晶用配向膜を形成した基板を載置して平面内で移動が可能で、かつ平面に対して垂直な軸の周りに回転可能なステージ手段と、このステージ手段に載置された基板上の第１の領域にマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射し基板上の第１の領域と異なる領域にマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射する露光光照射手段と、ステージ手段と露光光照射手段とを制御する制御手段とを備えて構成し、制御手段は、露光光照射手段を制御して第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した後にステージ手段を制御して基板の向きを反転させ、露光光照射手段を制御して向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第２の配向特性を付与し、次に露光光照射手段を制御して第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した後にステージ手段を制御して基板の向きを反転させ、露光光照射手段を制御して向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第２の配向特性を付与するようにした。
【００１２】
更に、上記した目的を達成するために、本発明では、表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、この液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、この向きを反転させた基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する液晶用配向膜露光方法とした。
【００１３】
更にまた、上記した目的を達成するために、本発明では、表面に第１の液晶用配向膜が形成された第１の基板と表面に第２の液晶用配向膜が形成された第２の基板の間に液晶を挟んで形成した液晶パネルにおいて、第１の基板の第１の液晶用配向膜は液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割してこの分割した各小領域毎に配向特性が付与されており、第２の基板の第２の液晶用配向膜は液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割してこの分割した各小領域毎に配向特性が付与されているようにした。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成した本発明による液晶用配向膜露光システムにより、液晶パネルのアレイ側基板の画素内を、ホトマスクを用いた斜め光４回の露光により４方位４つの領域に分割し、個々の領域の配向方向を異ならしめることができる。この基板と分割配向処理をしていない対向基板を用いて、高視野角液晶表示パネルを製造することができる。アレイ側基板を分割配向せず、対向基板側を分割配向しても差し支えない。また、対向基板として、画素内にアレイ側とは１８０°逆平行の配向を与える４回の露光により４つの配向領域を形成した基板を用いることもできる。前記１８０°逆平行の配向をもつ液晶表示パネルでは、アレイ側基板と対向基板に挟まれた液晶は電圧印加時に分子捻れが生じること無く傾倒するので、輝度変調時に高速に応答することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液晶用配向膜露光装置全体の構成を示すブロック図である。
【図２】斜め光を照射する液晶用配向膜露光ユニットの斜視図である。
【図３】基板画素内4方向の配向を示す基板の平面図である。
【図４】第1の斜め光を照射する露光装置と第2の斜め光を照射する露光装置を用いた基板処理を示すフロー図である。
【図５】基板０度位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図６】基板１８０度回転位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図７】基板１８０度回転位置での第２の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図８】基板０度位置での第1の露光装置のマスクと配向方向を示す基板とマスクの平面図である。
【図９】液晶用配向膜露光装置の構成の別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】第2の実施例である4方向の斜め光が照射可能な露光ユニットを示す斜視図である。
【図１１】第2の実施例である4方向の斜め光が照射可能な露光装置の動作を示すフロー図である。
【図１２】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第1の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１３】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第２の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１４】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第３の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１５】第2の実施例の露光装置におけるマスクに対する基板の第４の位置を示す基板とマスクの平面図である。
【図１６】（ａ）は液晶パネルのアレイ側基板の画素内配向分布を示すアレイ側基板の平面図、（ｂ）は液晶パネルの対向基板の画素内配向分布を示す対向基板の平面図、（ｃ）は液晶の配向分布を示す液晶パネルの平面図である。
【図１７】液晶パネルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、本実施例による液晶用配向膜露光装置１００全体の構成を示す。方位１１の斜め光を照射する第1の露光ユニット１、第1のロボットアーム３、回転ローダ５，基板６、方位２１の斜め光を照射する第２の露光ユニット２、第２のロボットアーム４を備えて構成されている。
