(57)【要約】【課題】光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域を分割した分割領域における境界付近の配向乱れを解消する。【解決手段】液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光用マスク１０であって、複数の分割領域の一つの分割領域（第２分割領域Ｄａ２）に対応する開口パターンを備え、該開口パターンにおける各開口ａ間に、当該開口ａを透過して前記分割領域（第２分割領域Ｄａ２）に隣接する分割領域（第１分割領域Ｄａ１）に達する光を打ち消す位相反転機能部１１を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光用マスクであって、
前記複数の分割領域の一つの分割領域に対応する開口パターンを備え、
該開口パターンにおける各開口間に、当該開口を透過して前記分割領域に隣接する分割領域に達する光を打ち消す位相反転機能部を備えることを特徴とする光配向露光用マスク。
【請求項２】
前記位相反転機能部は、露光光の位相を１８０°シフトして透過させることを特徴とする請求項１記載の光配向露光用マスク。
【請求項３】
前記位相反転機能部は、前記開口間の全体に設けられ、光透過率が前記隣接する分割領域の光配向に影響しない大きさに設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光配向露光用マスク。
【請求項４】
前記位相反転機能部は、前記開口の縁部に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の光配向露光用マスク。
【請求項５】
前記開口の縁部を当該開口に対応する分割領域の内側に設け、前記縁部の外側に前記位相反転機能部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の光配向露光用マスク。
【請求項６】
液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光装置であって、
被露光面に露光光を斜め照射する第１光源部と、
前記第１光源部とは異なる角度で被露光面に露光光を斜め照射する第２光源部と、
前記複数の分割領域の一つである第１分割領域を前記第１光源部の露光光でプロキシミティ露光するための第１マスクパターンと、
前記第１分割領域に隣接する第２分割領域を前記第２光源部の露光光でプロキシミティ露光するための第２マスクパターンを備え、
前記第２マスクパターンの開口パターンにおける各開口間に、当該開口を透過して前記第１分割領域に達する光を打ち消す位相反転機能部を設けることを特徴とする光配向露光装置。
【請求項７】
液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光装置であって、
被露光面に露光光を斜め照射する第１光源部と、
前記第１光源部とは異なる角度で被露光面に露光光を斜め照射する第２光源部と、
前記複数の分割領域の一つである第１分割領域を前記第１光源部の露光光でプロキシミティ露光するための第１マスクパターンと、
前記第１分割領域に隣接する第２分割領域を前記第２光源部の露光光でプロキシミティ露光するための第２マスクパターンを備え、
前記第１マスクパターンの開口パターンにおける各開口間に、当該開口を透過して前記第２分割領域に達する光を打ち消す位相反転機能部を設け、
前記第２マスクパターンの開口パターンにおける各開口間に、当該開口を透過して前記第１分割領域に達する光を打ち消す位相反転機能部を設けることを特徴とする光配向露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の配向膜を形成するための光配向露光用マスク、及び光配向露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の配向膜を形成する方式として、液晶のプレチルト角の大きさと配向方向を決めるために、配向膜となる感光性高分子膜に対して紫外線を斜めに照射する光配向露光方式が知られている。
【０００３】
一方、液晶表示素子の一つの単位画像領域（画素又はサブ画素、或いはそれらの集合領域）を２つ若しくはそれ以上に分割して、分割した領域毎に液晶の配向方向を変えることにより、液晶パネルの視野角を改善することが行われており、この方法は、画素分割法或いはマルチドメイン法と呼ばれている。
