WO2014006943A1 - 光配向露光方法及び光配向露光装置 - Google Patents

光配向露光方法及び光配向露光装置 Download PDF

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和重 橋本
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Definitions

  • the present invention relates to a photo-alignment exposure method and a photo-alignment exposure apparatus for forming an alignment film of a liquid crystal display element.
  • each of a plurality of unit image areas arranged linearly is divided into two areas by dividing lines along the arrangement direction, and the exposed surface is divided into unit images.
  • the plurality of unit image areas are scanned and exposed by moving along the arrangement direction of the areas, so that the plurality of unit image areas are continuously subjected to photo-alignment processing.
  • two mask patterns having an opening pattern corresponding to one divided area and an opening pattern corresponding to another area adjacent thereto are used. And, by irradiating each opening pattern with exposure light along the scanning direction and ultraviolet exposure light at different angles with respect to the exposed surface, the mask pattern is projected and exposed on the exposed surface (proximity exposure).
  • the two divided areas are subjected to photo-alignment processing in different directions along the scanning direction.
  • an exposure apparatus used in the prior art includes a light source 1 that emits ultraviolet rays and a condenser lens 2 that irradiates a mask M with ultraviolet exposure light emitted from the light sources 1 as parallel light. And a fly-eye lens (lens array in which a plurality of unit lenses are arranged in a matrix) 3 disposed between the light source 1 and the condenser lens 2 and uniformizing the intensity distribution of the light irradiated to the mask M.
  • the fly eye lenses 3 are arranged in a direction intersecting the scanning direction S of the exposed surface Bs.
  • a light ray L1 that obliquely passes through the opening Ma of the mask M is generated by the condensing action of the fly-eye lens, and this light ray L1 is the opening Ma of the mask M.
  • the surface Bs is spread by the collimation half angle ⁇ and irradiated to the exposed surface Bs.
  • the exposed surface Bs is irradiated not only with the area Me immediately below the opening pattern of the mask M but also with the exposure light that protrudes from the area Me.
  • a photo-alignment exposure apparatus as shown in FIG. 2 (a) is used.
  • the first mask M1 having an opening pattern for exposing one divided area of the unit image area and the second mask M2 having an opening pattern for exposing the other divided area are provided.
  • a first exposure apparatus Ex1 and a second exposure apparatus Ex2 are provided that are arranged apart from each other on the exposed surface Bs and expose the exposed surface Bs of the substrate B through the respective masks M1 and M2.
  • the first exposure apparatus Ex1 irradiates the exposure light along the scanning direction S with ultraviolet exposure light having an irradiation angle ⁇ e (for example, 40 °) to the exposed surface Bs of the substrate B.
  • the second exposure apparatus Ex2 is exposure light along the scanning direction S and irradiates the exposure surface Bs of the substrate B with ultraviolet exposure light having an irradiation angle of - ⁇ e (eg, -40 °).
  • the exposure of the divided areas Da1 and Da2 in one unit image area Pa is sequentially performed with the exposure intensity shown in FIG. 2B, and the overexposure exposure by the collimation half angle shown in FIG.
  • double exposure is performed in the range a near the boundary between the divided areas Da1 and Da2.
  • the photo-alignment in the desired direction is Problems that cannot be obtained arise.
  • the alignment disorder in the region a1 is caused by double exposure with insufficient intensity by the above-described collimation half angle, and its width becomes about 10 to 15 ⁇ m, but it becomes narrower due to high definition of the liquid crystal display panel. Under a situation where the width of the unit image area Pa is required, the width cannot be ignored in order to secure a sufficient effective image area.
  • the present invention is an example of a problem to deal with such a problem. That is, when the photo-alignment exposure method is applied to the multi-domain method, the effective image area sufficient for eliminating the alignment disturbance near the boundary in the divided area obtained by dividing the unit image area and narrowing the unit image area It is an object of the present invention to ensure the above.
  • the photo-alignment exposure apparatus and photo-alignment exposure method according to the present invention have at least the following characteristics.
  • a photo-alignment exposure method and a photo-alignment exposure apparatus that divides each unit image area of a liquid crystal display element into a plurality of divided areas, and photo-aligns alignment material films in the divided areas in different directions, respectively.
  • Condensing here means that light that spreads from the mask pattern and travels toward the non-exposure target area is collected within the exposure target.
  • the same size projection and reduction projection are performed. , Including magnified projection.
  • the light that is transmitted through the mask pattern and spreads by the collimation half angle is collected by the light collecting means, so that the spread can be suppressed and the exposed surface can be irradiated.
  • the double-exposed region near the boundary of the divided region can be reduced, and the alignment disorder near the boundary in the divided region can be eliminated.
  • the alignment disturbance near the boundary in the divided region obtained by dividing the unit image region can be eliminated. It is possible to secure a sufficient effective image area for narrowing the unit image area.