【００１８】
第２の露光ユニット２の構成は、実質的に第１の露光ユニット１と共通しているので、図２を用いて第１の露光ユニットの構成を説明する。光源１１０は、波長400nm以下の紫外光を発するランプ、またはレーザであり、偏光方向が基板６と平行、または垂直方向の直線偏光となるよう、図示しない偏光素子または波長板が装着されている。光源１１０を出射した発散光１０００は、凹面鏡１１１を反射し平行光１００１となり、平面鏡１１２で反射した後、照明光１００２となってマスク７１に入射、マスク開口部７１０を透過した部分が基板６に照射される。基板６は基板チャック１１４上に固定され、基板チャック１１４は基板ステージ１１５に載置され、駆動部１１５１，１１５２，１１５３により、X方向、Y方向の平行移動および回転移動がなされる。
【００１９】
光源１１０と凹面鏡１１１の距離は、凹面鏡の曲率半径の半分に設定することにより
光源１１０から出射した発散光１０００が平行光１００１に変換される。凹面鏡１１１は、光源１１０、および発散光１０００が平面ミラー１１２と干渉しないよう、基板ステージ１１５のX方向軸１１１０に対し、角度θだけ回転させて設置されている。平面鏡１１２は、基板ステージ１１５のXY平面に対し４５度の面１１２０（反射した照明光１００２が基板６に対して垂直方向から入射するような傾きを持つ面）から、X方向の軸１１２１の周りに角度α傾いて設置されている。これにより、照明光１００２は、マスク７１および基板６の垂線に対してX方向の入射角2αでマスク７１、基板６に入射する。ここに、αは、例えば、２〜２０度、入射角２αは４〜４０度の値である。
【００２０】
第2の露光装置２においては、平面鏡１１２をY方向の軸１１２２の周りに面１１２０に対して角度α傾けて設置することにより、Y方向の入射角2αでマスク７１、基板６に斜め光を照射させることができる。
【００２１】
アライメントスコープ１１３１，１１３２，１１３３，１１３４は、４隅に配置されたマスクマーク７２１と基板マーク６２１の相対的位置ずれを画像処理により測定し、位置ずれデータを制御・処理部１１６に送る。制御処理部１１６は駆動部１１５１，１１５２，１１５３を制御し、マスク７１と基板６の位置ずれが最小となるよう基板ステージ１１５の移動、回転を行い、光源部の図示しないシャッタを制御し、所定の時間、露光を行う。
【００２２】
基板６上には、図示しない光配向膜が塗布されており、斜め光の照射により照射方向に配向する。ここで、基板６上での所望の配向分布を図３により説明する。基板６上には液晶パネルの画素６１が配列しており、各画素６１の内部は４分割されている。それぞれの領域は、基板６に対する方位の異なる斜め光により、互いに９０度異なる配向方向６１１、６１２，６１３，６１４に配向される。
【００２３】
次に、図３の配向分布を実現する露光処理シーケンスを図４により説明する。まず、ステップＳ９０１において、回転ローダ５により、基板６の向きを基板ステージ１１５のX方向に対して０度方向に設置する。次にステップＳ９０２で、第1のロボットアーム３により基板６を第1の露光ユニット1に搬入する。ステップＳ９０３で、第1の露光ユニット１は、基板６とマスク７１のマーク検出を行い、基板ステージ１１５の位置調整を行う。ステップＳ９０４で、マスク７１を基板６に近接させた状態で（マスク７１と基板６とのギャップを１００〜５００μｍ程度に維持した状態）光配向膜に所定の配向を生じさせるのに十分な時間、第1の方向の斜め光を基板６に露光（プロキシミティ露光）して第１の露光工程を実行する。基板６はマスク７１に比べて面積が大きいため、１回の露光で基板６の全面を露光することができない。そこで、マスク７１で基板６の第１の領域を露光した後、基板ステージ１１５が移動して基板６の次の露光領域がマスク７１の直下に位置するように基板６の位置を制御する。基板６の次の露光領域がマスク７１の直下に位置した状態で、第1の露光ユニット１はステップＳ９０３に戻って基板６とマスク７１のマーク検出を行って基板ステージ１１５の位置調整を行い、ステップＳ９０４で、位置を調整した次の露光領域に対してプロキシミティ露光を行う。この操作を順次繰返すステップアンドリピート方式により、マスク７１を用いて基板６の全面を露光することができる。
【００２４】
この第1の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図５に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００２５】
次に、ステップＳ９０５で第1のロボットアーム３により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップＳ９０６において、回転ローダ５で基板を１８０度回転させた後、ステップＳ９０７で、第1のロボットアーム３で基板６を露光ユニット１に搬入した後、ステップＳ９０８でマーク検出、位置調整を行い、ステップＳ９０９で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第２の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図６に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９０４で露光して配向膜に付与した配向特性と反対の方向の配向特性が付与される。
【００２６】
