(57)【要約】【課題】液晶層を挟持する二枚の基板の配向膜の配向方向を容易かつ確実に一致させることができる液晶装置の製造装置及び製造方法を提案する。【解決手段】配向膜１２，２２が形成された一対の基板１０，２０間に液晶を挟持する液晶装置の製造装置５０であって、一対の基板１０，２０を互いの配向膜形成面１０ａ，２０ａが背向するように保持するステージ５２と、ステージ５２に保持された一対の基板１０，２０のいずれか一方の配向膜形成面１０ａ，２０ａに対して偏光Ｌを照射する照明光学系６０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持する液晶装置の製造装置であって、
前記一対の基板を互いの配向膜形成面が背向するように保持するステージと、
前記ステージに保持された前記一対の基板のいずれか一方の前記配向膜形成面に対して偏光を照射する照明光学系と、
を備えることを特徴とする液晶装置の製造装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、光源からの光の照射方向を切り替える切替光学部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項３】
前記照明光学系は、前記光源と前記切替光学部材との間に、偏光素子を保持する保持部を備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項４】
前記照明光学系は、前記切替光学部材と前記ステージとの間に、一対の偏光素子を保持する保持部を備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項５】
前記ステージは、保持した前記一対の基板の間に配置される遮光部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項６】
前記ステージは、一対の基板のそれぞれの外縁部に設けられたアライメントマーク同士を、重ねて観察するための貫通孔を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項７】
前記ステージは、保持した前記一対の基板を回転させるための旋回機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項８】
配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持する液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板を互いの配向膜形成面が背向するように保持する工程と、
照明光学系からの偏光により前記一対の基板の一方の前記配向膜形成面を照射する工程と、
前記光学系からの偏光の照射方向を切り替えて前記一対の基板の他方の前記配向膜形成面を照射する工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項９】
前記一対の基板を互いの前記配向膜形成面が対向するように配置し固着させる工程を更に有することを特徴とする請求項８に記載の液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶プロジェクタのライトバルブや携帯電話等のディスプレイとして用いられる液晶装置には、その液晶層を挟持する二枚の基板の最表面に、それぞれ液晶分子の配列を制御するための配向膜が形成されている。
この配向膜としては、ポリイミド等の高分子有機膜をラビング処理したものが広く使用されている。
【０００３】
ラビング処理は製造装置が簡単であるという利点を有するものの、製造工程において静電気や埃が発生するため、配向処理後に洗浄工程が必要となるとともに、静電気によりあらかじめ基板に設けられたＴＦＴ素子等が破壊され、これが製造時の歩留まりを下げる原因にもなっている。また、ラビング処理は、物理的に配向膜と接触するため、傷が生じやすく、コントラスト低下などの表示品位上の不具合も生じる。
【０００４】
これに対し、近年ラビングを行わない液晶配向膜制御技術が注目されている。とりわけ、偏光紫外線を基板上に設けられた塗膜に照射して、液晶配向を生じさせる光配向法は、簡便であり盛んに研究が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１４７５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二枚の基板の最表面に形成される配向膜は、液晶分子を同一方向に配列させるために、その配向方向を一致させる必要がある（横電界モード、ＥＣＢモードの場合）。
しかしながら、従来は、二枚の基板に別々に配向膜を位置合わせして形成した後に、その二枚の基板を位置合わせして組み立てるため、誤差の積み重ねによって、配向膜の配向方向にずれが生じてしまい、コントラストが低くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、液晶層を挟持する二枚の基板の配向膜の配向方向を容易かつ確実に一致させることができる液晶装置の製造装置及び製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液晶装置の製造装置及び製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第一の発明は、配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持する液晶装置の製造装置であって、前記一対の基板を互いの配向膜形成面が背向するように保持するステージと、前記ステージに保持された前記一対の基板のいずれか一方の前記配向膜形成面に対して偏光を照射する照明光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記照明光学系は、光源からの光の照射方向を切り替える切替光学部材を備えることを特徴とする。
