JP2012018256A - Method for exposing alignment film for liquid crystal and device for the same - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a method for producing a liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal alignment film exposure method and apparatus for imparting alignment characteristics to a liquid crystal alignment film by an optical technique.
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。 A liquid crystal display element is required to have high image quality and high definition in order to display more information with higher quality as a display of a large television, a 3D television, a personal computer, or a mobile terminal.
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。 In order to realize high image quality and high definition of this liquid crystal display element, an arrangement (orientation) of molecules of liquid crystal material to be sealed between a pair of opposing glass substrates constituting the liquid crystal display element is formed on the glass substrate. It is necessary to make it uniform on the optically transparent electrode (transparent electrode).
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。 In order to make the alignment (alignment) of the molecules of the liquid crystal material uniform, a method of forming an alignment film on a transparent electrode conventionally formed on a glass substrate and rubbing the alignment film with a cloth to impart alignment characteristics Was used. However, in this method, a part of the alignment film is peeled off and fine dust is generated, which may cause an element defect or it is difficult to provide uniform alignment characteristics over the entire display area of the glass substrate, resulting in higher definition. This is a problem in forming a simple display element.
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。
For example, Non-Patent
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。
In
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。
In the method described in
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。
In addition, the method described in
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。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment film exposure method and apparatus capable of forming a photoalignment film at a practical processing speed by solving the above-described conventional technical problems. .
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。 In order to achieve the above object, in the present invention, an exposure apparatus that exposes an alignment film for liquid crystal, a stage unit that can move by placing a substrate having an alignment film formed on the surface, and an exposure light are emitted. A light source, a polarization characteristic imparting means for imparting polarization characteristics to the exposure light emitted from the light source, and a part of the exposure light imparted with the polarization characteristic by the polarization characteristic imparting means reflected by a pattern formed by a minute movable mirror Pattern forming means, a projection optical unit for exposing the alignment film by irradiating the substrate mounted on the stage means with the exposure light pattern reflected by the pattern forming means, and a control means for controlling the whole The control means controls the stage means and the pattern forming means, and moves the stage means continuously in one direction, whereby the pattern of exposure light is continuously moved on the substrate moving in one direction. But And configured to expose the alignment film moves at a slower speed than the moving speed of the stage means.
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。 In order to achieve the above-described object, in the present invention, an exposure apparatus that exposes the alignment film for liquid crystal includes a stage unit that can move by placing a substrate having an alignment film formed on the surface, and ultraviolet light or A light source that emits light close to ultraviolet light as exposure light, a polarization property imparting means that imparts polarization characteristics to the exposure light emitted from this light source, and a polarization property imparting means that includes a large number of small movable mirrors Pattern forming means for forming a linear light pattern with a fine pitch by reflecting the applied exposure light and reflecting with a pattern formed by a minute movable mirror, and a fine pitch formed by this pattern forming means And a projection optical unit that exposes the alignment film by irradiating the substrate placed on the stage means with a linear exposure light pattern, and the pattern forming means is placed on the stage means in one direction The alignment film is exposed by moving a linear exposure light pattern with a fine pitch on a continuously moving substrate in a direction opposite to one direction at a speed slower than the moving speed of the stage means. Configured.
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。 Furthermore, in order to achieve the above-described object, in the present invention, the exposure light emitted from the light source is given polarization characteristics and is incident on a micromirror device having a large number of microscopic movable mirrors. Alignment for liquid crystal that exposes the alignment film by projecting the pattern of exposure light reflected by the reflection pattern formed by the movable mirror onto the substrate on which the alignment film is formed on the surface via the projection optical system In the method of exposing the film, the stage of the stage is moved continuously in one direction, and the pattern of the exposure light moves on the substrate that is continuously moving in one direction at a speed slower than the moving speed of the stage. The film was exposed.
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。 By using the alignment film exposure apparatus for liquid crystal according to the present invention configured as described above, the subpixel of the liquid crystal panel is divided into four regions, and the alignment film regulation direction of each region is reversely flat between the TFT and the upper and lower substrates of the color filter. In addition, the tilt direction of the liquid crystal due to voltage application can be 45 °, 135 °, 225 °, 315 ° with respect to the vertical end surface of the substrate, or ± 22.5 ° with respect to the uniaxial positive and negative directions, respectively. A liquid crystal panel with a wide viewing angle and quick response can be manufactured.
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。 According to the present invention, it is possible to form a photo-alignment film that replaces the conventional rubbing method at a practical processing speed, and to realize a liquid crystal display element with higher image quality and higher definition.
