JP2008076825A - 配向膜製造用マスク及び液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法で視野角特性を改善でき、明るく高コントラストな表示が実現可能な液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置の製造方法は、基材７１上に光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料１８ｄを配置する工程と、光透過率の異なる複数の光透過層７４，７５を有する配向膜製造用マスク７０を介して前記配向膜材料１８ｄに照射量の異なる複数の光を照射し、前記配向膜材料１８ｄの面内にそれぞれプレチルト角の異なる複数の配向領域を形成する工程とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、配向膜製造用マスク及び液晶装置の製造方法に関し、特に光を照射することにより配向特性を付与させる光配向処理に用いて好適な配向膜製造用マスクとそれを用いた液晶装置の製造方法に関するものである。

近年、コンピュータや携帯電話等の電子機器の画像表示手段として液晶表示装置が用いられており、一般的には、一対の基板間に、ＴＮ（ツイステッドネマチック）液晶等からなる液晶層が挟持された構成が適用されている。しかし、この種の液晶表示装置では、視角が狭いという問題があり、視野角を拡大するための様々な手段が提案されている。例えば、特許文献１及び２では、画素の中央部に突起を形成し、該突起の周囲に液晶を配向させている。突起として対称性の良い形状を用いることで、突起を中心とした放射状の配向が形成され、広い視野角が実現される。
特開２００１−３２４７１６号公報 特開２００２−２８７１５８号公報

しかしながら、これらの技術では、画素内に突起等の構造物を形成するため、高い開口率が得られないという問題がある。また、突起等の構造物を作製するための新たな工程が必要となるため、生産効率が低下する。突起等の構造物を作成しないで配向分割を行う方法としてはマスクラビング等の方法が知られているが、マスクラビングを行う場合、マスクを用いた複数回のラビングが必要となり、工程が複雑化し、粉塵等の不純物の混入も問題となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な方法で視野角特性を改善でき、明るく高コントラストな表示が実現可能な液晶装置の製造方法及びこのような液晶装置の製造方法に用いて好適な配向膜製造用マスクを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の配向膜製造用マスクは、光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料に照射量の異なる複数の光を照射する工程に用いる配向膜製造用マスクであって、前記光を透過する透光性基材と、前記透光性基材上に設けられ、前記光の透過率が異なる複数の光透過層と、前記透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、配向膜材料の面内にそれぞれプレチルト角の異なる複数の配向領域を形成できるため、視野角特性が改善される。例えば、液晶装置の明視側の照射量（プレチルト角）を大きくし、明視側とは反対側の照射量（プレチルト角）を小さくした場合、明視側の視野角特性が改善され、良好な表示特性が得られるようになる。また、一回の光照射によって複数の領域にプレチルト角の異なる領域を形成できるため、配向処理の作業効率を向上できる。さらに、プレチルト角を領域毎に異ならせることにより、液晶を駆動するための閾値電圧も領域毎に異ならせることができ、さらに視野角特性が良好になる。

本発明においては、前記偏光層は、前記複数の光透過層のそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の偏光層の前記金属細線の延在方向はそれぞれ異なることが望ましい。この構成によれば、配向膜材料に対して複数の異なる直線偏光を同時に照射することができ、容易にマルチ配向を実現できる。また、配向領域毎に別々のマスクを用意する必要がないので部材コストを低減でき、さらに複数の偏光層の位置合わせを１回の工程で行うことができるので作業者の負担も軽減できる。

本発明においては、前記複数の偏光層の金属細線は、隣接する偏光層同士の境界部で互いに接続されていることが望ましい。この構成によれば、偏光層の境界部においても所望の偏光が得られるようになる。このため、配向領域同士の境界部でも所望の配向特性を実現でき、配向不良のない高品質な液晶装置が製造できる。

