(57)【要約】  液晶の高速応答を可能にする光配向膜の露光方法およびそのシステムを提供するものであって、液晶用配向膜露光装置と、基板回転手段とを備えた液晶用配向膜露光システムにおいて、液晶用配向膜露光装置を、ステージ手段と、第１の傾斜した方向から基板上の第１の所定の領域に第１の露光光を照射する第１の露光光照射手段と、第２の傾斜した方向から基板上の第２の所定の領域に第２の露光光を照射する第２の露光光照射手段と、ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、ステージ位置計測手段で計測して得たステージの位置情報に基づいて第１の露光光照射手段による第１の露光光の照射と第２の露光光照射手段による第２の露光光の照射とのオン・オフの切替を制御する制御手段とを備えて構成した。
2012132561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶用配向膜露光装置と、
該液晶用配向膜露光装置で露光する基板の向きを回転させる基板回転手段と、
を備えた液晶用配向膜露光システムであって、前記液晶用配向膜露光装置は、
基板を載置して平面内で移動可能なステージ手段と、
該ステージ手段に載置した基板に該基板の表面の法線方向に対して第１の傾斜した方向から前記基板上の第１の所定の領域に第１の露光光を照射する第１の露光光照射手段と、
前記ステージ手段に載置した基板に該基板の表面の法線方向に対して第２の傾斜した方向から前記基板上の第２の所定の領域に第２の露光光を照射する第２の露光光照射手段と、
前記ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、
該ステージ位置計測手段で計測して得た前記ステージの位置情報に基づいて、前記第１の露光光照射手段による第１の露光光の照射と前記第２の露光光照射手段による第２の露光光の照射とのオン・オフの切替を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする液晶用配向膜露光システム。
【請求項２】
前記第１の露光光照射手段は、前記基板上の第１の所定の領域に第１の露光光を照射するための露光パターンを形成する第１の空間変調素子を備え、前記第２の露光光照射手段は、前記基板上の第２の所定の領域に第２の露光光を照射するための露光パターンを形成する第２の空間変調素子を備えることを特徴とする請求項１記載の液晶用配向膜露光システム。
【請求項３】
前記第１の空間変調素子と前記第２の空間変調素子とはそれぞれ１次元又は２次元の露光パターンを前記基板に照射することを特徴とする請求項２記載の液晶用配向膜露光システム。
【請求項４】
前記第１の傾斜した方向は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り、前記第２の傾斜した方向は前記基板の表面の法線方向に対して前記第１の傾斜した方向とは反対側に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乃至３の何れかに記載の液晶用配向膜露光システム。
【請求項５】
前記第１の露光光および第２の露光光の波長は、２３０ｎｍより長く、３２０ｎｍよりも短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の液晶用配向膜露光システム。
【請求項６】
前記第１の露光光照射手段で前記第１の露光光を照射する前記基板上の第１の所定の領域と前記第２の露光光照射手段で前記第２の露光光を照射する前記基板上の第２の所定の領域は、それぞれ前記基板を用いて構成する液晶表示素子の１画素の表示領域の１/４の面積の領域であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の液晶用配向膜露光システム。
【請求項７】
表面に光配向膜を塗布した基板の所定の領域を露光して前記光配向膜の前記所定の領域に配向特性を付与する第１の露光工程と、
該第１の露光工程で所定の領域に配向特性を付与した基板の向きを回転させる基板回転工程と、
該基板回転工程で回転させた基板上の前記所定の領域とは異なる領域を露光して前記光配向膜の前記所定の領域とは異なる領域に配向特性を付与する第２の露光工程と  
を備えた液晶用配向膜の露光方法であって、
前記第１の露光工程において、前記基板を載置したステージを一方向に移動させながら該基板の表面の法線方向に対して第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第１の所定の領域に第１の露光光を照射して前記光配向膜の第１の所定の領域に第１の配向特性を付与すると共に前記基板の表面の法線方向に対して第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第２の所定の領域に第２の露光光を照射して前記光配向膜の第２の所定の領域に第２の配向特性を付与し、
