(57)【要約】【課題】露光光をＰ偏光又はＳ偏光の直線偏光に変換する部材が複数本の棒状の偏光変換素子により構成されている場合に、露光パターン形成用領域に未露光の領域が残ることを防止できる露光装置、偏光変換部材及びこれらを使用した露光方法を提供する。【解決手段】露光装置１は、露光光の照射位置に露光対象部材２を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する。露光装置１には、露光光を出射する光源１１、露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材１５、及びマスク部１２が設けられている。偏光変換部材１５は、特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の棒状の偏光変換素子がその幅方向に接触し境界面が露光対象部材２の移動方向に対して傾斜するように配置されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光装置において、
露光光を出射する光源と、前記露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材と、この偏光変換部材を透過した露光光を透過させる光透過領域が設けられたマスク部と、を有し、
前記偏光変換部材は、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子を有し、これらの偏光変換素子がその幅方向に接触しその境界面が前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記偏光変換部材は、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第１の偏光変換素子と他方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第２の偏光変換素子とが、前記マスク部の異なる第１及び第２の光透過領域に対応させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記マスク部は、前記第１の光透過領域が設けられた第１のマスクと、前記第２の光透過領域が設けられた第２のマスクと、を有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記マスク部は、前記第１の光透過領域と前記第２の光透過領域とが一体に設けられたものであることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記マスク部は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びる複数本のパターンを有し、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように駆動する第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御し、前記第１の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記一方の直線偏光の露光光により前記パターンに対応する前記露光対象部材の第１の光照射領域を露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第２の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記露光対象部材の前記第１の光照射領域とは異なる第２の光照射領域に照射して露光することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記露光対象部材の露光パターン形成用領域に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成されている場合に、前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記第２のマスクが前記露光光の光路上に配置されるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第２のマスクの開口部を透過させた前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の全域を第１の硬化量となるまで露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第１のマスクに入れ換えるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１のマスクのパターンに前記他方の直線偏光の露光光を透過させることにより前記一方の直線偏光の露光光により露光された領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して前記第１の硬化量より大きい第２の硬化量となるまで露光することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記露光対象部材の露光パターン形成用領域に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成されている場合に、前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記第１のマスクが前記露光光の光路上に配置されるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１のマスクのパターンを透過させた前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の第１の光照射領域を第３の硬化量となるまで露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第２のマスクに入れ換えるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第２のマスクの開口部に前記他方の直線偏光の露光光を透過させることにより前記露光パターン形成用領域の全域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して第３の硬化量となるまで露光することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子は、前記マスク部に固定されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
更に、前記マスク部と前記露光対象部材との間における前記露光光の光路上に、前記露光対象部材における前記露光光の照射領域の大きさを調節可能なズームレンズを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
更に、前記光源と前記偏光変換部材との間における前記露光光の光路上に、前記露光光の強度を光軸に垂直な面内で均一化するフライアイレンズと、このフライアイレンズの透過光が入射され前記露光光を平行光にするコンデンサレンズと、を有し、このコンデンサレンズの透過光が前記偏光変換部材に入射されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光装置に使用される偏光変換部材において、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子を有し、これらの偏光変換素子がその幅方向に接触しその境界面が前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置されて使用されることを特徴とする偏光変換部材。
【請求項１２】
前記偏光変換素子は、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させることを特徴とする請求項１１に記載の偏光変換部材。
【請求項１３】
露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光方法において、
露光光を出射する光源と、前記露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材と、この偏光変換部材を透過した露光光を透過させる光透過領域が設けられたマスク部と、を有し、前記偏光変換部材は、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子がその幅方向に接触している露光装置を使用し、
前記複数個の偏光変換素子の境界面を前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
前記偏光変換部材は、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第１の偏光変換素子と他方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第２の偏光変換素子とが、前記マスク部の異なる第１及び第２の光透過領域に対応させて配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記マスク部は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びる複数本のパターンを有し、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように駆動する第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、前記第１の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記一方の直線偏光の露光光を照射して前記パターンに対応する前記露光対象部材の第１の光照射領域を露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させる工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記マスク部のパターンに透過させて、前記露光対象部材の前記第１の光照射領域とは異なる第２の光照射領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して露光する工程と、を有することを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記マスク部は、前記第１の光透過領域が設けられた第１のマスクと、前記第２の光透過領域が設けられた第２のマスクと、を有することを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１７】