次に、ステップＳ９１０で第1のロボットアーム３により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップＳ９１１において回転ローダはで基板６を第２の露光ユニット２に移動し、ステップＳ９１２で、第２のロボットアーム４で基板６を第２の露光ユニット２に搬入した後、ステップＳ９１３でマーク検出と位置調整を行い、ステップＳ９１４で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第３の露光工程での基板６と第２のマスク７２の配置を図７に示す。第２の露光ユニット２では、平面鏡１１２がＹ方向の軸１１２２の周りに角度α傾いて設置されているので、平面鏡１１２で反射されて基板６に入射する露光光の傾きの方向（方位角）が第1の露光装置２の場合と直交する方向となっている。即ち、図７に示したように、この第３の露光工程でマスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９０４及びステップＳ９０９で露光して配向膜に付与した配向特性と直角の方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９１５で第２のロボットアーム４により基板６を回転ローダ５に搬出する。ステップ９１６において、回転ローダ５で基板を１８０度回転させ、第1の露光工程と同じ向きに設置した後、ステップ９１７で、第２のロボットアーム４で基板６を露光ユニット２に搬入した後、ステップ９１８でマーク検出と位置調整を行い、ステップ９１９で、前記所定の時間露光する。この露光はステップＳ９０４で説明した場合と同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第４の露光工程での基板６とマスク７１の配置を図８に示す。この第４の露光工程において、マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性、即ちステップＳ９１４で露光して配向膜に付与した配向特性と反対の方向の配向特性が付与される。
【００２７】
以上の第１〜第４の露光工程を経ることにより、図３に示す、１画素内で４方向の配向領域を生成することができる。
【００２８】
図１の露光装置１００では、第1の露光ユニット１と第２の露光ユニット２を並列に配置した構成で説明したが、図９に示すように、直列に配置する構成１００’としても良い。この場合、回転ローダ５が第1の露光ユニット１から第２の露光ユニット２まで基板６を搬送するステップを省略することができる。更に露光ユニット１および２をそれぞれ２台ずつ、合計４台並べることにより、図１又は図９に示した構成のように基板６を露光ユニット１又は２と回転ローダ５との間を往復させる必要がなくなり、基板６を一方向に流しながら配向膜に所望の配向特性を付与することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明における第２の実施例の露光装置２００を図１０により説明する。図２に示した第1の実施例の露光ユニット１に対する変更点として、平面鏡１１２をX方向の回転軸１１２１の周りに所定の角度αだけ正負両方向に回転させる平面鏡回転駆動系１１７１、およびX方向と直交する方向の回転軸１１２２の周りに所定の角度αだけ正負両方向に回転させる平面鏡回転駆動系１１７２が追加され、これらを含めて制御処理部２１６により制御されている。これにより、基板６に入射する照明光１００２を、基板６の法線から±２αの入射角でX,Y両方向から照射することができる。
【００３０】
次に、第２の実施例の露光装置による露光処理シーケンスを図１１により説明する。まず、ステップＳ９３１において平面鏡１１２を第1の角度であるX軸回転角をα、Y軸回転角を０に設定する。この時、照明光１００２は−Ｙ方向に２αの角度で基板６に入射する。ステップＳ９３２では、マーク検出を行った後、マスク７１と基板６のマーク位置が一致するよう基板ステージ１１５の位置調整を行い、ステップＳ９３３で前記所定時間、露光する。この露光も実施例１で説明したのと同様に、ステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。この第1の露光位置での基板６とマスク７１の配置を図１２に示す。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００３１】
次に、ステップＳ９３４において、平面鏡１１２を第２の角度であるX軸回転角を−α、Y軸回転角を０に設定する。この時、照明光１００２はＹ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップＳ９３５で、基板ステージ１１５を第２の露光位置に移動し、ステップＳ９３６でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１３に第２の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。点線で示した領域とその内部の矢印はステップＳ９３３で露光された領域とその配向方向を示している。基板６は第1の露光領域と対角の方向６９２に移動し、マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９３７において、平面鏡１１２を第３の角度であるX軸回転角を０、Y軸回転角をαに設定する。この時、照明光１００２は−Ｘ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップ９３８で、基板ステージ１１５を第３の露光位置に移動し、ステップ９３９でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１４に第３の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。基板６は第２の露光位置に対して方向６９３に移動している。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
次に、ステップ９４０において、平面鏡１１２を第４の角度であるX軸回転角を０、Y軸回転角を−αに設定する。この時、照明光１００２はＸ方向に２αの角度で基板６に入射する。この後、ステップ９４１で、基板ステージ１１５を第３の露光位置に移動し、ステップ９４２でステップアンドリピート方式で基板６の全面をプロキシミティ露光する。図１５に第４の露光位置での基板６とマスク７１の配置を示す。基板６は第３の露光位置に対して方向６９４に移動している。マスク７１の白抜きをした開口部７１０を通過した露光光により、基板６上の配向膜の露光領域は矢印で示した方向の配向特性が付与される。
【００３２】
以上の第１〜第４の露光位置で露光することにより、図３に示す、画素内で４方向の配向領域を生成することができる。第２の実施例では露光間の基板搬送が不要になる分、処理時間が短縮できる長所がある。
【実施例３】
【００３３】
