JP2012018256A - 液晶用配向膜露光方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶基板の配向膜に細かいピッチの線状の光パターンを照射して一方向に走査すると、その走査した方向に応じた一様な配向特性（プレチルト角）が配向膜に付与されるが、従来のマスクを介して光パターンを照射して露光する方式では露光の時間が長くかかり、実用化する上でネックになっていた。
【解決手段】光源から発射された露光光に偏光特性を付与して微小な可動ミラーを多数備えたマイクロミラーデバイスに入射させ、マイクロミラーデバイスの微小な可動ミラーにより形成された反射パターンで反射された露光光のパターンを投影光学系を介してステージに載置された表面に配向膜が形成された基板に投影して配向膜を露光する液晶用配向膜を露光する方法において、ステージを一方向に連続的に移動させることにより一方向に連続的に移動している基板上を露光光のパターンがステージの移動速度よりも遅い速度で移動して配向膜を露光するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子の製造方法に関し、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ための液晶用配向膜露光方法及びその装置に関する。

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。

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抗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。

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。

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、例えば非特許文献１には、配向膜に光を照射して非接触で配向特性を付与する光ラビング方法が提案されている。これは、配向膜材料であるポリマー膜に垂直方向から１４μｍのピッチで形成された複数の線状の光を照射しながら照射領域を一方向に連続的に移動させることにより、ポリマー膜の表面に液晶配向能を付与させる方法である。照射する光の走査方向に応じて配向特性が変わることが記載されている。また、特許文献１にも同様な光ラビング方法に関して記載されている。

また、特許文献２には、液晶表示装置の視野角拡大、表示品位の向上及びコントラストの向上を図るために、対向する２枚のガラス基板のそれぞれにプレチルト方向が異なる２種類の配向領域を形成して互いの配向領域の境界が直交するようにして２枚のガラス基板を貼り合わせることにより、４分割の配向状態を得ることが記載されている。そして、配向膜に対する配向処理の方法として、配向特性を付与しない領域をマスクした状態でラビング法、イオンビーム照射法、光照射法のいずれかで行うことが記載されている。

特開２００４−１４５１４１号公報 特開平１１−３５２４８６号公報

木村正行、田中正一他：光配向膜上において安定なプレチルト角を誘起するための新規光配向プロセス：ＪＳＲ ＴＥＣＨＩＮＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｎｏ．１１１/２００４

非特許文献１に記載されている方法では、照射した複数の線状の光の走査速度は３４μｍ/ｓｅｃであり、一方、特許文献１に記載されている方法では照射した複数の線状の光の走査速度は１００μｍ/ｓｅｃである。これは、例えば一辺の長さが１ｍの液晶基板を処理するのに、光を１回走査するのに非特許文献１の方法では７．５時間、特許文献１に記載されている方法では約２．８時間かかってしまい、これを複数の配向特性を付与するために基板上の走査方向を変えて複数回走査することを考えると、実用的な処理速度には遥かに及ばない。

また、特許文献２に記載されている方法は、基板の所望部分のみに配向特性を付与するためホトマスクを使う必要があり、特に大型マザー基板使用の製造ラインでは、高額なホトマスクを製品毎に作成する必要があり、製造コストの点で大きな負担となる。また、この方式で製造される液晶パネルは、液晶の上下で９０度にねじれた方向で配向を規制する方式であり，上下平行又は逆平向な方向で配向を規制する配向方向付与方式に比べ，応答速度が低下する可能性がある。

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、光配向膜を実用的な処理速度で形成することが可能な液晶用配向膜露光方法及びその装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜を露光する露光装置を、表面に配向膜が形成された基板を載置して移動可能なステージ手段と、露光光を発射する光源と、この光源から発射された露光光に偏光特性を付与する偏光特性付与手段と、偏光特性付与手段で偏光特性を付与された露光光の一部を微小な可動ミラーで形成したパターンで反射するパターン形成手段と、このパターン形成手段で反射された露光光のパターンをステージ手段に載置された基板に照射して配向膜を露光する投影光学部と、全体を制御する制御手段とを備えて構成し、制御手段は、ステージ手段とパターン形成手段とを制御して、ステージ手段を一方向に連続的に移動させることにより一方向に連続的に移動している基板上を露光光のパターンがステージ手段の移動速度よりも遅い速度で移動して配向膜を露光するように構成した。