前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成された露光対象部材に対して、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第２のマスクの開口部を透過した前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の全域を第１の硬化量となるまで露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第２のマスクから前記第１のマスクに入れ換える工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記第１のマスクのパターンに透過させて、前記一方の直線偏光の露光光により露光された領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して前記第１の硬化量より大きい第２の硬化量となるまで露光する工程と、を有することを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。
【請求項１８】
前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、
前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成された露光対象部材に対して、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第１のマスクのパターンを透過した前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の第１の光照射領域を第３の硬化量となるまで露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第１のマスクから前記第２のマスクに入れ換える工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記第２のマスクの開口部に透過させて、前記露光パターン形成用領域の全域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して第３の硬化量となるまで露光する工程と、を有することを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状の偏光変換素子が複数本隣接するように配置され、Ｐ偏光又はＳ偏光の直線偏光の露光光のみを透過させる偏光変換部材を有する露光装置、偏光変換部材及びこれらを使用した露光方法に関し、特に、偏光変換素子同士の境界が露光対象部材に投影されて未露光の領域が残存し、露光が不均一になることを防止する露光装置、偏光変換部材及びこれらを使用した露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイ等に使用されている液晶としては、複数個のベンゼン又はシクロヘキサン分子と両端部の修飾基からなる棒状の分子により構成されたものが使用されており、棒状の液晶分子を均一な方向に整列させることにより、液晶ディスプレイ等の視野角及びコントラスト等を調整することが行われている。
【０００３】
液晶分子の整列には、従来、液晶を挟持するガラス基板の表面に例えばポリイミド等からなる配向膜を形成し、配向膜間に液晶を挟持することにより、配向膜の配向方向に合わせて液晶分子を所定の方向に整列させることが行われている。
【０００４】
ガラス基板の表面に配向膜を形成する際には、例えばポリイミド溶液をガラス基板上に塗布・焼成して数十ｎｍ程度のポリイミド膜（配向材料膜）を形成した後、表面に布が巻き付けられたラビングローラにより、ポリイミド膜（配向材料膜）の表面を一方向に擦るという製造方法が採用されている。
【０００５】
しかしながら、ガラス基板の表面に配向膜を形成して液晶分子を整列させる方法においては、配向膜の形成に上記のような製造方法を採用しているため、擦られてローラから離脱したラビング布及び削り取られたポリイミド膜等の塵により、配向膜が傷ついたり、塵そのものが配向膜の表面に付着してしまう。よって、液晶ディスプレイの表示ムラ及び表示不良につながりやすいという問題点がある。
【０００６】
この問題点を解決するために、近時、配向材料膜の配向に紫外線を使用する光配向という技術が提案されている。即ち、直線偏光又は無偏光の紫外光をポリイミド又はアゾベンゼン等の配向材料膜に照射することにより、配向材料膜は、その光分解特性により、同一方向に配向する。従って、光による非接触方式により配向性のよい配向膜を形成することができ、液晶ディスプレイ等の表示ムラ及び表示不良を防止できる。
【０００７】
ところで、近時、３Ｄ（Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）ディスプレイ装置の開発がますます進んでいるが、この３Ｄディスプレイのガラス基板の表面に貼る偏光フィルムの製造においても、上記光配向の技術が採用されている（例えば特許文献１）。図１４に示すように、従来の配向膜の形成に使用される露光装置１０においては、光源１１から出射された露光光は、例えば反射ミラー１７により反射された後、フライアイレンズ（インテグレータ）１３にてその強度を光軸に垂直な面内で均一化される。そして、フライアイレンズ１３の透過光は、コンデンサレンズ１４に入射され平行光として透過される。コンデンサレンズ１４の透過光は、偏光ビームスプリッタ等により構成された偏光変換部材１５に入射され、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方の直線偏光の露光光のみが透過される。偏光変換部材１５の透過光は、マスク部１２に設けられた所定の光透過領域のパターンを透過した後、フィルム基材又はガラス基板上の配向材料膜に照射される。これらの露光対象部材２は、露光光の照射位置に連続的に供給され、表面の配向材料膜を連続的に露光することが行われている。
【０００８】
図１５（ａ）に示すように、マスク部１２は、例えば枠体１２０とその中央のパターン形成部１２１により構成されており、パターン形成部１２１には、フィルム及びガラス基板等の露光対象部材のスキャン方向に長手方向を有するような光透過領域のパターン１２１ａが、適長間隔で複数本設けられており、各光透過領域のパターン１２１ａは、その幅が表示装置の１絵素分の長さ（又は１画素の半分の長さ）に対応するように構成されている。そして、このパターン１２１ａに露光光を透過させ、露光対象部材に露光光を連続的に照射した状態で、露光対象部材をスキャン方向に移動させていくことにより、図１５（ｂ）に示すように、同一の方向に配向した配向膜２１ａをスキャン方向に延びるように帯状に形成する。その後、露光光を他方の直線偏光の露光光に変更し、配向膜２１ａ間の未露光の領域を露光して、配向膜２１ａとは異なる方向に配向した配向膜２１ｂを形成する。例えば、偏光ビームスプリッタ等の偏光変換部材１５を他方の直線偏光の露光光のみを透過させるように調整し、偏光変換部材１５を透過した露光光により配向膜２１ａ間の未露光の領域を露光する。又は、他方の直線偏光の露光光のみを出射する他の露光装置を使用し、出射した露光光により配向膜２１ａ間の未露光の領域を露光する。これにより、配向方向が異なる配向膜を相互に隣接するように形成することができ、隣接する配向膜間で配向方向が９０°異なる配向膜を表示装置の１絵素分の長さ又は１画素の半分の長さに対応する幅で形成し、製造されたフィルムを３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムとして使用することができる。即ち、製造されたフィルムを３Ｄディスプレイ装置のガラス基板等の所定の位置に貼り付けることにより、各領域を透過する表示光は、２種類の偏光方向を有することになり、帯状に形成された各配向膜を例えば行方向に並ぶ絵素に対応させて配置することにより、各配向膜を透過した２種類の表示光を、夫々、例えば右目用及び左目用の表示光として使用することができる。また、各配向膜を１絵素（若しくは１画素の半分）の長さ又は１絵素の半分の長さに対応する幅で形成すれば、２種類のプレチルト角を有する配向膜の透過光により、表示装置の視野角を広げることもできる。
【０００９】
図１６は、他のマスクを一例として示す図である。この図１６に示すマスク部１２のパターン形成部１２１には、露光対象部材のスキャン方向の上流側及び下流側に、夫々複数本のパターン１２１ａが１列に並ぶように設けられて、上流側の第１の光透過領域群及び下流側の第２の光透過領域群が形成されている。第１及び第２の光透過領域群は、露光光の照射領域同士が重ならないように、相互に離隔するように設けられている。また、第１の光透過領域群の各パターン１２１ａを透過した露光光の照射領域と第２の光透過領域群の各パターン１２１ａを透過した露光光の照射領域とが、露光対象部材のスキャン方向に沿って互いに隣接するように、上流側パターンと下流側パターンとは、その幅方向に沿って千鳥状に設けられている。このようなマスク部１２を使用して、３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムに使用される配向膜２１ａ，２１ｂを形成する際には、例えば第１の光透過領域群を透過させる露光光をＰ偏光の直線偏光の露光光とし、第２の光透過領域群を透過させる露光光をＳ偏光の直線偏光の露光光とする。よって、第１及び第２の光透過領域群に夫々対応するように偏光変換素子を設け、夫々、異なる偏光方向の露光光を透過させるように構成すれば、１台の露光装置により、配向方向が異なる配向膜２１ａ，２１ｂを同時に製造することができる。
【００１０】
図１７は、従来の露光装置に偏光変換素子として使用されている偏光ビームスプリッタを示す図である。図１７（ａ）に示すように、偏光ビームスプリッタ１５１ａ（１５２ａ）は、例えば柱状の直角プリズムを２個オプティカルコンタクト（光学溶着）により貼り合わせたものであり、接合面には、例えば誘電体多層膜又は金属薄膜からなるコーティングが施されている。そして、この棒状の偏光ビームスプリッタ１５１ａ（１５２ａ）が、その長手方向が互いに平行になるように、複数個がオプティカルコンタクト（光学溶着）により接合されて、１個の偏光変換素子が構成されている。偏光ビームスプリッタ１５１ａ（１５２ａ）のコーティング膜部分は、Ｐ偏光及びＳ偏光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射する反射透過面として構成されており、図１７（ｂ）に示すように、直角プリズム同士の接合面（反射透過面）を例えば入射光の光軸に対して４５°傾斜するように配置することにより、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在した無偏光の露光光を入射させた場合に、一方（図１７（ｂ）においてはＰ偏光）の直線偏光の露光光のみを透過する。また、この図１７（ｂ）に示す状態から、各偏光ビームスプリッタの長手方向を露光光の光軸を回転中心として９０°回転させることにより、偏光ビームスプリッタの反射透過面は、他方の直線偏光の露光光のみを透過させる。よって、このような偏光変換素子を、上記マスクの第１及び第２の光透過領域群のパターンに対応させて設けることにより、光源から無偏光の露光光を出射すれば、各偏光変換素子により、各パターンに夫々対応する直線偏光の露光光のみが透過される。従来の露光装置においては、各偏光ビームスプリッタ１５１（１５２）は、その長手方向が露光対象部材のスキャン方向に対して平行又は垂直となるように配置されている。
