(57)【要約】【課題】容易な方法で、高い精度の光照射を行うことができる光照射装置および、光照射方法を提供する。【解決手段】本発明の光照射装置４０は、光源１と、光源１に対向して配置された、被照射物１３を受容する受容面と、光源１と受容面との間に配置された光制御素子２１とを有する。光制御素子２１は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、液晶素子は、液晶層１０と、液晶層１０の光源側に配置された少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートとを有し、液晶素子を透過する光の量が複数の画素ごとに制御される。【選択図】　図１
2004021100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源に対向して配置された、被照射物を受容する受容面と、
前記光源と前記受容面との間に配置された光制御素子とを有する光照射装置であって、
前記光制御素子は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、
前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートとを有し、前記液晶素子を透過する光の量が前記複数の画素ごとに制御される光照射装置。
【請求項２】
前記少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートは、第１のマイクロレンズアレイシートおよび、前記第１のマイクロレンズアレイシートに対向して配置された第２のマイクロレンズアレイシートを有し、
前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第１のマイクロレンズのそれぞれ、および、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第２のマイクロレンズのそれぞれは、前記複数の画素のそれぞれと対応する、請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源に対向して配置された、被照射物を受容するための受容面と、
前記光源と前記受容面との間に配置された光制御素子とを有する光照射装置であって、
前記光制御素子は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、
前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された直線偏光素子とを有し、前記液晶素子を透過する光の量が前記複数の画素ごとに制御される光照射装置。
【請求項４】
前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面と、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面とは互いに対向している、請求項２に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記受容面は、前記光源および／または前記光制御素子に対して相対的に移動可能である、請求項１から４のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項６】
前記光源は、白色光源、赤外線ランプまたは紫外線ランプを取り替え可能である、請求項１から５のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項７】
前記複数の画素のそれぞれを透過する光の量が、複数の異なるレベルに制御可能である、請求項１から６のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項８】
複数の画素を有する液晶素子を、光源と被照射物との間に配置する工程と、
前記液晶素子に照射パターン情報を与えることによって、前記複数の画素ごとに前記液晶素子を透過する光の量を制御する工程と、
前記照射パターン情報に応じた、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、前記液晶素子を透過した光によって形成する工程と、
少なくとも一部の前記照射パターンによって、前記被照射物の少なくとも一部を照射する工程とを含む、光照射方法。
【請求項９】
前記照射工程は、前記照射パターンと、前記被照射物とを相対的に移動させる工程を含む、請求項８に記載の照射方法。
【請求項１０】
前記照射工程は、前記２次元パターンおよび前記照射強度分布のうちの少なくとも一方を、時間と共に変化させる工程を含む、請求項８または９に記載の照射方法。
【請求項１１】
前記被照射物は光硬化樹脂である、請求項８から１０のいずれかに記載の光照射方法。
【請求項１２】
前記光硬化樹脂は、対向する２枚の基板を貼りあわせるために前記２枚の基板の対向面の周囲に付与されたシール材を含み、
前記照射工程は、前記シール材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で光照射する工程を包む、請求項１１に記載の光照射方法。
【請求項１３】
前記照射工程は、前記シール材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、先に光照射する工程を包む、請求項１２に記載の光照射方法。
【請求項１４】
前記シール材は、前記２枚の基板の間の所定の領域を、開口部を除いて包囲するように形成されており、前記光硬化樹脂はさらに、前記開口部を封止する封止材を含み、
前記照射工程は、前記封止材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で光照射する工程を包む、請求項１３に記載の光照射方法。
【請求項１５】
前記照射工程は、前記封止材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、先に光照射する工程を包む、請求項１４に記載の光照射方法。
【請求項１６】