また、上記した目的を達成するために、本発明では、液晶用配向膜を露光する露光装置を、表面に配向膜が形成された基板を載置して移動可能なステージ手段と、紫外光または紫外光に近い光を露光光として発射する光源と、この光源から発射された露光光に偏光特性を付与する偏光特性付与手段と、微小な可動ミラーを多数備えて偏光特性付与手段で偏光特性を付与された露光光を入射して微小な可動ミラーで形成したパターンで反射することにより微細なピッチの線状の光パターンを形成するパターン形成手段と、このパターン形成手段で形成された微細なピッチの線状の露光光パターンをステージ手段に載置された基板に照射して配向膜を露光する投影光学部とを備えて構成し、パターン形成手段は、ステージ手段に載置されて一方向に連続的に移動している基板上に微細なピッチの線状の露光光パターンをステージ手段の移動速度よりも遅い速さで一方向とは逆の方向に移動して配向膜を露光するように構成した。

更に、上記した目的を達成するために、本発明では、光源から発射された露光光に偏光特性を付与して微小な可動ミラーを多数備えたマイクロミラーデバイスに入射させ、マイクロミラーデバイスの微小な可動ミラーにより形成された反射パターンで反射された露光光のパターンを投影光学系を介してステージに載置された表面に配向膜が形成された基板に投影して配向膜を露光する液晶用配向膜を露光する方法において、ステージを一方向に連続的に移動させることにより一方向に連続的に移動している基板上を露光光のパターンがステージの移動速度よりも遅い速度で移動して配向膜を露光するようにした。

このように構成した本発明による液晶用配向膜露光装置により、液晶パネルのサブピクセル内を４つの領域に分割し、個々の領域の配向膜規制方向がTFTとカラーフィルタの上下基板で逆平向、且つ電圧印加による液晶の傾倒方位が基板の縦端面に対して45°、135°、225°、315°または、一軸の正方向及び負方向に対してそれぞれ±22.5°とすることが出来るので、視野角が広く、応答の速い液晶パネルを製造することが出来る。

本発明によれば、従来のラビング方法に替える光配向膜を実用的な処理速度で形成することが可能になり、より高画質で高精細な液晶表示素子を実現することを可能にした。

液晶用配向膜露光装置の全体の構成を示すブロック図である。 マイクロミラーデバイスの平面図である。 マイクロミラーデバイスの一素子の動作を説明するマイクロミラーデバイス素子の側面図である。 投影光学部とステージ部の構成を示す斜視図である。 露光工程においてマイクロミラーデバイスの素子と基板状の露光領域との時間的な変化を模式的に示したマイクロミラーデバイスの素子の平面図である。 線状の露光パターンを形成したマイクロミラーデバイスの正面図である。 線状の露光パターンがＹ方向に１ライン分転送された状態を示すマイクロミラーデバイスの正面図である。 投影光学部の第２の実施形態における構成を示すブロック図である。 投影光学部の第２の実施形態において基板上の３０μｍ角の２次元領域に微小なスポット光が照射されている状態を示す基板上の３０μｍ角領域の平面図とマイクロミラーデバイスの１列分の平面図である。 １画素内の配向膜のプレチルト角の分布を示す液晶基板の１画素の正面図である。 液晶基板内の各画素に４方向のプレチルト角を付与した状態を示す液晶基板の正面図である。 第１の露光工程においてプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第２の露光工程においてプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第３の露光工程においてプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第４の露光工程においてプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 １画素内の配向膜のＸ軸の正及び負の方向に対してそれぞれ±２２．５度のプレチルト角の分布を示す液晶基板の１画素の正面図である。 液晶基板内の各画素にＸ軸方向に対して±２２．５度の４方向のプレチルト角を付与した状態を示す液晶基板の正面図である。 第１の露光工程において図１０Ａの１０４３の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第２の露光工程において図１０Ａの１０４４の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第３の露光工程において図１０Ａの１０４２の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 第４の露光工程において図１０Ａの１０４１の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。 液晶基板のＹ方向の操作を繰り返して各画素ごとに４方向のプレチルト角を配向膜に形成する為の露光工程の処理の流れを示すフロー図である。 液晶基板のＹ方向の操作を繰り返して各画素ごとに４方向のプレチルト角を配向膜に形成することをＸ方向に走査領域を移動させながら繰返す露光工程の処理の流れを示すフロー図である。

以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。

図１に、本実施例による液晶用配向膜露光装置の全体の構成を示す。液晶用配向膜露光装置は、基板１００を載置するステージ部１１０、基板１００の表面に形成された配向膜を露光するための露光光学系１２０、ステージ部１１０及び露光光学系１２０を制御する制御系１３０、基板表面高さ検出系１４０を備えて構成されている。

