(57)【要約】【課題】プレチルト角を安定して出現させる斜め露光法を行う光配向露光装置において、安価な散乱光源（体積光源）を用いることができ、コンパクトな形態であっても均一な光照射を可能にする。【解決手段】光配向用露光装置は、光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行うものであり、被照射面に向けて散乱光を出射する光源と、光源から出射された光のうち、光配向膜の感光波長を選択的に出射する光学フィルタと、光学フィルタを通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限する光制限部材とを備え、光学フィルタは、走査方向に沿った照射角度が被照射面の法線方向に対して設定角度以上の斜め露光で、感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行う光配向用露光装置であって、
前記被照射面に向けて散乱光を出射する光源と、
前記光源から出射された光のうち、前記光配向膜の感光波長を選択的に出射する光学フィルタと、
前記光学フィルタを通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限する光制限部材とを備え、
前記光学フィルタは、走査方向に沿った照射角度が前記被照射面の法線方向に対して設定角度以上となる斜め露光で、前記感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有することを特徴とする光配向用露光装置。
【請求項２】
前記光源は、走査方向に沿って長尺なランプを走査方向に交差する方向に複数並列していることを特徴とする請求項１記載の光配向用露光装置。
【請求項３】
前記光制限部材は、走査方向の前後方向で対称となる前記斜め露光の一方を遮光することを特徴とする請求項１又は２に記載の光配向用露光装置。
【請求項４】
前記光学フィルタは、誘電体多層膜フィルタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光配向用露光装置。
【請求項５】
前記光学フィルタを通過した光が通過する偏光子を備え、
前記偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光配向用露光装置。
【請求項６】
光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行う光配向用露光方法であって、
光源からの散乱光を光学フィルタを通過させて前記被照射面に出射し、
前記光学フィルタは、前記光源から出射された光のうち、前記光配向膜の感光波長を選択的に出射し、走査方向に沿った照射角度が前記被照射面の法線方向に対して設定角度以上となる斜め露光で、前記感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有し、
前記光学フィルタを通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限することを特徴とする光配向用露光方法。
【請求項７】
前記光源として、走査方向に沿って長尺なランプを走査方向に交差する方向に複数並列したものを用いることを特徴とする請求項６記載の光配向用露光方法。
【請求項８】
前記光学フィルタを通過した光は、走査方向の前後方向で対称となる前記斜め露光の一方が遮光されることで非対称に制限されることを特徴とする請求項６又は７に記載の光配向用露光方法。
【請求項９】
前記光学フィルタとして、誘電体多層膜フィルタを用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の光配向用露光方法。
【請求項１０】
前記光学フィルタを通過した光は、ワイヤーグリッド偏光子によって偏光光とされることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載の光配向用露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶配向膜の光配向を行うために用いられる露光装置及び露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の使用用途の多様化の中で、ＶＲ（仮想現実）やＡＲ（拡張現実）などの用途を目的とした高精細化、応答速度の高速化、透過率の向上を進める上で、液晶配向処理におけるプレチルト角の安定化とコントラストの向上が重要な課題になっている。プレチルト角とは、液晶配向軸に沿った液晶分子の長軸と配向面とのなす角度であり、ＬＣＤの表示特性に大きく影響する配向処理の調整因子である。
【０００３】
光配向法において安定したプレチルト角を出現させるには、光配向膜表面に対して法線方向から任意の角度で斜めに光照射を行う「斜め露光法」が有効であるとされている。従来、「斜め露光法」を行う露光装置としては、指向性の高い光源を用いて、複数の反射板を介して光配向膜に対する照射角度を設定する照射部を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７５０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