前記被照射物は配向膜を含み、光照射によってプレチルト角を変化させる、請求項８から１０のいずれかに記載の光照射方法。
【請求項１７】
前記配向膜は、上面および傾斜した側面を有する凸部が設けられた基板の表面に形成されており、
前記照射工程は、前記側面上の前記配向膜に照射される光の強度が、傾斜方向に沿って連続的に変化するように光照射を行う工程を含む、請求項１６に記載の光照射方法。
【請求項１８】
前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された、第１のマイクロレンズアレイシートおよび、前記第１のマイクロレンズアレイシートに対向して配置された第２のマイクロレンズアレイシートを有し、前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第１のマイクロレンズのそれぞれ、および、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第２のマイクロレンズのそれぞれは、前記複数の画素のそれぞれと対応する、請求項８から１７のいずれかに記載の光照射方法。
【請求項１９】
前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された直線偏光素子を有する、請求項８から１７のいずれかに記載の光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光照射装置およびそれを用いた光照射方法に関し、より詳しくは、液晶素子を備えた光照射装置およびそれを用いた光照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の製造には一般に、基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程や、光硬化樹脂であるシール材や封止材の硬化工程が必要とされるため、マスクを用いた光照射方法が多く用いられている。この光照射方法は、製造される液晶表示装置の品質に大きな影響を与えるために重要であり、また、時間を費やす工程を含んでいる。
【０００３】
光照射が精度良く行われない場合、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がテーパー状に形成されることによってディスクリネーションライン（光漏れ）が生じたり、封止材・シール材の硬化が不十分となることによって表示ムラが生じるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、様々な開発がなされてきた。例えばディスクリネーションラインを低減するために、ＴＦＴに起因する段差のない液晶表示装置が開発されている。また、液晶層に印加する電圧を制御することによって、段差部における液晶分子の配向が制御された液晶表示装置も開発されている。さらに、表示ムラ防止のために、セル膜厚の均一性に関する検討や、封止材・シール材に含まれるイオン性物質の溶け出しが悪影響を及ぼさないような液晶材料の開発が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の方法では、液晶表示装置の製造工程が従来よりも複雑になるという問題や、製造コストが上昇してしまうという問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は上記の課題に鑑み、従来よりも容易な方法で、高い精度の光照射を行うことができる光照射装置および、光照射方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光照射装置は、光源と、前記光源に対向して配置された、被照射物を受容する受容面と、前記光源と前記受容面との間に配置された光制御素子とを有する。前記光制御素子は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートとを有し、前記液晶素子を透過する光の量が前記複数の画素ごとに制御される。
【０００８】
前記少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートは、第１のマイクロレンズアレイシートおよび、前記第１のマイクロレンズアレイシートに対向して配置された第２のマイクロレンズアレイシートを有し、前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第１のマイクロレンズのそれぞれ、および、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第２のマイクロレンズのそれぞれは、前記複数の画素のそれぞれと対応することが好ましい。
【０００９】
本発明の他の光照射装置は、光源と、前記光源に対向して配置された、被照射物を受容するための受容面と、前記光源と前記受容面との間に配置された光制御素子とを有する。前記光制御素子は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された直線偏光素子とを有し、前記液晶素子を透過する光の量が前記複数の画素ごとに制御される。
【００１０】
前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面と、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面とは互いに対向していることが好ましい。
【００１１】
前記受容面は、前記光源および／または前記光制御素子に対して相対的に移動可能であってもよい。
【００１２】
前記光源は、白色光源、赤外線ランプまたは紫外線ランプを取り替え可能であってもよい。
【００１３】
前記複数の画素のそれぞれを透過する光の量は、複数の異なるレベルに制御可能であることが好ましい。
【００１４】