【００１１】
上記特許文献１に開示された露光装置は、偏光変換部材が露光光の光路上におけるマスクの直前に配置されたものであるが、例えば特許文献２及び３には、光源内に上記のような偏光変換部材を設けることにより、光源からＰ偏光又はＳ偏光の直線偏光のみを出射可能に構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２５６２３号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３６１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題点がある。上述の如く、露光装置には、偏光変換部材として、複数個の偏光ビームスプリッタがオプティカルコンタクト（光学溶着）により接合されたものが使用されている。このオプティカルコンタクトによる接合は、強固で密着性も高く、接合面は露光光の照射方向に対して平行となる。しかしながら、この接合面は、極めて小さい幅ではあるが、つなぎ目となり、露光光を入射させた際に、所定の直線偏光を透過させることができなかったり、露光光を透過させることができない。これにより、露光対象部材に偏光ビームスプリッタ同士の境界面が投影されて、露光光の照射が不均一となったり、形成される配向膜２１ａ又は配向膜２１ｂに露光されない領域が残ってしまい、この未露光の領域により、表示装置の輝度が低下するという問題点がある。
【００１４】
この問題点を解決するためには、偏光変換部材を複数個の素子ではなく、１個の偏光変換素子で構成すれば、素子同士の境界をなくすことができる。しかし、複数個の偏光変換素子に代えてこれらを一体化した大きさの偏光変換素子を製造することは難しく、製造コストも上昇するという問題点がある。
【００１５】
また、特許文献２及び３の技術は、偏光変換素子同士の境界面が投影されることにより未露光の領域が発生することを想定したものではない。よって、図１４に示す従来の露光装置における未露光領域の発生を防止できない。なお、特許文献２及び３においては、光源内に偏光変換部材を設けているため、１台の露光装置により、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれかの露光光のみによる露光しかできず、偏光フィルムの製造の際には、少なくとも２回の露光を行う必要があり、生産性が低い。また、２回目以降の露光時には、露光位置の重なり又は未露光領域の発生を防止するために、既に露光された領域に対して、位置合わせを精度良く行う必要がある。従って、露光装置に、露光位置を調整するための制御装置を設ける必要があり、露光装置が大型化し、生産性も低下する。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、露光光をＰ偏光又はＳ偏光の直線偏光に変換する部材が複数本の棒状の偏光変換素子により構成されている場合に、露光パターン形成用領域に未露光の領域が残ることを防止できる露光装置、偏光変換部材及びこれらを使用した露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る露光装置は、露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光装置において、露光光を出射する光源と、前記露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材と、この偏光変換部材を透過した露光光を透過させる光透過領域が設けられたマスク部と、を有し、前記偏光変換部材は、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子を有し、これらの偏光変換素子がその幅方向に接触しその境界面が前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る露光装置において、例えば前記偏光変換部材は、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第１の偏光変換素子と他方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第２の偏光変換素子とが、前記マスク部の異なる第１及び第２の光透過領域に対応させて配置されている。
【００１９】
この場合に、前記マスク部は、例えば前記第１の光透過領域が設けられた第１のマスクと、前記第２の光透過領域が設けられた第２のマスクと、を有する。又は、前記マスク部は、例えば前記第１の光透過領域と前記第２の光透過領域とが一体に設けられたものである。
【００２０】
前記マスク部は、例えば前記露光対象部材の移動方向に平行に延びる複数本のパターンを有し、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように駆動する第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御し、前記第１の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記一方の直線偏光の露光光により前記パターンに対応する前記露光対象部材の第１の光照射領域を露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第２の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記露光対象部材の前記第１の光照射領域とは異なる第２の光照射領域に照射して露光するように構成することができる。
【００２１】
又は、例えば前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成されている場合に、前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記第２のマスクが前記露光光の光路上に配置されるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第２のマスクの開口部を透過させた前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の全域を第１の硬化量となるまで露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第１のマスクに入れ換えるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１のマスクのパターンに前記他方の直線偏光の露光光を透過させることにより前記一方の直線偏光の露光光により露光された領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して前記第１の硬化量より大きい第２の硬化量となるまで露光する。
【００２２】
又は、例えば前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成されている場合に、前記制御装置は、前記第１の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記第１のマスクが前記露光光の光路上に配置されるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第１のマスクのパターンを透過させた前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の第１の光照射領域を第３の硬化量となるまで露光した後、前記第２の偏光変換素子が前記露光光の光路上に配置されるように前記第１の駆動装置を制御すると共に、前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第２のマスクに入れ換えるように前記第２の駆動装置を制御し、前記第２のマスクの開口部に前記他方の直線偏光の露光光を透過させることにより前記露光パターン形成用領域の全域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して第３の硬化量となるまで露光する。
【００２３】
上述の露光装置において、例えば前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子は、前記マスク部に固定されている。
【００２４】
本発明に係る露光装置は、更に、前記マスク部と前記露光対象部材との間における前記露光光の光路上に、前記露光対象部材における前記露光光の照射領域の大きさを調節可能なズームレンズを有するように構成することができる。
【００２５】
本発明に係る露光装置は、更に、前記光源と前記偏光変換部材との間における前記露光光の光路上に、前記露光光の強度を光軸に垂直な面内で均一化するフライアイレンズと、このフライアイレンズの透過光が入射され前記露光光を平行光にするコンデンサレンズと、を有し、このコンデンサレンズの透過光が前記偏光変換部材に入射されることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る偏光変換部材は、露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光装置に使用される偏光変換部材において、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子を有し、これらの偏光変換素子がその幅方向に接触しその境界面が前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置されて使用されることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る偏光部材において、前記偏光変換素子は、例えばＰ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させる。
【００２８】