  • FIG. 3A shows a configuration example of a photo-alignment exposure apparatus
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3A shows a configuration example of a photo-alignment exposure apparatus
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3A shows a configuration example of a photo-alignment exposure apparatus
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • FIG. 3B shows a configuration example of
  • FIG. 6A is a cross-sectional view in a direction intersecting the scanning direction S
  • FIG. 6B is a cross-sectional view in the direction along the scanning direction S.
  • 7A is a plan view
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 7A.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a photo-alignment exposure method and a photo-alignment exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A shows a configuration example of a photo-alignment exposure apparatus
  • FIG. 3B shows a configuration example of a substrate (exposed surface).
  • the photo-alignment exposure apparatus 100 divides each unit image area Pa of the liquid crystal display element into a plurality of divided areas Da1 and Da2, and the alignment material films in the divided areas Da1 and Da2, respectively. It is an apparatus for photo-orienting in different directions.
  • the alignment material film here is a photosensitive polymer film that exhibits a reversible photoisomerization reaction, and reacts with light (such as ultraviolet rays) obliquely applied to the surface of the alignment material film to produce a desired film. An orientation in the direction along the pretilt angle and the irradiation direction can be obtained.
  • the unit image area Pa here refers to a pixel or a sub-pixel in which one pixel is divided for each of a plurality of colors (R, G, B), or a collection area thereof.
  • the photo-alignment exposure apparatus 100 includes a first exposure apparatus 11, a mask M, and a second exposure apparatus 12, as shown in FIG.
  • the first exposure apparatus 11 is an apparatus for executing a first exposure step of irradiating light at a light irradiation angle ⁇ 1 inclined with respect to the exposed surface of the entire unit image area Pa.
  • the mask M and the second exposure apparatus 12 are for executing a second exposure step of exposing the second divided area Da2 adjacent to the first divided area Da1 described above, which is one of the divided areas described above.
  • light is irradiated at a light irradiation angle ⁇ 2 inclined at an angle different from the light irradiation angle ⁇ 1 in the first exposure step.
  • the first exposure apparatus 11 irradiates, for example, a light source for irradiating ultraviolet rays and light emitted from the light source onto the exposed surface Bs of the substrate B on which the alignment material film is formed at an inclination angle of angle ⁇ 1 (for example, 40 °). It has an optical system.
  • the second exposure process is performed after the first exposure process, and the light is irradiated through the mask pattern of the mask M corresponding to the second divided area Da2, which is one of the divided areas, and the transmitted light of the mask pattern is emitted.
  • the light is condensed by the light collecting means 13 and irradiated to the second divided region Da2.
  • the entire surface of the unit image area Pa is photo-oriented in the first direction in the first exposure process by the first exposure apparatus 11, and then the second exposure apparatus 12 is performed thereafter.
  • the second divided region Da2 is photo-aligned in the second direction.
  • the alignment material film exhibits a reversible photoisomerization reaction, in the second exposure step in which exposure is performed later, only the overexposed portion is photoaligned in the second direction. The photo-alignment in the first direction is maintained in the portion not exposed in the exposure process.
  • the light transmitted through the mask pattern of the mask M is condensed by the condensing means 13 to expose the second divided region Da2, so that the outer side of the second divided region Da2 by the collimation half angle ⁇ described above. Can be condensed inside the second divided region Da2. Therefore, in the second exposure step, light with insufficient intensity does not protrude into the first divided area Da1, and only the second divided area Da2 can be exposed with an intensity appropriate for the photo-alignment process. As a result, the overexposure exposure to other divided regions is suppressed, and the alignment disorder that occurs near the boundaries of the divided regions can be eliminated.
  • the photo-alignment exposure apparatus 100 includes a substrate scanning unit 10, and the substrate B having the unit image area Pa on the exposed surface Bs is moved along the scanning direction S by the substrate scanning unit 10.
  • the scanning direction S is an arrangement direction of the plurality of unit image areas Pa and a direction along the dividing line DL.
  • the first exposure device 11 and the second exposure device 12 are arranged along the scanning direction S with a space therebetween, the first exposure process is performed on the upstream side in the scanning direction S, and the first exposure step is performed on the downstream side in the scanning direction S. Two exposure processes are performed.
  • the light irradiated by the first exposure apparatus 11 and the second exposure apparatus 12 is a direction along the scanning direction S and is irradiated at different angles ( ⁇ 1, ⁇ 2) with respect to the exposed surface Bs. .
  • the alignment material film exhibits a reversible photoisomerization reaction.
  • the second material described above is used. An exposure process (exposure to one of the divided areas by the second exposure apparatus 12 and the mask M) is performed in advance, and then a first exposure process (exposure to the entire unit image area by the first exposure apparatus 11) is performed. Can do.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a photo-alignment exposure method and a photo-alignment exposure apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the photo-alignment exposure apparatus 200 includes the first exposure apparatus 11 and the first mask M1, the second exposure apparatus 12 and the second mask M2, and the first exposure apparatus 11 and the first mask M2.