本発明の光照射方法は、複数の画素を有する液晶素子を、光源と被照射物との間に配置する工程と、前記液晶素子に照射パターン情報を与えることによって、前記複数の画素ごとに前記液晶素子を透過する光の量を制御する工程と、前記照射パターン情報に応じた、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、前記液晶素子を透過した光によって形成する工程と、少なくとも一部の前記照射パターンによって、前記被照射物の少なくとも一部を照射する工程とを含む。
【００１５】
前記照射工程は、前記照射パターンと、前記被照射物とを相対的に移動させる工程を含んでもよい。
【００１６】
前記照射工程は、前記２次元パターンおよび前記照射強度分布のうちの少なくとも一方を、時間と共に変化させる工程を含んでもよい。
【００１７】
前記被照射物は光硬化樹脂であってもよい。
【００１８】
前記光硬化樹脂は、対向する２枚の基板を貼りあわせるために前記２枚の基板の対向面の周囲に付与されたシール材を含み、前記照射工程は、前記シール材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で光照射する工程を包んでもよい。
【００１９】
前記照射工程は、前記シール材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、先に光照射する工程を包んでもよい。
【００２０】
前記シール材は、前記２枚の基板の間の所定の領域を、開口部を除いて包囲するように形成されており、前記光硬化樹脂はさらに、前記開口部を封止する封止材を含み、前記照射工程は、前記封止材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で光照射する工程を包んでもよい。
【００２１】
前記照射工程は、前記封止材のうち、前記基板の中央に近い部分を、前記基板の周囲に近い部分よりも、先に光照射する工程を包んでもよい。
【００２２】
前記被照射物は配向膜を含み、光照射によってプレチルト角を変化させてもよい。
【００２３】
前記配向膜は、上面および傾斜した側面を有する凸部が設けられた基板の表面に形成されており、前記照射工程は、前記側面上の前記配向膜に照射される光の強度が、傾斜方向に沿って連続的に変化するように光照射を行う工程を含んでもよい。
【００２４】
前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された、第１のマイクロレンズアレイシートおよび、前記第１のマイクロレンズアレイシートに対向して配置された第２のマイクロレンズアレイシートを有し、前記第１のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第１のマイクロレンズのそれぞれ、および、前記第２のマイクロレンズアレイシートの主面に形成された複数の第２のマイクロレンズのそれぞれは、前記複数の画素のそれぞれと対応することが好ましい。
【００２５】
あるいは、前記液晶素子は、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された直線偏光素子を有してもよい。
【００２６】
以下、本発明の作用を説明する。
【００２７】
本発明の光照射装置は、光源と、光源に対向して配置された被照射物を受容するための受容面と、光源と受容面との間に配置された光制御素子とを有している。本発明の光照射装置は、光制御素子が、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備え、この液晶素子が、液晶層と、液晶層の光源側に配置された少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートとを有し、液晶素子を透過する光の量が複数の画素ごとに制御されることを主な特徴としている。
【００２８】
この光照射装置は、光制御素子が液晶素子を備えているために、照射パターンを形成するためにパターンに応じてマスクを準備する必要がないので、低コストである。また、液晶素子がマイクロレンズアレイシートを備えているため、光源から出射された光の利用効率が高い光照射装置を提供することができる。
【００２９】
本発明の光照射方法は、複数の画素を有する液晶素子（光制御素子）を、光源と被照射物との間に配置する工程と、液晶素子に照射パターン情報を与えることによって、複数の画素ごとに液晶素子を透過する光の量を制御する工程と、照射パターン情報に応じた、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、液晶素子を透過した光によって形成する工程と、少なくとも一部の照射パターンによって、被照射物の少なくとも一部を照射する工程とを含んでいる。
【００３０】
上記の光照射方法では、照射パターン情報に応じた、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンが、液晶素子を透過した光によって形成される。従って、液晶素子の備える複数の画素のうち、透過状態にする画素の選択に応じて、所望の２次元パターンを有する照射パターンを形成できる。また、液晶素子の複数の画素のそれぞれの透過率に応じて所望の照射強度分布を有する照射パターンを形成できる。また、上記照射強度分布と、照射時間とを制御することにより、照射量分布を制御することもできる。以上のように、液晶素子に与えるパターン情報を制御することにより、用途に応じて、照射パターンの２次元パターンまたは照射強度分布を自由に制御することができ、被照射物の照射領域における照射量分布を制御することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００３２】
図１は本実施形態の光照射装置を示す模式図である。
【００３３】
図１に示すように光照射装置４０は、光源１と、光源１に対向して配置された被照射物１３を受容するための受容面（不図示）と、光源１と受容面との間に配置された光制御素子２１とを有している。この光照射装置４０は、光制御素子２１が、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶素子を備えることを１つの特徴としている。なお、図１に示すように、光源１から出射された光の方向を調整するために、光源１と光制御素子２１との間には必要に応じて反射板２が設けられてもよい。