本発明に係る露光方法は、露光光の照射位置に露光対象部材を供給して前記露光対象部材上に形成された露光材料を連続的に露光する露光方法において、露光光を出射する光源と、前記露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材と、この偏光変換部材を透過した露光光を透過させる光透過領域が設けられたマスク部と、を有し、前記偏光変換部材は、棒状をなし前記露光光の特定の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の偏光変換素子がその幅方向に接触している露光装置を使用し、前記複数個の偏光変換素子の境界面を前記露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置して露光することを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る露光方法において、例えば前記偏光変換部材は、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第１の偏光変換素子と他方の直線偏光の露光光のみを透過させる複数個の第２の偏光変換素子とが、前記マスク部の異なる第１及び第２の光透過領域に対応させて配置されている。この場合に、例えば前記マスク部は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びる複数本のパターンを有し、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させるように駆動する第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、前記第１の偏光変換素子に透過され前記マスク部のパターンに透過された前記一方の直線偏光の露光光を照射して前記パターンに対応する前記露光対象部材の第１の光照射領域を露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記マスク部を前記パターンに垂直な方向に移動させる工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記マスク部のパターンに透過させて、前記露光対象部材の前記第１の光照射領域とは異なる第２の光照射領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して露光する工程と、を有する。
【００３０】
又は、前記マスク部は、前記第１の光透過領域が設けられた第１のマスクと、前記第２の光透過領域が設けられた第２のマスクと、を有する。この場合に、例えば前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成された露光対象部材に対して、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第２のマスクの開口部を透過した前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の全域を第１の硬化量となるまで露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第２のマスクから前記第１のマスクに入れ換える工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記第１のマスクのパターンに透過させて、前記一方の直線偏光の露光光により露光された領域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して前記第１の硬化量より大きい第２の硬化量となるまで露光する工程と、を有する。
【００３１】
又は、例えば前記第１のマスクの第１の光透過領域は、前記露光対象部材の移動方向に平行に延びるように設けられた複数本のパターンであり、前記第２のマスクの第２の光透過領域は、前記露光対象部材の露光パターン形成用領域の全域に透過光が形成される開口部であり、前記露光装置は、更に、前記第１の偏光変換素子及び前記第２の偏光変換素子のいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように前記偏光変換部材を移動させる第１の駆動装置と、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのいずれかが前記露光光の光路上に配置されるように、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを入れ換える第２の駆動装置と、前記第１及び第２の駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記第１の駆動装置により前記第１の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置する工程と、露光光の照射により硬化量が変化する露光材料が形成された露光対象部材に対して、前記第１の偏光変換素子に透過され前記第１のマスクのパターンを透過した前記一方の直線偏光の露光光により前記露光パターン形成用領域の第１の光照射領域を第３の硬化量となるまで露光する工程と、前記露光光の出射を停止した後、前記第１の駆動装置により前記第２の偏光変換素子を前記露光光の光路上に配置すると共に、前記第２の駆動装置により前記露光光の光路上に配置されるマスクを前記第１のマスクから前記第２のマスクに入れ換える工程と、前記露光光の出射を再開して前記第２の偏光変換素子に透過された前記他方の直線偏光の露光光を前記第２のマスクの開口部に透過させて、前記露光パターン形成用領域の全域に前記他方の直線偏光の露光光を照射して第３の硬化量となるまで露光する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る露光装置は、光源からの露光光を直線偏光させて透過させる偏光変換部材が、特定の直線偏光の露光光を透過させる複数本の棒状の偏光変換素子がその幅方向に接触するように配置されたものである。そして、本発明においては、偏光変換素子が接触している境界面は、露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように配置されている。よって、偏光変換素子同士の境界面は、マスクの光透過領域を介して露光対象部材上に投影されるが、露光光の照射位置に露光対象部材を供給して露光材料を連続的に露光することにより、偏光変換素子同士の境界面が投影された領域には、移動により露光光が照射されるため、未露光の領域はなくなる。よって、本発明の露光装置により偏光フィルム等を製造すれば、配向膜に投影された偏光変換素子の境界面による表示装置の輝度の低下を防止できる。
【００３３】
よって、本発明に係る露光方法によれば、露光パターン形成用領域に未露光の領域が残ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置を示す模式図、（ｂ）は図１（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びそれにより形成される配向膜を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る露光装置において、偏光変換部材、マスク及びそれにより形成される配向膜を示す模式図であって、図１（ｂ）の後の工程を示す図である。
【図３】（ａ）は偏光ビームスプリッタを示す図、（ｂ），（ｃ）は第１実施形態の露光装置における第１及び第２の偏光変換素子を示す図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は３Ｄ表示機能を有する表示装置における絵素及び画素の配列を一例として示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る露光装置によって形成される配向膜の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る露光装置において、マスクの変形例を説明する図である。
【図７】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る露光装置を示す模式図、（ｂ）は図７（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びズームレンズとこれにより形成される配向膜を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る露光装置において、第１及び第２の偏光変換素子の変形例を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置を示す模式図、（ｂ）は図９（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びズームレンズとこれにより形成される配向膜を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る露光装置において、カメラによる露光光の照射領域の大きさの検出を示す模式図である。
【図１１】生産計画用制御装置が設けられた露光装置を示す模式図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置による露光工程を示す図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置による露光工程を示す図である。
【図１４】従来の光配向方式の露光装置の一例を示す図である。
【図１５】（ａ）は従来の露光装置におけるマスクを示す模式図、（ｂ）は連続露光により形成される配向膜を一例として示す図である。
【図１６】従来の露光装置における他のマスクを示す模式図である。
【図１７】（ａ）は偏光ビームスプリッタを示す図、（ｂ），（ｃ）は偏光変換素子を示す図である。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は、形成する配向膜の幅によるマスクの相違を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。先ず、第１実施形態の露光装置の構成について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置を示す模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びそれにより形成される配向膜を示す模式図であり、図２は図１（ｂ）の後の工程を示す図である。また、図３（ａ）は偏光ビームスプリッタを示す図、図３（ｂ），図３（ｃ）は第１実施形態における第１及び第２の偏光変換素子を示す図である。図１に示すように、露光装置１は、露光光を出射する光源１１と、露光光の強度を光軸に垂直な面内で均一化するフライアイレンズ１３と、フライアイレンズ１３の透過光を平行光にして透過させるコンデンサレンズ１４と、コンデンサレンズ１４を透過した露光光が入射され特定の直線偏光の露光光を透過させる偏光変換部材１５と、偏光変換部材１５の透過光を透過させる光透過領域が設けられたマスク１２ａと、を有している。本発明においては、偏光変換部材１５はＰ偏光の直線偏光の露光光のみを透過させる第１の偏光変換素子１５１とＳ偏光の直線偏光の露光光のみを透過させる第２の偏光変換素子１５２により構成されており、マスク１２ａには、複数本の光透過領域のパターン１２１ａが露光対象部材２のスキャン方向に延びるように設けられている。そして、第１の偏光変換素子１５１を透過したＰ偏光の露光光をマスク１２ａのパターン１２１ａに透過させて露光対象部材２の表面の配向材料膜２１を露光して、配向膜２１ａを形成した後、マスク１２ａを１パターン幅ずらして、第２の偏光変換素子１５２を透過したＳ偏光の露光光をパターン１２１ａに透過させて、配向膜２１ａに隣接する領域の配向材料膜２１をＳ偏光の露光光により露光して配向膜２１ｂを形成する。なお、本実施形態においては、露光対象部材２がフィルムであり、フィルム基材２０の表面に形成された配向材料膜２１を露光して所定の方向に配向させた配向膜２１ａ，２１ｂを形成し、３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムを製造する場合について説明する。