ステージ部１１０は、Ｘ軸方向に移動可能なＸステージ１１１、Ｘ軸方向と直交するＹ方向に移動可能なＹステージ１１２、Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸方向（高さ方向）に移動可能なZステージ１１３、Z軸を中心として回転可能なθステージ１１４を備えている。基板１００は、θステージ１１４上に保持される。

露光光学系１２０は、紫外光（ＵＶ光）又は紫外領域に近い光を発射する光源１２１、光源１２１から発射された光の偏光状態を制御する偏光板１２２、偏光板１２２を透過した光の光路を切替えるミラー１２３、多数の微細な可動ミラーで構成されたマイクロミラーデバイス１２４、ミラー１２３で光路を切替えられてマイクロミラーデバイス１２４に入射しマイクロミラーデバイス１２４で反射された光を集光して基板１の表面に形成された配向膜を露光する投影光学部１２５を備えている。

制御系１３０は、光源１２１を制御する光源制御部１３１、マイクロミラーデバイス１２４を制御するマイクロミラーデバイス制御部１３２、ステージ部１１０の各ステージ制御するステージ制御部１３３及び全体を制御する全体制御部１３４を備えている。

基板表面高さ検出系１４０は、光源１２１から発射される光とは異なる波長で基板１００の表面に形成された配向膜に影響を及ぼさない波長の光を露光光学系１２０で基板１００の表面の露光光を照射している領域の近傍に斜め方向から照射する高さ検出用光源１４１と、この高さ検出用光源１４１から発射されて基板１００の表面で反射された光（正反射光）を検出する反射光検出器１４２とを備えている。露光光学系１２０で基板１００を露光中に、反射光検出器１４２で基板１００からの反射光を検出した信号は全体制御部１３４に送られて処理され、基板１００の表面の高さ情報が得られると共に、この高さ情報に基づいて基板１００の表面が所定の高さを維持するように、全体制御部１３４はステージ制御部１３３を介してZステージ１１３を制御する。

図２Aに、マイクロミラーデバイス１２４の平面図を示す。マイクロミラーデバイス１２４は枠部１２４１の中に微小な可動ミラー１２４２がアレイ状に配置されており、マイクロミラーデバイス制御部１３２で制御されてその微小な可動ミラー１２４２一つ一つが傾きを二つの傾斜角度の間で切替えることができる。即ち、図２Bに示すように、マイクロミラーデバイス制御部１３２で制御されて可動ミラー１２４２が実線で示す状態の傾斜角度に維持されているときには（オン）、光源１２１から発射されてミラー１２３で光路を折り曲げられて入射した光は、可動ミラー１２４２で投影光学部１２５の方向に反射され投影光学部１２５を透過して基板１００に達し、基板１００の表面に形成された配向膜を露光する。一方、マイクロミラーデバイス制御部１３２で制御されて可動ミラー１２４２が点線で示す状態の傾斜角度に維持されているときには（オフ）、ミラー１２３で反射されて入射した光は、可動ミラー１２４２で投影光学部１２５から外れた方向に反射され、基板１００に達せず、基板１００の表面に形成された配向膜の露光には寄与しない。

図２AでX方向に並んだ可動ミラー１２４２で形成したパターン（各可動ミラー１２４２のオンとオフとの組合わせ）を所定の時間間隔でY方向に移動させることにより、マイクロミラーデバイス１２４上で可動ミラー１２４２のオン・オフの組み合わせによるパターンをY方向に一定の速度で送ることができる。

即ち、図１に示した構成において、光源１２１から発射されてミラー１２３で反射されマイクロミラーデバイス１２４に入射した光のうち、マイクロミラーデバイス制御部１３２で制御されて図２Bの実線で示したような所定の角度に設定された微小なミラー１２４２で反射した光だけが投影光学部１２５に入射して基板１００に到達する。

次に、投影光学部１２５の第1の実施形態について図３と図４を用いて説明する。図３Ａは投影光学部１２５を含むステージ部１１０の斜視図である。マイクロミラーデバイス１２４はＹステージ１１２の移動方向に対しθだけ傾斜して設置されている。

Y方向に移動する小領域１０１とこの小領域１０１上に転写される画素パターンとの関係を、図４を用いて説明する。図４では、説明を簡単にするために、マイクロミラーデバイス１２４のY方向に一列に並んだ可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６とY方向（矢印５０の方向）に連続的に移動する基板１００上でこの可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６により順次照射される領域１１１（二点鎖線で表示）との関係の時間的な変化を示す。図４の左側のPｔ_１からPｔ_６は、Y方向に一定の速度で移動する基板１００上の領域１１１の等間隔な時刻ｔ_１から時刻ｔ_６における位置を表す。