【００３４】
次に、光照射装置４０を用いた光照射方法を説明する。
【００３５】
本実施形態の光照射方法は、複数の画素を有する液晶素子２１（光制御素子）を、光源１と被照射物１３との間に配置する工程と、液晶素子２１に照射パターン情報を与えることによって、複数の画素ごとに液晶素子２１を透過する光の量を制御する工程と、照射パターン情報に応じた、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、液晶素子２１を透過した光によって形成する工程と、少なくとも一部の照射パターンによって、被照射物１３の少なくとも一部を照射する工程とを含んでいる。
【００３６】
上述した従来の光照射装置はマスクを用いていた。従って、例えば異なる２次元パターンを有する照射パターンを形成したい場合には、マスクを交換する必要があったため、光照射工程に長時間要していた。また、マスクを用いた光照射装置は高価であるという問題もあった。
【００３７】
これに対して、本実施形態の光照射装置４０は、照射パターンを形成するために液晶素子２１を用いるために、マスクを必要としない。また、本実施形態の光照射方法では、液晶素子２１に照射パターン情報を与えることによって、照射パターン情報に応じた所定の２次元パターンを、液晶素子２１を透過した光によって形成する。従って、液晶素子２１に与える照射パターン情報を変化させることによって、所望の２次元パターンの照射パターンを自由に形成することができる。このため、所望の２次元パターンに応じて、マスクを準備または、交換などする必要がないので、従来よりも光照射工程を短時間および低コストで行うことができる。
【００３８】
さらに本実施形態の光照射方法では、液晶素子２１を透過した光によって形成する照射パターンが、複数の異なるレベルの照射強度分布を含んでいる。
【００３９】
以下、図２を用いて、複数の異なるレベルの照射強度分布を有する照射パターンについて、より詳細に説明する。
【００４０】
図２は、被照射物１３上に形成された照射領域の一例を模式的に示す。被照射物１３には、光が照射されなかった非照射領域３１の中に、部分的に形成された照射領域２０および照射領域２４が存在している。例えば照射領域２０の光照射強度は、照射領域２４の光照射強度よりも大きい。すなわち、図２に示す照射領域は、２つの異なるレベルの照射強度を含んでいる。なお、照射強度レベル数は２に限られず、液晶素子２１の階調レベル（例えば１６、または６４）に対応した任意の数であり得る。
【００４１】
上述した従来のマスクを用いた光照射装置では通常、照射または非照射を選択的に行うことしかできず、被照射物上に単一の照射強度の照射領域と、非照射領域としか形成することができなかった。これに対して、本実施形態の光照射方法では上述したように、照射パターンが複数の異なるレベルの照射強度分布を含んでいる。例えば、上述したように、それぞれが異なる照射強度を有する複数の照射領域を形成することができる。あるいは例えば図６を参照して後述するが、強度が連続的に強くなる、あるいは、強度が連続的に弱くなる、照射強度分布を有する照射パターンを形成することができる。
【００４２】
上述した照射工程は、照射パターンと、被照射物１３とを相対的に移動させる工程を含んでもいてもよい。照射パターンと、被照射物１３とを相対的に移動させることにより、たとえば、光制御素子２１によって形成する照射パターンを一定に保ったままで、被照射物の照射領域の２次元形状および照射量分布を変化させることができる。さらに、照射パターンと、被照射物１３とを相対的に移動させることにより、被照射物１３の被照射面に凹凸が形成されている場合であっても、その凹凸面に所望の照射パターンを照射することができる。
【００４３】
あるいは、照射工程は、光制御素子２１によって形成する照射パターンを、時間と共に変化させる工程を含んでいてもよい。光照射装置４０は、照射パターンを形成するために液晶素子を用いているために、照射パターンの２次元パターン、または照射強度分布を時間と共に変化させることが容易である。
【００４４】
被照射物１３は例えば、光硬化樹脂である。光硬化樹脂は具体的には、図４に示すように、対向する２枚の基板を貼りあわせるために、２枚の基板の対向面の周囲に付与されたシール材１７であり得る。なお、図４では、２枚の基板のうちの一方の基板３２のみを示す。
【００４５】
この場合、シール材１７のうち、基板３２の中央に近い部分が、基板３２の周囲に近い部分よりも高い照射強度で光照射されるような照射強度分布を有する照射パターンを形成して、光照射を行うことが好ましい。これにより、シール材１７のうち、基板３２の中央に近い部分が、基板３２の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で照射されるので、緻密に、かつ、より確実に硬化される。本実施形態の照射方法では、照射パターンが複数の異なるレベルの照射強度分布を含むため、シール材１７の特定の部分を選択的に高い照射強度で照射することが容易である。
【００４６】
例えば上述の対向する２枚の基板を液晶表示装置に用いる場合、２枚の基板と、シール材１７で囲まれた領域に液晶材料が注入される。シール材１７のうち、基板３２の中央に近い部分は液晶材料が接触することになるので、シール材１７によって液晶材料が汚染されやすい。
【００４７】
これに対して上述した光照射方法では、シール材１７のうち、液晶材料が接触することになる基板３２の中央に近い部分を、より緻密にかつ、より確実に硬化することができるので、液晶材料の汚染を防止することができる。
【００４８】
また、シール材１７が付与された基板３２と、照射パターンとを相対的に移動させることにより、シール材１７のうちの基板３２の中央に近い部分を、シール材１７のうちの基板３２の周囲に近い部分よりも、先に光照射してもよい。すなわち、シール材１７のうちの基板３２の中央に近い部分における光照射開始時間を、基板３２の周囲に近い部分よりも早くする。
【００４９】
これにより、例えば、シール材１７のうち、基板３２の中央に近い部分を、基板３２の周囲に近い部分よりも、高い照射量で照射することができる。従って、シール材１７のうちの基板３２の中央に近い部分を、より緻密に、かつ、より確実に硬化できる。