  • Condensing means 21 is provided between the mask M1 and the exposed surface Bs
  • condensing means 22 is provided between the second mask M2 and the exposed surface Bs.
  • the first exposure apparatus 11 irradiates light (for example, ultraviolet rays) at a light irradiation angle ⁇ 1 inclined with respect to one area (first divided area Da1) of the divided areas.
  • a second exposure step of irradiating light (for example, ultraviolet rays) at ⁇ 1) is performed.
  • light is irradiated through the first mask M1 and the second mask M2 each having a mask pattern corresponding to each divided region.
  • the transmitted light of each mask pattern is condensed by the condensing means 21 and 22 and irradiated to the respective divided regions (first divided region Da1 and second divided region Da2). To do.
  • the photo-alignment exposure apparatus 300 includes the first exposure apparatus 11 and the first mask M0, the second exposure apparatus 12 and the second mask M2, and the second exposure apparatus 12 and the second mask M2.
  • Condensing means 22 is provided between the mask M2 and the exposed surface Bs.
  • the first mask M0 is used for the proximity exposure of the first divided area Da1 which is one of the divided areas.
  • the first exposure apparatus 11 irradiates light (for example, ultraviolet rays) at a light irradiation angle ⁇ 1 inclined with respect to one area (first divided area Da1) of the divided areas.
  • a second exposure step of irradiating light (for example, ultraviolet rays) at ⁇ 1) is performed.
  • light is irradiated through the first mask M0 or the second mask M2 each having a mask pattern corresponding to each divided region.
  • the transmitted light of the mask pattern is condensed by the condensing means 22 and irradiated to the second divided region Da2.
  • the substrate B having the unit image area Pa on the exposed surface Bs moves along the scanning direction S.
  • the first exposure apparatus 11 and the second exposure apparatus 12 are arranged along the scanning direction S with a space therebetween, and the first exposure process is performed on the upstream side in the scanning direction S.
  • the second exposure process is performed on the downstream side in the scanning direction S.
  • the light irradiated by the first exposure apparatus 11 and the second exposure apparatus 12 is a direction along the scanning direction S and is irradiated at different angles ( ⁇ 1, ⁇ 2) with respect to the exposed surface Bs. .
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a form example of a mask and condensing means used in the photo-alignment exposure method and photo-alignment exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the example of the 1st mask M1 and the condensing means 21 is shown in the figure, the 2nd mask M2 and the condensing means 22 can also be formed similarly.
  • the first mask M1 has a mask pattern corresponding to the first divided region Da1
  • the second mask M2 has a mask pattern corresponding to the second divided region Da2.
  • 5A shows an example of the substrate B
  • FIG. 5B shows an example of the first mask M1 and the condensing means
  • FIG. 5C shows the first mask M1 and the condensing means. 21 shows another example of the form.
  • the first mask M1 corresponding to the unit image area Pa includes a plurality of units as shown in FIG. A slit-like mask pattern (opening pattern) is formed.
  • each opening Ma1 is disposed on the first divided area Da1 on the exposed surface Bs, and has an opening width W1 substantially equal to the first divided area Da1.
  • the plurality of openings Ma1 are parallel to each other and are arranged in parallel in a direction intersecting the scanning direction S.
  • the light condensing means 21 can be configured as a microlens array in which a plurality of single lenses 21a are arranged on the light transmission side of the opening Ma1, for example.
  • the condensing means 21 is not limited to this example, and may be a lens in which cylindrical lenses (kamaboko convex lenses) are individually arranged in the opening Ma1, or a lenticular lens in which a plurality of kamaboko convex lenses are integrated.
  • the example shown in FIG. 5C is an example in which the openings Ma1 for forming the mask pattern of the first mask M1 are arranged in a staggered manner.
  • Each opening Ma1 is arranged on the first divided region Da1 as in the example shown in FIG.
  • the lens diameter of the single lens 21a arranged corresponding to each opening Ma1 can be made relatively large.
  • the lens diameter of the single lens 21a arranged corresponding to one opening Ma1 can be appropriately adjusted.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing the function of the light collecting means used in the photo-alignment exposure method and photo-alignment exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 6A is a cross-sectional view in a direction intersecting the scanning direction S
  • FIG. 6B is a cross-sectional view in the direction along the scanning direction S.
  • the condensing means 21 (22) condenses the light that passes through the mask pattern of the first mask M1 (second mask M2) on the first divided area Da1 (second divided area Da2).
  • the light condensing means 21 (22) has a condensing action on the light L1 that is to be transmitted obliquely through the opening Ma1 of the first mask M1 (second mask M2), and there is no light condensing means 21 (22).
  • the light L1 ′ protruding from the first divided area Da1 (second divided area Da2) can be collected in the first divided area Da1 (second divided area Da2).
  • the condensing means 21 (22) the light passing through the opening Ma1 is condensed along the scanning direction S, but the exposed surface Bs moves along the scanning direction S. Therefore, uneven exposure due to this light collection does not occur.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing another example of the condensing means used in the photo-alignment exposure method and photo-alignment exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 7A is a plan view
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 7A.