マイクロミラーデバイス１２４の一列に並んだ可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６の各可動ミラー間のピッチをPとし、時刻ｔ_１から時刻ｔ_６までの等間隔な時間における基板１００のY方向への送りピッチをPPとする。本実施例では、基板１００のY方向への送りピッチPPを各可動ミラー間のピッチPよりも少し大きく設定する。その結果、基板１００上の領域１１１の時刻ｔ_１から時刻ｔ_６における位置は、マイクロミラーデバイス１２４の一列に並んだ可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６の位置と少しずつずれていく。

即ち、各可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６上の同じ位置にプロットした点１２４３を時刻ｔ_１からｔ_６にかけてY方向に移動する基板１００上の領域１１１に順次投影したとすると、その状態は図４の右側に示すようになる。その結果、Y方向に一定の速度で移動する基板１００上の領域１１１にマイクロミラーデバイス１２４のY方向に一列に並んだ可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６により順次照射される領域は、時刻ｔ_１からｔ_６にかけて徐々に移動していくことになる。したがって、各可動ミラー間のピッチPに対する基板１００のY方向への送りピッチPPを適切に設定することにより、基板１００上の領域１１１の露光時間を所望の値に設定することができる。

例えば，マイクロミラーデバイス１２４の転写画素サイズをCとした時，送りピッチPPを２１／２０Cとすると，転写ピッチTPは１／２０Cとなる。従って，ステージ速度Vが２ｍｍ／ｓの時，転写画素のスキャン速度は１００μｍ／ｓとなる。

図４に示した点１２４３を図５A,及びBに示した複数の可動ミラー１２４２で形成される線状の光パターンに置き換え、基板１００の全面に適用することにより、線状の光パターンを走査して基板１００の全面を所望の時間で露光することができる。図５A,及びBに示した例では、マイクロミラーデバイス124のXY方向に整列して配置された各可動ミラー１２４２−１、−２・・・nについて、X方向に１列おきにオンとオフのパターンを並べて、これを図８Aで示した状態から基板１００がY方向にPP移動した後に図５Bに示すようにY方向に１列分送ることを順次繰返す。これにより、同じ時間内におけるマイクロミラーデバイス１２４によるオンとオフのパターンのY方向への送り量と基板１００のY方向への移動量との差により線状の繰り返しパターンで基板１００の全面を走査する構成を示している。なお、図５A及びBに示した例では、X方向のパターンが一様な状態を示したが、実際には、基板１００上の露光する領域に応じて、X方向にもオンとオフの領域が形成される。図５A及びBに示した例では、線状の繰り返しパターンをそれぞれマイクロミラーデバイスのX方向の１ラインの並びごとに形成する例を示したが、２ラインまたは３ラインごとに繰返すパターンであっても良いし、または、オンパターンとオフパターンとの幅を変えてもよい。
図３および図４に示した例では、基板１００の送り方向（Y方向）に対して、マイクロミラーデバイス１２４の一列に並んだ可動ミラー１２４２−１〜１２４２−６の並びの方向が角度θ傾いている。これは、マイクロミラーデバイス１２４の転写画素を転写画素ピッチＣ以下の位置分解能でアライメントするためである。例えば，θ＝１／２５６ｒａｄ，転写画素ピッチ１０μｍの時，転写画素を選択することにより，１０／２５６＝０．０３９μｍの位置分解能で転写することができる。

次に、投影光学部１２５の第２の実施形態について図６を用いて説明する。投影光学部１２５は、マイクロミラーデバイス１２４で反射された光を拡大する拡大レンズ１２５１、拡大レンズ１２５１で拡大された光を微小なレンズ１２５２でそれぞれ集光させるアレイレンズ１２５３、アレイレンズ１２５３で集光させた光のスポットを基板１００の表面に形成された配向膜上に等倍率で投影させる対物レンズ１２５４を備えている。