【０００４】
前述した光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合には、配向材料膜上の被露光面に対して異なる角度で照射する複数の紫外線露光光を形成し、一つのマスクパターンを介して単位画像領域を分割した一つの領域に一方向から紫外線を照射し、他のマスクパターンを介して単位画像領域を分割した他の領域に他方向から紫外線を照射する。これによって、単位画像領域を分割した複数の領域毎にプレチルト角と配向方向が異なる光配向処理を施すことができる。
【０００５】
この際、下記特許文献１に記載の従来技術では、直線状に配列された複数の単位画像領域のそれぞれをその配列方向に沿った分割線で２つの領域に分割し、被露光面を単位画像領域の配列方向に沿って移動させて複数の単位画像領域を走査露光することで、複数の単位画像領域に対して連続的に光配向処理を施している。この従来技術では、分割された一つの領域に対応する開口パターンとそれに隣接する他の領域に対応する開口パターンを有する２つのマスクパターンを用いている。そして、それぞれの開口パターンに走査方向に沿った露光光で且つ被露光面に対して異なる角度の紫外線露光光を照射し、マスクパターンを被露光面に投影露光（プロキシミティ露光）することで、分割された２つの領域に走査方向に沿った互いに異なる方向の光配向処理を施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、光配向処理に用いられる光配向露光装置を示した説明図である。光配向露光装置は、図１（ａ）に示すように、第１光源部１、第２光源部２、第１マスクパターンＭ１と第２マスクパターンＭ２を有するマスクＭを備える。そして、光配向処理では、走査方向Ｓに沿って移動する被露光基板Ｂに対して、第１光源部１から照射角度θ１の露光光を照射する第１の露光を行い、その後第２光源部２から照射角度−θ１の露光光を照射する第２の露光を行う。その際、第１の露光はマスクＭの第１マスクパターンＭ１の開口を透過する光で露光し、第２の露光はマスクＭの第２マスクパターンＭ２の開口を透過する光で露光する。
【０００８】
図１（ｂ）は、マスクＭのマスクパターンを示した平面図である。マスクＭの第１マスクパターンＭ１の各開口ａ１は単位画像領域を分割する一つの分割領域に対応する開口幅ｗを有しており、マスクＭの第２マスクパターンＭ２の各開口ａ２は単位画像領域を分割する他の分割領域に対応する開口幅ｗを有している。開口ａ１，ａ２は走査方向に交差する方向に沿って等間隔で複数配置され、第１マスクパターンＭ１における隣接する開口ａ１の間の走査方向に沿った位置に第２マスクパターンＭ２の開口ａ２が配置されている。
【０００９】
図２は、マスクＭを介した露光を走査方向と交差する方向からみた説明図である。第１の露光では、図２（ａ）に示すように、開口ａ１を透過した光で単位画像領域Ｐａ内の一つの分割領域（第１分割領域Ｄａ１）の露光を行い、第２の露光では、図２（ｂ）に示すように、開口ａ２を透過した光で単位画像領域Ｐａ内の他の分割領域（第２分割領域Ｄａ２）の露光を行う。
【００１０】
この際、開口ａ１，ａ２を透過する光の中には、回折光やコリメーション半角などによって開口幅から外側に広がる光Ｌｓが存在するので、被露光面Ｂｓには、マスクＭの開口直下の領域だけでなく、その領域をはみ出して露光光が照射されることになる。これによると、一つの単位画像領域Ｐａ内の分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の露光が図２（ｃ）に示す露光強度で順次行われることになり、前述した回折光やコリメーション半角などによるはみ出し露光によって、分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の境界付近の範囲ｅで二重露光がなされることになる。
【００１１】