本発明においては、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料によって形成された遮光層が設けられていることが望ましい。この構成によれば、配向膜材料に対して配向特性を付与しようとする領域のみに光を照射することができる。このため、紫外線照射を行った場合に配向膜材料に与えるダメージが少なく、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記偏光層は前記光を吸収可能な金属材料によって形成され、前記偏光層を透過する直線偏光以外の直線偏光は前記偏光層によって吸収されることが望ましい。この構成によれば、偏光層で反射された光が露光装置内で反射され、配向膜材料に不用意に入射されてしまうという問題を回避することができる。

本発明においては、前記複数の光透過層の光透過率は、隣接する光透過層同士の間で連続的に変化していることが望ましい。この構成によれば、複数の光透過層を介して配向膜材料に照射量が連続的に変化する光を照射することができる。このため、配向膜材料の面内にプレチルト角が連続的に変化する配向領域を形成することができ、さらに視野角が広がる。

本発明の液晶装置の製造方法は、基材上に光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料を配置する工程と、光透過率の異なる複数の光透過層を有する配向膜製造用マスクを介して前記配向膜材料に照射量の異なる複数の光を照射する工程とを備えたことを特徴とする。この方法によれば、配向膜材料の面内にそれぞれプレチルト角の異なる複数の配向領域を形成できるため、視野角特性が改善される。例えば、液晶装置の明視側の照射量（プレチルト角）を大きくし、明視側とは反対側の照射量（プレチルト角）を小さくした場合、明視側の視野角特性が改善され、良好な表示特性が得られるようになる。また、一回の光照射によって複数領域にプレチルト角の異なる領域を形成できるため、配向処理の作業効率を向上できる。さらに、プレチルト角を領域毎に異ならせることで、液晶を駆動するための閾値電圧も領域毎に異ならせることができ、さらに視野角特性が良好になる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、光透過率の異なる複数の光透過層を有する透光性基材と、該透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層とを備えた配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、配向膜製造用マスクを介して配向膜材料にそれぞれ照射量の異なる複数の直線偏光を照射することにより、配向膜材料の面内にそれぞれ配向特性の異なる複数の配向領域を形成することができる。また、露光マスクと偏光板とが一体に形成されるため、それぞれを別体として用いる従来の方法に比べて、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層が前記複数の光透過層のそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の偏光層の前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、複数の偏光層を介して配向膜材料にそれぞれ照射量及び偏光方向が異なる直線偏光を照射することにより、配向膜材料の面内にそれぞれ配向方向及びプレチルト角の異なる複数の配向領域を形成することができる。また、配向領域毎に別々のマスクを用意する必要がないので部材コストを低減でき、さらに複数の偏光層の位置合わせを１回の工程で行うことができるので作業者の負担も軽減できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料で形成された遮光層を備えた配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、配向膜材料に対して配向特性を付与しようとする領域のみに光を照射することができる。このため、紫外線照射を行った場合に配向膜材料に与えるダメージが少なく、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記配向膜材料に光を照射する工程では、前記配向膜材料の入射側に偏光板を配置し、前記偏光板及び前記配向膜製造用マスクを介して前記配向膜材料に光を照射することが望ましい。この方法によれば、前記直線偏光の偏光方向及び配向膜製造用マスクの光透過層を変えつつ配向膜材料に光を照射することにより、配向膜材料の面内にそれぞれ配向方向及びプレチルト角の異なる複数の配向領域を形成することができる。

本発明においては、前記光を照射するに際して前記偏光板の透過軸を該偏光板と平行な面内で回転させることが望ましい。この方法によれば、各配向領域の配向処理に用いる偏光板を共通化でき、部材コストを低減できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記複数の光透過層の光透過率が隣接する光透過層同士の間で連続的に変化する配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、複数の光透過層を介して配向膜材料に照射量が連続的に変化する光を照射することにより、配向膜材料の面内にプレチルト角が連続的に変化する配向領域を形成することができ、さらに視野角特性を向上することができる。

以下、本発明を半透過反射型の液晶装置の製造方法に適用した例について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。この際、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の配向膜製造用マスクを用いて配向膜材料に光配向処理を行う工程の第１実施形態を示す説明図である。まず、図１（ａ）に示すように、配向膜材料１８ｄを配置した大型基板１０上に偏光板６０及び配向膜製造用マスク７０を配置する。