前記照明光学系は、前記光源と前記切替光学部材との間に、偏光素子を保持する保持部を備えることを特徴とする。
前記照明光学系は、前記切替光学部材と前記ステージとの間に、一対の偏光素子を保持する保持部を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記ステージは、保持した前記一対の基板の間に配置される遮光部材を備えることを特徴とする。
前記ステージは、一対の基板のそれぞれの外縁部に設けられたアライメントマーク同士を、重ねて観察するための貫通孔を備えることを特徴とする。
前記ステージは、保持した前記一対の基板を回転させるための旋回機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
第二の発明は、配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持する液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板を互いの配向膜形成面が背向するように保持する工程と、照明光学系からの偏光により前記一対の基板の一方の前記配向膜形成面を照射する工程と、前記光学系からの偏光の照射方向を切り替えて前記一対の基板の他方の前記配向膜形成面を照射する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
前記一対の基板を互いの前記配向膜形成面が対向するように配置し固着させる工程を更に有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る液晶装置の製造装置及び製造方法の実施形態について、図を参照して説明する。
［液晶装置］
図１は、本実施形態の液晶装置１の概略構成を示す模式的断面図である。
液晶装置１は、対向する一対のガラス等の基板１０，２０の間に液晶層３０を挟持した構成を有する。下基板１０の内面側（液晶層側）には下電極１１と配向膜１２とが順次形成されており、上基板２０の内面側には上電極２１と配向膜２２とが順次形成されている。
【００１３】
この液晶装置１は、アクティブマトリクス型若しくはパッシブ型のいずれの構造をとってもよい。アクティブマトリクス型の構造を採る場合には、画素スイッチング素子として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；三端子素子）又はＭＩＭ構造を有するＴＦＤ（Thin Film Diode；二端子素子）のいずれを用いることもできる。
また、この液晶装置１は透過型若しくは反射型のいずれの構造であってもよい、さらに、これらの基板１０，２０には必要に応じてカラーフィルタを設けることができる。
【００１４】
配向膜１２，２２は、偏光紫外線を基板１０，２０上に設けられた塗膜（配向膜形成材料）に照射して、液晶配向を生じさせる光配向法により形成されたものである。
この光配向法は、有機分子中の光配向機能を発現させる光配向性基、例えばアゾ基等の光異性化によるもの、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基等の光二量化によるもの、ベンゾフェノン基等の光架橋やポリイミド樹脂等の光分解によるもの等が報告されている。
光異性化、光二量化や光架橋を利用した配向膜形成材料としては、基板１０，２０に塗布した際に均一な膜が得られるように、側鎖や主鎖に前記のような光配向性基を導入した高分子材料が用いられる。
【００１５】
［製造装置］
次に、液晶装置１を製造するための製造装置５０について説明する。
図２は、液晶装置１を製造するための製造装置５０の概略構成を示す模式図である。
製造装置５０は、基板１０，２０を保持するステージ５２と、ステージ５２に保持された基板１０，２０に対して偏光紫外線を照射する照明光学系６０とを備えている。
【００１６】
ステージ５２は、基板１０，２０を、それぞれの配向膜形成面１０ａ，２０ａが背向し、かつ、平行な位置関係で保持するものであって、平板形の本体部５３と、本体部５３の上面側に基板１０を保持可能に設けられた第一保持部５４と、本体部５３の下面側に基板１０を保持可能に設けられた第二保持部５５等から構成される。
【００１７】
本体部５３は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、少なくとも基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａよりも大きな平面面積を有する平板形の部材である。
本体部５３は、後述する偏光紫外線Ｌが透過できないようにするために設けられる。つまり、一方の基板１０に向けて照射した偏光紫外線Ｌが基板１０を透過した後に、他方の基板２０にまで到達しないようになっている。
これにより、基板１０，２０上に塗布された配向膜形成材料は別々に露光されるようになっており、一方の配向膜形成材料を露光する際に他方の配向膜形成材料に影響を与えないようになっている。
【００１８】
第一保持部５４，第二保持部５５は、それぞれ本体部５３に垂直に立設する平面視枠形の部材からなり、その先端が平坦に形成される。そして、第一保持部５４，第二保持部５５の先端（面）には、それぞれ真空吸着機構（不図示）が形成されて、基板１０，２０を平坦な状態で吸着保持可能となっている。
第一保持部５４，第二保持部５５は、基板１０，２０の外縁領域に当接して、基板１０，２０を高い精度で平行となるように保持する。