  • the condensing means 21 (22) is provided in the vicinity of the edge on the dividing line DL side in the opening Ma1 of the first mask M1 (second mask M2).
  • a plurality of minute single lenses are arranged along the edge of the opening Ma1.
  • the condensing action is exerted on the light L1 that is obliquely transmitted through the opening Ma1 of the first mask M1 (second mask M2) and exceeds the dividing line DL by the condensing means 21 (22).
  • the light L1 ′ protruding from the first divided area Da1 (second divided area Da2) can be collected in the first divided area Da1 (second divided area Da2). .
  • the light that passes through the mask pattern and spreads by the collimation half angle is collected by the light collecting means 13, 21, and 22, and the spread is suppressed to irradiate the exposed surface Bs. be able to.
  • the double exposure area near the boundary between the divided areas Da1 and Da2 can be reduced, and the alignment disorder near the boundary in the divided areas Da1 and Da2 can be eliminated.
  • alignment disorder is suppressed in all areas in the unit image area Pa, and the unit image area Pa is photo-oriented in one direction. Since it can be a region that is photo-aligned in a different direction from the region, when the photo-alignment exposure method is applied to the multi-domain method, an effective image region sufficient for narrowing the unit image region Pa should be secured. Can do.

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Description

光配向露光方法及び光配向露光装置
　本発明は、液晶表示素子の配向膜を形成するための光配向露光方法及び光配向露光装置に関するものである。
　液晶表示素子の配向膜を形成する方式として、液晶のプレチルト角の大きさと配向方向を決めるために、配向膜となる感光性高分子膜に対して光（紫外線）を斜めに照射する光配向露光方式が知られている。
　一方、液晶表示素子の一つの単位画像領域（画素又はサブ画素、或いはそれらの集合領域）を２つ若しくはそれ以上に分割して、分割した領域毎に液晶の配向方向を変えることにより、液晶パネルの視野角を改善することが行われており、この方法は、画素分割法或いはマルチドメイン法と呼ばれている。
　前述した光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合には、配向材料膜上の被露光面に対して異なる角度で照射する複数の紫外線露光光を形成し、マスクの一つの開口を介して単位画像領域を分割した一つの領域に一方向から紫外線を照射し、マスクの他の開口を介して単位画像領域を分割した他の領域に他方向から紫外線を照射する。これによって、単位画像領域を分割した複数の領域毎にプレチルト角と配向方向が異なる光配向処理を施すことができる。
　この際、下記特許文献１に記載の従来技術では、直線状に配列された複数の単位画像領域のそれぞれをその配列方向に沿った分割線で２つの領域に分割し、被露光面を単位画像領域の配列方向に沿って移動させて複数の単位画像領域を走査露光することで、複数の単位画像領域に対して連続的に光配向処理を施している。この従来技術では、分割された一つの領域に対応する開口パターンとそれに隣接する他の領域に対応する開口パターンを有する２つのマスクパターンを用いている。そして、それぞれの開口パターンに走査方向に沿った露光光で且つ被露光面に対して異なる角度の紫外線露光光を照射し、マスクパターンを被露光面に投影露光（プロキシミティ露光）することで、分割された２つの領域に走査方向に沿った互いに異なる方向の光配向処理を施している。
特開２０１２－６３６５２号公報