「斜め露光法」を行う前述した従来の露光装置は、光源が比較的高価な指向性の高いものに限定される問題があると共に、複数の反射板と光路長確保のための空間を要することで、照射部が大型になることが問題になっていた。
【０００６】
本発明は、このような問題に対処することを課題としている。すなわち、プレチルト角を安定して出現させる斜め露光法を行う光配向露光装置において、安価な散乱光源（体積光源）を用いることができること、コンパクトな形態であっても均一な光照射が可能であること、などを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行う光配向用露光装置であって、前記被照射面に向けて散乱光を出射する光源と、前記光源から出射された光のうち、前記光配向膜の感光波長を選択的に出射する光学フィルタと、前記光学フィルタを通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限する光制限部材とを備え、前記光学フィルタは、走査方向に沿った照射角度が前記被照射面の法線方向に対して設定角度以上となる斜め露光で、前記感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有することを特徴とする光配向用露光装置。
【０００８】
光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行う光配向用露光方法であって、光源からの散乱光を光学フィルタを通過させて前記被照射面に出射し、前記光学フィルタは、前記光源から出射された光のうち、前記光配向膜の感光波長を選択的に出射し、走査方向に沿った照射角度が前記被照射面の法線方向に対して設定角度以上となる斜め露光で、前記感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有し、前記光学フィルタを通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限することを特徴とする光配向用露光方法。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る光配向用露光装置を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光配向用露光装置を示す説明図である。
【図３】光学フィルタの波長透過特性を示すグラフである。
【図４】光制限部材の構成例を示した説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光配向用露光装置の構成例（偏光子が光制限部材を兼ねる例）を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。図示のＸ方向が走査方向を示し、図示のＹ方向は、水平面内での走査方向と交差する方向を示し、図示のＺ方向は、鉛直方向（被照射面の法線方向）を示している。
【００１１】
図１に示すように、光配向用露光装置１は、光配向膜となる被照射面１０Ｓに対して偏光走査露光を行うものであり、図示の例では、ステージ２０上に載置された基板１０の表面に形成された感光性樹脂膜の被照射面１０Ｓに、感光波長の偏光光を照射する走査露光を行っている。走査露光は、ステージ２０に対して光配向用露光装置１を図示Ｘ方向に移動させながら被照射面１０Ｓに対する光照射を行うか、或いは光配向用露光装置１に対してステージ２０を図示Ｘ方向に移動させながら被照射面１０Ｓに対する光照射を行う。また、光配向用露光装置１とステージ２０とを図示Ｘ方向に沿って互いに逆向きに移動させることで走査露光を行ってもよい。
【００１２】
光配向用露光装置１は、基板１０上の感光樹脂膜の表面（被照射面１０Ｓ）に向けて散乱光を出射する光源２と、光源２から出射された光のうち、光配向膜の感光波長（感光性樹脂膜の反応波長）を選択的に出射する光学フィルタ３と、光学フィルタ３を通過した光を走査方向（図示Ｘ方向）の前後方向で非対称に制限する光制限部材４と、被照射面１０Ｓに照射する光を偏光光にする偏光子５を備えている。
【００１３】
光源２は、図２に示すように、走査方向（図示Ｘ方向）に沿って長尺なランプ２Ａと、ランプ２Ａから出射される散乱光を被照射面１０Ｓに向けるリフレクタ２Ｂを備えている。リフレクタ２Ｂは、走査方向（図示Ｘ方向）に直交する断面では、図１に示すように放物線又は楕円弧状の反射面を有しているが、ランプ２Ａから出射される光のうち、被照射面１０Ｓに垂直な面であり且つ走査方向と平行な面上の光には照射角度の制限を加えていない。このため、この面上の光は様々な照射角度で光学フィルタ３に入射することになる。
【００１４】
なお、以下の説明で、走査方向に沿った光とは、被照射面１０Ｓに垂直な面であり走査方向と平行な面上の光を指し、走査方向に沿った照射角度とは、図２に示すように、被照射面１０Ｓに垂直な面であり走査方向と平行な面上の光の照射角度を指している。また、照射角度とは、被照射面１０Ｓの法線方向に対する光の照射角度を指している。
【００１５】
光学フィルタ３は、走査方向に沿った照射光のうち、被照射面１０Ｓを斜め露光する光の波長が感光波長（光配向膜となる感光性樹脂膜の反応波長）になるように、波長透過特性が設定されている。このような光学フィルタ３は、誘電体多層膜フィルタによって形成することができる。誘電体多層膜フィルタは、各膜の層を垂直に通過する光と斜めに通過する光とでは各層を通過する際の光路長に差が生じるので、透過する光の通過角度で選択波長が変化することになる。この誘電体多層膜フィルタの特性を利用すると、図２に示すように、光学フィルタ３を通過する光のうち、被照射面１０Ｓの法線方向に向けて照射される光Ｌｖの選択波長λｖと、被照射面１０Ｓの法線方向に対して設定角度θｓで斜め照射される光Ｌｓの選択波長λｓとの関係は、λｖ＞λｓになる。