【００３６】
光源１１は、例えば紫外光を出射する光源であり、例えば水銀ランプ、キセノンランプ、エキシマランプ及び紫外ＬＥＤ等であって、連続光又はパルスレーザ光を出射する光源が使用される。本実施形態においては、光源１１から出射したレーザ光等の露光光は、フライアイレンズ１３に入射される。なお、露光光の光路上には、図１４に示す従来の露光装置と同様に、例えば全反射ミラー１７等が配置され、光源１１から出射された露光光が全反射ミラー１７により反射されてからフライアイレンズ１３に入射されるように構成されていてもよい。
【００３７】
フライアイレンズ１３は、例えば同一形状及び焦点距離等を有する複数個の凸レンズが幅方向及び長さ方向に碁盤の目状に配列されて全体として略平板状に形成されたものである。そして、フライアイレンズ１３の各凸レンズに入射した露光光は、夫々、焦点に集光された後、拡散し、複数本に分割された露光光が重畳的に次の光学系部材へと入射される。これにより、フライアイレンズ１３への入射光が例えば光軸に垂直な面内にて不均一な強度分布を有する場合においても、この強度分布を均一化することができる。例えば光源から出射される露光光は、その強度が光軸に垂直な面内にてガウス分布を有していたり、例えば全反射ミラー１７等による反射により、照度ムラが発生する場合があるが、フライアイレンズ１３を設置することにより、これらを解消することができる。しかし、露光光の強度分布が、十分に均一化されている場合においては、フライアイレンズ１３は設けなくてもよい。
【００３８】
コンデンサレンズ１４は、例えばフライアイレンズ１３とｆ値が同一となるように設けられた集束レンズである。即ち、本実施形態においては、フライアイレンズ１３の焦点とコンデンサレンズ１４の焦点とが同一の位置となるように、コンデンサレンズ１４が配置されている。これにより、フライアイレンズ１３からコンデンサレンズ１４に入射した露光光は、平行光の透過光となるように構成されている。なお、フライアイレンズ１３が設けられていない場合においては、コンデンサレンズ１４は、光源１１（光路上の全反射ミラー１７等も含む）とｆ値が同一となるように配置されている。
【００３９】
偏光変換部材１５を構成する第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２は、夫々図３（ａ）に示すような棒状の偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａが複数個接合されたものであり、各偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａは、その長手方向が互いに平行になるように配置され、相互間が例えばオプティカルコンタクト（光学溶着）により接合されている。偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａは、直角プリズム同士の接合面（反射透過面）が、露光光の光軸に対して例えば４５°の角度をなすように配置されており、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在した無偏光の露光光を入射させた場合に、一方の直線偏光の露光光のみを透過させ、他方の直線偏光の露光光は反射させる。図３（ｂ）に示すように、本実施形態においては、第１の偏光変換素子１５１を構成する偏光ビームスプリッタ１５１ａは、無偏光の露光光を入射させると、Ｐ偏光の直線偏光の露光光のみを透過し、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は反射するように構成されており、図３（ｃ）に示すように、第２の偏光変換素子１５２を構成する偏光ビームスプリッタ１５２ａは、無偏光の露光光を入射させると、Ｓ偏光の直線偏光の露光光のみを透過し、Ｐ偏光の直線偏光の露光光は反射するように構成されている。これらの偏光変換素子１５１，１５２は、各偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の接合面に、極めて小さい幅ではあるが、つなぎ目があり、露光光を入射させた際に、所定の直線偏光を透過させることができなかったり、露光光を透過させることができない。本発明においては、この問題点を解決するために、図１（ｂ）及び図２に示すように、各偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａは、その長手方向が露光対象部材２の移動方向（スキャン方向）に対して傾斜するように配置されており、偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の境界面は露光対象部材の移動方向に対して所定の角度を有している。第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２は、夫々、例えば枠体１５０に固定されている。この傾斜方向は、スキャン方向に対して平行とならないような角度を有していればよいが、露光光を露光対象部材に均一に照射するためには、偏光ビームスプリッタの傾斜方向を以下のように構成する。即ち、第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２を透過した露光光は、後述するパターン１２１ａに対応して露光対象部材２上の配向材料膜２１に照射される。このとき、偏光ビームスプリッタ同士の境界面が各パターンを透過した露光光の照射領域において、その幅方向の全体に延びて投影されるように、偏光ビームスプリッタの傾斜方向を定める。例えば露光装置には、偏光変換部材１５を駆動する駆動装置及び制御装置が設けられており、制御装置は、所定の偏光変換素子１５１，１５２が露光光の光路上に位置するように駆動装置を制御するように構成されている。
【００４０】
従来の露光装置においては、各偏光ビームスプリッタ１５１（１５２）は、その長手方向が露光対象部材２のスキャン方向に対して平行となるように配置された場合に、偏光ビームスプリッタ同士の境界面が露光対象部材に投影されることにより、露光光の照射が不均一となったり、形成される配向膜２１ａ，配向膜２１ｂに未露光の領域が残ってしまい、表示装置の輝度の低下を招く等の問題があった。しかし、本実施形態のように、各偏光ビームスプリッタの長手方向を露光対象部材２の移動方向（スキャン方向）に対して傾斜するように配置し偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の境界面を露光対象部材の移動方向に対して傾斜するように投影させ、露光対象部材２を露光光の照射位置に連続的に供給することにより、露光光が照射されない領域はなくなる。よって、上記のような表示装置の輝度の低下を防止することができる。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、マスク１２ａは、例えば枠体１２０とその中央のパターン形成部１２１により構成されており、パターン形成部１２１には、フィルム及びガラス基板等の露光対象部材２のスキャン方向に長手方向を有するような光透過領域のパターン１２１ａが、適長間隔で複数本設けられており、各光透過領域のパターン１２１ａは、その幅が表示装置の１絵素分の長さ（又は１画素の半分の長さ）に対応するように構成されている。
【００４２】
このように構成されたマスク１２ａによる露光領域と表示装置の画素又は絵素との対応について、図４を参照して説明する。図４は、３Ｄ表示機能を有する液晶ディスプレイパネル等の表示装置における絵素及び画素の配列を一例として示す図である。３Ｄ表示機能を有しない表示装置の場合、通常、１画素は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３個の絵素により構成されているが、３Ｄ表示機能を有する表示装置においては、１画素内に右目用及び左目用の各絵素を設ける必要があることから、図４に示すように、１画素は、２個のＲ（赤），２個のＧ（緑），２個のＢ（青）の６個の絵素により構成されている。図４（ａ）に示す配列は、ストライプ配列と称されており、行方向にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の絵素が交互に配列され、列方向に並ぶ絵素は、同色となるように配置されている。図４（ｂ）に示す配列は、ダイアゴナル配列と称されており、行方向及び列方向に３原色の絵素が交互に配列され、行方向に並ぶ３原色の絵素からなる絵素群が列方向に対をなして、６個の絵素により１画素が構成されている。又は、列方向に並ぶ３原色の絵素が行方向に対をなして、６個の絵素により１画素が構成されている。図４（ｃ）に示す配列は、デルタ配列と称されており、行方向に３原色の絵素が交互に配列され、行方向の絵素同士の境界は、列方向に隣接する絵素群同士で、絵素の半分の長さだけずれている。そして、デルタ形状に配列された３原色の絵素が行方向に対をなして、６個の絵素により１画素が構成されている。
【００４３】
画素及び絵素の配列が、図４（ａ）に示すようなストライプ配列の場合には、各光透過領域のパターン１２１ａを透過した露光光の照射領域の幅を１絵素の列方向の長さ（又は１画素の列方向の半分の長さ）に対応させると共に、各パターン１２１ａの長手方向を表示装置の画素行に対応する領域と平行にする。これにより、表示装置の行方向に配向方向が揃った配向膜を、隣接する配向膜間で配向方向が異なるように形成し、各配向膜の透過光により、表示装置の視野角を広げたり、各透過光を３Ｄディスプレイ装置の右目用及び左目用の表示光として使用することができる。
【００４４】
なお、画素及び絵素の配列が図４（ｂ）に示すようなダイアゴナル配列の場合においては、各パターン１２１ａを透過した露光光により形成される配向膜の幅を１絵素の行方向又は列方向の長さ（１画素の行方向又は列方向の半分の長さ）に対応するように調節する。そして、行方向に並ぶ絵素に対応するように配向膜を形成するか、又は列方向に並ぶ絵素に対応するように配向膜を形成する。画素及び絵素の配列が図４（ｃ）に示すようなデルタ配列であって、デルタ形状に配列された３つの絵素からなる絵素群が行方向に対をなして、６個の絵素により１画素が構成されている場合には、各パターン１２１ａを透過した露光光により形成される配向膜の幅を１絵素の列方向の長さ（又は１画素の列方向の半分の長さ）に対応するように調整すると共に、各パターン１２１ａの長手方向を行方向に並ぶ絵素に対応する領域と平行になるように、マスク１２ａの向きを調節する。
【００４５】
