(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的に偏光照射を行い、高い異方性を示す感光膜を形成できる偏光照射装置、及び、感光膜付き基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板３０上に設けられた感光膜３１の露光に用いられる偏光照射装置１００であって、基板３０を載置した状態で往復移動するステージ面１１と、ステージ面１１上に載置された基板３０を加熱する加熱機構１２とを備える搬送ステージ１０と、露光領域内を移動するステージ面１１に対して偏光４０を照射する偏光照射機構２０とを備え、搬送ステージ１０は、加熱機構１２によって基板３０を加熱しながら、往路において、上記露光領域内を第一の平均速度で移動し、復路において、上記露光領域内を上記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で移動する偏光照射装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた感光膜の露光に用いられる偏光照射装置であって、
前記基板を載置した状態で往復移動するステージ面と、前記ステージ面上に載置された前記基板を加熱する加熱機構とを備える搬送ステージと、
露光領域内を移動する前記ステージ面に対して偏光を照射する偏光照射機構とを備え、
前記搬送ステージは、前記加熱機構によって前記基板を加熱しながら、往路において、前記露光領域内を第一の平均速度で移動し、復路において、前記露光領域内を前記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で移動することを特徴とする偏光照射装置。
【請求項２】
基板上に設けられた感光膜の露光に用いられる偏光照射装置であって、
前記基板を載置した状態で移動するステージ面と、前記ステージ面上に載置された前記基板を加熱する加熱機構とを備える搬送ステージと、
露光領域内を移動する前記ステージ面に対して偏光を照射する第一及び第二の偏光照射機構とを備え、
前記搬送ステージは、前記加熱機構によって前記基板を加熱しながら、前記第一の偏光照射機構の露光領域内を第一の平均速度で移動した後、前記第二の偏光照射機構の露光領域内を前記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で移動することを特徴とする偏光照射装置。
【請求項３】
前記第一の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、一定速度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光照射装置。
【請求項４】
前記第一の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、加速又は減速することを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光照射装置。
【請求項５】
前記第二の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、一定速度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の偏光照射装置。
【請求項６】
前記第二の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、加速又は減速することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の偏光照射装置。
【請求項７】
基板上に設けられた感光膜に対し、偏光照射を行う感光膜付き基板の製造方法であって、
前記基板を加熱しつつ、前記基板を移動させながら前記感光膜に偏光照射を行う照射工程を有し、
前記照射工程は、第一の平均速度で前記基板を移動させる第一の照射工程と、前記第一の照射工程の後に、前記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で前記基板を移動させる第二の照射工程とを含むことを特徴とする感光膜付き基板の製造方法。
【請求項８】
前記照射工程は、前記基板を往復させながら前記感光膜に偏光照射を行うものであり、
往路において、前記第一の照射工程を行い、
復路において、前記第二の照射工程を行うことを特徴とする請求項７に記載の感光膜付き基板の製造方法。
【請求項９】
前記第一の照射工程における基板の移動速度は、一定速度であることを特徴とする請求項７又は８に記載の感光膜付き基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第一の照射工程における基板の移動速度は、加速又は減速することを特徴とする請求項７又は８に記載の感光膜付き基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第二の照射工程における基板の移動速度は、一定速度であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の感光膜付き基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第二の照射工程における基板の移動速度は、加速又は減速することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の感光膜付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光照射装置、及び、感光膜付き基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の基板間に封入された液晶層中の液晶分子の配向を制御して表示を行う液晶表示装置は、上記一対の基板と上記液晶層との間に配向膜を有する構成が一般的である。上記配向膜は、隣接する液晶分子の配向方位及びプレチルト角を制御することができる。このような液晶分子の配向方位等を制御する配向規制力を発現させるために、ラビング法、光配向法等の配向処理技術が用いられる。