【００１６】
図３は、光学フィルタ３の波長透過特性を示している。ここでは、光配向膜の感光波長に着目して、被照射面１０Ｓの法線方向に対する照射角度と透過率との関係を示している。図示のように、光学フィルタ３は、走査方向に沿った照射角度が被照射面１０Ｓの法線方向に対して設定角度θｓ以上となる斜め露光で、感光波長の透過率がピークになる波長透過特性を有している。図示の例では、設定角度θｓが５５°以上で、感光波長の透過率がピークになっている。光配向膜に安定したプレチルト角を付与するためには、図３に示す光学フィルタ３の特性は、照射角度の上昇に対して透過率が設定角度付近でより急峻に立ち上がることが好ましい。
【００１７】
光配向用露光装置１における光制限部材４は、光学フィルタ３を通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限することで、感光波長の光の斜め露光を実現する。ランプ２Ａから出射される散乱光は、走査方向に沿った光の方向が制限されていないので、光制限部材４が存在しない場合には、設定角度θｓ以上の照射光は、走査方向の前後両側で対称的に存在し、これらの合成比重照射角は±０°になる。よって、光制限部材４無しでは、実質的な斜め露光が実現できなくなる。光制限部材４は、この対称性を崩すことで、斜め露光を実現できるものであればよく、図２に示すように、設定角度θｓの照射角の光Ｌｓに対して対称となる角度−θｓの光Ｌｓ’を遮光するものなどであればよい。
【００１８】
図４は、光制限部材４の具体的な構成例を示している。この光制限部材４は、走査方向の前後方向で対称となる斜め露光の一方を遮光するものであり、設定角度θｓで斜め露光を行う際には、走査方向に沿った光で設定角度θｓで斜めに照射される光Ｌｓを通過させる開口部４Ａと、それとは対称の−θｓの照射角度の光Ｌｓ’を遮光する遮光部４Ｂを交互に備えている。光制限部材４は、それ自体で通過する光の角度を規制する必要は無く、走査方向に沿った光の照射角度に非対称性が付与できれば良いので、高い加工精度で開口部４Ａや遮光部４Ｂを加工する必要が無い。
【００１９】
光配向用露光装置１における偏光子５は、光学フィルタ３と光制限部材４を通過した光を偏光光にして被照射面１０Ｓに照射するものであり、偏光特性に角度依存性がないワイヤーグリッド偏光子を用いることが好ましい。また、偏光子５の配置によって、走査方向の前後方向の光に非対称性が付与できる場合には、偏光子５に光制限部材４を兼用させ、個別の光制限部材４を省略することができる。
【００２０】
図５は、偏光子５によって光制限部材を兼用させた光配向用露光装置１の構成例を示している。ここでは、偏光子５が一つのランプ２Ａに付き２つのワイヤーグリッド偏光子５Ａ，５Ｂを備えており、各ワイヤーグリッド偏光子５Ａ，５Ｂがホルダー５Ｈで保持され、ホルダー５Ｈは、支持枠５Ｆに支持されている。
【００２１】
このような構成において、ランプ２Ａから照射される光が２つのワイヤーグリッド偏光子５Ａ，５Ｂの境界部分のホルダー５Ｈに制限される照射上限角をθａとすると、光学フィルタ３における設定角度θｓが、θａ＜θｓの関係にあるときに、片側のワイヤーグリッド偏光子５Ｂ（又は５Ａ）の開口を塞ぐ遮光体６を設けることで、光制限部材を省略しても、感光波長による斜め露光が可能になる。これは、遮光体６によって、走査方向に沿った光の照射角度θｓに非対称性が付与されることになるからである。
【００２２】
このような光配向用露光装置１を用いた露光方法では、光配向膜となる被照射面に対して偏光走査露光を行うに際して、光源２からの散乱光を被照射面１０Ｓに出射し、光学フィルタ３を通過することで、光源２から出射された光のうち、光配向膜の感光波長を選択的に出射し、光学フィルタ３は、走査方向に沿った照射角度が被照射面１０Ｓの法線方向に対して設定角度以上となる斜め露光で、感光波長の光の透過率がピークになる波長透過特性を有し、光学フィルタ３を通過した光を走査方向の前後方向で非対称に制限する。
【００２３】
これによって、プレチルト角を安定して出現させることができる斜め露光を安価な散乱光源（体積光源）を用いて行うことができ、また、光配向用露光装置１がコンパクトな形態であっても均一な光照射が可能になる。更には、光の照射方向を精度良く斜めに制限する光学部材（ルーバーなど）が不要になるので、比較的安価な設備で、プレチルト角を効果的に出現させる斜め露光を実現することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１：光配向用露光装置，
２：光源，２Ａ：ランプ，２Ｂ：リフレクタ，
３：光学フィルタ，４：光制限部材，５：偏光子，
５Ａ，５Ｂ：ワイヤーグリッド偏光子，５Ｈ：ホルダー，５Ｆ：支持枠，
６：遮光体，１０：基板，１０Ｓ：被照射面，２０：ステージ
【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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