前記第２の露光工程において、前記基板回転工程で回転させた基板を載置した前記ステージを前記一方向に移動させながら該基板の表面の法線方向に対して前記第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第３の所定の領域に前記第１の露光光を照射して前記光配向膜の第３の所定の領域に第３の配向特性を付与すると共に前記基板の表面の法線方向に対して前記第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第４の所定の領域に前記第２の露光光を照射して前記光配向膜の第４の所定の領域に第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の露光方法。
【請求項８】
前記第１の露光工程において、前記第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第１の所定の領域に第１の露光光を照射することと前記第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第２の所定の領域に第２の露光光を照射すること、及び前記第２の露光工程において、前記第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第３の所定の領域に前記第１の露光光を照射することと前記第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第４の所定の領域に前記第２の露光光を照射することを、前記ステージの位置情報に基づいて前記第１の露光光と前記第２の露光光とのそれぞれの照射とのオン・オフの切替を制御しながら行うことを特徴とする請求項７記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項９】
前記第１の露光工程における前記第１の露光光の照射と前記第２の露光工程における前記第１の露光光の照射とを第１の空間変調素子で形成した露光パターンを照射することにより行い、前記第１の露光工程における前記第２の露光光の照射と前記第２の露光工程における前記第２の露光光の照射とを第２の空間変調素子で形成した露光パターンを照射することにより行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項１０】
前記第１の空間変調素子で形成した露光パターンと前記第２の空間変調素子で形成した露光パターンとはそれぞれ１次元又は２次元の露光パターンであることを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項１１】
前記第１の露光工程において前記第１の露光光を照射する前記第１の傾斜した方向および前記第２の露光工程において前記第１の露光光を照射する前記第１の傾斜した方向は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り、前記第１の露光工程において前記第２の露光光を照射する前記第２の傾斜した方向および前記第２の露光工程において前記第２の露光光を照射する前記第２の傾斜した方向は、前記基板の表面の法線方向に対して前記第１の傾斜した方向とは反対側に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７乃至１０の何れかに記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項１２】
前記第１の露光光および第２の露光光の波長は、２３０ｎｍより長く、３２０ｎｍよりも短いことを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項１３】
前記第１の露光工程において前記第１の露光光を照射する前記第１の所定の領域と前記第２の露光光を照射する前記第２の所定の領域、及び前記第２の露光工程において前記第１の露光光を照射する前記第３の所定の領域と前記第２の露光光を照射する前記第４の所定の領域とは、それぞれ前記基板を用いて構成する液晶表示素子の１画素の表示領域の１/４の面積の領域であることを特徴とする請求項７乃至１２の何れかに記載の液晶用配向膜の露光方法。
【請求項１４】
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１５】
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１４に記載の液晶パネル。
【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システム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システム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向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】特許第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。【０００９】