なお、第一保持部５４，第二保持部５５の保持機構としては、真空吸着機構に限らない。例えば、エアシリンダ等により駆動されるクランプ機構であってもよい。
【００１９】
図３は、ステージ５２の本体部５３に形成された貫通孔５６を示す模式図である。
基板１０，２０の外縁領域には、２つの位置決め用アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が形成されている。
ステージ５２の第一保持部５４，第二保持部５５上に基板１０，２０を吸着保持する際には、２つの基板１０，２０に形成された２つのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２同士がそれぞれ重なるように位置決めする必要がある。
このため、２つの基板１０，２０のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を重ねて観察できるように、本体部５３にはアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に対応する位置に貫通孔５６が形成される。貫通孔５６の形状、大きさは、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の形状、大きさ、観察方法によって、適宜、規定される。
【００２０】
図２に戻り、ステージ５２は、基板１０，２０を保持した状態で、基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａと直交する方向（鉛直方向）に回転軸Ｊを有する旋回機構（不図示）を備える。回転軸Ｊは、保持された基板１０，２０の略中心を貫通位置に配置される。
これにより、後述する偏光紫外線Ｌの照射方向に対して基板１０，２０を垂直に保持しつつ、偏光紫外線Ｌの偏光方向に対して、基板１０，２０を任意の角度で旋回させることが可能となっている。
【００２１】
照明光学系６０は、紫外線を照射する光源６１と、光源６１から照射された紫外線を一方向に導くためのリフレクタ６２と、光源６１及びリフレクタ６２からの紫外線を偏光させる偏光子６３と、偏光子６３を透過した偏光紫外線Ｌを所定の二方向に切替可能に反射させる切替用ミラー６５と、偏光紫外線Ｌを反射して基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａに照射する対物ミラー６６，６８と、切替用ミラー６５と対物ミラー６６，６８との間に配置される中継ミラー６７，６９等から構成される。
なお、偏光子６３が取外し可能な場合には、照明光学系６０は偏光子６３を保持する保持部材を備えていればよい。
【００２２】
図２に示すように、照明光学系６０の各光学部材は、偏光紫外線Ｌを基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａに対して直交する方向から照射するように、高い位置精度で配置される。例えば、基板１０に対して偏光紫外線Ｌを照射する中継ミラー６７，対物ミラー６６と、基板２０に対して偏光紫外線Ｌを照射する中継ミラー６９，対物ミラー６８とは、基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａと平行な仮想平面に対して、面対称となるように配置される。
【００２３】
そして、切替用ミラー６５は、偏光紫外線Ｌを反射する方向を切り替えるための回転機構（不図示）を備えており、基板１０に偏光紫外線Ｌを照射する光学系（中継ミラー６７，対物ミラー６６）又は基板２０に偏光紫外線Ｌを照射する光学系（中継ミラー６９，対物ミラー６８）のいずれか一方に、偏光紫外線Ｌを反射するようになっている。
【００２４】
［製造方法］
次に、製造装置５０を用いた液晶装置１の製造方法について説明する。
まず、製造装置５０のステージ５２の第一保持部５４，第二保持部５５に対して、基板１０，２０を位置合わせして載置・保持する。基板１０，２０は、配向膜形成面１０ａ，２０ａがそれぞれ露出するように、第一保持部５４，第二保持部５５に保持される。
具体的には、まず、第二保持部５５に対して、基板２０を載置・保持する。この際、基板２０のアライメントマークＡＭ２が、本体部５３に形成された貫通孔５６の略直下に位置するように、位置決めする。
次に、第一保持部５４に対して、基板１０を載置する。そして、基板１０に形成されたアライメントマークＡＭ１が、基板２０に形成されたアライメントマークＡＭ２に一致（重畳）するように位置合わせして、吸着保持する。
なお、基板１０、基板２０のステージ５２に載置・保持してもよい。
また、基板１０，２０に形成されたアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２は、製造装置５０の直上に配置されたＣＣＤカメラ５８により観察される。
【００２５】
次に、基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａに対して、配向膜形成材料を塗布する。なお、基板１０，２０をステージ５２上に載置する前に、配向膜形成面１０ａ，２０ａに対して、予め配向膜形成材料を塗布しておいてもよい。
【００２６】
次いで、基板１０の配向膜形成面１０ａに塗布した配向膜形成材料に対して、照明光学系６０からの偏光紫外線Ｌを照射する。具体的には、切替用ミラー６５を所定の角度に位置合わせした後に、光源６１を点灯することで、偏光紫外線Ｌが中継ミラー６７，対物ミラー６６を経て、基板１０の配向膜形成面１０ａ上の配向膜形成材料に照射される。
そして、基板１０の配向膜形成面１０ａに対する偏光紫外線Ｌの照射を所定時間行うことで、配向膜１２を形成（露光）する。
【００２７】