ここで、マイクロミラーデバイス１２４の可動ミラー１２４２は１０．８μｍピッチで２次元に配列されており、拡大レンズ１２５１の拡大率を２．７８倍に設定すると、アレイレンズ１２５３の個々の微小レンズ１２５２は３０μｍピッチで形成すればよい。また、個々の微小レンズ１２５２のNAを０．０７とし、光源１２１から発射される光の波長を３６５nmとしたとき、それぞれの微小レンズ１２５２で集光される光のスポット径は６．４μｍとなる。
もし，アレイレンズ１２５３が無ければ３０μｍの転写画素サイズとなるが，本構成により６．４μｍ分解能でのパターン転写が可能になる。マイクロミラーデバイス１２４で反射された光はアレイレンズ１２５３で集光されて、６．４μｍのスポット光の集合として基板１００の表面に形成された配向膜上に照射される。
ここで，マイクロミラーデバイス１２４の画素１列が３０μｍ角の２次元領域内に転写される様子を図７に示す。図７の左側に示すようにマイクロミラーデバイス１２４の画素１列が１０２４画素の場合，マイクロミラーデバイス１２４の列方向への傾斜角θ２を１／１０２４ｒａｄ（縦方向に１０２４画素分離れたところで横方向に１画素分ずれるような傾き角）とし、マイクロミラーデバイス１２４が転写する画素のピッチ（基板１００上の１画素領域のサイズ）をＣとしたとき、基板１００の送りピッチＰＰをＣ＊３３/３２とすることにより，図７の右側に示すように基板１００上の３０μｍ角の１画素分の２次元領域には３２＊３２点が転写される。

即ち、１画素領域のサイズが３０μｍのとき、基板１００の送りピッチＰＰを３０＊３３／３２＝３０．９３７５μｍとすれば，光スポットは３０μｍ角の１画素領域の中に基板１００の送り方向（図７の上下の方向）に０．９３７５μｍのピッチで３０μｍの長さに渡って基板１００の送り方向に対して角度θの傾きをもって３２個のスポットが照射される。３３個目に照射される光スポットは、基板１００上での光スポットの照射位置が１個目の光スポットの照射領域に対して基板１００の送り方向に１画素分ずれるために、１個目の光スポットの照射領域に対して基板１００の送り方向に対しては送り方向に対して直角な方向に３０＊３２/１０２４＝０．９３７５μｍ離れた箇所に転写される。このような走査が基板１００の送り方向に対して直角な方向に０．９３７５μｍピッチで順次繰返されることによりマイクロミラーデバイス１２４の列方向の１０２４画素分のスポットが基板１００の１画素領域に照射される。

図７の右側のそれぞれの点がマイクロミラーデバイスの画素に対応しており，各画素のＯＮ／ＯＦＦにより，２次元領域内で６．４μｍスポット光のパターンを描画することができる。送りピッチＰＰを３０＊３３／３２＝３０．９３７５μｍとすれば，ステージ速度と光スポットスキャン速度の比は３０：０．９３７５であり，ステージ速度３．２ｍｍ／ｓで，光スポットは１００μｍ／ｓの低速スキャンが実現できる。

次に、図１に示した露光装置を用いて、基板１００の表面に形成された配向膜に対して光ラビング処理を行う方法について説明する。

図８A及びBに、基板１００上に形成された液晶表示装置の１画素分の領域内において配向膜に配向特性を付与する領域を示す。

特許文献２には、液晶表示装置を構成する１対のガラス基板の双方の配向膜にそれぞれ１８０度向きの異なる配向特性を付与してそれらを組合わせることにより４種類の配向状態を形成する方法が記載されているが、本実施例においては、一方のガラス基板に４種類の配向状態を形成し、他方の基板には配向特性を付与する処理を行わない。

即ち、本実施例においては、図８Aに示すように、基板１００上の１画素分に相当する領域１０１を１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の４つの小領域に分割し、この分割した各小領域の配向膜にそれぞれ異なる配向特性を付与する（異なるプレチルト角に設定する）。図８A中の矢印１０２１，１０２２，１０２３，１０２４は、それぞれ配向特性の方向（プレチルト角が付与された方向）を示す。

図８Bには、基板１００上に１画素分に相当する領域１０１が多数形成されて状態を模式的に示す。実際の液晶基板には、横方向に１９２０画素、縦方向に１０８０画素並んでいる（フルハイビジョン仕様）。

次に、図９A乃至Dと図１２及び図１３のフロー図とを用いて、図８A中の矢印１０２１，１０２２，１０２３，１０２４で示したような、それぞれ異なる方向に配向特性を付与する方法について説明する。