即ち、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原因となる。【００１０】
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システム並びにそれを用いて製作された液晶パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜露光システムを、液晶用配向膜露光装置と、該液晶用配向膜露光装置で露光する基板の向きを回転させる基板回転手段とを備えて構成し、前記液晶用配向膜露光装置を、基板を載置して平面内で移動可能なステージ手段と、該ステージ手段に載置した基板に該基板の表面の法線方向に対して第１の傾斜した方向から前記基板上の第１の所定の領域に第１の露光光を照射する第１の露光光照射手段と、前記ステージ手段に載置した基板に該基板の表面の法線方向に対して第２の傾斜した方向から前記基板上の第２の所定の領域に第２の露光光を照射する第２の露光光照射手段と、前記ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、該ステージ位置計測手段で計測して得た前記ステージの位置情報に基づいて、前記第１の露光光照射手段による第１の露光光の照射と前記第２の露光光照射手段による第２の露光光の照射とのオン・オフの切替を制御する制御手段とを備えて構成した。【００１２】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、表面に光配向膜を塗布した基板の所定の領域を露光して前記光配向膜の前記所定の領域に配向特性を付与する第１の露光工程と、該第１の露光工程で所定の領域に配向特性を付与した基板の向きを回転させる基板回転工程と、該基板回転工程で回転させた基板上の前記所定の領域とは異なる領域を露光して前記光配向膜の前記所定の領域とは異なる領域に配向特性を付与する第２の露光工程とを備えた液晶用配向膜の露光方法であって、前記第１の露光工程において、前記基板を載置したステージを一方向に移動させながら該基板の表面の法線方向に対して第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第１の所定の領域に第１の露光光を照射して前記光配向膜の第１の所定の領域に第１の配向特性を付与すると共に前記基板の表面の法線方向に対して第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第２の所定の領域に第２の露光光を照射して前記光配向膜の第２の所定の領域に第２の配向特性を付与し、前記第２の露光工程において、前記基板回転工程で回転させた基板を載置した前記ステージを前記一方向に移動させながら該基板の表面の法線方向に対して前記第１の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第３の所定の領域に前記第１の露光光を照射して前記光配向膜の第３の所定の領域に第３の配向特性を付与すると共に前記基板の表面の法線方向に対して前記第２の傾斜した方向から前記基板上に塗布された光配向膜の第４の所定の領域に前記第２の露光光を照射して前記光配向膜の第４の所定の領域に第４の配向特性を付与するようにした。【００１３】
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を、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ようにして構成した。
【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】本発明の実施例１における液晶用配向膜露光ユニットの概略の側面図である。
【図２】本発明の実施例１における空間変調素子のＯＮの状態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例１における空間変調素子のＯＦＦの状態を示す側面図である。
【図４】エンコーダ信号と画像信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例１における液晶用配向膜露光装置の概略の構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施例１における液晶用配向膜露光装置の概略の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施例１における基板回転システムの概略の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の実施例１における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９】本発明の実施例１における４方向の配向領域を形成した基板の平面図である。