以上のように構成された露光装置１により、露光対象部材２を露光する際には、露光対象部材２に対する露光光の照射方向は、例えば図１４に示すように、マスク部１２のパターン形成面に対して傾斜させて照射してもよく、マスク部１２のパターン形成面に対して垂直に照射してもよい。即ち、本発明においては、所定の露光光をマスク部１２のパターン１２１ａに透過させることができればよく、本発明は、パターン形成面に対する露光光の照射角度により限定されるものではない。
【００４６】
次に、本実施形態の露光装置の動作について説明する。本実施形態においては、先ず、制御装置は、露光光の光路上に第１の偏光変換素子１５１が位置するように、駆動装置を制御する。そして、光源１１から露光光を出射させる。光源１１から出射される露光光は、例えば無偏光の光であり、そのＰ偏光成分及びＳ偏光成分は大凡半分ずつである。光源１１から出射された無偏光の露光光は、例えば全反射ミラーにより反射された後、フライアイレンズ１３に入射する。フライアイレンズ１３は複数個の凸レンズが碁盤の目状に配列されており、入射光は、各凸レンズへの入射光として分割され、各凸レンズを透過した後、各凸レンズごとに、夫々、焦点に集光され、拡散していく。そして、複数本に分割された露光光は、重畳的にコンデンサレンズ１４に照射される。これにより、フライアイレンズ１３を透過し、コンデンサレンズ１４に入射する露光光は、光軸に垂直な面内にて強度分布が均一化されており、照度ムラが解消される。
【００４７】
そして、露光光は、コンデンサレンズ１４を透過する。コンデンサレンズ１４は、フライアイレンズ１３とｆ値が同一となるように設けられているため、コンデンサレンズ１４の透過光は、平行光として、偏光変換部材１５へと向かう。本実施形態においては、第１の偏光変換素子１５１が露光光の光路上に配置されている。
【００４８】
コンデンサレンズ１４を透過し、第１の偏光変換素子１５１に入射した露光光は、各偏光ビームスプリッタ１５１ａにより振り分けられ、Ｐ偏光の直線偏光の露光光は反射透過面を透過し、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は、反射透過面に反射される。このとき、偏光ビームスプリッタ１５１ａ同士の境界には、露光光を透過できないつなぎ目があるが、この境界面を除いて、Ｐ偏光の直線偏光の露光光が透過され、マスク１２ａへと向かう。
【００４９】
本実施形態においては、マスク１２ａには、そのパターン形成部１２１に、複数本のパターン１２１ａが１列に並ぶように設けられており、第１の偏光変換素子１５１を透過したＰ偏光の露光光は、光透過領域の各パターン１２１ａの形状に対応して透過される。この状態で、表面に配向材料膜２１が形成されたフィルムを露光光の照射位置に供給すると、パターン１２１ａを透過したＰ偏光の露光光の照射により、配向材料膜２１は特定の方向に光配向し、図１（ｂ）に示すように、パターン１２１ａの形状に対応する配向膜２１ａが形成される。このとき、前記偏光ビームスプリッタ１５１ａ同士のつなぎ目は露光光を透過しないため、配向材料膜２１上には、境界面が投影され、未露光の領域が残される。
【００５０】
この状態で、フィルムを露光光の照射位置に連続的に供給する。本実施形態においては、前記境界面は、フィルムのスキャン方向に対して傾斜するように投影されるため、フィルムを連続的に供給することにより、未露光だった領域にも、やがて露光光が照射され、配向膜をスキャン方向に沿って均一に形成することができる。このとき、偏光ビームスプリッタ同士の境界面が各パターンを透過した露光光の照射領域において、その幅方向の全体に延びて投影されれば、露光光の照射がより均一になり好ましい。
【００５１】
以上のように形成された配向膜２１ａは、パターン１２１ａの形状により、夫々例えば１絵素に対応する領域、又は１画素に対応する領域を、その幅方向（パターン１２１ａが延びる方向に垂直の方向）に２分割した領域に形成される。これにより、フィルムのスキャン方向に沿って、配向膜２１ａが帯状に形成されていく。
【００５２】
所定の領域に配向膜２１ａが形成されたら、光源１１からの露光光の出射を停止する。そして、露光光の光路上に第２の偏光変換素子１５２を配置すると共に、マスク１２ａを１パターン幅ずらした後、光源１１からの露光光の出射を再開する。これにより、配向膜２１ａに隣接する未露光の領域には、第２の偏光変換素子１５２を透過したＳ偏光の露光光が光透過領域の各パターン１２１ａの形状に対応して透過される。この状態で、フィルムを露光光の照射位置に供給すると、パターン１２１ａを透過したＳ偏光の露光光の照射により、配向材料膜２１は特定の方向に光配向し、図２に示すように、パターン１２１ａの形状に対応する配向膜２１ｂが形成される。このとき、偏光ビームスプリッタ１５２ａ同士の境界面は露光光を透過しないため、配向材料膜２１上には、境界面が投影され、未露光の領域が残される。
【００５３】
この状態で、フィルムを露光光の照射位置に連続的に供給すると、Ｐ偏光の露光光による露光の場合と同様に、偏光ビームスプリッタ１５２ａ同士の境界面が投影されて未露光だった領域にも、やがて露光光が照射され、配向膜をスキャン方向に沿って均一に形成することができる。このとき、偏光ビームスプリッタ同士の境界面が各パターンを透過した露光光の照射領域において、その幅方向の全体に延びて投影されれば、露光光の照射がより均一になり好ましい。
【００５４】
以上のように形成された各配向膜２１ａ，２１ｂはパターン１２１ａの形状により、夫々例えば１絵素に対応する領域、又は１画素に対応する領域を、その幅方向（パターン１２１ａが延びる方向に垂直の方向）に２分割した領域に形成される。これにより、フィルムのスキャン方向に沿って、配向膜２１ａと配向膜２１ｂとが互いに隣接するように帯状に形成されたフィルムが製造される。そして、所定の露光パターン形成用領域の全面を露光したら、フィルムを露光装置から排出する。
【００５５】
以上のような工程で形成される配向膜２１ａ，２１ｂは、幅方向に隣接する帯状の領域間で、位相が相互に９０°異なる配向膜となる。例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の偏光変換素子１５１の透過光により形成された配向膜２１ａの配向方向を９０°とした場合、第２の偏光変換素子１５２の透過光により形成された配向膜２１ｂの配向方向は０°となる。なお、図面において、配向膜２１ａ，２１ｂの符号の横に記載した矢印は、各配向膜の配向方向を示す。よって、これらの各領域の幅を例えば１絵素の長さと等しくすることにより、製造されたフィルムを３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムとして使用することができる。即ち、このフィルムは、１／４λ板と同様の機能を有するものとなり、直線偏光の画像表示用の光をこの偏光フィルムに透過させれば、複数個の画素により構成されフィルムの幅方向に並ぶ絵素列ごとに、相互に回転方向が逆の円偏光の透過光が出射される。この円偏光の２つの透過光を、夫々例えば３Ｄディスプレイの右目用及び左目用の表示光として使用することができる。なお、本実施形態により製造される偏光フィルムは、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の３Ｄディスプレイ用偏光フィルムとして好適に使用される。
【００５６】
なお、本実施形態においては、図１７に示すように第１の偏光変換素子１５１を構成する各偏光ビームスプリッタ１５１ａは、露光光の光軸に対して９０°回転させることにより、反射透過面にてＳ偏光の露光光を透過し、Ｐ偏光の露光光を反射するように構成することができる。この場合とは逆に、第２の偏光変換素子１５２を構成する各偏光ビームスプリッタ１５２ａも、露光光の光軸に対して９０°回転させることにより、反射透過面にてＰ偏光の露光光を透過し、Ｓ偏光の露光光を反射するように構成することができる。これにより、第１の偏光変換素子１５１と第２の偏光変換素子１５２との間で、同一の偏光ビームスプリッタを使用することができ、露光装置の製造コストを低減することもできる。
【００５７】
また、本実施形態においては、ＶＡ方式の３Ｄディスプレイ用偏光フィルムを製造する場合について説明したが、例えば、Ｐ偏光及びＳ偏光の各露光光の照射角度を変更することにより、図５に示すように、偏光方向が夫々＋４５°の配向膜２１ａ及び偏光方向が−４５°の配向膜２１ｂを形成することもできる。このように形成した偏光フィルムは、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムとして好適に使用することができる。
【００５８】
更に、本実施形態においては、マスク部１２は、１個のマスク１２ａにより構成されているが、図６に示すように、マスク部１２を第１の光透過領域のパターン１２１ａが設けられた第１のマスク１２ａと、第２の光透過領域のパターン１２１ａが設けられた第２のマスク１２ｂとにより構成してもよい。更に、各偏光変換素子１５１，１５２は、マスク部１２に固定されていてもよい。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。図７（ａ）は本発明の第２実施形態に係る露光装置を示す模式図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びズームレンズとこれにより形成される配向膜を示す模式図である。本実施形態の露光装置は、偏光変換部材１５及びマスク部１２の構成が第１実施形態と異なっており、それ以外の構成については、第１実施形態と同一である。即ち、図７（ｂ）に示すように、本実施形態においては、偏光変換部材１５を構成する第１の偏光変換素子１５１及び第２の偏光変換素子１５２は、枠体１５０に固定されて一体的に設けられている。また、マスク部１２には、第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２の夫々に対応するように、第１及び第２の光透過領域が設けられている。そして、各偏光変換素子１５１，１５２を透過した露光光を、夫々対応する光透過領域のパターンに透過させて、露光対象部材２を露光する。即ち、本実施形態におけるマスク部１２は、露光対象部材２のスキャン方向の上流側及び下流側に、夫々複数本のパターン１２１ａが１列に並ぶように設けられており、上流側の第１の光透過領域群及び下流側の第２の光透過領域群が形成されている。第１及び第２の光透過領域群は、露光光の照射領域同士が重ならないように、相互に離隔するように設けられており、第１の光透過領域群の各パターン１２１ａを透過した露光光の照射領域と第２の光透過領域群の各パターン１２１ａを透過した露光光の照射領域とが、露光対象部材のスキャン方向に沿って互いに隣接するように、上流側パターンと下流側パターンとは、その幅方向に沿って千鳥状に設けられている。
【００６０】
よって、第１の偏光変換素子１５１を透過したＰ偏光の露光光は、上流側の第１の光透過領域を介してフィルム基材２０上の配向材料膜２１に照射され、第２の偏光変換素子１５２を透過したＳ偏光の露光光は、下流側の第２の光透過領域を介してフィルム基材２０上の配向材料膜２１に照射される。この状態でフィルムを露光光の照射位置に連続的に供給することにより、図７（ｂ）に示すように、配向材料膜２１上には、連続的に露光光が照射され、所定の方向に光配向する。即ち、Ｐ偏光の露光光の照射により配向膜２１ａが形成され、配向膜２１ａが形成される領域に隣接する領域の配向材料膜２１には、Ｓ偏光の露光光が照射され、配向膜２１ａとは異なる方向に光配向した配向膜２１ｂが形成されていく。これにより、本実施形態においては、マスクを移動させることなく、１個のマスク部１２により、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光による露光を同時に行うことができる。