配向膜に細かいピッチの線状の光パターンを照射して一方向に走査すると、その走査した方向に応じた一様な配向特性（プレチルト角）が配向膜に付与される。本実施例では、この性質を利用して、先ず、図９Aに示したように基板１００上の１画素分に相当する領域１０１−１の中の小領域１０１１及び領域１０１−１に対応する隣接する各画素領域（図９Aの例では１０１−２〜１０１−９）の内部の小領域１０１１に相当する領域に投影光学部１２５を介して細かいピッチの線状の光パターンを照射しながら走査することにより、基板１００の表面に形成された配向膜を露光する。線状の光のパターンを走査することは、Yステージを投影光学部１２５に対して一定の速度で移動させることにより行う。また、Yステージの移動に伴って、マイクロミラーデバイス制御部１３２でマイクロミラーデバイス１２４の個々の可動ミラー１２４２を制御して、基板１００上の１画素分に相当する領域１０１の中の小領域１０１１及び領域１０１に対応する隣接する各画素領域の小領域１０１１に相当する領域に線状の光パターンを見かけ上Y方向に連続的に移動させながら照射する。

図９A及び図１２に戻って説明する。θステージ１１４に設置した基板１００の向きをY方向に対して角度θだけ傾けた状態でステージ駆動手段１３３でYステージ１１２を駆動して基板１００をY方向へ一定の速度で移動させる（Ｓ１２０１）。このとき、基板１００のY方向への移動速度をマイクロミラーデバイス１２４の各可動ミラー１２４２のY方向へのパターンの移動速度よりも少し大きめに設定する（マイクロミラーデバイス１２４のX方向の各可動ミラー１２４２で形成したパターンをY方向に１列分転送する間に基板１００がY方向へ移動する距離がマイクロミラーデバイス124の各可動ミラー１２４２のY方向への並びの１ピッチ分よりも少し大きくなるようにY軸ステージ１１２の移動速度とマイクロミラーデバイス124のY方向パターン送り速度とを設定する）。この結果、図９Aで内部に矢印を記入した各微小領域（図８Aの１０１１に相当する領域：第１の領域）は、マイクロミラーデバイス１２４で形成した等ピッチの線状の光パターンを照射して走査することにより、基板１００の表面に形成された配向膜を各領域において矢印で示した方向に対してプレチルト角を付与することができる。
Yステージ１１２のY方向への移動を継続してＹ方向の移動端（終点：図示せず）に達すると（Ｓ１２０２）、Yステージの移動を一旦停止する。次に、Yステージ１１２を図９Aの場合と反対の方向（逆方向）に図９Aの場合と同様に一定の速度で移動させながら、図８Aの１０１２に相当する基板１００上の各画素の領域（第２の領域）をマイクロミラーデバイス１２４で形成した線状の繰り返しパターンで露光することにより（Ｓ１２０３）、図９Bに示すように、基板１００の表面に形成された配向膜を各領域において図９Aで説明したのと反対の方向に対してプレチルト角を付与することができる。
Yステージ１１２を逆方向に移動させて移動端（始点：図示せず）に到達すると（Ｓ１２０４）、θステージ１１４を９０度回転させる（Ｓ１２０５）。

次に、Yステージ１１２を図９Aの場合と同じ方向に一定の速度で移動させながら、図８Aの１０１３に相当する基板１００上の各画素の領域（第３の領域）をマイクロミラーデバイス１２４で形成した線状の繰り返しパターンで露光することにより（Ｓ１２０６）、基板１００の表面に形成された配向膜を各領域において図９Cに示すような方向に対してプレチルト角を付与することができる。
Yステージ１１２がY方向の移動端（終点：図示せず）に達すると（Ｓ１２０７）Yステージの移動を一旦停止する。次に、Yステージ１１２を図９Cの場合と反対の方向（逆方向）に図５Cの場合と同様に一定の速度で移動させながら、図８Aの１０１４に相当する基板１００上の各画素の領域をマイクロミラーデバイス１２４で形成した線状の繰り返しパターンで露光することにより（Ｓ１２０８）、図９Dに示すように、基板１００の表面に形成された配向膜を各領域において図９Cで説明したのと反対の方向に対してプレチルト角を付与することができる。Yステージ１１２がY方向の移動端（始点：図示せず）に達すると（Ｓ１２０９）Yステージの移動を停止する。

図９Ａに示した状態で基板１００のＸ方向の幅が１回の露光で行うＸ方向の露光幅よりも大きいときには、図１２のフローでＳ６０５でθステージ１１４を９０度回転させる前に、Ｘステージ１１１を駆動して基板１００上の隣の露光領域が投影露光部１２５の下に位置させ、Ｓ６０１からＳ６０４のステップを繰り返し、基板１００の全面に亘って各画素の第１の領域と第２の領域とを露光する。そのフローを図１３に示す。