【０００３】
上記光配向法は、液晶分子を高精度で配向させることができる安定性の高い技術であり、ラビング法に変わる配向処理技術として広く展開されつつある。一方で、光配向法は、生産性を考慮すると、ラビング法よりも初期投資費用が大きく、処理時間がかかるという課題がある。配向膜の表面を布等で擦るラビング法では、配向膜への毛当たりを向上させたり、ラビングロールの回転数を増加させる等により処理時間を短縮することができるが、配向膜材料に偏光を照射する光配向法では、処理時間の短縮には、高感度材料の開発や、効率的に反応させるプロセス技術の開発が要求される。
【０００４】
配向膜等の感光膜の反応性を向上させる方法として、偏光照射と加熱とを併用する方法が検討されている（例えば、特許文献１、２及び３等）。
【０００５】
特許文献１には、直線偏光によって配向可能な部位を有するガラス転移温度が２００℃以上の高分子薄膜に、前記配向可能な部位が容易に動ける状態において直線偏光を照射することを特徴とする高分子薄膜の配向方法が開示されており、加熱により前記配向可能な部位が容易に動ける状態にすることが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、上記ワークステージを、ガス導入口を有する処理室内に収納し、上記処理室を形成する壁の一部に、偏光光を透過する透過板を設け、上記透過板を弾性部材を介して上記処理室の壁に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、上記処理室内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴とする偏光光照射装置が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、画素選択用のアクティブ素子が形成された主面の最上層に第１の配向膜を有する一方の基板と、カラーフィルタが形成された主面の最上層に第２の配向膜を有する他方の基板と、前記一方の基板の前記第１の配向膜と前記他方の基板の前記第２の配向膜の間に封止された液晶とからなる液晶表示パネルを具備し、少なくとも前記第１の配向膜に偏光の照射で液晶配向制御能を付与するための配向処理を行なう液晶表示装置の製造方法であって、前記基板を加熱しつつ前記配向膜に前記偏光の照射を行う加熱・偏光照射工程と、前記偏光を照射せずに前記加熱のみを行なう加熱・偏光非照射工程とにより前記配向膜に配向制御能を付与することを特徴とする液晶表示装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２１８７６５号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６６８７号公報
【特許文献３】特開２００７−２２６１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
偏光照射と加熱とを併用する配向技術では、基板の温度が一定になるまでの待機時間を設けてから、偏光照射を行うことが一般的であり、上記待機時間を設けることにより処理時間が長くなっていた。また、上記待機時間中に加熱のみを行うことで、溶剤が揮発し、感光膜材料の反応性が鈍化することがあった。このように、偏光照射と加熱とを併用する配向技術では、光と熱のエネルギーバランスを最適化することが必要であり、更なる検討の余地があった。
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、効率的に偏光照射を行い、高い異方性を示す感光膜を形成できる偏光照射装置、及び、感光膜付き基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、偏光照射と加熱とを併用する偏光照射装置について、効率的に露光処理を行う方法を種々検討し、従来は基板の温度が一定温度になるまで加熱のみを行っていた待機時間に着目し、上記待機時間中にも偏光照射を行うことで、処理時間が短縮できることを見出した。一方で、本発明者は、感光膜材料の反応性が温度に依存することに着目し、基板の温度が一定となる前に偏光照射を行うと、感光膜の屈折率異方性が充分に得られないことを見出した。本発明者は、更なる検討を行い、基板を加熱しながら偏光照射を行い、かつ、基板の温度が安定していない状態では高速で移動させ、基板の温度が一定となった状態では低速で移動させることによって、処理時間の増加を抑制しつつ露光量を最大化し、高い異方性を示す感光膜を効率よく形成できることを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
すなわち、本発明の一態様は、基板上に設けられた感光膜の露光に用いられる偏光照射装置であって、上記基板を載置した状態で往復移動するステージ面と、上記ステージ面上に載置された上記基板を加熱する加熱機構とを備える搬送ステージと、露光領域内を移動する上記ステージ面に対して偏光を照射する偏光照射機構とを備え、上記搬送ステージは、上記加熱機構によって上記基板を加熱しながら、往路において、上記露光領域内を第一の平均速度で移動し、復路において、上記露光領域内を上記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で移動する偏光照射装置である。
【００１３】
本発明の他の一態様は、基板上に設けられた感光膜の露光に用いられる偏光照射装置であって、上記基板を載置した状態で移動するステージ面と、上記ステージ面上に載置された上記基板を加熱する加熱機構とを備える搬送ステージと、露光領域内を移動する上記ステージ面に対して偏光を照射する第一及び第二の偏光照射機構とを備え、上記搬送ステージは、上記加熱機構によって上記基板を加熱しながら、上記第一の偏光照射機構の露光領域内を第一の平均速度で移動した後、上記第二の偏光照射機構の露光領域内を上記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で移動する偏光照射装置である。