基板１０はガラスや石英、プラスチック等の大型基材１０Ａを基体としてなり、該基材１０Ａ上に液晶パネル複数分の走査線３ａ及びデータ線６ａを含む回路層が設けられている。液晶パネル領域Ｐは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って複数ずつ配列されており、図１の例では例えば４つずつとされている。図１（ａ）では図示を省略したが、回路層には走査線３ａ及びデータ線６ａ以外に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）等の画素スイッチング素子や画素電極等が形成されており、配向膜材料１８ｄはかかる回路層を覆って基材１０Ａの最表面に形成されている。なお、図１（ａ）では、１つの基材１０Ａ上に形成する液晶パネルの数を４×４＝１６個としたが、液晶パネルの形成数は基材１０Ａの大きさと製造する液晶パネルの大きさとの関係に応じて任意に設定される。

配向膜製造用マスク７０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性基材７１を基体としてなり、該基材７１上に液晶パネル複数分のマスク層７２が設けられている。それぞれのマスク層７２は、基板１０の各液晶パネル領域Ｐに対応している。基材７１は、配向膜材料１８ｄに照射する光を透過する材料であれば良く、ガラス等が好適に採用される。

なお、図１では、隣り合うマスク層７２とマスク層７２との間には何も形成されていないが、この部分に金属材料等で形成された遮光層を設けても良い。これにより、液晶パネル領域Ｐ間に対応する部分を遮光し液晶パネル領域Ｐのみに光を照射でき、液晶パネルＰ間の配向膜材料１８ｄ及び回路層が光Ｌ０により劣化するのを防止することができる。

基板１０、偏光板６０及び配向膜製造用マスク７０の位置合わせが終了したら、図１（ｂ）に示すように、配向膜製造用マスク７０の基板１０とは反対側から配向膜製造用マスク７０及び偏光板６０を介して基板１０に光Ｌ０を照射する。そして、配向膜製造用マスク７０及び偏光板６０を透過した直線偏光を基板１０上の配向膜材料１８ｄに照射することにより、配向膜材料１８ｄに対して配向特性を付与する。

光Ｌ０の光源としては、例えば、超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、メタルハライドランプ等を用いることができる。照射光Ｌ０の波長は、配向膜材料１８ｄが光学吸収を有する波長領域、例えば、１９０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とされる。また、照射光量は、例えば、１ｍＪ／ｃｍ^２〜２００ｎＪ／ｃｍ^２程度とすることが好ましい。

配向膜材料１８は、光照射により、膜内の分子を一方向に配列させることのできる有機材料からなる。このような配向膜材料としては、配向膜材料中の光配向機能を発現させる光配向性基、例えばシンナモイル基、クマリン基、カルコン基、ベンゾフェノン基等の光二量化によるもの、アゾ基等の光異性化によるもの、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が、本実施形態では、例えば、光二量化反応によって分子の配向方向を制御できる配向膜材料が用いられる。このような配向膜材料１８ｄに光照射、特に偏光紫外線照射を行うと、その電気ベクトルの振動方向によって、配向膜材料中の光反応の生じる方向を制御することができる。そして、光照射後に生成される配向膜は、このような光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を備えたものとなる。

また、配向膜材料１８ｄとしては、光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料が用いられる。このような配向膜材料としては、特表２００２−５１７６０５号公報に開示されたものを用いることができる。この配向膜材料においては、図３に示すように、光の照射量Ｉが増大するに従ってプレチルト角θが増大し、所定の照射量Ｉ２を超えるとプレチルト角θは一定となる。したがって、照射量ＩをＩ１〜Ｉ２の範囲で変化させることにより、プレチルト角θをθ１〜θ２の範囲で制御することができる。

図２は、配向膜材料１８ｄに光を照射する工程を示す部分斜視図である。同図に示すように、基板１０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列された複数の画素Ｄが設けられている。各画素Ｄには、それぞれＹ軸方向を長手方向とする３つのサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢが設けられている。サブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応している。そして、これら３つのサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢがＸ軸方向に沿って配列されることにより、１つの画素Ｄが形成されている。