【００５０】
例えば図４に示したように、シール材１７が、開口部３４を除いて、基板間に液晶材料を注入するための所定の領域を包囲するように形成されている場合、液晶材料注入後、この開口部３４は封止材によって封止され得る。封止材に光硬化樹脂を用いた場合、この封止材の硬化のためにも、本実施形態の照射方法が好適に適用される。
【００５１】
被照射物が上記封止材１９である場合、図５に示すように、シール材１７の光照射方法と同様に、封止材１９のうち、基板３２、２２の中央に近い部分が、基板３２、２２の周囲に近い部分よりも高い照射強度で光照射されるような照射強度分布を有する照射パターンで光照射を行うことが好ましい。これにより、封止材１９のうち、基板３２、２２の中央に近い部分が、基板３２、２２の周囲に近い部分よりも、高い照射強度で光照射されるので、より緻密にかつ、より確実に硬化される。従って、液晶材料が汚染されることを防止できる。
【００５２】
また、封止材１９が付与された基板３２と、照射パターンとを相対的に移動させることにより、封止材１９のうちの基板３２、２２の中央に近い部分を、封止材１９のうちの基板３２、２２の周囲に近い部分よりも、先に光照射してもよい。これにより、例えば、封止材１９のうち、基板３２の中央に近い部分を、基板３２の周囲に近い部分よりも、高い照射量で照射することができる。従って、封止材１９のうちの基板３２の中央に近い部分を、より緻密に、かつ、より確実に硬化できる。なお、シール材１７および封止材１９の光硬化方法は、図４および図５を用いて後の実施例で詳述する。
【００５３】
図１に示した光照射装置４０は、光源１として、例えば、白色光源、赤外線ランプまたは紫外線（ＵＶ）ランプが取り替え可能であることが好ましい。これにより、光照射装置４０を交換することなしに、例えば用いる光硬化樹脂の性質に応じた光源を自由に光照射装置４０に配置することができる。
【００５４】
被照射物は、例えば配向膜であってもよい。配向膜に紫外線などの光を照射した場合、プレチルト角が小さくなり、プレチルト角は光照射強度に依存して変化することが一般に知られている。従って、本実施形態の光照射方法を配向膜に適用することにより、プレチルト角の大きさを制御することができる。
【００５５】
例えば配向膜３６は図６に示すように、上面４４および、傾斜した側面２３を有する凸部１６が設けられた基板３２の表面に形成される。この場合、凸部１６の側面２３上の配向膜３６に照射される光の強度が、側面２３の傾斜方向（高さ方向）に沿って連続的に変化するように光照射されるような光照射パターンを用いて、光照射を行うことが好ましい。本実施形態の照射方法では、照射パターンが複数の異なるレベルの照射強度分布を含むため、凸部１６の側面２３の傾斜方向に沿って、照射強度を連続的に変化させることが容易である。
【００５６】
配向膜３６が、傾斜した側面２３を有する凸部１６が設けられた基板３２の表面に形成されている場合、凸部１６の側面２３付近でプレチルト角が乱れ、ディスクリネーションラインが発生する場合がある。これに対して、上記のように凸部１６の側面２３で、照射強度を連続的に変化させることにより、ディスクリネーションラインの発生を防止し、配向膜３６の上に良好な配向状態の液晶層を形成することができる。
【００５７】
次に光制御素子２１を説明する。液晶素子である光制御素子２１は、液晶層１０の光源１側に、主面に複数のマイクロレンズが形成された少なくとも１枚のマイクロレンズアレイシートが配置されていることが好ましい。液晶素子２１がマイクロレンズアレイシートを備えることにより、光源１の光利用効率を高めることができる。
【００５８】
図１に示すように、液晶素子２１はより好ましくは、マイクロレンズアレイシートを２枚備える。２枚のマイクロレンズアレイシートのそれぞれを、第１のマイクロレンズアレイシート３６および第２のマイクロレンズアレイシート３８とする。第１のマイクロレンズアレイシート３６および第２のマイクロレンズアレイシート３８のそれぞれの主面には、複数の第１のマイクロレンズおよび複数の第２のマイクロレンズが形成されており、第１のマイクロレンズアレイシート３６の主面と、第２のマイクロレンズアレイシート３８の主面とが互いに対向していることが好ましい。さらに、複数の第１のマイクロレンズのそれぞれ、および、複数の第２のマイクロレンズのそれぞれは、複数の画素のそれぞれと対応していることが好ましい。液晶素子２１が上記のように配置された２枚のマイクロレンズアレイシートを備える場合、光源１から出射される光の利用効率をさらに高めることができる。
【００５９】
液晶素子２１としては、特に、特開２０００−３１４８７６号公報に開示されている液晶表示素子が好適に利用可能である。この液晶表示素子は、２枚のマイクロレンズアレイシートを備えることを特徴としており、この特徴により、光源１から出射される光の利用効率を高め、明るい表示が得られる液晶表示素子である。
【００６０】
上記の光利用効率の高い液晶素子を用いることにより、光利用効率の高い光照射装置４０が構成される。以下、上記公報に開示された液晶素子２１について説明する。
【００６１】
液晶素子２１は図１に示すように、液晶層１０と、液晶層１０の光源１側に配置された透明電極９と、透明電極９の光源１側に配置されたダブルマイクロレンズアレイ１８と、液晶層１０を介して透明電極９に対向して配置されたＴＦＴ基板１２とを有している。
【００６２】
ＴＦＴ基板１２は、液晶層１０側表面に、複数の画素を規定する複数の画素電極（不図示）と、複数の画素電極のそれぞれに設けられたＴＦＴ１１とを有している。液晶層１０は、透明電極９と画素電極との間に印加された電圧によって、画素ごとに駆動される。
【００６３】