【００１４】
本発明の一態様及び他の一態様において、上記第一の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、一定速度であってもよいし、加速又は減速してもよい。
【００１５】
本発明の一態様及び他の一態様において、上記第二の平均速度で移動する搬送ステージの速度は、一定速度であってもよいし、加速又は減速してもよい。
【００１６】
本発明の更に他の一態様は、基板上に設けられた感光膜に対し、偏光照射を行う感光膜付き基板の製造方法であって、上記基板を加熱しつつ、上記基板を移動させながら上記感光膜に偏光照射を行う照射工程を有し、上記照射工程は、第一の平均速度で上記基板を移動させる第一の照射工程と、上記第一の照射工程の後に、上記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で上記基板を移動させる第二の照射工程とを含む感光膜付き基板の製造方法である。
【００１７】
本発明の更に他の一態様において、上記照射工程は、上記基板を往復させながら上記感光膜に偏光照射を行うものであり、往路において、上記第一の照射工程を行い、復路において、上記第二の照射工程を行うことが好ましい。
【００１８】
本発明の更に他の一態様において、上記第一の照射工程における基板の移動速度は、一定速度であってもよいし、加速又は減速してもよい。
【００１９】
本発明の更に他の一態様において、上記第二の照射工程における基板の移動速度は、一定速度あってもよいし、加速又は減速してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、効率的に偏光照射を行い、高い異方性を示す感光膜を形成できる偏光照射装置、及び、感光膜付き基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１の偏光照射装置の一部、及び、実施形態１の偏光照射装置を用いた感光膜付き基板の製造方法の一例を示した模式図である。
【図２】実施形態２の偏光照射装置の一部、及び、実施形態２の偏光照射装置を用いた感光膜付き基板の製造方法の一例を示した模式図である。
【図３】露光量（単位：Ｊ）に対する屈折率異方性（Δｎ）の温度依存性を示したグラフの一例である。
【図４】８０℃に設定したステージ面に基板を載置したときの、基板温度の変化を示したグラフである。
【図５】露光量と得られる屈折率異方性との関係を示したグラフである。
【図６】時間経過に伴う溶剤揮発量を示したグラフである。
【図７】溶剤揮発量と得られる屈折率異方性との関係を示したグラフである。
【図８】基板を等加速度走行させる場合の基板の移動速度と露光距離との関係を示したグラフである。
【図９】本発明の感光膜付き基板の製造方法の一例を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
【００２３】
［感光膜付き基板の製造方法］
まずは、図１及び図２を用いて、本発明の感光膜付き基板の製造方法について説明する。本発明の感光膜付き基板の製造方法は、基板上に設けられた感光膜に対し、偏光照射を行う感光膜付き基板の製造方法であって、上記基板を加熱しつつ、上記基板を移動させながら上記感光膜に偏光照射を行う照射工程を有し、上記照射工程は、第一の平均速度で上記基板を移動させる第一の照射工程と、上記第一の照射工程の後に、上記第一の平均速度よりも遅い第二の平均速度で上記基板を移動させる第二の照射工程とを含む。
【００２４】
上記照射工程において、感光膜３１に偏光照射を行うことで、感光膜３１を構成するポリマーを所望の方位に配向させることができる。これにより、感光膜３１に異方性を発現させることができる。図１は、実施形態１の偏光照射装置の一部、及び、実施形態１の偏光照射装置を用いた感光膜付き基板の製造方法の一例を示した模式図である。図１の（ａ）は、第一の照射工程（往路）を表し、図１の（ｂ）は、第二の照射工程（復路）を表す。上記照射工程は、図１に示したように、基板３０を往復させながら感光膜３１に偏光照射を行うものであり、往路において、上記第一の照射工程を行い、復路において、上記第二の照射工程を行うことが好ましい。上記照射工程において、基板３０を往復させることで、少ないスペースで、効率よく偏光照射することができる。
【００２５】
図２は、実施形態２の偏光照射装置の一部、及び、実施形態２の偏光照射装置を用いた感光膜付き基板の製造方法の一例を示した模式図である。図２中の（ａ）は、第一の照射工程を表し、（ｂ）は、第二の照射工程を表す。図２に示したように、基板３０を往復させず、一方向に移動させて、第一の照射工程及び第二の照射工程を行うこともできる。
【００２６】
感光膜３１は、感光性を示す膜であれば限定されないが、光配向膜であることが好ましい。配向膜は、液晶パネルに含まれる部材であり、液晶層を挟持する一対の基板の表面に設けられる。配向膜のうち、露光（光配向処理）されることで異方性を発現するものを光配向膜という。異方性の発現した光配向膜は、その近傍に存在する液晶層中の液晶分子の配向を制御する配向規制力を有する。例えば、得られた一対の感光膜付き基板間に液晶層を挟持させた液晶パネルにおいて、電圧無印加時の液晶分子の配向方位は、光配向膜により制御される。感光膜３１の異方性を高くすることで、光配向膜の場合、配向規制力を向上することができる。
【００２７】
上記光配向膜は、例えば、偏光４０が照射されることにより、光配向性を示す材料の一部が構造変化を起こす膜である。感光膜３１としては、感光膜材料として、光配向性を示す材料を含むものが挙げられる。
【００２８】