【図１０】本発明の実施例２における液晶用配向膜露光ユニットの概略の側面図である。
【図１１】本発明の実施例２における空間変調素子のＯＮの状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施例２における空間変調素子のＯＦＦの状態を示す側面図である。
【図１３】（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１４】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ユニット７０の構成を示す。液晶用配向膜露光ユニット７０は、波長が２３０ｎｍ〜３５０ｎｍのコヒーレント光を発射するコヒーレント光源１１、ミラー１２、空間変調素子２１、遮蔽帯２０１、結像レンズ３１、基板６の表面の高さを検出する高さセンサ５１を備えている。空間変調素子２１は、高さセンサ５１で検出した基板６の高さ情報に基づいて制御系９により制御される。また、基板６は、図示していないステージに載置されて、ＸＹ平面内で移動する。【００１８】
このような構成において、液晶用配向膜露光ユニット７０において、コヒーレント光源１１を出射し，ミラー１２で反射された光１０１は，空間変調素子２１に入射する。空間変調素子２１がＯＮ時に発生する回折光１０２，１０３は結像レンズ３１により基板６に結像される。空間変調素子２１がＯＦＦ時に発生する０次光は，遮蔽帯２０１により遮光され，基板６には届かない。基板６の表面には、図示していない光配向膜が塗布されている。【００１９】
ここで，空間変調素子２１の動作を図２，３により説明する。【００２０】
図２は空間変調素子２１がＯＮの時の状態を示す。空間変調素子２１は、多数の微小なミラーを１次元又は２次元に配列したマイクロミラー群２１１と微細な電極群２１０を有して構成されており、ＯＮの状態で電極群２１０の個々の電極（図２の場合は電極２１０１ないし２１０６）が制御されて１つおきにＯＮとなり，マイクロミラー群２１１の対応するマイクロミラー（図２の場合は、マイクロミラー２１１１乃至２１１６）は電極群２１０の静電力で撓み，マイクロミラー群２１１が，例えば６本（図２の場合は、マイクロミラー２１１１乃至２１１６）で１つの回折格子を構成し，これが1画素の半分となる。この時，入射光１００に対し，０次光１０４が発生すると共に、例えばミラー２１１４のエッジ部分２１１４１から回折光１０２，１０３が発生する。【００２１】
図３は空間変調素子２１がＯＦＦの状態を示す。電極群２１０の全ての電極（図３の場合は電極２１０１ないし２１０６）はＯＦＦとなり，マイクロミラー群２１１の全てのマイクロミラー（図３の場合は、マイクロミラー２１１１乃至２１１６）は同じ高さのため，回折光は発生せず，０次光（正反射光）１０４のみが発生する。この０次光１０４は図１の遮蔽帯２０１で遮光され、図２に示すように画素単位で制御されるマイクロミラー群２１１から発生する回折光１０２、１０３は光配向膜が塗布された基板６に照射されるため，画素毎のＯＮ／ＯＦＦが可能となる。なお、図２及び図３では、入射光１００が空間変調素子２１に対して垂直方向から入射する状態を説明したが、実際には図１に示すように入射光１０１は空間変調素子２１に対して斜方から入射し、マイクロミラー群２１１からの正反射光は光軸１００１に沿って進行し、遮蔽帯２０１で遮光される。【００２２】
マイクロミラー群２１１及び電極群２１０は、それぞれ多数の素子（１０００個以上）で形成されている。例えば図２及び図３で説明した例のように６個の素子（マイクロミラー及び電極）を基板６に形成する液晶素子の１画素の半分のサイズに対応させるように構成した場合に、電極群２１０を６個単位で各単位ごとにＯＮ・ＯＦＦを制御することにより、液晶素子の各画素に対応する配向膜の特性を画素サイズの半分の単位で複数の画素に亘って同時に処理することができる。【００２３】
ここで図1に戻り，液晶用配向膜露光ユニット７０の動作を説明する。結像レンズ３１の光軸１００１は基板６の法線１０００に対し角度αだけ傾いている。これは基板６上の液晶配向膜（光配向膜）を1方向に配向させるためであり，αは４度以上４０度以下の範囲で設定される。この液晶配向膜（光配向膜）に所望の配向特性を付与するために、波長が２３０〜３５０ｎｍの範囲の紫外領域のコヒーレント光を照射する。基板６は図示しないステージ上に載置され，露光中，矢印９１の方向に走査されるが，この時，ステージのピッチングまたは基板６の撓み起因で基板の高さがｈ０の位置からｈ１の位置に下降すると，空間変調素子２１の転写位置はΔＸだけずれることになる。そこで，高さセンサ５１により，基板６の高さ変化d：（ｈ０−ｈ１）を露光前に計測する。高さセンサ５１は，例えば，スリット光を照射した時の反射光位置を検出する三角測量の原理を応用したものである。制御系９は，高さセンサ５１の出力と走査時の基板位置の信号を入力し，これらの入力信号に基づいて基板６上の所定の位置に露光光が照射されるように空間変調素子２１の電極群２１０の個々の電極のＯＮ・ＯＦＦのタイミングを制御する。【００２４】