次いで、一旦、光源６１を消灯すると共に切替用ミラー６５を９０°回転させた後に、再び光源６１を点灯することで、偏光紫外線Ｌが中継ミラー６９，対物ミラー６８を経て、基板２０の配向膜形成面２０ａ上の配向膜形成材料に照射される。
そして、基板２０の配向膜形成面２０ａに対する偏光紫外線Ｌの照射を所定時間行うことで、配向膜２２を形成（露光）する。なお、光源のＯＮ／ＯＦＦは、シャッターを用いて行ってもよい。
【００２８】
そして、最後に、基板１０，２０をステージ５２上から取外した後に、図１に示すように、基板１０，２０を互いの配向膜１２，２２を対向させて貼り合わせる。この際、基板１０，２０の位置決めは、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が利用される。
なお、基板１０，２０の間に挟持される液晶層３０は、基板１０，２０を貼り合せた後に、基板１０，２０の間に真空注入する場合であってもよいし、予め基板１０上に液晶層３０を塗布した後に、基板２０を貼り合わせる場合であってもよい。
【００２９】
以上の工程を経ることで、液晶装置１が製造される。
なお、基板１０，２０の配向膜形成面１０ａ，２０ａに対して偏光紫外線Ｌを照射して配向膜１２，２２を形成する際には、マスクを用いて配向膜形成面１０ａ，２０ａを複数の領域に区画して露光してもよい。この際、ステージ５２の旋回機構により基板１０，２０を旋回させて、各領域毎に露光することで、各領域毎に偏光方向が異なる偏光紫外線Ｌを照射することもできる。これにより、配向膜１２，２２は、配向方向が異なる複数の領域を有するものとなる。
【００３０】
また、基板１０の配向膜１２を形成した後に、切替用ミラー６５を９０°回転させると同時にステージ５２を旋回機構により旋回させて、基板２０の配向膜２２を形成してもよい。なお、ステージ５２を旋回機構により旋回させるのに代えて、偏光子６３を旋回させて偏光方向を変えてもよい。これにより、配向膜１２，２２の配向方向を変えることができる。
【００３１】
［製造装置の変形例］
図４は、製造装置５０の変形例を示す図である。
製造装置５０の照明光学系６０としては、偏光子６４ａを対物ミラー６６と基板１０との間、偏光子６４ｂを対物ミラー６８と基板２０との間に、それぞれ配置してもよい。偏光子６４ａ，６４ｂの偏光方向は、一致させてもよいし、異ならせてもよい。
偏光子６４ａ，６４ｂの偏光方向を異ならせた場合には、上述した実施形態の場合のように、ステージ５２を旋回させたり、偏光子６３を旋回させたりする必要がなくなる。そして、この場合には、回転移動する部材を最小限に抑えることができるので、偏光紫外線Ｌの偏光方向、ひいては配向膜１２，２２の配向方向をより高精度に一致又は所定角度（例えば９０°等）で異ならせることができる。
なお、偏光子６４ａ，６４ｂが取外し可能な場合には、照明光学系６０は偏光子６４ａ，６４ｂを保持する保持部材を備えていればよい。
【００３２】
〔電子機器〕
図５（ａ）〜（ｄ）は、上述の液晶装置１を備える電子機器の例を示している。
図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ａ）において、携帯電話１０００は、上述した液晶装置１を用いた表示部１００１を備える。
図５（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）において、時計１１００は、上述した液晶装置１を用いた表示部１１０１を備える。
図５（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図５（ｃ）において、情報処理装置１２００は、キーボードなどの入力部１２０２、上述した液晶装置１を用いた表示部１２０６、情報処理装置本体（筐体）１２０４を備える。
図５（ｄ）は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図５（ｄ）において、薄型大画面テレビ１３００は、薄型大画面テレビ本体（筐体）１３０２、スピーカーなどの音声出力部１３０４、上述した液晶装置１を用いた表示部１３０６を備える。
【００３３】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すそれぞれの電子機器は、本実施形態の製造装置・方法により製造された液晶装置１を表示手段として備えているので、表示品質（コントラスト）に優れた電子機器となる。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の液晶装置１の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】液晶装置１を製造するための製造装置５０の概略構成を示す模式図である。
【図３】ステージ５２の本体部５３に形成された貫通孔５６を示す模式図である。
【図４】製造装置５０の変形例を示す図である。
【図５】液晶装置１を備える電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…液晶装置、  １０，２０…基板、  １０ａ，２０ａ…配向膜形成面、  １２，２２…配向膜、  ３０…液晶層、  ５０…製造装置、  ５２…ステージ、  ５３…本体部（遮光部材）、  ５４…第一保持部、  ５５…第二保持部、  ５６…貫通孔、  ５８…カメラ、  ６０…照明光学系、  ６３，６４ａ，６４ｂ…偏光子（偏光素子、保持部）、  ６５…切替用ミラー（切替光学部材）、  ＡＭ１，ＡＭ２…アライメントマーク、  Ｌ…偏光紫外線（偏光）
【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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