上記光配向性を示す材料としては、例えば、二量化（二量体形成）、異性化、光フリース転移、分解等の反応が光照射によって起こる光反応部位（光配向性官能基）を含むものが挙げられる。上記光照射によって二量化及び異性化する光配向性官能基としては、例えば、シンナメート基、カルコン基、クマリン基、スチルベン基等が挙げられる。上記光照射によって異性化する光配向性官能基としては、例えば、アゾベンゼン基、トラン基等が挙げられる。上記光照射によって光フリース転移する光配向性官能基としては、例えば、フェノールエステル構造等が挙げられる。光照射によって分解する光配向性官能基としては、例えば、シクロブタン構造等が挙げられる。
【００２９】
感光膜３１は、ポリアミック酸構造、ポリイミド構造、ポリシロキサン構造、ポリビニル構造、ポリアクリル構造等をポリマー主鎖に有してもよい。また、上記光配向性官能基をポリマー主鎖又は側鎖に有してもよい。
【００３０】
偏光４０は、直線偏光であることが好ましく、直線偏光紫外線であることがより好ましい。偏光４０の波長は、２００〜５００ｎｍであることが好ましく、２００〜４００ｎｍであることがより好ましい。
【００３１】
図１（ａ）及び図１（ｂ）、図２に示したように、基板３０上に感光膜３１が設けられ、上記照射工程は、基板３０を加熱しつつ、基板３０を移動させながら感光膜３１に偏光照射を行う。上記照射工程において、基板３０を加熱しながら偏光照射を行うことで、低露光量でも、基板３０上に設けられた感光膜３１の異方性を向上させることができる。
【００３２】
感光膜３１の異方性の評価方法としては、例えば、感光膜３１の屈折率異方性を測定する方法が挙げられる。上記屈折率異方性は、感光膜３１を構成するポリマーの長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率の差により表される。具体的には、感光膜３１に対して法線方向から光を照射し、感光膜３１を透過した光を受光して、感光膜３１のリタデーション（Δｎｄ）を測定した後、感光膜３１の膜厚ｄで割ることにより求められる。上記リタデーションΔｎｄは、Ａｘｏ  Ｍｅｔｒｉｃｓ社製の「Ａｘｏ  Ｓｃａｎ  ＦＡＡ−３ｓｅｒｉｅｓ」を用いて測定することができる。上記膜厚ｄは、小坂研究所社製の「全自動・高精度微細形状測定機ＥＴ５０００」を用いて、接触式段差測定により測定することができる。
【００３３】
他の評価方法としては、感光膜３１に対して斜め方向から光を照射し、感光膜３１の表面で反射する光の強度について、その方位依存性を測定する方法が挙げられる。この反射光測定では、例えば、感光膜３１に対して入射角４５°の方向から光を照射しつつ、基板３０を３６０°回転させて照射光の方位角を０〜３６０°に変化させる。そして、方位角ごとの反射光の強弱を測定することにより、感光膜３１の表層の異方性を確認することができる。上記反射光測定は、例えば、モリテックス社製の「Ｌａｙ  Ｓｃａｎ」を用いて実施することができる。
【００３４】
感光膜３１の異方性の評価方法は、感光膜３１の材料特性に応じて選択すればよい。例えば、液晶表示装置用の配向膜の製法として、複数種の配向膜材料をブレンドし、層分離させることによって、２層構造の配向膜を形成する方法がある。上層（液晶層側）には、液晶分子に対する強い配向規制力を発現できる材料を用い、下層（基板側）には、液晶層の電圧保持率（ＶＨＲ）を高くできる信頼性に優れた材料を用いれば、高品位の配向膜が得られる。このような２層構造の配向膜の場合、下層が感光成分ではないために透過光による屈折率異方性の測定では、異方性について高精度の出力が得られないことがある。したがって、２層構造の配向膜に対しては、反射光測定が有効である。なお、通常は、感光膜３１に対する光の入射角を小さくするほど、感光膜３１表面の状態に対応した出力を取得することができる。
【００３５】
図３は、露光量（単位：Ｊ）に対する屈折率異方性（Δｎ）の温度依存性を示したグラフの一例である。図３から、基板３０を８０℃に加熱した場合は、基板３０を加熱しなかった場合と比較して、低露光量でも、感光膜３１の屈折率異方性が高いことが分かる。このことから、基板３０を８０℃に加熱した場合の方が、感光膜３１の屈折率異方性を向上できることが分かる。なお、図３は、主鎖がポリアミック酸であり、主鎖に光配向性官能基としてアゾベンゼン基を有する配向材料を用いて作製した感光膜のデータである。
【００３６】
上記照射工程は、第一の平均速度Ｖ１で基板３０を移動させる第一の照射工程と、上記第一の照射工程の後に、第一の平均速度Ｖ１よりも遅い第二の平均速度Ｖ２で基板３０を移動させる第二の照射工程とを含む。基板３０の移動速度が速い第一の照射工程と、基板の移動速度が遅い第二の照射工程とを含むことで、基板３０が設定温度に加熱されるまでの待機時間をなくし、露光量を最大とし、感光膜３１の異方性を向上させることができる。
【００３７】
図４は、８０℃に設定したステージ面に基板を載置したときの、基板温度の変化を示したグラフである。上記基板温度は、基板（ガラス板）３０の表面に複数の熱電対を貼り付けて多点測定した。図４から、基板温度は、基板３０をステージ面に置いた直後に設定温度に到達するわけではなく、一定時間をおいて設定温度付近で安定することが分かる。すなわち、基板３０をステージ面に置いた直後から、感光膜３１に偏光照射を開始すると、感光膜３１を構成するポリマーの配向に大きなムラが生じることが分かる。具体的には、基板３０をステージ面に置いた直後から、感光膜３１に偏光照射を開始すると、感光膜３１の露光開始側の異方性は、感光膜３１の露光終了側の異方性よりも小さくなり、感光膜３１面内の異方性のバラつきが大きくなる。
【００３８】
このような基板温度の違いによる感光膜３１を構成するポリマーの配向のムラを無くし、感光膜３１の異方性の面内バラつきを抑制するためには、基板３０の表面温度が安定するまでの待機時間を設けることが一般的である。しかしながら、基板３０の加熱開始から感光膜３１への偏光照射を終了するまでの処理時間を一定時間とする場合に、待機時間を設けると露光時間が減少するため、上記一定処理時間内で感光膜３１に照射できる偏光露光量が減ってしまう。そのため、低露光量でも得られる感光膜３１の異方性を向上できるという、加熱しながら偏光照射を行う効果が大きく損なわれてしまう。そこで、基板３０の表面温度が不安定な状態を、基板３０を高速で移動させる第一の照射工程として、基板３０の表面温度が安定した状態を、基板３０を低速で移動させる第二の照射工程とすることで、基板３０の表面温度が安定するまでの待機時間を無くし、露光量を最大とすることができる。また、一定処理時間内において、基板３０の表面温度が安定した状態での露光量は、待機時間を設けた場合の露光量を上回る。更に、本実施形態では、従来の待機時間に相当する時間を第一の照射工程に充てるため、感光膜３１の異方性を更に高めることができる。