配向膜製造用マスク７０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列された複数の光透過層７３が設けられている。それぞれの光透過層７３はサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢのいずれかに対応している。光透過層７３の形状及び大きさは、対応するサブ画素の形状及び大きさと略同じであり、対応する光透過層７３とサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢとは偏光板６０を挟んで互いに対向する位置に位置合わせされている。そして、これらの光透過層７３がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列されることにより、図１に示したマスク層７２が形成されている。光透過層７３には、相対的に光の透過率の低い第１光透過層７４と、相対的に光の透過率が高い第２光透過層７５とが設けられている。光透過層７３のうちＹ軸方向に沿う右半分の領域は第１光透過層７４とされ、左半分の領域は第２光透過層７５とされている。なお、図２では、隣り合うサブ画素同士に対応する光透過層７３と光透過層７３の間には何も形成されていないが、この部分に金属材料等で形成された遮光層を設けても良い。これにより、サブ画素間に対応する部分を遮光しつつサブ画素領域のみに光を照射でき、サブ画素間の配向膜材料１８ｄが光Ｌ０により劣化するのを防止することができる。

このような配向膜製造用マスク７０を介して配向膜材料１８ｄに光Ｌ０を照射すると、１サブ画素内において第１光透過層７４に対応した領域には相対的にプレチルト角の小さい配向領域が形成され、第２光透過層７５に対応する領域には相対的にプレチルト角の大きい配向領域が形成される。偏光板６０の透過軸はそれぞれの配向領域に対して共通（Ｙ軸方向）であるため、１サブ画素内には、互いに配向方向が共通でプレチルト角のみが異なる複数の配向領域が形成されることになる。そして、このように配向処理された配向膜材料１８ｄを加熱、硬化することにより、１サブ画素内に複数の配向領域を備えた配向膜１８（図４参照）が形成される。

図４は、配向膜１８上に配置される液晶５１の初期配向状態（電圧無印加状態）を示す図である。符号Ｔ１は、第１光透過層７４を透過した光によって形成された第１配向領域であり、符号Ｔ２は、第２光透過層７５を透過した光によって形成された第２配向領域である。前述のように、第２配向領域Ｔ２では第１配向領域Ｔ１よりもプレチルト角が大きくなるため、液晶パネルを斜め方向から観察した場合に、第１配向領域Ｔ１と第２配向領域Ｔ２の液晶５１の屈折率が等しくなり、コントラストの高い表示が実現される。また、プレチルト角の小さい第１配向領域Ｔ１ではプレチルト角の大きい第２配向領域Ｔ２よりも液晶の閾値電圧が大きくなり、中間調におけるコントラストの低下も防止できる。

なお、本実施形態では、１つのサブ画素に対応して２つの光透過層を設けたが、光透過層の数はこれに限定されず、３つ以上の光透過層を設けても良い。これらの光透過率は、基材７１の面内において連続的に変化することが望ましく、これにより視野角特性に優れた液晶装置が提供できる。

［第２の実施の形態］
図５は、配向膜材料１８ｄに光を照射する工程の第２実施形態を示す図である。図５には、１サブ画素領域の中央部分が拡大して示されている。本実施形態において、配向膜製造用マスク７０は第１実施形態の配向膜製造用マスク７０と同じものを用いる。