　従来技術に用いられる露光装置は、図１（ａ）に示すように、紫外線を放射する光源１と、光源１から放射された紫外線の露光光を平行光にしてマスクＭに照射するコンデンサレンズ２と、光源１とコンデンサレンズ２との間に配設され、マスクＭに照射される光の強度分布を均一化するフライアイレンズ（複数の単位レンズをマトリクス状に配列したレンズアレイ）３とを備えており、フライアイレンズ３を被露光面Ｂｓの走査方向Ｓに対して交差する方向に配列している。
　このような露光装置においては、図１（ｂ）に示すように、フライアイレンズの集光作用によってマスクＭの開口Ｍａを斜めに通過する光線Ｌ１が生じ、この光線Ｌ１はマスクＭの開口Ｍａを通過するとコリメーション半角θにより広がって被露光面Ｂｓに照射する。これにより、被露光面Ｂｓには、マスクＭの開口パターンの直下の領域Ｍｅだけでなく、その領域Ｍｅをはみ出して露光光が照射されることになる。
　このような露光装置を用いてマルチドメイン法による光配向露光を行うには、図２（ａ）に示すような光配向露光装置が用いられる。これによると、単位画像領域の分割された一方の領域を露光するための開口パターンを有する第１のマスクＭ１と分割された他方の領域を露光するための開口パターンを有する第２のマスクＭ２を被露光面Ｂｓ上に離れて配置し、それぞれのマスクＭ１，Ｍ２を介して基板Ｂの被露光面Ｂｓをそれぞれ露光する第１露光装置Ｅｘ１と第２露光装置Ｅｘ２を配備している。第１露光装置Ｅｘ１は、走査方向Ｓに沿った露光光で且つ基板Ｂの被露光面Ｂｓに対して照射角度θｅ（例えば４０°）の紫外線露光光を照射するものであり、第２露光装置Ｅｘ２は、走査方向Ｓに沿った露光光で且つ基板Ｂの被露光面Ｂｓに対して照射角度－θｅ（例えば－４０°）の紫外線露光光を照射するものである。
　これによると、一つの単位画像領域Ｐａ内の分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の露光が図２（ｂ）に示す露光強度で順次行われることになり、図１（ｂ）に示したコリメーション半角によるはみ出し露光によって、分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の境界付近の範囲ａで二重露光がなされる。
　この際、配向材料における光異性化反応の可逆性によって、範囲ａの分割領域Ｄａ２側は適正な光配向が得られるが、領域ａの分割領域Ｄａ１側の領域ａ１では所望の方向の光配向が得られない問題が生じる。領域ａ１における配向乱れは、前述したコリメーション半角によるはみだし露光による不十分な強度の二重露光で生じるものであり、その幅は１０～１５μｍ程度になるが、液晶表示パネルの高精細化によってより狭い単位画像領域Ｐａの幅が求められる状況下では、有効画像領域を十分に確保するために無視できない幅になっている。
　本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域を分割した分割領域における境界付近の配向乱れを解消すること、単位画像領域の狭幅化に対して十分な有効画像領域を確保すること、などが本発明の目的である。
　このような目的を達成するために、本発明による光配向露光装置及び光配向露光方法は、以下の特徴を少なくとも具備するものである。
　液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光方法及び光配向露光装置であって、被露光面に対して傾斜した光照射角度で光を照射する際に、分割領域の一つの領域に対して、マスクパターンを介して光を照射し、マスクパターンの透過光を集光手段によって集光して露光対象の分割領域に照射することを特徴とする。ここでの集光とは、マスクパターンから広がって露光対象外の領域に向かう光を露光対象内に集めることを意味し、マスクパターンと露光対象の領域の大小関係によって、等倍投影，縮小投影，拡大投影を含むものである。
　このような特徴によると、マスクパターンを透過してコリメーション半角によって広がる光を集光手段によって集光することで、その広がりを抑えて被露光面に照射することができる。これによって、分割領域の境界付近で二重露光される領域を小さくすることができ、分割領域における境界付近の配向乱れを解消することができる。
　このように本発明の光配向露光方法及び光配向露光装置によると、光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域を分割した分割領域における境界付近の配向乱れを解消することができ、単位画像領域の狭幅化に対して十分な有効画像領域を確保することができる。
従来技術に用いる露光装置を示した説明図である。 従来の光配向露光装置を示した説明図である。 本発明の一実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置を示した説明図である。図３（ａ）が光配向露光装置の構成例を示しており、図３（ｂ）が基板（被露光面）の形態例を示している。 本発明の他の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられるマスク及び集光手段の形態例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられる集光手段の機能を示した説明図である。図６（ａ）が走査方向Ｓに交差する方向の断面図であり、図６（ｂ）が走査方向Ｓに沿った方向の断面図である。 本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられる集光手段の他の形態例を示した説明図である。図７（ａ）が平面図、図７（ｂ）が図７（ａ）におけるＸ－Ｘ断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置を示した説明図である。図３（ａ）が光配向露光装置の構成例を示しており、図３（ｂ）が基板（被露光面）の形態例を示している。