【００３９】
感光膜３１の異方性は、感光膜３１を構成するポリマーの向きを揃えることで向上する。感光膜３１に偏光照射を行うことで、まずは、感光膜３１の表面近くのポリマーが反応し、徐々に感光膜３１の厚さ方向に存在するポリマーが反応していく。感光膜３１の表面近くのポリマーの配向が、感光膜３１の配向規制力に大きく寄与し、感光膜３１の表面近くのポリマーの配向が不均一であると、感光膜３１の表層の異方性にバラつきが発生する。上記異方性のバラつきは、感光膜３１の異方性を面内で多点測定し、その最大値と最小値とを比較することで評価できる。
【００４０】
基板３０の設定温度は、５０℃以上、９０℃以下であることが好ましい。上記温度のより好ましい下限は６０℃であり、より好ましい上限は８５℃であり、更に好ましい下限は７０℃であり、更に好ましい上限は８０℃である。
【００４１】
上記第一の照射工程における基板３０の温度は、特定の温度範囲で維持されていなくてもよく、上記第一の照射工程中で、基板３０の温度は、例えば、室温から上記設定温度まで上昇していってもよい。上記第二の照射工程における基板３０の温度は、特定の温度範囲で維持されることが好ましく、上記基板３０の設定温度から±３℃の範囲で維持されることがより好ましい。
【００４２】
第一の照射工程における基板３０の移動速度は、一定速度であってもよい。また、第二の照射工程における基板３０の移動速度は、一定速度であってもよい。
【００４３】
第一の照射工程における基板３０の平均速度は、第二の照射工程における基板３０の平均速度よりも早ければよく、第一の照射工程及び第二の照射工程では、それぞれ、基板３０の移動速度が加速又は減速してもよい。第一の照射工程における基板３０の移動速度を加速又は減速することで、異方性のバラつきをより小さくすることができる。第二の照射工程における基板３０の移動速度を加速又は減速することで、時間経過に伴う感光膜材料の光反応性に応じて、第二の照射工程の基板３０の移動速度を変え、得られた感光膜３１の屈折率異方性をより均一にすることができる。
【００４４】
以下に図５〜図７を用いて、第一の照射工程及び第二の照射工程における基板３０の移動速度を、それぞれ加速又は減速させることで、感光膜３１の異方性（屈折率異方性）をより均一にできる理由を説明する。
【００４５】
図５は、露光量と得られる屈折率異方性との関係を示したグラフである。図６は、時間経過に伴う溶剤揮発量を示したグラフである。図７は、溶剤揮発量と得られる屈折率異方性との関係を示したグラフである。図５及び図７は、典型的な感光膜３１の屈折率異方性の挙動を示しており、感光膜材料の種類により、絶対値は異なるものの、基本的な傾向は同じである。図５から、露光量が増加するにつれて屈折率異方性も増加し、ある値で飽和することが分かる。この飽和点が感光膜３１を構成する感光膜材料の反応限界になるが、図５から、基板を加熱することにより上記感光膜材料の光反応性が向上することが分かる。
【００４６】
一方、図６に示したように、溶剤揮発量は、処理時間が長くなるにつれて増加し、かつ、加熱温度が高いほど増加する傾向がある。上記溶剤揮発量は、溶剤の種類、製膜方式によって異なるが、同様の傾向を示す。溶剤を含むことで、感光膜材料の流動性を上げ、感光膜の成膜工程において、膜厚を均一に塗布し、安定性を維持することができる。また、溶剤を含むことで、感光膜材料の光反応性を高めることができる。そのため、図７に示したように、溶剤揮発量が増すと、上記照射工程において、感光膜材料の光反応性が鈍化し、得られる感光膜の屈折率異方性も低下する傾向がある。このことから、加熱時間の経過に伴い溶剤揮発量が増すと、感光膜３１の屈折率異方性のバラつきが大きくなることが分かる。基板３０を加熱することにより、感光膜材料の光反応性は増加するが、溶剤が飛び過ぎると感光膜材料の光反応性は低下するため、加熱条件と溶剤揮発量のバランスを調整することで、製造条件を最適化することができる。
【００４７】
第一の照射工程及び第二の照射工程において、基板３０を等加速度走行させてもよい。例えば、基板の長さ（基板上に形成された感光膜の幅）と予備幅の合計である露光距離Ｌ、初期速度Ｖ０、及び、加速度ａを決定し、基板３０を等加速度走行させることができる。図８は、基板を等加速度走行させる場合の基板の移動速度と露光距離との関係を示したグラフである。上記等加速度走行は、感光膜材料の反応性に応じて第一の照射工程と第二の照射工程とで個別に設定できる。また、加速度ａは、感光膜材料の反応性に応じて、正の値、負の値のいずれにも設定できる。基板の移動速度が一定ではないため、露光量は一定とならないが、得られた感光膜３１の屈折率異方性の面内バラつきをより抑制することができる。感光膜３１の屈折率異方性の面内バラツキは、基板を第一の照射工程において一定速度で高速走行させ、第二の照射工程において一定速度で低速走行させた場合と比較して、２０〜８０％低減することができる。
【００４８】
上記照射工程において、基板３０を往復させて上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程を行う場合、上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程は、一台の偏光照射装置により行うことができる。また、基板３０を往復させる場合、上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程は同一の偏光照射機構により行うことができる。
【００４９】