ダブルマイクロレンズアレイ１８は、一方の面に複数のマイクロレンズ４（光源側マイクロレンズ）が形成された光源側マイクロレンズアレイ基板３（第１のマイクロレンズアレイシート３６）と、一方の面に複数のマイクロレンズ６（反光源側マイクロレンズ）が形成された反光源側マイクロレンズアレイ基板７（第２のマイクロレンズアレイシート３８）とを有している。マイクロレンズアレイ基板３および７はそれぞれ、複数のマイクロレンズ４と複数のマイクロレンズ６とが、互いに対向するように配置されている。さらに、複数のマイクロレンズ４のそれぞれ、および複数のマイクロレンズ６のそれぞれは、各画素に対応している。さらに、各マイクロレンズ４の光軸と、各マイクロレンズ６の光軸とは、それぞれ一致している。
【００６４】
マイクロレンズ４とマイクロレンズ６との間に配置されるマイクロレンズ間媒質５には、マイクロレンズ４、６と異なる屈折率を有する任意の材料が用いられる。あるいは、マイクロレンズ４とマイクロレンズ６との間を真空としてもよい。
【００６５】
２枚のマイクロレンズアレイ基板３および７のうち、光源１からより遠い位置に配置されている反光源側マイクロレンズアレイ基板７は、液晶層１０側表面の所定の位置に遮光層８を有している。
【００６６】
この液晶素子２１では、光源１側基板から入射した光は、マイクロレンズ４で集光された後、さらにマイクロレンズ６で集光され、画素開口部４２を透過し、液晶素子２１から出射する。従って遮光層８によって遮光される光量が小さく、透過率が高い。また、所望でない他の画素への光の散乱も抑制される。
【００６７】
図３は、上述の液晶素子２１を備えた光照射装置４６の構成の一例を示す図である。被照射物１３は、移動可能な支持台１４に搭載されている。この支持台１４は、光源１および／または液晶素子２１に対して相対的に移動可能である。従って、液晶素子２１によって形成する照射パターンを一定に保ったままで、被照射物１３の所望の領域を選択的に照射することができる。さらに、照射パターンと、被照射物１３とを相対的に移動させることにより、被照射物１３の被照射面に凹凸が形成されている場合であっても、その凹凸面に所望の照射パターンを照射することができる。
【００６８】
また、光源１は、例えば、白色光源、赤外線ランプまたは紫外線ランプが取り替え可能であり、被照射物１３に照射する光の波長を選択できる。従来の光照射装置は光源を取替えることができなかったため、例えば異なる波長の光を露光したい場合、複数の光照射装置が必要であった。これに対して上記光照射装置４６は、必要とされる波長に応じて光源を取り替えることができるので、複数の光照射装置を用意する必要がない。光源１は、例えば、光漏れしないようにマウント１５に接合された状態で、波長の異なる他の光源に取り替え可能なように構成される。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、液晶素子２１に上述のダブルマイクロレンズアレイ１８に代えて、直線偏光素子５４を配置した場合、本実施形態の光照射装置および光照射方法は、光配向膜を形成するために好適に用いられる。直線偏光素子は図７（ｂ）に示すように、様々な偏光方向を有する入射光６０のうち、直線偏光６２を選択的に出射させて、被照射物に入射させる。直線偏光素子は例えば、直線偏光板または、直線偏光プリズムである。
【００７０】
感光性高分子膜に直線偏光が照射されると、アンカリングエネルギーが制御されることにより、プレチルト角および配向方向が制御された光配向膜が得られる。上述の光照射装置および光照射方法により、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含んでいる直線偏光の照射パターンを形成し、この照射パターンによって、感光性高分子膜を照射することができる。
【００７１】
上述の光照射装置および光照射方法によって、感光性高分子膜に直線偏光が照射された場合、直線偏光の照射パターンの２次元パターンに応じて、光配向膜表面の任意の領域の配向方向および／またはプレチルト角の大きさを選択的に変更できる。なお、得られる光配向膜の配向方向は感光性高分子膜の材料に依存し、例えば、感光性高分子膜がＰＶＣｉ（ポリビニルシンナメート）で形成されている場合、その配向方向は偏光方向に対して垂直になる。また、直線偏光の照射強度分布に応じて、プレチルト角の大きさを複数のレベルに制御することができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の光照射装置および光照射方法により、マスクを必要とせず、配向状態が精密に制御された光配向膜を形成することができる。
【００７３】
以下、実施例を説明する。実施例１から３は、図３の光照射装置４６を用いた光照射方法であり、実施例４は、図７の光照射装置４７を用いた光照射方法である。
【００７４】
（実施例１）
図４は、実施例１の光照射方法を説明するための模式図である。実施例１では、液晶表示装置に用いられる２枚の基板を貼り合わせるためのシール材１７に光照射を行う。シール材１７は、２枚の基板のそれぞれの対向面の周囲に、所定の領域を包囲するように形成される。シール材１７が本実施例の照射方法によって硬化された後、開口部３４から、シール材１７と２枚の基板とで包囲された領域に、液晶材料が注入される。なお、図４には２枚の基板のうちの一方の基板３２のみを示す。
【００７５】
従来のマスクを用いた露光装置による光照射方法では、マスクによって非照射領域を遮光しながら、一定時間紫外線を照射することによって、紫外線硬化性のシール材を硬化していた。しかしこの方法では、シール壁の表示領域への侵入やシール材からの不純物の染み出しによる汚染が問題になる。
【００７６】
これに対して実施例１では、光照射装置４６の光源１に紫外線光源を用い、液晶素子２１を透過した光によって形成された、所定のパターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、表面にシール材１７が付与された基板３２に形成する。
【００７７】
実施例１で具体的に形成される照射パターンは、基板３２上に付与されたシール材１７部分が選択的に光照射されるような２次元パターンを有している。さらに、照射パターンは、シール材１７のうちの基板内部側（中央側）に対する照射強度が、シール材１７のうちの基板周囲側に対する照射強度よりも大きく、かつ、シール材１７に対する照射強度が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるような、照射強度分布を有している。