【００６１】
次に、本実施形態の露光装置の動作について説明する。なお、光源１１から出射した露光光がコンデンサレンズ１４を透過するまでの工程については、第１実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。本実施形態においては、コンデンサレンズ１４を透過した無偏光の露光光が偏光変換部材１５に入射すると、第１の偏光変換素子１５１に入射した露光光は、各偏光ビームスプリッタ１５１ａにより振り分けられ、Ｐ偏光の直線偏光の露光光は反射透過面を透過し、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は、反射透過面に反射される。一方、第２の偏光変換素子１５２に入射した露光光は、各偏光ビームスプリッタ１５２ａにより振り分けられ、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は反射透過面を透過し、Ｐ偏光の直線偏光の露光光は、反射透過面に反射される。このとき、偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の境界には、露光光を透過できないつなぎ目があるが、この境界面を除いて、各直線偏光の露光光はマスク部１２へと向かう。
【００６２】
本実施形態においては、マスク部１２には、そのパターン形成部１２１に、第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２の夫々に対応して複数本のパターン１２１ａが１列に並ぶように設けられており、上流側の第１の光透過領域群及び下流側の第２の光透過領域群が形成されている。よって、第１の偏光変換素子１５１を透過したＰ偏光の露光光は、第１の光透過領域の各パターン１２１ａの形状に対応して透過される。一方、第２の偏光変換素子１５２を透過したＳ偏光の露光光は、第２の光透過領域の各パターン１２１ａの形状に対応して透過される。この状態で、表面に配向材料膜２１が形成されたフィルムを露光光の照射位置に供給すると、第１の光透過領域を透過したＰ偏光の露光光の照射により、配向材料膜２１は特定の方向に光配向し、図７（ｂ）に示すように、第１の光透過領域のパターン１２１ａの形状に対応する配向膜２１ａが形成される。一方、配向膜２１ａに隣接する領域には、第２の光透過領域を透過したＳ偏光の露光光が照射され、配向膜２１ａとは異なる方向に配向方向を有する配向膜２１ｂが第２の光透過領域のパターン１２１ａの形状に対応するように形成される。このとき、前記偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の境界面は露光光を透過しないため、配向材料膜２１上には、境界面が投影され、未露光の領域が一時的に残される。しかし、フィルムを露光光の照射位置に連続的に供給することにより、フィルムのスキャン方向に対して傾斜するように投影された境界面に対応する未露光の領域にも露光光が照射され、配向膜をスキャン方向に沿って均一に形成することができる。
【００６３】
このように、本実施形態においては、Ｐ偏光の露光光による露光とＳ偏光の露光光による露光とを同時に行うことができ、高い生産性で偏光フィルムを製造することができる。また、第１実施形態の露光装置においては、互いに配向方向が異なる配向膜２１ａ，２１ｂを形成する場合には、露光工程を分ける必要があり、２回目の露光による露光位置を、１回目の露光により露光された領域に対して精度よく位置合わせする必要がある。これに対して、本実施形態においては、Ｐ偏光の露光光による露光とＳ偏光の露光光による露光とを同時に行うことができるため、上記のような位置合わせを行う必要がなく、従って、例えば露光位置を調整するための制御装置等を露光装置に設ける必要がない。よって、本実施形態のように、第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２と、これらに対応する光透過領域群を有するマスク部１２を使用することにより、露光装置の構成を簡略化することもできる。
【００６４】
なお、本実施形態においても、第１の偏光変換素子１５１と第２の偏光変換素子１５２との間で、同一の偏光ビームスプリッタを使用することができる。即ち、図８に示すように、第１の偏光変換素子１５１を構成する偏光ビームスプリッタ１５１ａと同一のものを、露光光の光軸に対して９０°回転させ、複数個の偏光ビームスプリッタ１５１ａを並置して第２の偏光変換素子１５２とすることにより、反射透過面にてＳ偏光の露光光を透過し、Ｐ偏光の露光光を反射するように構成することができる。その他の変形例についても、第１実施形態と同様である。例えば第１の偏光変換素子１５１及び第２の偏光変換素子１５２の夫々に対応させて、図６に示すように、本実施形態のマスク部１２を２分割してもよい。
【００６５】
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置について説明する。図９（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置を示す模式図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す偏光変換部材、マスク及びズームレンズとこれにより形成される配向膜を示す模式図である。本実施形態においては、図９（ａ）に示すように、露光装置１には、マスク部１２と露光対象部材２としての例えばフィルム又はガラス基板との間に、ズームレンズ１６が設けられており、マスク部１２を透過した露光光をズームレンズ１６を介して露光対象部材２に照射して露光対象部材２を露光する。これにより、本実施形態においては、露光対象部材２に照射される露光光の照射領域の大きさをズームレンズ１６により拡大又は縮小できるため、露光光の照射面積を、露光パターン形成用領域の大きさに合わせて調節可能に構成されている。また、露光装置１にはカメラ１８が設けられており、露光対象部材２の裏側から、ズームレンズ１６によって調節された露光対象部材２上の露光光の照射領域の大きさを検出する。カメラ１８は、例えば図示しない制御装置に接続されており、例えば検出した配向膜２１ａの幅を制御装置に送信する。そして、制御装置は、露光光の照射領域が所定の倍率で拡大又は縮小されているかを判定し、所定の倍率からずれている場合には、例えばズームレンズ１６の各レンズ群の位置を調節することにより、倍率を補正できるように構成されている。その他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００６６】
例えばフルＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）方式の表示装置に使用される偏光フィルムを製造する場合、１，９２０×１，０８０（横×縦）の画素数に対応したものを製造する必要がある。この画素数は、表示装置の大きさが異なる場合においても、フルＨＤ方式であれば同一である。従って、例えば、表示装置の絵素配列が図４（ａ）に示すようなストライプ配列であって、同色の絵素が表示装置の縦方向（列方向）に並んでいる場合、各絵素の列方向の幅は、例えば５０インチサイズの表示装置において５７７μｍ、３２インチサイズの表示装置において３６９μｍである。よって、従来の露光装置においては、異なる幅の画素に対応する偏光フィルムを製造する場合には、図１８に示すように、各絵素（又は各画素）の幅に対応したマスクを使用することが行われている。
【００６７】
また、大きさは異なるが画素数が同一の表示装置に使用される例えば偏光フィルム等を製造する場合、上記のように、表示装置の大きさ及び画素数に対応するマスクを設ける必要があり、露光装置の導入コストが増大する。また、この場合、製造するフィルムごとにマスクを取り換える必要があり、生産性が低い。本実施形態の露光装置は、これらの問題点も解消できるものである。
【００６８】
ズームレンズ１６は、複数枚の凸レンズ及び凹レンズを組み合わせたものであり、焦点距離を所定の範囲で変化させることができ、且つピントがずれないように構成されたレンズである。図９に示すように、ズームレンズ１６は、例えば２枚の凸レンズ又は平凸レンズ（１６ａ，１６ｂ）と、その間に配置された凹レンズ１６ｃとが組み合わされたものであり、例えばマスク部１２側の凸レンズ１６ａの位置が固定された状態で露光対象部材２側の凸レンズ１６ｂ及び凹レンズ１６ｃが移動可能に構成されている。又は、ズームレンズ１６は、露光対象部材２側の凸レンズ１６ｂの位置が固定された状態でマスク部１２側の凸レンズ１６ａ及び凹レンズ１６ｃが移動可能に構成されている。なお、ズームレンズ１６におけるピントのずれの補正は、機械補正式、光学補正式及び電子補正式のいずれによって行ってもよく、複数の方式の補正を組み合わせてもよい。
【００６９】
本実施形態においては、マスク部１２を透過した露光光は、図９に示すように、例えば平行光としてズームレンズ１６に入射され、ズームレンズ１６にて、露光光の光軸に垂直な面における照射面積を拡大又は縮小された後、平行光としてズームレンズ１６から出射される。即ち、露光装置１は、露光対象部材２に対する露光光の照射面積を、ズームレンズ１６による拡大又は縮小により、調整可能に構成されている。よって、例えば大きさは異なるが画素数が同一の表示装置に使用される偏光フィルムを製造する場合においては、マスク部１２を取り換えずに、ズームレンズ１６によるズーム倍率を調整するだけで、露光対象部材２に対する露光光の照射面積を広げたり、狭く調整することができる。
【００７０】
これにより、本実施形態の露光装置は、例えばマスク部１２の各パターン１２１ａの幅が形成予定の配向膜の幅に比して小さい場合においても、ズームレンズ１６により、各露光光の照射領域の幅を拡大することができる。マスク部１２の各パターン１２１ａの幅は例えば１０乃至１０００μｍであり、例えば５０インチの表示装置に使用される偏光フィルムを製造する場合、形成する配向膜２１ａ，２１ｂの幅は例えば４００乃至５００μｍである。よって、例えば幅が５０μｍのパターン１２１ａの透過光により、５００μｍ幅の配向膜を形成する場合には、ズームレンズ１６により、露光光の照射領域の幅を１０倍に拡大する。
【００７１】
カメラ１８は、例えばＣＣＤカメラであり、露光対象部材２の裏側から、ズームレンズ１６によって調節された露光対象部材２上の露光光の照射領域の大きさを検出する。又は、カメラ１８は、例えば露光対象部材２における露光光の照射領域側（ズームレンズ１６側）からその大きさを検出するように構成されていてもよい。図１０に示すように、カメラ１８は、例えばＰ偏光（又はＳ偏光）の露光光によって形成された配向膜２１ａ（２１ｂ）の幅を検出することができる。又は、形成された配向膜２１ａ（２１ｂ）間の距離を検出することができる。これにより、例えば、ズームレンズ１６による拡大により、配向膜２１ａの幅が大きくなった場合には、その幅を検出することにより、ズームレンズ１６による拡大倍率を確認することができる。カメラ１８は、例えば露光対象部材２のパターン形成用領域のうち、特定の領域のみを観察できるものであってもよく、パターン形成用領域の全体を観察できるものであってもよい。