図４は，基板６の位置を示すエンコーダ信号と基板６の高さにおける画像信号，および基板６の高さにおける画像信号のタイミングチャートを示す。制御系９は，高さセンサ５１の出力から基板６の高さがｈ０の場合，エンコーダ信号４０２のタイミングで画像信号４１０を出力するが，基板６の高さがｈ１の場合は露光位置が進んでしまうので，エンコーダ信号４０１のタイミングで画像信号４１１を出力する。これにより，常に基板６の設計通りの位置に露光を行うことができる。【００２５】
なお，本実施例では，高さセンサ５１の計測結果から画像信号４０１のタイミングを制御したが，高さセンサ５１の計測結果が一定になるように，液晶用配向膜露光ユニット７０を上下させても良い。この場合，画像信号４０１のタイミングの制御は不要となるが，液晶用配向膜露光ユニット７０を上下動させる機構が必要となる。【００２６】
図５には，液晶用配向膜露光ユニット７０を実装した液晶用配向膜露光装置７の側面図を示す。また、図６には，図５に側面図を示した液晶用配向膜露光装置７の平面図を示す。液晶用配向膜露光装置７には、基板６が矢印９２の方向に往復走査されるので図１で説明した液晶用配向膜露光ユニット７０に高さセンサ５２を追加した液晶用配向膜露光ユニット７１と、基板６上の異なる領域に液晶用配向膜露光ユニット７１と反対の方向からの露光を同時に実施できるように、液晶用配向膜露光ユニット７１と対向して配置した液晶用配向膜露光ユニット７２を備えている。液晶用配向膜露光ユニット７１と液晶用配向膜露光ユニット７２とは、架台５００上に設置されている。液晶用配向膜露光ユニット７２は、コヒーレント光源１１、ミラー１２、空間変調素子２２、遮蔽帯２０２、結像レンズ３２、及び一対の高さセンサ５３と５４とを備えている。液晶用配向膜露光ユニット７２では基板６の法線１０００に対する結像レンズ３２の光軸１００２の角度は−αに設定されている。空間変調素子２１と２２の画像制御は制御系９０が行う。【００２７】
図６に示した構成は、液晶用配向膜露光ユニット７１と液晶用配向膜露光ユニット７２とに、それぞれの高さを調整するための高さ調整ユニット７８と７９が取付けられている構成を示している。ステージ７３をＸ方向に連続的に移動させながら液晶用配向膜露光ユニット７１と液晶用配向膜露光ユニット７２とで基板６を露光するときに、制御系９０で高さセンサ５１と５２、又は、高さセンサ５３と５４の出力に基づいて高さ調整ユニット７８又は７９を制御することにより、液晶用配向膜露光ユニット７１および液晶用配向膜露光ユニット７２を上下方向に移動させて結像レンズ３１又は３２と基板６との間隔が一定に維持される。【００２８】
基板６はＸＹ平面内で移動可能でＸＹ平面に対して垂直な軸周りに回転可能なステージ７３に載置されている。ステージ７３は、Ｘ方向に移動可能なＸステージ７３１がＸ軸駆動モータ７４で駆動され、Ｙ方向に移動可能なＹステージ７３２がＹ軸駆動モータ７５で、ＸＹ平面に対して垂直な軸周りに回転可能なθステージ７３３がθ駆動モータ（図示せず）で駆動される。ステージ７３のＸ軸方向の位置はＸ方向位置センサ７６で検出され、Ｙ方向の位置はＹ方向位置センサ７７で検出される。Ｘ方向位置センサ７６及びＹ方向位置センサ７７でステージ７３の位置を検出した信号は制御系９０に入力されて処理され、処理した結果に基づいて制御系９０でＸ軸駆動モータ７４及びＹ軸駆動モータ７５を制御して、ステージ７３のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を調整する。また、θステージ７３３はθ軸駆動モータ（図示せず）で駆動されて、基板６のθ軸周りのずれを補正する。また、θステージ７３３は９０°回転して基板６の向きを９０°回転させるように構成してもよい。【００２９】
また、制御系９０は、Ｘ方向位置センサ７６及びＹ方向位置センサ７７でステージ７３の位置を検出した信号を処理した結果に基づいて、空間変調素子２１と２２とをそれぞれ制御して基板６上の所定の位置の光配向膜を露光することにより、光配向膜のそれぞれの領域に所定の配向特性を付与する。【００３０】
図６に示すように、空間変調素子２１と２２とは，Ｘ軸駆動モータ７４で駆動されたステージ７３により基板６が走査される矢印９２の方向に対して直角な方向にマイクロミラー群２１１が並ぶように配置されており、ステージ７３の移動に同期して制御系９０で空間変調素子２１と２２とを制御することにより，ステージ７３の１回の走査で配向方向６１１と配向方向６１３のドメインを露光することができる。【００３１】
図７は，基板６を９０度回転する回転機構４２とロボットアーム４１とを備えた露光システム７００の構成を示す。図５及び図６に示した液晶用配向膜露光装置７で基板６を載置したステージ７３をＸ方向に１回走査して配向方向６１１と配向方向６１３のドメインを露光した後、基板６をロボットアーム４１で液晶用配向膜露光装置７から搬出し，この搬出した基板６を回転機構４２に移し替える。回転機構４２で基板６を９０度回転させた後、再びロボットアーム４１で回転機構４２から基板６を取出して液晶用配向膜露光装置７のステージ７３に載置して、ステージ７３をＸ方向に１回走査することにより、基板６は先に露光した配向方向６１１と配向方向６１３のドメインとは異なる領域に配向方向６１２と配向方向６１４の露光を行う。全領域が露光された基板６はロボットアーム４１で液晶用配向膜露光装置７から搬出されて、図示していない基板搬送ユニットへ移し替えられて次の工程へ搬送される。【００３２】