上記照射工程において、基板３０を往復させずに上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程を行う場合も、上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程は、一台の偏光照射装置により行うことが好ましい。基板３０を往復させない場合、上記第一の照射工程及び上記第二の照射工程は、それぞれ異なる偏光照射機構により行うことができる。
【００５０】
基板３０の材質は、無アルカリガラス等のガラスや、アクリル樹脂、シクロオレフィン等の透明樹脂であってもよい。実施形態１又は２の偏光照射装置によって製造される感光膜付き基板が、液晶表示装置等の表示装置に用いられる場合には、基板３０は、透明基板上にゲート配線、ソース配線等の信号線；薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）；画素電極、共通電極等の電極が設けられたアクティブマトリクス基板であってもよいし、透明基板上にカラーフィルタ、ブラックマトリクス等が設けられたカラーフィルタ基板であってもよい。
【００５１】
図９は、本発明の感光膜付き基板の製造方法の一例を示したフロー図である。本実施形態の感光膜付き基板の製造方法は、照射工程の前に、製膜工程、仮焼成工程を有してもよい。また、上記照射工程の後に、本焼成工程を有してもよい。
【００５２】
上記製膜工程は、感光膜組成物を基板表面に塗布する工程である。塗布方法は特に限定されず、フレキソ印刷、インクジェット塗布等を用いることができる。上記感光膜組成物としては、感光膜材料、溶剤等を含有するものが挙げられる。
【００５３】
上記仮焼成工程は、上記感光膜組成物の溶剤を揮発させて塗膜の流動性や層分離状態を調整する工程である。上記仮焼成工程の温度は特に限定されないが、例えば、５０℃〜９０℃である。例えば、感光膜３１の上層を光配向性官能基を有する材料により形成し、下層を信頼性を保持するための他の材料により形成する場合、上記仮焼成工程により、塗膜を２層に層分離させることができる。
【００５４】
上記本焼成工程は、上記感光膜材料を重合させて感光膜３１を構成するポリマーを形成する工程である。上記本焼成工程により、例えば、ポリアミック酸構造、ポリイミド構造、ポリシロキサン構造、ポリビニル構造、ポリアクリル構造等のポリマー主鎖構造が形成される。上記本焼成工程の温度は特に限定されないが、例えば、１００℃〜２５０℃である。
【００５５】
［偏光照射装置］
以下に、図１を用いて、実施形態１の偏光照射装置について詳細に説明する。実施形態１の偏光照射装置は、基板３０上に設けられた感光膜３１の露光に用いられる偏光照射装置であって、上記基板３０を載置した状態で往復移動するステージ面１１と、上記ステージ面１１上に載置された上記基板３０を加熱する加熱機構１２とを備える搬送ステージ１０と、露光領域内を移動する上記ステージ面１１に対して偏光４０を照射する偏光照射機構２０とを備え、上記搬送ステージ１０は、上記加熱機構１２によって上記基板３０を加熱しながら、往路において、上記露光領域内を第一の平均速度Ｖ１で移動し、復路において、上記露光領域内を上記第一の平均速度Ｖ１よりも遅い第二の平均速度Ｖ２で移動するものである。
【００５６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、偏光照射装置１００は、搬送ステージ１０と偏光照射機構２０とを備える。偏光照射装置１００は、基板３０上に設けられた感光膜３１の露光に用いられる装置である。
【００５７】
搬送ステージ１０は、基板３０を載置した状態で往復移動するステージ面１１と、ステージ面１１上に載置された基板３０を加熱する加熱機構１２とを備える。搬送ステージ１０が加熱機構１２を備えることで、加熱しながら基板３０を搬送することができる。
【００５８】
搬送ステージ１０は、ステージ面１１に基板３０を載置した状態で往復移動する。上記往復移動は、例えば、基板３０上に設けられた感光膜３１が、露光領域内を一定方向に通過し、その後、再び上記露光領域内を通過する運動である。往復移動させることで、偏光照射装置１００のサイズを小さくすることができる。また、本発明の高効率露光を成立させることができる。偏光照射装置１００において、基板３０を搬入及び搬出する搬出入口は一つであり、同ポジションで搬出入されることが好ましい。
【００５９】
加熱機構１２は、基板３０を加熱できるものであれば特に限定されない。加熱機構１２は、基板３０を一定温度まで加熱し、その後、基板３０の温度を一定に保つ機構であることが好ましい。加熱機構１２としては、特に限定されないが、ステージ面１１を加熱するヒータ、ステージ面１１の温度を測定する温度測定器、上記温度測定器により得られたステージ面１１の温度と、設定温度との温度差を算出し、上記温度差に応じて上記ヒータに電力を供給する温度制御部等を有するものが挙げられる。
【００６０】
加熱機構１２の設定温度は、感光膜３１に用いる感光膜材料の種類により適宜調整できるが、５０℃以上、９０℃以下であることが好ましい。上記温度のより好ましい下限は６０℃であり、より好ましい上限は８５℃であり、更に好ましい下限は７０℃であり、更に好ましい上限は８０℃である。
【００６１】
偏光照射機構２０は、露光領域内を移動するステージ面１１に対して偏光４０を照射する。偏光４０を照射することで、感光膜３１を構成するポリマーを所望の方位に配向させることができる。これにより、感光膜３１に異方性を発現させることができる。上記露光領域とは、偏光照射機構２０内で、偏光が照射される領域をいう。
【００６２】
偏光照射装置１００では、往路及び復路における偏光照射は、一つの偏光照射機構２０により行われてもよい。
【００６３】
偏光照射機構２０は、ステージ面１１に対して偏光４０を照射するものであれば特に限定されない。偏光照射機構２０は、例えば、光源、リフレクター（集光ミラー）、偏光子、波長選択フィルター、カバーガラス等を含む。偏光照射機構２０から照射される偏光４０は、直線偏光であることが好ましく、直線偏光紫外線であることがより好ましい。