【００７８】
上記の照射パターンによってシール材１７を照射することにより、液晶材料に直接接触するシール材１７の基板中央側を、シール材１７の基板周囲側に比べて、より緻密にかつ完全に硬化することができるので、液晶材料が不完全硬化状態のシール材１７によって汚染されることを防止でき、表示むらが防止されるという効果が得られる。
【００７９】
さらに、例えば照射装置４６の支持台１４を移動させることにより、シール材１７に対する照射パターンを、基板中央側から周囲方向（図４の矢印方向）に移動させて、シール材１７のうちの基板３２中央側を、基板３２周囲側よりも先に光照射してもよい。これによって、例えばシール材１７に対する照射量が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるに光照射を行っても良い。
【００８０】
あるいは、液晶素子２１によって形成する照射パターンの照射強度分布を時間と共に変化させて、シール材１７に対する照射量が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるに光照射を行っても良い。
【００８１】
上述した照射方法は適宜組み合わせて行っても良い。また、照射時間および照射パターンの幅は、シール材１７の種類およびシール幅によって適宜選択される。
【００８２】
（実施例２）
図５は、実施例２の光照射方法を説明するための模式図である。実施例１で形成された、シール材１７によって貼り合わせられた２枚の基板間には、開口部３４から液晶材料が注入される。実施例２では、上記基板間に液晶材料を注入した後、開口部３４に付与される封止材１９を光照射によって硬化する。
【００８３】
従来の照射方法では、封止材をディスペンス方式で封止口に塗布し、封止材に直接紫外線を照射していた。しかしこの方法では、不完全硬化状態の封止材が液晶材料に浸入してしまうことによる表示不良が問題となる。
【００８４】
実施例２の光照射方法では実施例１と同様に、光照射装置４６の光源１に紫外線光源を用い、液晶素子２１を透過した光によって形成された、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、表面に封止材１９が付与された基板３２に形成する。
【００８５】
実施例２で具体的に形成される照射パターンは、基板３２上に付与された封止材１９部分が選択的に光照射されるような２次元パターンを有している。さらに、照射パターンは、封止材１９のうちの基板内部側（中央側）に対する照射強度が、封止材１９のうちの基板周囲側に対する照射強度よりも大きく、かつ、封止材１９に対する照射強度が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるような照射強度分布を有している。
【００８６】
上記の照射パターンによって封止材１９を照射することにより、液晶材料に直接接触する封止材１９の基板中央側を、封止材１９の基板周囲側に比べて、より緻密にかつ完全に硬化することができるので、液晶材料が不完全硬化状態の封止材１９によって汚染されることを防止でき、表示むらが防止されるという効果が得られる。
【００８７】
さらに、例えば照射装置４６の支持台１４を移動させることにより、封止材１９に対する照射パターンを、基板中央側から周囲方向（図５の矢印方向）に移動させて、封止材１９のうちの基板３２中央側を、基板３２周囲側よりも先に光照射してもよい。これによって、例えば封止材１９に対する照射量が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるに光照射を行っても良い。
【００８８】
あるいは、液晶素子２１によって形成する照射パターンの照射強度分布を時間と共に変化させて、封止材１９に対する照射量が、基板３２の中央側から周囲側に向けて徐々に小さくなるに光照射を行っても良い。
【００８９】
上述した照射方法は適宜組み合わせて行っても良い。また、照射時間と照射パターンの幅は、用いた基板の大きさや、封止材１９の量・材質によって適宜選択される。
【００９０】
（実施例３）
図６は、実施例３の光照射方法を説明するための模式図である。実施例３では、凸部１６が設けられた基板３２の表面に設けられた配向膜に光照射を行う。凸部１６は例えば基板３２上に設けられたＴＦＴによって生じる段差であり、上面４４と、傾斜した側面２３とを有している。
【００９１】
液晶表示素子では、基板に段差が形成された場合、段差部付近でプレチルト角が乱れ、ディスクリネーションラインが発生する。ディスクリネーションラインの発生による光漏れの影響は、高精細な液晶表示素子を作製する上で、重大な問題の一つである。
【００９２】
例えば紫外線などの光を照射することで、プレチルト角が小さくなることが知られている。従来の液晶表示装置の製造工程では、段差部付近の所定の領域が光照射されるように、フォトマスク介して紫外線を照射し、プレチルト角の乱れを防止していた。しかしこの従来の方法では、フォトマスクを用いて光照射することによる工程数の増加によって、製造コストの上昇や製造工程の時間延長が問題となる。また、フォトマスクを用いて光照射を行うため、配向膜に、単一の照射強度の紫外線照射領域と、非照射領域としか形成することしかできず、精密なプレチルト角の制御ができなかった。
【００９３】
実施例３の光照射方法では実施例１と同様に、光照射装置４６の光源１に紫外線光源を用い、液晶素子２１を透過した光によって形成された、所定の２次元パターンと複数の異なるレベルの照射強度分布とを含む照射パターンを、配向膜３６に形成する。
【００９４】
実施例３で具体的に形成される照射パターンは、基板３２上に形成された配向膜３６のほぼ全面が光照射されるような２次元パターンを有している。さらに、照射パターンは、凸部１６の側面２３上の配向膜に照射される光の強度が、傾斜方向に沿って、連続的に変化した照射強度分布を有している。
【００９５】