ここで、第２の露光による範囲ｅの分割領域Ｄａ２側は、配向材料における光異性化反応の可逆性によって適正な光配向が得られるが、領域ｅの分割領域Ｄａ１側の領域ｅ１では所望の方向の光配向が得られない問題が生じる。領域ｅ１における配向乱れは、前述した回折光やコリメーション半角によるはみだし露光による不十分な強度の二重露光で生じるものであり、その幅はマスクと被露光面との間隔が大きくなるほど広くなる。近年の液晶パネルの大画面化に対応して１回の露光面積は大きくなっており、マスクの撓みなどを考慮するとマスクと被露光面の間隔はある程度大きくならざるを得ず、それによって配向乱れが生じる部分の幅も十数μｍから数十μｍ程度になっている。配向乱れが生じている部分に対してはこれまで遮光膜で覆って液晶パネルからの光漏れを防いでいたが、液晶パネルの高精細化によってより狭い単位画像領域Ｐａの幅が求められる状況下では、配向乱れが生じる部分をできる限り無くして有効画像領域を十分に確保することが求められている。
【００１２】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域を分割した分割領域における境界付近の配向乱れを解消すること、単位画像領域の狭幅化に対して十分な有効画像領域を確保すること、などが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するために、本発明は、液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光用マスク、或いはこの光配向露光用マスクを用いた光配向露光装置であって、この光配向露光用マスクが、前記複数の分割領域の一つの分割領域に対応する開口パターンを備え、該開口パターンにおける各開口間に、当該開口を透過して前記分割領域に隣接する分割領域に達する光を打ち消す位相反転機能部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このような特徴を有する光配向露光用マスク或いは光配向露光装置によると、複数の分割領域の一つの分割領域に対応する開口パターンを透過してこの分割領域に隣接する分割領域に達する光が存在する場合であっても、開口間に設けた位相反転機能部を透過した光が開口を透過して隣接する分割領域に達する光を打ち消すので、分割領域境界付近の二重露光を回避することができる。これによって、単位画像領域を分割した分割領域における境界付近の配向乱れを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、光配向処理に用いられる光配向露光装置を示した説明図であり、図１（ｂ）は、マスクのマスクパターンを示した平面図である。
【図２】マスクを介した露光を走査方向と交差する方向からみた説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光配向露光装置及び光配向露光方法を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光配向露光方法による被露光面Ｂｓ上の光配向状態を示した説明図である。図７（ａ）は第１の露光による光配向状態、図７（ｂ）は第１の露光後に第２の露光を加えた後の光配向状態をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図３は本発明の一実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。光配向露光用マスク１０は、液晶表示素子の各単位画像領域を分割する複数の分割領域の一つの分割領域（第２分割領域Ｄａ２）に対応する開口パターンを備えている。そして、この光配向露光用マスク１０は、開口パターンにおける各開口ａ間に、この開口ａを透過して隣接する分割領域（第１分割領域Ｄａ１）側に達する光を打ち消す位相反転機能部１１を備えている。ここでいう位相反転機能部１１とは、露光光の位相を１８０°シフトして透過させる機能を有するものであり、開口ａを透過した光と位相反転機能部１１を透過した光の位相差が１８０°になる（反転する）ものである。例えば、露光光の中心波長をλとし、位相反転機能部１１の厚さをｄ1，屈折率をｎ1とし、開口ａの透過厚さをｄ2，屈折率をｎ2とすると、（２π／λ）・（ｎ1・ｄ1〜ｎ2・ｄ2）＝πの関係を有する。
【００１７】
また、図３に示した実施形態では、位相反転機能部１１は、開口ａ間の全体に設けられ、その光透過率が隣接した分割領域（第１分割領域Ｄａ１）の光配向に影響しない大きさに設定されている。すなわち、位相反転機能部１１を透過した光は強度が弱められ、その透過光が第１分割領域Ｄａ１に照射されたとしても、第１分割領域Ｄａ１に単独で施される光配向には影響しないようにしている。