【００６４】
上記光源は、特に限定されず、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）、紫外光を放射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いることができる。上記光源は、光源素子と拡大鏡を組み合わせて形成された面状の光照射部であってもよいし、複数の光源素子を並べて形成された面状又は線状の光照射部であってもよい。また、線状の光照射部を形成するのに、複数の光源素子を一方向に並べることに代えて、１本の一方向に長い棒状の放電ランプを配置してもよい。
【００６５】
上記偏光子は、光源から射出された光から、偏光、好ましくは直線偏光を取り出すものである。上記偏光子としては、例えば、有機樹脂系偏光子、ワイヤグリッド偏光子、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、ブリュースタ角（入射した光の反射光がＰ偏光を含まないＳ偏光のみとなる角）を利用した偏光子等が挙げられる。
【００６６】
上記有機樹脂系偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させ、シート状に延伸した偏光子等が挙げられる。
【００６７】
上記ワイヤグリッド偏光子としては、例えば、光透過性基材と、上記光透過性基材上に形成された複数の金属細線を有し、上記複数の金属細線はワイヤグリッド偏光子に入射される光の波長よりも短い周期で配置されているものが挙げられる。上記金属細線は、例えば、クロム、アルミ、酸化チタン等の光吸収性の金属材料により形成される。
【００６８】
上記偏光ビームスプリッターとしては、例えば、キューブ型、プレート型のものが挙げられる。キューブ型のＰＢＳとしては、例えば、２個のプリズムの斜面同士が接合されその一方の斜面に光学薄膜が蒸着されたものが挙げられる。
【００６９】
上記波長選択フィルターを介して照射される光の主波長は、２００〜５００ｎｍであることが好ましく、２００〜４００ｎｍであることがより好ましい。上記波長選択フィルターは特に限定されず、光配向処理装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。上記波長選択フィルターとしては、例えば、フィルター中に透過波長以外の波長を吸収する物質を分散させたもの、フィルターの表面に透過波長以外を反射する物質をコーティングしたもの等が挙げられる。
【００７０】
搬送ステージ１０は、加熱機構１２によって基板３０を加熱しながら、図１（ａ）に示したように、上記露光領域内を第一の平均速度Ｖ１で移動する。その後、図１（ｂ）に示したように、上記露光領域内を第一の平均速度Ｖ１よりも遅い第二の平均速度Ｖ２で移動する。搬送ステージ１０の速度を変えることで、基板３０が設定温度に加熱されるまでの待機時間をなくし、露光量を最大とし、感光膜３１の異方性を向上させることができる。
【００７１】
上記第一の平均速度Ｖ１は、例えば、搬送ステージ１０の移動方向における感光膜３１の幅と、基板３０の表面温度が設定温度に達するまでに要する時間等により設定される。上記第二の平均速度Ｖ２は、例えば、感光膜３１に用に用いる感光膜材料の種類、露光時間等により設定される。
【００７２】
第一の平均速度Ｖ１で移動する搬送ステージ１０の速度は、一定速度であってもよい。また、第二の平均速度Ｖ２で移動する搬送ステージ１０の速度は、一定速度であってもよい。
【００７３】
第一の平均速度Ｖ１で移動する搬送ステージ１０の平均速度は、第二の平均速度Ｖ２で移動する搬送ステージ１０の平均速度よりも早ければよく、第一の平均速度Ｖ１で移動する搬送ステージ１０の速度及び第二の平均速度Ｖ２で移動する搬送ステージ１０の速度は、それぞれ、加速又は減速してもよい。
【００７４】
以下に、図２を用いて、実施形態２の偏光照射装置について詳細に説明する。実施形態２の偏光照射装置は、基板３０上に設けられた感光膜３１の露光に用いられる偏光照射装置であって、上記基板３０を載置した状態で移動するステージ面１１と、上記ステージ面上１１に載置された上記基板３０を加熱する加熱機構１２とを備える搬送ステージ１０と、露光領域内を移動する上記ステージ面１１に対して偏光４０を照射する第一及び第二の偏光照射機構２０及び２１とを備え、上記搬送ステージ１０は、上記加熱機構１２によって上記基板３０を加熱しながら、上記第一の偏光照射機構２０の露光領域内を第一の平均速度Ｖ１で移動した後、上記第二の偏光照射機構２１の露光領域内を上記第一の平均速度Ｖ１よりも遅い第二の平均速度Ｖ２で移動するものである。
【００７５】
図２に示したように、実施形態２に係る偏光照射装置２００は、第一の偏光照射機構２０及び第二の偏光照射機構２１を備える。第一の偏光照射機構２０及び第二の偏光照射機構２１は、それぞれ、実施形態１で説明した偏光照射機構２０と同様のものを用いることができる。実施形態１と同様の構成については、図中で同じ符号を付し、各構成の説明は省略する。
【００７６】
実施形態２に係る偏光照射装置２００では、搬送ステージ１０は、加熱機構１２によって基板３０を加熱しながら、第一の偏光照射機構２０の露光領域内を第一の平均速度Ｖ１で移動した後、第二の偏光照射機構２１の露光領域内を第一の平均速度Ｖ１よりも遅い第二の平均速度Ｖ２で移動する。このような構成とすることにより、基板３０を往復させなくても、基板３０の進行方向を変えずに、上述の第一の照射工程及び第二の照射工程を行うことができる。
【００７７】
偏光照射装置２００は、異なる位置に基板３０の搬入口及び搬出口を有してもよく、基板３０が、異なるポジションで搬出入されてもよい。
【００７８】