　光配向露光装置１００は、図３（ｂ）に示すように、液晶表示素子の各単位画像領域Ｐａを複数の分割領域Ｄａ１，Ｄａ２に分割し、各分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向するための装置である。ここでの配向材料膜は、可逆性の光異性化反応を示す感光性高分子膜であり、配向材料膜の表面に対して斜めに照射された光（紫外線など）に反応して、所望のプレチルト角と照射方向に沿った方向の配向が得られるものである。ここでの単位画像領域Ｐａとは、画素或いは一画素内を複数色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に分けたサブ画素、又はこれらの集合領域を指している。
　光配向露光装置１００は、図３（ａ）に示すように、第１露光装置１１、マスクＭ及び第２露光装置１２を備えている。第１露光装置１１は、単位画像領域Ｐａ全面の被露光面に対して傾斜した光照射角度θ１で光を照射する第１露光工程を実行するための装置である。マスクＭ及び第２露光装置１２は、前述した分割領域の一つであり前述した第１分割領域Ｄａ１に隣接する第２分割領域Ｄａ２を露光する第２露光工程を実行するためのものである。第２露光工程では、第１露光工程における光照射角度θ１とは異なる角度で傾斜した光照射角度θ２で光を照射する。第２露光工程における光照射角度θ２は、例えばθ２＝－θ１に設定することができる。
　第１露光装置１１は、例えば、紫外線を照射する光源と光源から出射した光を配向材料膜が形成された基板Ｂの被露光面Ｂｓに角度θ１（例えば、４０°）の傾斜角で照射する光学系を備えている。第２露光装置１２は、第１露光装置１１と同様に、例えば、紫外線を照射する光源と光源から出射した光を被露光面Ｂｓに角度θ２（＝－θ１）の傾斜角で照射する光学系を備えている。
　第２露光工程は、第１露光工程の後に行われ、分割領域の一つの領域である第２分割領域Ｄａ２に対応したマスクＭのマスクパターンを介して光を照射し、マスクパターンの透過光を集光手段１３によって集光して第２分割領域Ｄａ２に照射する。
　このような構成を備えた光配向露光装置１００は、第１露光装置１１による第１露光工程で単位画像領域Ｐａの全面が第１の方向に光配向され、その後行われる第２露光装置１２による第２露光工程で、第２分割領域Ｄａ２が第２の方向に光配向される。この際、配向材料膜が可逆性の光異性化反応を示すことにより、後から露光する第２露光工程では上書き露光された部分だけが第２の方向に光配向されることになり、第２露光工程で露光されなかった部分は第１の方向の光配向が維持されることになる。
　そして、第２露光工程では、マスクＭのマスクパターンを透過した光を集光手段１３で集光して第２分割領域Ｄａ２を露光するので、前述したコリメーション半角θによって第２分割領域Ｄａ２の外側に広がろうとする光を第２分割領域Ｄａ２の内側に集光することができる。このため、第２露光工程では、第１分割領域Ｄａ１内に不十分な強度の光がはみ出すことがなく、第２分割領域Ｄａ２のみを光配向処理に適正な強度で露光することができる。これによって、他の分割領域へのはみ出し露光が抑制され、分割領域の境界付近で生じる配向乱れを解消することができる。
　図３に示した実施形態に係る光配向露光装置１００を更に詳細に説明する。この実施形態に係る光配向露光装置１００は基板走査手段１０を備えており、被露光面Ｂｓに単位画像領域Ｐａを有する基板Ｂは基板走査手段１０によって走査方向Ｓに沿って移動している。走査方向Ｓは、複数の単位画像領域Ｐａの配列方向であり且つ分割線ＤＬに沿った方向である。
　そして、第１露光装置１１と第２露光装置１２を、間隔を空けて走査方向Ｓに沿って配置し、走査方向Ｓの上流側で第１露光工程を行い、走査方向Ｓの下流側で第２露光工程を行っている。第１露光装置１１及び第２露光装置１２によって照射される光は、走査方向Ｓに沿った方向であり、且つ被露光面Ｂｓに対して異なる角度（θ１，θ２）で照射されるものである。
　なお、前述の説明では、配向材料膜が可逆性の光異性化反応を示すことを前提にしているが、配向材料膜が非可逆性の光異性化反応を示す場合には、前述した第２露光工程（第２露光装置１２とマスクＭによる分割領域の一つの領域に対する露光）を先行して行い、その後に第１露光工程（第１露光装置１１による単位画像領域全面に対する露光）を行うことができる。
　図４は、本発明の他の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置を示した説明図である。図４（ａ）に示した実施形態では、光配向露光装置２００は、第１露光装置１１と第１のマスクＭ１、第２露光装置１２と第２のマスクＭ２を備えており、第１のマスクＭ１と被露光面Ｂｓの間には集光手段２１が配備され、第２のマスクＭ２と被露光面Ｂｓの間には集光手段２２が配備されている。
　この光配向露光装置２００によると、第１露光装置１１によって、分割領域の一つの領域（第１分割領域Ｄａ１）に対して傾斜した光照射角度θ１で光（例えば紫外線）を照射する第１露光工程が実行され、第２露光装置１２によって、分割領域の他の領域（第２分割領域Ｄａ２）に対して、第１露光工程における光照射角度とは異なる角度で傾斜した光照射角度θ２（＝－θ１）で光（例えば紫外線）を照射する第２露光工程が実行される。第１露光工程及び第２露光工程は、それぞれの分割領域に対応したマスクパターンを有する第１のマスクＭ１，第２のマスクＭ２をそれぞれ介して光を照射する。そして、第１露光工程及び第２露光工程では、各マスクパターンの透過光を集光手段２１，２２によって集光してそれぞれの分割領域（第１分割領域Ｄａ１，第２分割領域Ｄａ２）に照射する。