次に，図８により露光処理シーケンスを説明する。まず、ステップＳ９０１において、回転機構４２により、基板６の向きを液晶用配向膜露光装置７の走査方向に対して０度方向に設置する。次にステップＳ９０２で、ロボットアーム４１により基板６を液晶用配向膜露光装置７に搬入してステージ７３上に載置する。ステップＳ９０３で、図示してないアライメント検出系により基板６のアライメント用マーク検出を行い、基板のＸ−Ｙ−θ方向の位置調整を行う。ステップＳ９０４でステージ７３をＸ方向に一定の速度で移動させて空間変調素子２１，２２を制御系９０で制御しながら基板６を走査して露光することにより図６に示した領域６１１と６１３との配向膜にそれぞれ矢印で示したような所定の配向特性を付与し，第１の露光工程を実行する。次に、ステップＳ９０５でロボットアーム４１により基板６を液晶用配向膜露光装置７から搬出して回転機構４２に搬入する。ステップＳ９０６において、回転機構４２で基板６を９０度回転させた後、ステップＳ９０７で、ロボットアーム４１で基板６を液晶用配向膜露光装置７に搬入してステージ７３上に載置する。次に、ステップＳ９０８で図示してないアライメント検出系により基板６のアライメント用マーク検出を行い、基板６のＸ−Ｙ−θ方向の位置調整を行い、ステップＳ９０９で、前記ステージ７３をＸ方向に一定の速度で移動させて空間変調素子２１，２２を制御系９０で制御しながら基板６を走査して露光を行うことにより、図６に示した領域６１２と６１４との配向膜にそれぞれ矢印で示したような所定の配向特性を付与し，第２の露光工程を実行する。【００３３】
以上の第１〜第２の露光工程を経ることにより、図９に示すように、例えば６１で示した１画素内で、４つの矢印６１１乃至６１４で示した４方向の配向領域を生成することができる。即ち、図８で説明したＳ９０４の第１の露光工程で、例えば空間変調素子２１で図９の領域６１１を露光し、空間変調素子２２で領域６１３を露光することにより基板６上各画素６１内にそれぞれ矢印で示したような２方向の配向領域を生成し、Ｓ９０９の第２の露光工程で、例えば空間変調素子２１で図９の領域６１２を露光し、空間変調素子２２で領域６１４を露光することにより基板６上各画素６１内にそれぞれ第１の工程とは異なる矢印で示したような２方向の配向領域を生成することにより、４方向の配向領域を生成することができる。【００３４】
なお、上記した実施例においては、回転機構４２を用いて基板６を９０°回転させる構成を説明したが、回転機構４２を用いずにステージ７３のθステージ７３３をθ軸駆動モータ（図示せず）を用いて液晶用配向膜露光装置７の内部で９０°回転させるようにしても良い。
【実施例２】
【００３５】
実施例１では、空間変調素子２１から反射散乱された光のうち正反射光を遮光し、散乱光による回折像を基板上に結像して基板上に塗布された光配向膜を露光する方式について説明したが、実施例２では、空間変調素子１０２１からの正反射光の像を基板上に結像して基板上に塗布された光配向膜を露光する方式について説明する。【００３６】
図１０に、液晶用配向膜露光ユニット１０７０の構成を示す。液晶用配向膜露光ユニット１０７０は、波長が２３０ｎｍ〜３５０ｎｍのコヒーレントな単波長光を発射するコヒーレント光源１０１０、ミラー１２、空間変調素子１０２１、輪帯状の遮光パターンを有する遮蔽帯１２０１、結像レンズ１０３１、基板６の表面の高さを検出する高さセンサ５１を備えている。ここで、図１と同じ番号を付した構成要素は、図１で説明したのと同じ作用をする。空間変調素子１０２１は、高さセンサ５１で検出した基板６の高さ情報に基づいて制御系１０９により制御される。また、基板６は、図示していないステージに載置されて、ＸＹ平面内で移動する。【００３７】
このような構成において、液晶用配向膜露光ユニット１０７０において、コヒーレント光源１０１０を出射し，ミラー１２で反射された光１０１１は，空間変調素子１０２１に入射する。図１１及び図１２に示すように、空間変調素子１０２１は、実施例１で説明したのと同様に、多数の微小なミラーを１次元又は２次元に配列したマイクロミラー群１２１１と微細な電極群１２１０を有して構成されている。【００３８】
図１１に示すように空間変調素子１０２１がＯＮの状態で、電極群１２１０の個々の電極（図１１の場合は電極１２１０１ないし１２１０６）が制御されて１つおきにＯＮとなり，マイクロミラー群１２１１の対応するマイクロミラー（図１１の場合は、マイクロミラー１２１１１,１２１１３，１２１１５）は電極群１２１０の静電力で撓んで、マイクロミラー１２１１２，１２１１４，１２１１６との間に段差が形成される。本実施例では、この段差が波長の１/４（λ/４）の長さになるように構成されている。【００３９】