次に、上記，第１または第２の実施例による領域別斜め光露光で図３に示したように１画素を４つの領域に分割して４方向の配向特性を付与する方法について説明したが，この１画素を４つの領域に分割してそれぞれの領域に配向特性を付与したガラス基板を組合わせることにより、液晶パネルとして１画素内に４方向の配向特性を付与する方法を図１６及び１７により説明する。
【００３４】
液晶パネルは、配向膜６５が形成されたアレイ側基板と同じく配向膜６６が形成された対向基板の間に液晶を挟んで製作される。図１６の（ａ）はアレイ側基板６５の画素内配向分布、（ｂ）は対向基板６６の画素内配向分布、（ｃ）は電圧印加時の液晶の配向分布を示す。（ａ）のアレイ側基板６５上の画素６４１内と（ｂ）の対向基板６６上の画素６４２内は、それぞれ４領域に分割されており、それぞれの領域は第１または第２の実施例で説明した方法により配向特性が付与されている。画素６４１内の配向と画素６４２内の配向は反対方向になっている。
【００３５】
図１６（Ｃ）の点線で囲んだ２段目の領域６９１における液晶パネルの断面図を図１７に示す。図１７では、アレイ側のガラス基板６５１上に電極膜６５２と配向膜６５が形成されており、対向基板であるガラス基板６６１上にも電極膜６６２と配向膜６６が形成されている。配向膜６５，６６の左半分の配向方向は、それぞれ方向６５５，６６５のように紙面と垂直な面内で反対方向を向いており、配向膜６５，６６の右半分の配向方向は、それぞれ方向６５６，６６６のように紙面内で反対方向を向いている。この状態で電極膜６５２，６６２間に交流電圧６７を印加すると、液晶８２は、左半分では紙面に垂直な面内、右半分では紙面内で配向する。
【００３６】
以上示したように，アレイ基板と対向基板において対応箇所の配向膜の配向方向が平行なため，液晶の応答性を向上させることができる。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である
ことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・第１の露光装置 １１０・・・光源 １１１・・・凹面鏡 １１２・・・平面鏡 １１３１，１１３２，１１３３，１１３４・・・アライメントスコープ １１４・・・基板チャック １１５・・・基板ステージ １１６・・・制御・処理部 １１７１、１１７２・・・回転駆動部 ２・・・第２の露光装置 ３，４・・・ロボットアーム ５・・・回転ローダ ６・・・基板 ７１，７２・・・マスク ８１，８２・・・液晶。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第1のマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に配向特性を付与する第１の露光ユニットと、
前記基板に第２のマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に配向特性を付与する第２の露光ユニットと、
前記第１の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ、前記第２の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ、前記第１の露光ユニットで露光した基板を前記第２の露光ユニットへ供給する基板反転移送手段と、
前記第１の露光ユニットと前記基板反転移送手段との間で前記基板を搬送する第１の搬送手段と、
前記第２の露光ユニットと前記基板反転移送手段との間で前記基板を搬送する第２の搬送手段と
を備えた露光装置であって、
前記第１の露光ユニットは、前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第１の配向特性を付与した後に前記基板反転移送手段で向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第２の配向特性を付与し、前記第２の露光ユニットは、前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第３の配向特性を付与した後に前記基板反転移送手段で向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第４の配向特性を付与することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
【請求項２】
前記第１の露光ユニットの前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の露光ユニットの前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項１記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項３】
前記第１の露光ユニットの前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の露光ユニットの前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上４０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項４】
前記第１の露光ユニットと前記第２の露光ユニットとは、それぞれプロキシミティ露光を行い、それぞれ前記基板を前記第１および第２のマスクに対してステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項５】
表面に液晶用配向膜を形成した基板を載置して平面内で移動が可能で、かつ前記平面に対して垂直な軸の周りに回転可能なステージ手段と、
該ステージ手段に載置された基板上の第１の領域にマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射し前記基板上の前記第１の領域と異なる領域に前記マスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射する露光光照射手段と、
前記ステージ手段と前記露光光照射手段とを制御する制御手段と
を備えた液晶用配向膜を露光して該液晶用配向膜に配向特性を付与する装置であって、