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 shows the overall configuration of a liquid crystal alignment film exposure apparatus according to this embodiment. The alignment film exposure apparatus for liquid crystal controls the
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。
The
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。
The exposure
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。
The
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。
The substrate surface
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。
FIG. 2A shows a plan view of the
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。
The pattern formed by the
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。
That is, in the configuration shown in FIG. 1, the light emitted from the
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。
Next, a first embodiment of the projection
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Pt1からPt6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t1から時刻t6における位置を表す。
The relationship between the
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t1から時刻t6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t1から時刻t6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。
The pitch between each of the movable mirrors of the movable mirror 1242-1~1242-6 in a row of
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t1からt6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t1からt6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。
That is, assuming that sequentially projected to the
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。
For example, when the transfer pixel size of the
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。
The
In the example shown in FIGS. 3 and 4, the direction in which the movable mirrors 1242-1 to 1242-6 arranged in a row in the
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。
Next, a second embodiment of the projection
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。
Here, the
If there is no array lens 1253, the transfer pixel size is 30 μm, but this configuration enables pattern transfer with a resolution of 6.4 μm. The light reflected by the
Here, FIG. 7 shows a state in which one row of pixels of the
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。
That is, when the size of one pixel region is 30 μm and the feed pitch PP of the
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。 Each point on the right side of FIG. 7 corresponds to a pixel of the micromirror device, and a 6.4 μm spot light pattern can be drawn in a two-dimensional region by turning each pixel on and off. If the feed pitch PP is 30 * 33/32 = 30.9375 μm, the ratio of the stage speed to the light spot scan speed is 30: 0.9375, the stage speed is 3.2 mm / s, and the light spot is 100 μm / s. Low-speed scanning can be realized.
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。
Next, a method for performing an optical rubbing process on the alignment film formed on the surface of the
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。
FIGS. 8A and 8B show a region for imparting alignment characteristics to the alignment film in the region for one pixel of the liquid crystal display device formed on the
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。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 8A, an
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)。
FIG. 8B schematically shows a state in which
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。
Next, with reference to FIGS. 9A to 9D and the flowcharts of FIGS. 12 and 13, a method for imparting orientation characteristics in different directions as indicated by
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。
When the alignment film is irradiated with a linear light pattern with a fine pitch and scanned in one direction, uniform alignment characteristics (pretilt angle) according to the scanned direction are imparted to the alignment film. In the present embodiment, by utilizing this property, first, as shown in FIG. 9A, the
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)。
Returning to FIG. 9A and FIG. In a state where the orientation of the
When the
When the
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。
Next, while moving the
When the
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。
In the state shown in FIG. 9A, when the width in the X direction of the
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。 10 and 11, another embodiment of the pretilt angle will be described. The apparatus configuration and processing flow in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
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。
In FIG. 10A, the directions to which the pretilt angle is given are
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。
In the state of FIG. 11B, by rotating the
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。
Thus, the direction of the desired pretilt angle can be set according to the rotation amount of the
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。
In the flowchart shown in FIG. 13, S1301 to S1304 are the same as the processes from S1201 to S1204 described in FIG. In the processing from S1201 to S1204, when the exposure of the first region and the second region on the alignment film is completed for the first region along the X direction, it is checked whether the scanning in the X direction is completed (S1305). If not completed, the
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。
If it is determined that scanning in the X direction has been completed, the
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。
By performing the above-described processing on the entire display region of the
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。 As mentioned above, although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. Yes.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
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。 An exposure apparatus that exposes an alignment film for liquid crystal,
Stage means capable of moving by placing a substrate having an alignment film formed on the surface;
A light source that emits exposure light;
Polarization property imparting means for imparting polarization property to exposure light emitted from the light source;
Pattern forming means for reflecting a part of the exposure light imparted with polarization characteristics by the polarization characteristic imparting means with a pattern formed by a minute movable mirror;
A projection optical unit that exposes the alignment film by irradiating a substrate mounted on the stage unit with a pattern of exposure light reflected by the pattern forming unit;
A control means for controlling the whole, and the control means controls the stage means and the pattern forming means, and continuously moves in one direction by moving the stage means continuously in one direction. An alignment film exposure apparatus for liquid crystal, wherein the alignment film is exposed by moving a pattern of the exposure light on the substrate at a speed slower than a moving speed of the stage means.
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。 An exposure apparatus that exposes an alignment film for liquid crystal,
Stage means capable of moving by placing a substrate having an alignment film formed on the surface;
A light source that emits ultraviolet light or light close to ultraviolet light as exposure light;
Polarization property imparting means for imparting polarization property to exposure light emitted from the light source;
By providing a large number of minute movable mirrors and exposing the exposure light imparted with polarization characteristics by the polarization characteristic imparting means and reflecting it with a pattern formed by the minute movable mirrors, a linear light pattern with a fine pitch is formed. Pattern forming means to be formed;
A projection optical unit configured to irradiate the alignment film by irradiating a substrate placed on the stage unit with a fine pitch linear exposure light pattern formed by the pattern forming unit;
The pattern forming means is configured to apply the fine pitch linear exposure light pattern on the substrate that is placed on the stage means and continuously moves in one direction, based on the moving speed of the stage means. An alignment film exposure apparatus for liquid crystal, wherein the alignment film is exposed by moving in a direction opposite to the one direction at a slow speed.
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。 Applying polarization characteristics to the exposure light emitted from the light source and making it incident on a micromirror device equipped with a large number of small movable mirrors,
A pattern of exposure light reflected by a reflection pattern formed by a minute movable mirror of the micromirror device is projected onto a substrate having an alignment film formed on a surface placed on a stage via a projection optical system. A method of exposing an alignment film for liquid crystal that exposes the alignment film,
By moving the stage continuously in one direction, the pattern of the exposure light moves at a speed slower than the moving speed of the stage on the substrate that is continuously moving in one direction. An alignment film exposure method for liquid crystal, comprising exposing.
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