図１１に示した空間変調素子１０２１がＯＮ時に発生する回折光１１０２，１１０３（実施例１で説明した回折光１０２及び１０３に相当）は、図１０に示すように輪帯状の遮光パターンを有する遮蔽帯１２０１で遮光される。一方、０次光（正反射光）１１１０（図１１の場合は、１１１１，１１１２など）は、前述したように、空間変調素子１０２１がＯＮのときのマイクロミラー１２１１１と１２１１２との高さの差が１/４波長（λ/４）になるように調整されているため、マイクロミラー１２１１１からの正反射光１１１１とマイクロミラー１２１１２からの正反射光１１１２の位相が１８０°異なり、互いに打ち消しあうために見かけ上の正反射光の光量がゼロになる。【００４０】
一方、図１２は空間変調素子１０２１がＯＦＦの状態を示す。電極群１２１０の全ての電極（図１２の場合は電極１２１０１ないし１２１０６）はＯＦＦとなり，マイクロミラー群１２１１の全てのマイクロミラー（図１２の場合は、マイクロミラー１２１１１乃至１２１１６）は同一面上に並んで同じ高さのため，コヒーレント光源１０１０から発射されミラー１２で反射された光１０１１を空間変調素子１０２１に照射したときに、マイクロミラー１２１１１乃至１２１１６から回折光は発生せず，それぞれのマイクロミラーから０次光（正反射光）１１２０（図１２の場合は、１１１２，１１１３など）のみが発生する。【００４１】
このとき、空間変調素子１０２１の各マイクロミラーから発生する０次光の位相差、例えば、マイクロミラー１２１１１からの正反射光１１１３とマイクロミラー１２１１２からの正反射光１１１２との位相差が０°となる。その結果、それぞれのマイクロミラーからの反射光のうち、輪帯状の遮光パターンを有する遮蔽帯１２０１の中央部を通過した正反射光は、結像レンズ１０３１を透過して光量が加算され基板上に結像して基板上に塗布された光配向膜を露光する。【００４２】
実施例１では液晶用配向膜露光ユニット７０をＯＮにしたときに基板６上に形成した光配向膜を露光するのに対して、実施例２では液晶用配向膜露光ユニット１０７０をＯＦＦにしたときに基板６上に形成した光配向膜を露光する点で相違するが、そのほかの動作は実施例１で説明した液晶用配向膜露光ユニット７０の動作と同じであるので、説明を省略する。また、実施例１において図４乃至図９を用いて説明した内容は、そのまま実施例２にも適用されるので、その説明を省略する。
【実施例３】
【００４３】
上記，第１の実施例では領域別に異なる角度方向からの斜め光で露光することにより図９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１３及び１４を用いて説明する。【００４４】
液晶パネルは、図１４に示すように、配向膜６５が形成されたアレイ側基板６５１と同じく配向膜６６が形成された対向基板６６１の間に液晶８１を挟んで製作される。図１３の（ａ）はアレイ側基板６５１の配向膜６５に付与された１画素内の配向分布、（ｂ）は対向基板６６１の配向膜６６に付与された１画素内の配向分布、（ｃ）は電圧印加時の１画素内の液晶の配向分布を示す。図１３（ａ）のアレイ側基板６５１の画素６４１内の配向膜６５と（ｂ）の対向基板６６１の画素６４２内の配向膜６６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即ち１８０°向きが異なっている。【００４５】
図１３（Ｃ）の点線で囲んだ領域６９１における液晶パネルの断面図を図１４に示す。図１４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。図１４では、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、液晶分子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。【００４６】
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であるため，液晶の応答性を向上させることができる。【００４７】
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】
【００４８】
６…基板    ７…液晶用配向膜露光装置    ９…制御系    １１…コヒーレント光源    １２…ミラー    ２１，２２…空間変調素子    ３１，３２…結像レンズ    ４１…ロボットアーム    ４２…回転機構    ５１，５２，５３，５４…高さセンサ    ７１，７２…液晶用配向膜露光ユニット    ８２…液晶分子                  
【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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【国際調査報告】
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