前記制御手段は、前記露光光照射手段を制御して前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した後に前記ステージ手段を制御して前記基板の向きを反転させ、前記露光光照射手段を制御して前記向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第２の配向特性を付与し、次に前記露光光照射手段を制御して前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した後に前記ステージ手段を制御して前記基板の向きを反転させ、前記露光光照射手段を制御して前記向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第４の領域に第２の配向特性を付与することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
【請求項６】
前記露光光照射手段が前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項５記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項７】
前記露光光照射手段が前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上４０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項８】
前記露光光照射手段はプロキシミティ露光を行い、前記ステージ手段は前記基板を前記マスクに対してステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項９】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、
該向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、
該向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する
ことを特徴とする液晶用配向膜露光方法。
【請求項１０】
前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１１】
前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上３０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１２】
前記第１の配向特性を付与する露光と前記第２の配向特性を付与する露光と前記第３の配向特性を付与する露光と前記第４の配向特性を付与する露光とは、それぞれプロキシミティ露光であり、それぞれ前記基板をステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１３】
表面に第１の液晶用配向膜が形成された第１の基板と表面に第２の液晶用配向膜が形成された第２の基板の間に液晶を挟んで形成した液晶パネルであって、
前記第１の基板の第１の液晶用配向膜は前記液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割して該分割した各小領域毎に配向特性が付与されており、
前記第２の基板の第２の液晶用配向膜は前記液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割して該分割した各小領域毎に配向特性が付与されている
ことを特徴とする液晶パネル。
【請求項１４】
前記第１の基板の第１の液晶用配向膜の各小領域及び前記第２の基板の第２の液晶用配向膜の各小領域は、それぞれの領域ごとに傾斜した方向から露光光を照射することにより各小領域毎の配向特性が付与されたものであることを特徴とする請求項１３に記載の液晶パネル。
【請求項１】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第1のマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に配向特性を付与する第１の露光ユニットと、
前記基板に第２のマスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に配向特性を付与する第２の露光ユニットと、
前記第１の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ、前記第２の露光ユニットで露光した基板の向きを反転させ、前記第１の露光ユニットで露光した基板を前記第２の露光ユニットへ供給する基板反転移送手段と、
前記第１の露光ユニットと前記基板反転移送手段との間で前記基板を搬送する第１の搬送手段と、
前記第２の露光ユニットと前記基板反転移送手段との間で前記基板を搬送する第２の搬送手段と
を備えた露光装置であって、
前記第１の露光ユニットは、前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第１の配向特性を付与した後に前記基板反転移送手段で向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第２の配向特性を付与し、前記第２の露光ユニットは、前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第３の配向特性を付与した後に前記基板反転移送手段で向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜に第４の配向特性を付与することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
【請求項２】
前記第１の露光ユニットの前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の露光ユニットの前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項１記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項３】