【００１８】
このような光配向露光用マスク１０を用いて露光を行った場合の被露光面Ｂｓでの露光強度は図３に示すようになる。すなわち、通常のマスクパターンのように開口ａの外側が遮光部の場合には、回折光やコリメーション半角によって破線で示すようなはみ出し露光がなされるが、光配向露光用マスク１０を用いることで、はみ出し露光が位相反転機能部１１を透過した光で打ち消されることになり、第２分割領域Ｄａ２の外側には露光強度がほぼゼロになる領域ｚ１が形成されることになる。また、第１分割領域Ｄａ１は位相反転機能部１１を透過した光で露光されるが、その露光強度は第１分割領域Ｄａ１に対して単独で行われる光配向処理に影響しない程度の大きさになっている。
【００１９】
このような光配向露光用マスク１０を用いることで、液晶表示素子の単位画像領域を分割した分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の境界付近での二重露光を回避することができ、これによって、分割領域Ｄａ１，Ｄａ２における境界付近の配向乱れを解消することができる。
【００２０】
図４は本発明の他の実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。光配向露光用マスク１０（１０Ａ）は、液晶表示素子の各単位画像領域を分割する複数の分割領域の一つの分割領域（第２分割領域Ｄａ２）に対応する開口パターンを備え、開口パターンにおける各開口ａ間に、この開口ａを透過して隣接する分割領域（第１分割領域Ｄａ１）側に達する光を打ち消す位相反転機能部１１を備えており、この実施形態に係る光配向露光用マスク１０Ａでは、前述した位相反転機能部１１が開口ａの縁部に設けられている。また、この光配向露光用マスク１０Ａの開口ａの間は、位相反転機能部１１を除いては遮光部１２が形成されている。
【００２１】
このような光配向露光用マスク１０Ａを用いて露光を行った場合の被露光面Ｂｓでの露光強度は図４に示すようになる。すなわち、通常のマスクパターンのように開口ａの縁部が遮光部の場合には、回折光やコリメーション半角によって破線で示すようなはみ出し露光がなされるが、光配向露光用マスク１０Ａを用いることで、はみ出し露光が開口ａの縁部に設けた位相反転機能部１１を透過した光で打ち消されることになる。ここでの位相反転機能部１１の幅は、回折光やコリメーション半角などによるはみ出し露光を打ち消すのに十分な幅であれば良い。
【００２２】
図５は本発明の他の実施形態に係る光配向露光用マスクを示した説明図である。光配向露光用マスク１０（１０Ｂ）は、液晶表示素子の各単位画像領域を分割する複数の分割領域の一つの分割領域（第２分割領域Ｄａ２）に対応する開口パターンを備え、開口パターンにおける各開口ａ間に、この開口ａを透過して隣接する分割領域（第１分割領域Ｄａ１）側に達する光を打ち消す位相反転機能部１１を備えており、この実施形態に係る光配向露光用マスク１０Ｂでは、開口ａの縁部１２ａを当該開口ａに対応する分割領域（第２分割領域Ｄａ２）の内側に設け、縁部１２ａの外側に位相反転機能部１１を設けている。ここでは、縁部１２ａと位相反転機能部１１の外側に遮光部１２が形成されている。
【００２３】
このような光配向露光用マスク１０Ｂを用いて露光を行った場合の被露光面Ｂｓでの露光強度は図５に示すようになる。すなわち、開口ａの縁部１２ａが遮光部１２の場合には、回折光やコリメーション半角によって破線で示すようなはみ出し露光がなされるが、このはみ出し露光のうち比較的露光強度の高い光を開口ａに対応する分割領域（第２分割領域Ｄａ２）内に収める。そして、隣接する分割領域（第１分割領域Ｄａ１）まで広がった比較的強度の弱い光を位相反転機能部１１で打ち消すようにしている。
【００２４】
図６を参照にして、このような光配向露光用マスク１０を用いた光配向露光装置及び光配向露光方法を説明する。図６（ａ）は光配向露光装置の概略構成を示し、図６（ｂ）は被露光基板における単位画像領域の配列例を示している。光配向露光装置１００は基板走査手段１０１を備えており、被露光面Ｂｓを有する被露光基板Ｂは基板走査手段１０１によって走査方向Ｓに沿って移動する。走査方向Ｓは、複数の単位画像領域Ｐａの配列方向であり且つ単位画像領域を分割する分割線ＤＬに沿った方向である。そして、第１マスクパターンＭ１及び第１光源部１１１、第２マスクパターンＭ２及び第２光源部１１２を、走査方向Ｓに沿って配置している。第１光源部１１１及び第２光源部１１２は、走査方向Ｓに沿った露光光で且つ被露光面Ｂｓに対して異なる角度（θ１，−θ１）の紫外線露光光を照射するものである。