本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、基板１０と配向膜製造用マスク７０との間に遮光マスク９１を配置する。そして、１サブ画素領域をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って４分割した領域のうち対角線部分となる２箇所の領域を遮光する。そして、遮光マスク９１と基板１０との間に偏光板６１を配置し、配向膜製造用マスク７０及び偏光板６１を介して配向膜材料１８ｄに直線偏光を照射する。偏光板６１の透過軸は、Ｘ軸に対して４５°を成す方向である。この結果、配向膜材料１８ｄに光が照射された部分のうち第１光透過層７４に対応する領域には、相対的にプレチルト角の小さい第１配向領域Ｔ１が形成され、第２光配向層７５に対応する領域には、相対的にプレチルト角の大きい第２配向領域Ｔ２が形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、偏光板６１及び遮光マスク９１をそれぞれ偏光板６２及び遮光マスク９２と交換し、配向膜材料１８ｄの残りの領域に直線偏光を照射する。遮光マスク９２は、遮光領域と開口領域とが遮光マスク９１と逆の関係となる遮光マスクである。また、偏光板６２の透過軸は偏光板６１の透過軸と直交する方向である。この結果、光の照射された部分のうち第１光透過層７４に対応する領域には、相対的にプレチルト角の小さい第３配向領域Ｔ３が形成され、第２光配向層７５に対応する領域には、相対的にプレチルト角の大きい第４配向領域Ｔ４が形成される。第３配向領域Ｔ３と第１配向領域Ｔ１とは、プレチルト角が同じで配向方向が互いに直交する。また、第４配向領域Ｔ４と第２配向領域Ｔ２は、プレチルト角が同じで、配向方向が互いに直交する。

このように配向膜材料１８ｄの入射側に偏光板を配置し、直線偏光の偏光方向を変えつつ配向膜材料１８ｄに光を照射した場合、配向膜材料１８の面内にそれぞれ配向方向の異なる複数の配向領域が形成され、広視野角な表示が実現される。また、直線偏光の偏光方向と共に光の透過率も異ならせた場合、配向領域毎にプレチルト角が変化し、斜め方向から液晶パネルを見た場合の視野角特性も向上することができる。

なお、本実施形態では配向領域毎に偏光板を交換したが、図６のように特定の配向領域に光照射を行った後、偏光板６１を回転し、直線偏光の偏光方向を回転させてもよい。このように偏光板の透過軸を偏光板と平行な面内で回転させることで、同様の配向処理を行うことができる。この場合、各配向領域の配向処理に用いる偏光板を共通化できるため、部材コストが低減される。

［第３の実施の形態］
図７は、配向膜材料に光を照射する工程の第３実施形態を示す図である。図７（ａ）に示すように、配向膜製造用マスク７６には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列された複数の光透過層７７が設けられている。各光透過層７７上には偏光層８０がそれぞれ積層されており、光透過層７７及び偏光層８０によって、所定の光強度を持った直線偏光を透過可能な光透過領域が形成されている。光透過層７７及び偏光層８０によって構成されるそれぞれの光透過領域はサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢのいずれかに対応している。また、光透過層７７及び偏光層８０の形状及び大きさは、それぞれ対応するサブ画素の形状及び大きさと略同じであり、対応する光透過層７７及び偏光層８０とサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢとは互いに対向する位置に位置合わせされている。そして、これらの光透過領域（光透過層７７及び偏光層８０）がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列されることにより、図１に示したマスク層７２が形成されている。

光透過層７７には、相対的に光の透過率の低い第１光透過層７８と、相対的に光の透過率が高い第２光透過層７９とが設けられている。光透過層７３のうちＹ軸方向に沿う右半分の領域は第１光透過層７８とされ、左半分の領域は第２光透過層７９とされている。偏光層８０には、各光透過層に対応する複数の偏光領域が設けられており、各光透過層に対応する偏光領域には、それぞれ透過軸の異なる複数の偏光領域が設けられている。図７の偏光層８０においては、偏光層８０がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿う４つの領域に分割されており、第１光透過層７８に対応する偏光層８０のうちＸ軸方向に沿う左半分の領域は第１偏光層８１とされ、右半分の領域は第２偏光層８２とされている。また、第２偏光層７９に対応する偏光層８０のうちＸ軸方向に沿う左半分の領域は第３偏光層とされ、右半分の領域は第４偏光層８４とされている。第１偏光層８１と第４偏光層８２の透過軸は互いに平行であり、第２偏光層８２と第３偏光層８３の透過軸は互いに平行である。一方、第１偏光層８１及び第４偏光層８４の透過軸と第２偏光層８２及び第３偏光層８３の透過軸は互いに直交している。