前記第１の露光ユニットの前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の露光ユニットの前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上４０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項４】
前記第１の露光ユニットと前記第２の露光ユニットとは、それぞれプロキシミティ露光を行い、それぞれ前記基板を前記第１および第２のマスクに対してステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項５】
表面に液晶用配向膜を形成した基板を載置して平面内で移動が可能で、かつ前記平面に対して垂直な軸の周りに回転可能なステージ手段と、
該ステージ手段に載置された基板上の第１の領域にマスクを介して第１の傾斜した方向から露光光を照射し前記基板上の前記第１の領域と異なる領域に前記マスクを介して第２の傾斜した方向から露光光を照射する露光光照射手段と、
前記ステージ手段と前記露光光照射手段とを制御する制御手段と
を備えた液晶用配向膜を露光して該液晶用配向膜に配向特性を付与する装置であって、
前記制御手段は、前記露光光照射手段を制御して前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した後に前記ステージ手段を制御して前記基板の向きを反転させ、前記露光光照射手段を制御して前記向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第２の配向特性を付与し、次に前記露光光照射手段を制御して前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した後に前記ステージ手段を制御して前記基板の向きを反転させ、前記露光光照射手段を制御して前記向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第４の領域に第２の配向特性を付与することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
【請求項６】
前記露光光照射手段が前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項５記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項７】
前記露光光照射手段が前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上４０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項８】
前記露光光照射手段はプロキシミティ露光を行い、前記ステージ手段は前記基板を前記マスクに対してステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
【請求項９】
表面に液晶用配向膜を形成した基板に第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第１の領域に第１の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、
該向きを反転させた基板に前記第１の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第２の領域に第２の配向特性を付与した基板に第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与し、
該液晶用配向膜の第３の領域に第３の配向特性を付与した基板の向きを反転させ、
該向きを反転させた基板に前記第２の傾斜した方向から露光光を照射して前記液晶用配向膜の第４の領域に第４の配向特性を付与する
ことを特徴とする液晶用配向膜露光方法。
【請求項１０】
前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは直交していることを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１１】
前記露光光を照射する第１の傾斜した方向と前記露光光を照射する第２の傾斜した方向とは、それぞれ前記基板の表面の法線方向に対して４度以上３０度以下に傾斜した方向であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１２】
前記第１の配向特性を付与する露光と前記第２の配向特性を付与する露光と前記第３の配向特性を付与する露光と前記第４の配向特性を付与する露光とは、それぞれプロキシミティ露光であり、それぞれ前記基板をステップ送りして順次露光するステップアンドリピートにより前記基板の全面を露光することを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。
【請求項１３】
表面に第１の液晶用配向膜が形成された第１の基板と表面に第２の液晶用配向膜が形成された第２の基板の間に液晶を挟んで形成した液晶パネルであって、
前記第１の基板の第１の液晶用配向膜は前記液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割して該分割した各小領域毎に配向特性が付与されており、
前記第２の基板の第２の液晶用配向膜は前記液晶パネルの１画素に相当する領域を４つの小領域に分割して該分割した各小領域毎に配向特性が付与されている
ことを特徴とする液晶パネル。
【請求項１４】
前記第１の基板の第１の液晶用配向膜の各小領域及び前記第２の基板の第２の液晶用配向膜の各小領域は、それぞれの領域ごとに傾斜した方向から露光光を照射することにより各小領域毎の配向特性が付与されたものであることを特徴とする請求項１３に記載の液晶パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−７８６９７（Ｐ２０１２−７８６９７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５６８０（Ｐ２０１０−２２５６８０）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]