　図４（ｂ）に示した実施形態では、光配向露光装置３００は、第１露光装置１１と第１のマスクＭ０、第２露光装置１２と第２のマスクＭ２を備えており、第２のマスクＭ２と被露光面Ｂｓの間には集光手段２２が配備されている。第１のマスクＭ０は、分割領域の一つである第１分割領域Ｄａ１を単独でプロキシミティ露光するためのものである。
　この光配向露光装置３００によると、第１露光装置１１によって、分割領域の一つの領域（第１分割領域Ｄａ１）に対して傾斜した光照射角度θ１で光（例えば紫外線）を照射する第１露光工程が実行され、第２露光装置１２によって、分割領域の他の領域（第２分割領域Ｄａ２）に対して、第１露光工程における光照射角度とは異なる角度で傾斜した光照射角度θ２（＝－θ１）で光（例えば紫外線）を照射する第２露光工程が実行される。第１露光工程及び第２露光工程は、それぞれの分割領域に対応したマスクパターンを有する第１のマスクＭ０或いは第２のマスクＭ２をそれぞれ介して光を照射する。そして、第２露光工程では、マスクパターンの透過光を集光手段２２によって集光して第２分割領域Ｄａ２に照射する。
　図４（ａ），（ｂ）において、被露光面Ｂｓに単位画像領域Ｐａを有する基板Ｂは走査方向Ｓに沿って移動する。そして、図３に示した例と同様に、第１露光装置１１と第２露光装置１２は間隔を空けて走査方向Ｓに沿って配置され、走査方向Ｓの上流側で第１露光工程が行われ、走査方向Ｓの下流側で第２露光工程を行う。第１露光装置１１及び第２露光装置１２によって照射される光は、走査方向Ｓに沿った方向であり、且つ被露光面Ｂｓに対して異なる角度（θ１，θ２）で照射されるものである。
　図５は、本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられるマスク及び集光手段の形態例を示した説明図である。図においては第１のマスクＭ１と集光手段２１の例を示しているが、第２のマスクＭ２と集光手段２２も同様に形成することができる。但し、第１のマスクＭ１は第１分割領域Ｄａ１に対応したマスクパターンを有しており、第２のマスクＭ２は第２分割領域Ｄａ２に対応したマスクパターンを有している。図５（ａ）が基板Ｂの形態例、図５（ｂ）が第１のマスクＭ１と集光手段２１の一形態例を示し、図５（ｃ）が第１のマスクＭ１と集光手段２１の他の形態例を示している。
　図５（ａ）に示すように、単位画像領域Ｐａがドットマトリクス状に配置されている場合には、これに対応する第１のマスクＭ１は、図５（ｂ）に示すように、複数のスリット状のマスクパターン（開口パターン）が形成されている。この例では、個々の開口Ｍａ１は被露光面Ｂｓ上の第１分割領域Ｄａ１上に配置され、第１分割領域Ｄａ１とほぼ等しい開口幅Ｗ１を有している。そして、スリット状の開口パターンは複数の開口Ｍａ１が互いに平行で、走査方向Ｓと交差する方向に並列されている。
　この第１のマスクＭ１に対して、集光手段２１は、例えば、開口Ｍａ１の光透過側にそれぞれ複数の単レンズ２１ａを配置したマイクロレンズアレイとして構成することができる。集光手段２１は、この例に限らず、開口Ｍａ１にシリンドリカルレンズ（かまぼこ状凸レンズ）を個別に配置したものや、かまぼこ状凸レンズを複数一体にしたレンチキュラーレンズなどであってもよい。
　図５（ｃ）に示す例は、第１のマスクＭ１のマスクパターンを形成する開口Ｍａ１を千鳥状に配置した例である。各の開口Ｍａ１は図５（ｂ）に示した例と同様に第１分割領域Ｄａ１上に配置される。このように開口Ｍａ１を千鳥状に配置することで、各開口Ｍａ１に対応して配置される単レンズ２１ａのレンズ径を比較的大きくすることができる。また、千鳥状に配置される開口Ｍａ１の長さを調整することで、一つの開口Ｍａ１に対応して配置される単レンズ２１ａのレンズ径を適宜調整することが可能になる。単レンズ２１ａのレンズ径を調整することで、マスクパターンを透過する光の集光度合いを任意に調整することができる。
　図６は、本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられる集光手段の機能を示した説明図である。図６（ａ）が走査方向Ｓに交差する方向の断面図であり、図６（ｂ）が走査方向Ｓに沿った方向の断面図である。集光手段２１（２２）は、第１のマスクＭ１（第２のマスクＭ２）のマスクパターンを通過する光を第１分割領域Ｄａ１（第２分割領域Ｄａ２）に集光する。すなわち、集光手段２１（２２）によって第１のマスクＭ１（第２のマスクＭ２）の開口Ｍａ１を斜めに透過しようとする光Ｌ１に集光作用が働き、集光手段２１（２２）が無い場合に第１分割領域Ｄａ１（第２分割領域Ｄａ２）から外にはみ出す光Ｌ１’を第１分割領域Ｄａ１（第２分割領域Ｄａ２）内に集めることができる。集光手段２１（２２）として単レンズを用いると、開口Ｍａ１を通過する光は走査方向Ｓに沿っても集光されることになるが、被露光面Ｂｓが走査方向Ｓに沿って移動するので、この集光による露光むらは生じない。