なお、図７（ａ）では、隣り合うサブ画素同士に対応する偏光層８０と偏光層８０の間には何も形成されていないが、図７（ｂ）のように、偏光層８０と偏光層８０との間に該偏光層８０と同じ金属材料で形成された遮光層８９を設けても良い。これにより、サブ画素間に対応する部分を遮光しつつサブ画素領域のみに光を照射でき、サブ画素間の配向膜材料１８ｄが光Ｌ０により劣化するのを防止することができる。

図８は、偏光層８０の中央部を拡大した拡大図である。同図に示すように、第１偏光層８１には、Ｘ軸に対して所定の角度（例えば４５°）を成す方向に延在した複数の金属細線８５が設けられている。これらの金属細線８５は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク７６に入射された無秩序な光（非偏光な光）Ｌ０は、第１偏光層８１に入射すると、金属細線８５の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ１のみが透過され、基板１０の配向膜材料１８ｄに照射される。そして、配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ１の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を生じさせる。

第２偏光層８２には、金属細線８５と直交する方向に延在する複数の金属細線８６が設けられている。これらの金属細線８６は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク７６に入射された無秩序な光Ｌ０は、第２偏光層８２に入射すると、金属細線８６の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ２のみが透過され、基板１０の配向膜材料１８ｄに照射される。そして、配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ２の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を生じさせる。

第３偏光層８３には、金属細線８５と直交する方向に延在する複数の金属細線８７が設けられている。これらの金属細線８７は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク７６に入射された無秩序な光Ｌ０は、第３偏光層８３に入射すると、金属細線８７の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ３のみが透過され、基板１０の配向膜材料１８ｄに照射される。そして、配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ３の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を生じさせる。

第４偏光層８４には、金属細線８５と平行な方向に延在する複数の金属細線８８が設けられている。これらの金属細線８８は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク７６に入射された無秩序な光Ｌ０は、第４偏光層８４に入射すると、金属細線８８の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ４のみが透過され、基板１０の配向膜材料１８ｄに照射される。そして、配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ４の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を生じさせる。

ここで、金属細線８５，８６，８７，８８のピッチは、例えば、４０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度に設定されている。また、金属細線８５，８６，８７，８８の幅は、例えば、２０ｎｍ〜７０ｎｍ程度に設定されており、製造上の都合もあるが、入射光Ｌ０の波長の１／１０程度に設定されることが好ましい。

金属細線８５，８６，８７，８８のピッチ及び幅は、互いに等しい値に設定されている。これにより、第１偏光層８１〜第４偏光層８４に対向する配向領域に対してそれぞれ同じ偏光度の直線偏光が照射でき、これらの配向領域の間で均一な配向特性を付与できるようになっている。また、金属細線８５，８６，８７，８８は、偏光層８０の中央部Ｋで互いに接続されており、偏光層全体に亘って所望の偏光が形成されるようなっている。さらに、金属細線８５，８６，８７，８８は、光Ｌ０を吸収可能な金属材料、例えばクロムによって形成されており、偏光層８０を透過する直線偏光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４以外の直線偏光が偏光層８０によって吸収されるようになっている。このように光吸収性の金属材料によって金属細線８５，８６，８７，８８を形成することにより、金属細線８５，８６，８７，８８で反射された光が露光装置内で反射されて、配向膜材料１８ｄに不用意に入射されてしまうといった問題を回避することができる。

このように、本実施形態では、露光マスクと偏光層とを一体に形成した配向膜製造用マスク７０を用いて配向処理を行うため、それぞれを別体として用いる従来の方法に比べて、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することができる。また、偏光層８０に、金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層８１，８２，８３，８４が設けられているため、配向膜材料１８ｄに対して複数の異なる直線偏光を同時に照射することができ、容易にマルチ配向を実現できる。また、複数の偏光層８１，８２，８３，８４の位置合わせを１回の工程で行うことができるため、作業者の負担も軽減できる。

なお、図７では、偏光層８０を光透過層７７上に設けたが、偏光層８０は光透過層の基材７１側に設けてもよい。また、偏光層８０を基材７１の一面側に配置し、光透過層７７を基材７１の偏光層８０が配置された面とは反対側の面に設けてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例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。