【００２５】
このような構成の光配向露光装置１００によると、走査方向Ｓに沿って移動する被露光面Ｂｓに対しては、先ず第１の露光で、第１光源部１１１によって第１マスクパターンＭ１を介して第１分割領域Ｄａ１を単独でプロキシミティ露光し、その後の第２の露光では、第２光源部１１２によって第２マスクパターンＭ２を介して第２分割領域Ｄａ２を単独でプロキシミティ露光する。この際、第２の露光で用いられる第２マスクパターンＭ２において、前述した光配向露光用マスク１０（１０Ａ，１０Ｂ）を採用することが効果的である。また、第１の露光で用いられる第１マスクパターンＭ１と第２の露光で用いられる第２マスクパターンＭ２の両方において、前述した光配向露光用マスク１０を採用することもできる。この場合には、第１の露光及び第２の露光の両方において前述したはみ出し露光を抑制することができる。なお、第１マスクパターンＭ１と第２マスクパターンＭ２は単一のマスクに形成しても異なるマスクに形成してもよい。
【００２６】
図７は、本発明の実施形態に係る光配向露光方法による被露光面Ｂｓ上の光配向状態を示した説明図である。図７（ａ）は第１の露光による光配向状態、図７（ｂ）は第１の露光後に第２の露光を加えた後の光配向状態をそれぞれ示している。図示の例では、一つの画素Ｐ１をＲＧＢの色毎に分けたサブ画素を単位画像領域Ｐａとして、各サブ画素を第１分割領域Ｄａ１と第２分割領域Ｄａ２に分割している。
【００２７】
第１マスクパターンＭ１を用いた第１の露光では、図７（ａ）に示すように、各第１分割領域Ｄａ１に単独で走査方向Ｓと同方向の光配向が施される。次ぎに、第２マスクパターンＭ２を用いた第２の露光では、図７（ｂ）に示すように、各第２分割領域Ｄａ２に単独で走査方向Ｓとは逆方向の光配向が施される。この際、第２の露光では、第２分割領域Ｄａ２の全域を露光するが、第２マスクパターンＭ２は前述した位相反転機能部１１を備えているので、第２分割領域Ｄａ２に達するようなはみ出し露光が生じない。これによって、第１分割領域Ｄａ１と第２分割領域Ｄａ２の境界付近での二重露光が解消され、その境界付近での配向乱れを回避することが可能になる。
【００２８】
このような特徴を有する光配向露光装置１００を用いた光配向露光方法によると、単位画像領域Ｐａ内の全領域で配向乱れを抑制し、単位画像領域Ｐａ内を一方向に光配向した領域と他方向に光配向した領域にすることができるので、光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域Ｐａの狭幅化に対して十分な有効画像領域を確保することができる。
【００２９】
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。特に、図６（ａ）に示した実施形態では、被露光基板Ｂの移動（走査）する態様を示しているが、これに限らず、固定した被露光基板Ｂに対して、第１の露光と第２の露光を行うものであってもよい。また、図６（ａ）に示した例では、単位画像領域Ｐａを２分割する例を示しているが、本発明の実施形態に係る光配向露光装置及びこれを用いた光配向露光方法はこれに限らず、単位画像領域Ｐａを３分割以上に分割するものに対して適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１，１１１：第１光源部，２，１１２：第２光源部，
Ｍ１：第１マスクパターン，Ｍ２：第２マスクパターン，Ｍ：マスク，
Ｂ：被露光基板，Ｂｓ：被露光面，ａ，ａ１，ａ２：開口，
Ｐａ：単位画像領域，Ｄａ１：第１分割領域，Ｄａ２：第２分割領域，
１０，１０Ａ，１０Ｂ：光配向露光用マスク，
１１：位相反転機能部，１２：遮光部，１２ａ：縁部，
１０１：基板走査手段
【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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