図１０および図１１により，プレチルト角の別の実施例に関して説明する。本実施例における装置構成や処理のフローは、実施例１の場合と同様である。

図１０Aにおいてプレチルト角の付与された方向は，矢印１０４１，１０４２，１０４３，１０４４であり，例えばX軸の正または負の方向に対して±２２．５度方向である。このような角度に設定することにより，視野角に対する視認性を向上させることができる。図１０Bが基板１００上で±２２．５度のプレチルト角の方向を示す。図１１A〜１１Dはステージ走査によるプレチルト角付与方向である。図１１Ａは第１の露光工程において図１０Ａの１０４３の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図、図１１Ｂは第２の露光工程において図１０Ａの１０４４の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図、図１１Ｃは、第３の露光工程において図１０Ａの１０４２の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図、図１１Ｄは、第４の露光工程において図１０Ａの１０４１の方向に対応するプレチルト角を付与する方向を模式的に示した液晶基板の正面図である。

図１１Bの状態において，図１２のフローのＳ１２０５でθステージ１１４を４５度回転させることにより，２２．５度方向のプレチルト角を各領域に付与することができる。

このように，ステージ１１４の回転量により，所望のプレチルト角の方向を設定することができ，製品毎の視野角向上に対応することが可能になる。

図１３に示したフロー図において、Ｓ１３０１からＳ１３０４までは、図１２で説明したＳ１２０１からＳ１２０４までの処理と同じである。Ｓ１２０１からＳ１２０４までの処理で初めのＸ方向に沿った領域について配向膜上の第１の領域と第２の領域との露光が終わるとＸ方向の走査が完了したかをチェックし（Ｓ１３０５），完了していない場合にはＸステージ１１１を駆動してＸ方向で次の露光領域を投影露光部１２５の下に位置させ（Ｓ１３０６）、Ｓ１３０１からＳ１３０４までの処理を実行する。これを基板１００上のＸ方向の領域について全て処理が終了するまで繰り返す。

Ｘ方向の走査が完了したと判定すると、次にθステージ１１４を９０度回転させて（Ｓ１３０７）、Ｓ１３０８からＳ１３１１で、図１２で説明したＳ１２０６からＳ１２０９のステップと同じ処理を行う。Ｓ１３０８からＳ１３１１までの処理で初めのＸ方向に沿った領域について配向膜上の第３の領域と第４の領域との露光が終わると、Ｘ方向の走査が完了したかをチェックし（Ｓ１３１２），完了していない場合にはＸステージ１１１を駆動してＸ方向で次の露光領域を投影露光部１２５の下に位置させ（Ｓ１３１３）、Ｓ１３０８からＳ１３１１までの処理を実行する。これを基板１００上のＸ方向の全領域について各画素の第３の領域と第４の領域との露光が終了するまで繰り返す。Ｘ方向の走査が完了したと判定すると全体の処理を終了する。

基板１００の表示領域全面に対して上記した処理を行うことにより、各画素の表面に形成された配向膜に対して４つに分割したそれぞれの領域に図９A乃至D に示すようなプレチルト角を付与することができ、その結果、図８Bに示すように、基板１００の全面に亘って、１つの画素内の４つの領域にそれぞれ異なる偏光特性を備えた液晶表示素子を得ることができるようになった。

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。

１１０・・・ステージ部 １１１・・・Xステージ １１２・・・Yステージ １１３・・・Zステージ １１４・・・θステージ １２０・・・露光光学系 １２１・・・光源 １２２・・・偏光板 １２３・・・ミラー １２４・・・マイクロミラーデバイス １２５・・・投影光学部 １３０・・・制御部 １３１・・・光源制御部 １３２・・・マイクロミラーデバイス制御部 １３３・・・ステージ制御部 １３４・・・全体制御部 １４０・・・基板表面高さ検出系 １４１・・・高さ検出用光源部 １４２・・・反射光検出器。

Claims (16)