また、上述の実施形態では、本発明の配向膜製造用マスクを液晶装置の製造方法に適用した例を説明したが、本発明の配向膜製造用マスクは液晶装置の製造方法に限らず、液晶ポリマーを用いた位相差板等の光学異方体の製造方法に適用することも可能である。この場合、光学異方体を製造する基材上に配向膜材料を配置し、該配向膜材料の配向処理を本発明の配向膜製造用マスクを用いて行う。そして、これにより製造された配向膜上に液晶ポリマーを塗布し、液晶ポリマーを配向させた状態で硬化させることで、光学異方体を完成する。

配向膜に光配向処理を行う工程の第１実施形態を説明する説明図である。 光配向処理を詳細に説明する説明図である。 配向膜の光照射量と液晶のプレチルト角との関係を示す図である。 液晶装置の視野角特性を説明する説明図である。 配向膜に光配向処理を行う工程の第２実施形態を説明する説明図である。 配向膜に光配向処理を行う工程の他の形態を説明する説明図である。 配向膜に光配向処理を行う工程の第３実施形態を説明する説明図である。 配向膜製造用マスクの詳細を説明する説明図である。

符号の説明

１０Ａ…基材、１８ｄ…配向膜材料、６０，６１，６２…偏光板、７０…配向膜製造用マスク、７１…基材、７２…マスク層、７３…光透過層、７４…第１光透過層、７５…第２光透過層、７６…配向膜製造用マスク、７７…光透過層、７８…第１光透過層、７９…第２光透過層、８０…偏光層、８１…第１偏光層、８２…第２偏光層、８３…第３偏光層、８４…第４偏光層、８５〜８８…金属細線、８９…遮光層、Ｌ０…非偏光な光、Ｌ１〜Ｌ４…直線偏光

Claims (13)

1. 光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料に照射量の異なる複数の光を照射する工程に用いる配向膜製造用マスクであって、
   前記光を透過する透光性基材と、前記透光性基材上に設けられ、前記光の透過率が異なる複数の光透過層と、前記透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層と、を備えたことを特徴とする配向膜製造用マスク。
2. 前記偏光層は、前記複数の光透過層のそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の偏光層の前記金属細線の延在方向はそれぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の配向膜製造用マスク。
3. 前記複数の偏光層の金属細線は、隣接する偏光層同士の境界部で互いに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の配向膜製造用マスク。
4. 前記偏光層の周囲に、前記偏光層と同じ金属材料によって形成された遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の配向膜製造用マスク。
5. 前記偏光層は前記光を吸収可能な金属材料によって形成され、前記偏光層を透過する直線偏光以外の直線偏光は前記偏光層によって吸収されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の配向膜製造用マスク。
6. 前記複数の光透過層の光透過率は、隣接する光透過層同士の間で連続的に変化していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の配向膜製造用マスク。
7. 基材上に光の照射量に応じてプレチルト角が変化する配向膜材料を配置する工程と、光透過率の異なる複数の光透過層を有する配向膜製造用マスクを介して前記配向膜材料に照射量の異なる複数の光を照射する工程とを備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 前記配向膜製造用マスクとして、光透過率の異なる複数の光透過層を有する透光性基材と、該透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層とを備えた配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
9. 前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層が前記複数の光透過層のそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の偏光層の前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる配向膜製造用マスクを用い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。
10. 前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料で形成された遮光層を備えた配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶装置の製造方法。
11. 前記配向膜材料に光を照射する工程では、前記配向膜材料の入射側に偏光板を配置し、前記偏光板及び前記配向膜製造用マスクを介して前記配向膜材料に光を照射することを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
12. 前記光を照射するに際して前記偏光板の透過軸を該偏光板と平行な面内で回転させることを特徴とする請求項１１に記載の液晶装置の製造方法。
13. 前記配向膜製造用マスクとして、前記複数の光透過層の光透過率が隣接する光透過層同士の間で連続的に変化する配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかの項に記載の液晶装置の製造方法。

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