一例として、液晶分子５５が基板３２に対して右側に傾斜して配向しているとする。以下のように照射強度を制御し、かつ、照射時間を一定とすることにより、図６に示すように、配向膜３６の面内において、プレチルト角を連続的に変化させることができる。なお、図６にＰで表す角度の大きさは、初期（照射前）のプレチルト角の大きさである。
【００９６】
凸部１６の傾斜した側面５３Ａの傾斜方向は、液晶分子５５の傾斜方向と同じであるため、特に、下面５２Ａと側面５３Ａとの間でリバースチルとドメインが生じやすい。従って、下面５２Ａと側面５３Ａとの間でプレチルト角が不連続に変化するのを防止するように、下面５２Ａよりも十分大きい強度の光を側面５３Ａに照射する。
【００９７】
凸部１６の傾斜した側面５３Ａでは、下面５２Ａから上面４４に向かって、照射強度が連続的に小さくなるように設定する。上面４４では、側面５３Ａ近傍から上面４４の中央部に向かって、および、凸部１６の傾斜した側面２３近傍から上面４４の中央部に向かって、照射強度が連続的に小さくなるように設定する。さらに、凸部１６の傾斜した側面２３では、上面４４から下面５２Ｂに向かって、照射パターンの照射強度が連続的に小さくなるように設定する。下面５２Ｂでは、非照射領域（プレチルト角Ｐである領域）に近づくにつれて、照射強度を連続的に小さくなるように設定する。
【００９８】
以上のように照射強度を設定し、かつ、照射時間を一定にすることにより、照射強度に応じて、配向膜３６に対する照射量を精密に制御する。照射量が少ないほど、プレチルト角を大きくすることができるので、図６に示すように、配向膜３６付近の液晶分子の配向方向を、連続的に変化させることができる。結果として、リバースチルトドメインの発生を低減することができる。
【００９９】
以上のように本実施例では、従来よりも精密なプレチルト角の制御を実現できる。
【０１００】
実施例３でも、例えば、照射装置４６の支持台１４を移動させて、配向膜３６と照射パターンとを相対的に移動させることによって、配向膜３６に形成される照射パターンの照射量分布を制御してもよい。あるいは、液晶素子２１によって形成する照射パターンの照射強度分布を時間と共に変化させて、配向膜３６に対する照射量分布を制御しても良い。上述した照射方法は、適宜組み合わせて行っても良い。
【０１０１】
（実施例４）
図７は、実施例４の光照射方法を説明するための模式図である。実施例４で用いる光照射装置は、液晶素子２１が上述したダブルマイクロレンズアレイ１８に代えて、直線偏光素子５４（例えば直線偏光プリズム）を有している。実施例４ではこの光照射装置を用いて光配向膜を形成する。
【０１０２】
従来から、直線偏光の照射によって光配向膜を作製することが知られており、直線偏光の照射には、フォトマスクを用いた照射装置を用いていた。
【０１０３】
これに対して、実施例４では、直線偏光素子５４が配置された液晶素子２１を備えている光照射装置４７を用いて、所定の２次元パターンと複数の異なる照射強度分布とを含む直線偏光の照射パターンを形成し、これを被照射物である感光性高分子膜に照射する。従って、マスクを用いることなしに、配向状態が精密に制御された光配向膜を得ることができる。
【０１０４】
実施例４でも、例えば照射装置４７の支持台１４を移動させて、被照射物１３と照射パターンとを相対的に移動させることによって、被照射物１３に形成される照射パターンの照射量分布を制御してもよい。また、照射パターンと、被照射物１３とを相対的に移動させることにより、被照射物１３の被照射面に凹凸が形成されている場合であっても、その凹凸面に所望の直線偏光の照射パターンを照射することにより、凹凸面が形成された光配向膜の配向状態を制御することができる。あるいは、液晶素子２１によって形成する照射パターンの照射強度分布を時間と共に変化させて、被照射物１３に対する照射量分布を制御しても良い。上述した照射方法は、適宜組み合わせて行っても良い。
【０１０５】
【発明の効果】
従来の照射装置に必要とされていたマスクを必要としないために低コストであり、かつ、高精細な光照射が可能な光照射装置を提供することができた。また、容易な方法で、高い精度の光照射を行うことができる光照射方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光照射装置を示す模式図である。
【図２】被照射物上に形成された照射パターンの一例を模式的に示す図である。
【図３】図１の液晶素子を備えた光照射装置の構成の一例を示す図である。
【図４】実施例１の光照射方法を説明するための模式図である。
【図５】実施例２の光照射方法を説明するための模式図である。
【図６】実施例３の光照射方法を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）は実施例４の光照射装置の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の直線偏光素子に入射する光、および、その直線偏光素子から出射する光の偏光方向を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　光源
２　反射板
３　光源側マイクロレンズアレイ基板
４　光源側マイクロレンズ
５　マイクロレンズ間媒質
６　反光源側マイクロレンズ
７　反光源側マイクロレンズアレイ基板
８　遮光層
９　透明電極
１０　液晶層
１１　ＴＦＴ
１２　ＴＦＴ基板
１３　被照射物
１４　支持台
１５　光制御照射素子マウント
１６　凸部
１７　シール材
１８　ダブルマイクロレンズアレイ
１９　封止材
２０　照射領域
２１　光制御素子
２２　対向基板
２３　傾斜した側面
２４　照射領域
３１　非照射領域
３２　基板
３６　配向膜
４０　光照射装置
４２　画素開口部
４４　上面
４６　光照射装置
５２Ａ　下面
５２Ｂ　下面
５３Ａ　傾斜した側面
５４　直線偏光素子
５５　液晶分子
【図１】
2004021100.tif 000003
【図２】
2004021100.tif 000004
【図３】
2004021100.tif 000005
【図４】
2004021100.tif 000006
【図５】
2004021100.tif 000007
【図６】
2004021100.tif 000008
【図７】
2004021100.tif 000009