1. 液晶用配向膜を露光する露光装置であって、
   表面に配向膜が形成された基板を載置して移動可能なステージ手段と、
   露光光を発射する光源と、
   該光源から発射された露光光に偏光特性を付与する偏光特性付与手段と、
   該偏光特性付与手段で偏光特性を付与された露光光の一部を微小な可動ミラーで形成したパターンで反射するパターン形成手段と、
   該パターン形成手段で反射された露光光のパターンを前記ステージ手段に載置された基板に照射して前記配向膜を露光する投影光学部と、
   全体を制御する制御手段と
   を備え、該制御手段は、前記ステージ手段と前記パターン形成手段とを制御して、前記ステージ手段を一方向に連続的に移動させることにより一方向に連続的に移動している前記基板上を前記露光光のパターンが前記ステージ手段の移動速度よりも遅い速度で移動して前記配向膜を露光することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
2. 前記制御手段は、前記ステージ手段と前記パターン形成手段とを制御して、前記ステージ手段を一方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の第一の領域を前記露光光で露光し、前記ステージ手段を前記一方向と逆の方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の前記第一の領域とは異なる第二の領域を前記露光光で露光することを特徴とする請求項１記載の液晶用配向膜露光装置。
3. 前記ステージ手段は、直線上を往復移動可能な直線ステージと回転可能なθステージ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装置。
4. 液晶用配向膜を露光する露光装置であって、
   表面に配向膜が形成された基板を載置して移動可能なステージ手段と、
   紫外光または紫外光に近い光を露光光として発射する光源と、
   該光源から発射された露光光に偏光特性を付与する偏光特性付与手段と、
   微小な可動ミラーを多数備えて前記偏光特性付与手段で偏光特性を付与された露光光を入射して前記微小な可動ミラーで形成したパターンで反射することにより微細なピッチの線状の光パターンを形成するパターン形成手段と、
   該パターン形成手段で形成された微細なピッチの線状の露光光パターンを前記ステージ手段に載置された基板に照射して前記配向膜を露光する投影光学部と、
   を備え、前記パターン形成手段は、前記ステージ手段に載置されて一方向に連続的に移動している前記基板上に前記微細なピッチの線状の露光光パターンを前記ステージ手段の移動速度よりも遅い速さで前記一方向とは逆の方向に移動して前記配向膜を露光することを特徴とする液晶用配向膜露光装置。
5. 前記ステージ手段を一方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の第一の領域を前記露光光で露光し、前記ステージ手段を前記一方向と逆の方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の前記第一の領域とは異なる第二の領域を前記露光光で露光することを特徴とする請求項４記載の液晶用配向膜露光装置。
6. 前記ステージ手段は、直線上を往復移動可能な直線ステージと回転可能なθステージを備えることを特徴とする請求項４記載の液晶用配向膜露光装置。
7. 前記マイクロミラーデバイスは前記微小な可動ミラーが二次元状に配置されており、該二次元状に配列された微小な可動ミラーの前記ステージ手段が往復移動する直線の方向の並びが、該直線の方向に対して傾いて設置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
8. 前記ステージ手段に載置された基板の表面の高さを検出する高さ検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の液晶用配向膜露光装置。
9. 光源から発射された露光光に偏光特性を付与して微小な可動ミラーを多数備えたマイクロミラーデバイスに入射させ、
   該マイクロミラーデバイスの微小な可動ミラーにより形成された反射パターンで反射された露光光のパターンを投影光学系を介してステージに載置された表面に配向膜が形成された基板に投影して前記配向膜を露光する
   液晶用配向膜を露光する方法であって、
   前記ステージを一方向に連続的に移動させることにより一方向に連続的に移動している前記基板上を前記露光光のパターンが前記ステージの移動速度よりも遅い速度で移動して前記配向膜を露光することを特徴とする液晶用配向膜露光方法。
10. 前記ステージを一方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の第一の領域を前記露光光で露光し、前記ステージを前記一方向と逆の方向に連続的に移動させながら前記基板上の配向膜の前記第一の領域とは異なる第二の領域を前記露光光で露光することを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜露光方法。
11. 前記基板上の配向膜の前記第一の領域と前記第二の領域とを露光後に、前記基板を任意の角度回転させて前記基板上の第三の領域と第四の領域とを露光することを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜露光方法。
12. 前記基板上には多数の画素が整列して形成されており、該基板の画素の並びの方向が前記ステージが移動する一方向に対して任意の角度傾くように前記基板を前記ステージに載置することを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。
13. 前記基板上の配向膜の前記第一の領域と前記第二の領域とを露光後に、前記基板を９０度回転させて前記基板上の第三の領域と第四の領域とを露光することを特徴とする請求項９記載の液晶用配向膜露光方法。
14. 前記基板上には多数の画素が整列して形成されており、該基板の画素の並びの方向が前記ステージが移動する一方向に対して４５度傾くように前記基板を前記ステージに載置することを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。
15. 前記マイクロミラーデバイスを構成する微小な可動ミラーは前記ステージを連続して移動させる一方向に対して傾いて二次元状に配列されており、該傾いて配列された微小な可動ミラーで反射された露光パターンで前記ステージに載置した基板の配向膜を露光することを特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。
16. 前記基板上の配向膜を露光中に、前記ステージに載置された基板の表面の高さを光学的に検出し、該検出した結果に基づいて前記基板の表面の高さを調整することを特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の液晶用配向膜露光方法。

Images