　図７は、本発明の実施形態に係る光配向露光方法及び光配向露光装置に用いられる集光手段の他の形態例を示した説明図である。図７（ａ）が平面図、図７（ｂ）が図７（ａ）におけるＸ－Ｘ断面図である。これによると、集光手段２１（２２）が、第１のマスクＭ１（第２のマスクＭ２）の開口Ｍａ１における分割線ＤＬ側のエッジ付近に設けられている。図示の例では微小な単レンズを開口Ｍａ１のエッジに沿って複数配列している。これによると、集光手段２１（２２）によって、第１のマスクＭ１（第２のマスクＭ２）の開口Ｍａ１を斜めに透過して分割線ＤＬを越えようとする光Ｌ１に集光作用が働き、集光手段２１（２２）が無い場合に第１分割領域Ｄａ１（第２分割領域Ｄａ２）から外にはみ出す光Ｌ１’を第１分割領域Ｄａ１（第２分割領域Ｄａ２）内に集めることができる。
　このような本発明の実施形態によると、マスクパターンを透過してコリメーション半角によって広がる光を集光手段１３，２１，２２によって集光することで、その広がりを抑えて被露光面Ｂｓに照射することができる。これによって、分割領域Ｄａ１，Ｄａ２の境界付近で二重露光される領域を小さくすることができ、分割領域Ｄａ１，Ｄａ２における境界付近の配向乱れを解消することができる。
　このような特徴を有する光配向露光方法及び光配向露光装置１００，２００，３００によると、単位画像領域Ｐａ内の全領域で配向乱れを抑制し、単位画像領域Ｐａ内を一方向に光配向した領域と他方向に光配向した領域にすることができるので、光配向露光方式をマルチドメイン法に適用する場合に、単位画像領域Ｐａの狭幅化に対して十分な有効画像領域を確保することができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
１００，２００，３００：光配向露光装置，
１１：第１露光装置，
１２：第２露光装置，
１３，２１，２２：集光手段，２１ａ：単レンズ，
Ｍ，Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２：マスク，Ｍａ１：開口，
Ｓ：走査方向，Ｂ：基板，Ｂｓ：被露光面，Ｐａ：単位画像領域，
ＤＬ：分割線，Ｄａ１，Ｄａ２：分割領域

Claims (7)

  1. 　液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光方法であって、
    　前記単位画像領域全面の被露光面に対して傾斜した光照射角度で光を照射する第１露光工程と、前記分割領域の一つの領域に対して、前記第１露光工程における光照射角度とは異なる角度で傾斜した光照射角度で光を照射する第２露光工程を有し、
    　前記第２露光工程は、前記分割領域の一つの領域に対応したマスクパターンを介して光を照射し、前記マスクパターンの透過光を集光手段によって集光して前記領域に照射することを特徴とする光配向露光方法。
  2. 　液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光方法であって、
    　前記分割領域の一つの領域の被露光面に対して傾斜した光照射角度で光を照射する第１露光工程と、前記分割領域の他の領域の被露光面に対して、前記第１露光工程における光照射角度とは異なる角度で傾斜した光照射角度で光を照射する第２露光工程を有し、
    　前記第１及び第２露光工程は、露光するそれぞれの分割領域に対応したマスクパターンを介して光を照射し、各マスクパターンの透過光を集光手段によって集光してそれぞれの分割領域に照射することを特徴とする光配向露光方法。
  3. 　複数の前記単位画像領域の配列方向であり且つ前記分割領域の分割線に沿った走査方向に向けて前記単位画像領域を有する基板を移動させ、
    　前記走査方向の上流側で前記第１露光工程を行い、前記走査方向の下流側で前記第２露光工程を行い、
    　前記第１及び第２露光工程では、前記走査方向に沿った方向に光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の光配向露光方法。
  4. 　液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光方法であって、
    　前記分割領域の一つの領域に対して傾斜した光照射角度で光を照射する露光工程を有し、
    　前記露光工程は、露光する分割領域に対応したマスクパターンを介して光を照射し、前記マスクパターンの透過光を集光手段によって集光して、露光する分割領域に照射することを特徴とする光配向露光方法。
  5. 　液晶表示素子の各単位画像領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域の配向材料膜をそれぞれ異なる方向に光配向する光配向露光装置であって、
    　前記分割領域の一つの領域に対応したマスクパターンを有するマスクと、
    　前記分割領域の一つの領域の被露光面に対して、前記マスクを介して傾斜した光照射角度で光を照射する露光装置と、
    　前記マスクパターンの透過光を集光して、露光する分割領域に照射する集光手段とを備えることを特徴とする光配向露光装置。
  6. 　複数の前記単位画像領域の配列方向であり且つ前記分割領域の分割線に沿って前記単位画像領域を有する基板を走査する基板走査手段を備え、
    　前記基板走査手段の走査方向に沿って間隔を空けて複数の前記露光装置を配置し、
    　複数の前記露光装置は、前記走査方向に沿った方向で且つ被露光面に対して異なる角度で光を照射することを特徴とする請求項５記載の光配向露光装置。
  7. 　前記集光手段は、前記マスクパターンに沿って複数の単レンズを配置したマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項５又は６記載の光配向露光装置。
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