偏光照射装置１００及び２００は、感光膜付き基板の製造に用いることができる。特に、異方性が向上した感光膜３１を有する基板の製造に好適である。偏光照射装置１００及び２００は、液晶表示装置等の表示装置に用いる光配向膜付き基板の製造等に好適に用いることができる。本発明の偏光照射装置及び感光膜付き基板の製造方法により得られた感光膜は、異方性が向上していることから、上記感光膜が設けられた基板を用いることで、電圧無印加時における液晶分子の初期配向が精密に制御された液晶パネルを作製することができる。また、本発明の偏光照射装置及び感光膜付き基板の製造方法は、シール材の硬化に用いることができる。液晶表示装置を構成する液晶パネルを作製する方法としては、一方の基板に液晶組成物を滴下した後、他方の基板をシール材で貼り合わせる液晶滴下法（ＯＤＦ）がある。本発明の偏光照射装置及び感光膜付き基板の製造方法を、ＯＤＦ用シール材の硬化に用いることで、液晶表示装置の表示エリアをマスクすることなく、シール材を硬化させることができる。
【実施例】
【００７９】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００８０】
（実施例１）
以下の方法により、実施例１に係る感光膜付き基板を作製した。まず、縦８８０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚さ０．６３ｍｍのガラス板（旭硝子社製、ＡＮ１００）の表面に、主鎖がポリアミック酸であり、主鎖に光配向性官能基としてアゾベンゼン基を有する配向材料及び溶剤を含む配向膜組成物を塗布して塗膜を形成し、仮焼成を行った。
【００８１】
その後、ステージ面と加熱機構としてヒータを備えた搬送ステージと、光源としてメタルハライドランプ、集光ミラー、ワイヤグリッド偏光子、波長選択フィルターを有する、一つの偏光照射機構とを備えた偏光照射装置を用いて、上記塗膜に偏光照射を行った。上記偏光照射装置は、基板の搬出入口が一つであり、基板の搬出入は同ポジションで行われる装置であった。上記ステージ面の設定温度は８０℃とし、上記偏光照射機構から、中心波長３７０〜３８０ｎｍの直線偏光紫外線を照射した。上記ステージ面の温度が設定温度になるまでの待機時間を設けず、ガラス基板の縦方向に沿って、基板を往復させて直線偏光紫外線照射を行った。往路は、搬送ステージを加熱しながら１２０ｍｍ／秒の一定速度で移動させ、１５秒間直線偏光紫外線を照射し、復路は、搬送ステージを加熱しながら３５ｍｍ／秒の一定速度で移動させ、５０秒間直線偏光紫外線を照射した。
【００８２】
上記直線偏光紫外線を照射した後、本焼成を行い、実施例１に係る感光膜付き基板が完成した。
【００８３】
（実施例２）
往路における偏光照射条件を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る感光膜付き基板を作製した。実施例２では、待機時間を設けず、往路は、初期速度１０８ｍｍ／秒、最終速度１３２ｍｍ／秒として、搬送ステージを加熱しながら等加速度移動させ、１５秒間直線偏光紫外線を照射した。復路は、実施例１と同様に、搬送ステージを加熱しながら３５ｍｍ／秒の一定速度で移動させ、５０秒間直線偏光紫外線を照射した。
【００８４】
（比較例１）
待機時間を設けたこと、往路及び復路における偏光照射条件を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る感光膜付き基板を作製した。比較例１では、上記感光膜面内の温度が設定温度になるまでの待機時間を１５秒間設け、往路及び復路において、それぞれ、搬送ステージを加熱しながら７０ｍｍ／秒の一定速度で移動させ、往路及び復路での照射時間の合計が５０秒となるように、直線偏光紫外線を照射した。
【００８５】
（比較例２）
往路及び復路における偏光照射条件を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る感光膜付き基板を作製した。比較例２では、待機時間を設けず、往路及び復路において、それぞれ、搬送ステージを加熱しながら５５ｍｍ／秒の一定速度で移動させ、往路及び復路での照射時間の合計が６５秒となるように、直線偏光紫外線を照射した。
【００８６】
＜屈折率異方性の測定＞
上記実施例及び比較例で得られた感光膜付き基板について、感光膜の屈折率異方性を測定した。上記屈折率異方性は、各感光膜に対して法線方向から光を照射し、透過光のリタデーションを測定し、得られた値をそれぞれの感光膜の膜厚で割ることで算出した。上記リタデーションは、Ａｘｏ  Ｍｅｔｒｉｃｓ社製の「Ａｘｏ  Ｓｃａｎ  ＦＡＡ−３ｓｅｒｉｅｓ」を用いて測定した。上記膜厚は、小坂研究所社製の「全自動・高精度微細形状測定機ＥＴ５０００」を用いて、接触式段差測定により測定した。なお、リタデーションは、感光膜ごとに面内で多点測定され、得られたリタデーションの最大値と最小値の差に基づき、感光膜の屈折率異方性のばらつきについても評価した。
【００８７】
＜結果及び考察＞
実施例１は、比較例１に対して、屈折率異方性が１０〜２０％向上した。比較例１は、待機時間を設けており、一定処理時間内で塗膜に照射される露光量が、実施例１より少ないため、屈折率異方性は小さくなった。
【００８８】
比較例２では、待機時間を設けておらず、一定処理時間内で塗膜に照射される露光量が実施例１と同じであるため、実施例１と同程度の屈折率異方性が得られた。しかしながら、上記感光膜面内の温度が設定温度になる前に往路の照射を開始しており、更に、往路と復路の平均速度が同じであるため、実施例１と比較して屈折率異方性のばらつきが大きくなった。
【００８９】
実施例２は、待機時間を設けておらず、一定処理時間内で塗膜に照射される露光量が実施例１と同じであるため、実施例１と同程度の屈折率異方性が得られた。更に、往路において、搬送ステージの移動速度を加速させる等加速度移動としたことで、実施例１に対して、屈折率異方性のばらつきを２０％以上低減することができた。
【符号の説明】
【００９０】
１０：搬送ステージ
１１：ステージ面
１２：加熱機構
２０、２１：偏光照射機構
３０：基板
３１：感光膜
４０：偏光
１００、２００：偏光照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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