【００７２】
露光装置１には、例えば露光光の照射領域の調整を自動的に行える制御装置が設けられている。図１１は、この生産計画用制御装置が設けられた露光装置を示す模式図である。露光対象部材２には、例えばパターン形成用領域の大きさを示すバーコード等の指標が付されている。図１１に示すように、露光装置には、露光光の照射位置よりも上流側にセンサ３１が設けられており、露光対象部材２に付された前記バーコード等の指標を検出する。センサ３１は、生産計画用の制御装置３０に接続されており、生産計画用制御装置３０には、パターン形成用領域の大きさの信号がセンサ３１から送信される。生産計画用制御装置３０は、この信号に基づいて、ズームレンズ１６の倍率を決定し、例えば図示しない駆動装置により、ズームレンズ１６の各レンズ群の位置を調整する。このように、露光装置１に生産計画用の制御装置３０を設けることにより、複数種類の露光対象部材２に対して、順次、露光を行うことができ、生産性を高めることができる。
【００７３】
次に、本実施形態の露光装置の動作について説明する。なお、露光光をマスク部１２に透過させるまでの工程については、第１実施形態と同様のため、詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施形態においては、マスク部１２の透過光は、第１の及び第２の光透過領域のパターン１２１ａの形状に対応するように、夫々Ｐ偏光及びＳ偏光の露光光として、ズームレンズ１６に入射する。ズームレンズ１６は、露光対象部材２の露光対象領域の大きさに合わせて各レンズの位置が調整されている。例えば、大きさは異なるが、画素数が同一のフィルムを露光する場合においては、１画素の幅が異なっており、露光対象領域が狭い場合においては、画素の幅は狭く（図１０（ａ））、露光対象領域が広い場合においては、画素の幅も広い（図１０（ｂ））。よって、画素の幅を広げるためには、例えばズームレンズ１６の３つのレンズのうち、マスク部１２側の平凸レンズ１６ａの位置を固定した状態で、露光対象部材２側の平凸レンズ１６ｂを露光対象部材２側に移動させ、平凸レンズ間の凹レンズ１６ｂをマスク部１２側へと移動させる。これにより、複数枚の凸レンズ及び凹レンズが組み合わされて構成されたズームレンズ１６の透過光は、その光軸に垂直な照射領域の面積が相似的に拡大される。そして、ズームレンズ１６の透過光は、第１及び第２の光透過領域のパターン１２１ａに対応する形状で、大きさのみが拡大されて露光対象部材２に照射される（図９（ｂ））。このように、本実施形態の露光装置は、露光対象部材２に対する露光光の照射面積を、ズームレンズ１６による拡大又は縮小により、調整可能に構成されており、マスク部１２を取り換えずに、ズームレンズ１６によるズーム倍率を調整するだけで、露光対象部材２に対する露光光の照射面積を広く調整したり、狭く調整することができる。
【００７５】
ズームレンズ１６によりその照射領域が拡大されたＰ偏光の露光光の照射により、フィルム（露光対象部材２）の表面の配向材料膜２１は、所定の方向に光配向し、第１の光透過領域のパターン１２１ａに対応する形状の配向膜２１ａが形成される。一方、配向膜２１ａに隣接する領域には、Ｓ偏光の露光光が照射され、第２の光透過領域のパターン１２１ａに対応する形状の配向膜２１ｂが形成される。このとき、第１及び第２の偏光変換素子１５１，１５２における各偏光ビームスプリッタ１５１ａ，１５２ａ同士の境界には、露光光を透過できないつなぎ目があるが、この境界面は配向材料膜２１上に投影されるため、未露光の領域が一時的に残される。
【００７６】
しかし、本実施形態においても、つなぎ目は、フィルムのスキャン方向に対して傾斜するように投影されるため、フィルムを連続的に供給することにより、未露光だった領域にも、やがて露光光が照射され、配向膜をスキャン方向に沿って均一に形成することができる。このとき、偏光ビームスプリッタ同士の境界面が各パターンを透過した露光光の照射領域において、その幅方向の全体に延びて投影されていれば、露光光の照射がより均一になり好ましい。
【００７７】
本実施形態においては、露光装置１にはカメラ１８が設けられており、露光対象部材２の裏側から、ズームレンズ１６によって調節された露光対象部材２上の露光光の照射領域の大きさを検出する。カメラ１８は、例えば配向膜２１ａの幅を検出し、検出結果を図示しない制御装置に送信する。そして、制御装置は、露光光の照射領域が所定の倍率で拡大又は縮小されているかを判定し、所定の倍率からずれている場合には、例えば図示しない駆動装置により、ズームレンズ１６の各レンズ群の位置を調節することにより、倍率を補正する。
【００７８】
そして、露光光の照射を継続した状態で、フィルム（露光対象部材２）をスキャン方向に移動させ、露光光の照射領域に連続的に供給する。これにより、フィルム（露光対象部材２）は、露光光の照射領域に連続的に供給されて、その表面の配向材料膜２１は、露光光の照射により、順次、光配向していき、Ｐ偏光及びＳ偏光の露光光により配向膜２１ａ，２１ｂが夫々スキャン方向に沿って帯状に延びるように形成されていく。
【００７９】
以上のような露光装置の動作において、図１１に示すように、露光装置１に生産計画用の制御装置３０が設けられている場合には、露光対象部材２が露光光の照射位置に供給される前に、センサ３１により、露光対象部材２に付された前記バーコード等の指標を検出させる。センサ３１は、パターン形成用領域の大きさの信号を生産計画用制御装置３０に送信し、生産計画用制御装置３０は、この信号に基づいて、ズームレンズ１６の倍率を決定し、図示しない駆動装置により、ズームレンズ１６の各レンズ群の位置を調整する。また、生産計画用制御装置３０は、図示しない駆動装置により、アライメントマーク検出用カメラの位置を、決定したズームレンズ１６の倍率に応じて調節する。これにより、パターン形成用領域の大きさがバーコード等の指標により、露光光の照射領域の調整を自動的に行えるように構成することにより、複数種類の露光対象部材２に対して、順次、露光を行うことができ、露光装置による生産性を高めることができる。
【００８０】
本実施形態においても、第１及び第２実施形態と同様の効果を得ることができる。これに加えて、本実施形態の露光装置１には、マスク部１２とフィルム（露光対象部材２）との間にズームレンズ１６が設けられており、パターン１２１ａにより配向膜の形状が決定した後に、その照射領域の大きさを調節可能に構成されている。よって、画素数又は絵素数が等しいが、露光パターン形成用領域の大きさが異なる複数の露光対象部材を、マスク部１２を取り換えることなく露光することができ、生産性が高い。また、本実施形態の露光装置は、ズームレンズ１６を設けただけのものであり、その構成も単純であるため、露光装置の導入コストが増大することもない。
【００８１】
なお、マスク部１２に設けられたパターン数以下の画素数の露光対象部材２を露光する場合においても、本実施形態の露光装置を使用して、上記の効果を得ることができる。即ち、この場合、露光光の照射領域は、露光対象部材２の露光パターン形成用領域の大きさよりも大きくなるため、例えばマスク部１２の透過光は、配向材料膜の露光に使用されない。しかし、少なくとも、露光パターン形成用領域には、その全体に露光光が照射されるため、マスク部１２を変更することなく所定の配向膜を形成することができる。また、マスク部１２に設けられたパターン１２１ａの数よりも多い画素数又は絵素数に対応した偏光フィルムを製造する場合には、１回の露光が終わったら、例えばマスク部１２又は露光対象部材２をスキャン方向に垂直な方向に移動させて、複数回の露光を繰り返すことにより、本実施形態と同様の配向膜を形成できる。
【００８２】
次に、本発明の第４実施形態に係る露光装置について説明する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置による露光工程を示す図である。本実施形態においては、露光対象部材２は、フィルム基材２０の表面上に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料からなる配向材料膜２１が形成されたものである。また、露光装置は、第１実施形態と同様に、互いに平行に伸びる複数本のパターン１２１ａを備えた（第１の）マスク１２ａが設けられているが、本実施形態においては、露光装置には、露光対象部材２の露光パターン形成用領域（配向材料膜の塗布領域）の全域に透過光が照射されるパターンを備えた第２のマスク１２ｂも設けられている。即ち、第２のマスク１２ｂは、パターン形成用領域１２１に所定の大きさの開口部１２１ｂが設けられている。そして、露光装置には、露光光の光路上に配置するマスクを第１のマスクと第２のマスクとの間で入れ換える駆動装置（図示せず）と駆動装置を制御する制御装置が設けられている。また、本実施形態においても、第３実施形態と同様に、マスク部１２と露光対象部材２としての例えばフィルム又はガラス基板との間に、ズームレンズ１６が設けられている。その他の構成については、第１実施形態と同一である。
【００８３】
本実施形態においては、制御装置は、以下のように駆動装置を制御する。即ち、露光光の光路上に第１の偏光変換素子１５１を配置し、第１の偏光変換素子１５１によりＰ偏光の直線偏光の露光光を透過させる際には、制御装置は、第２のマスク１２ｂが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。そして、Ｐ偏光の直線偏光の露光光が第２のマスク１２ｂの開口部１２１ｂに透過される。また、第２の偏光変換素子１５２によりＳ偏光の直線偏光の露光光を透過させる際には、制御装置は、第１のマスク１２ａが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。そして、Ｓ偏光の直線偏光の露光光が第１のマスク１２ａのパターン１２１ａに透過される。
【００８４】
次に、本第４実施形態に係る露光装置の動作について説明する。本実施形態においては、露光対象部材２は、フィルム基材２０の表面上に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料からなる配向材料膜２１が形成されている。本実施形態においては、先ず、Ｐ偏光の直線偏光の露光光により、フィルム基材２０の表面に形成された配向材料膜の全域を所定の第１の硬化量となるまで露光した後、Ｓ偏光の露光光を第１のマスク１２ａのパターン１２１ａに対応させて配向材料膜に照射して第１の硬化量より大きい第２の硬化量となるまで露光する。これにより、第１乃至第３実施形態と同様の配向膜を形成する。例えば配向膜が所定の配向方向で形成され、露光光を更に照射しても配向方向が変化しないときの硬化量を１００％とした場合に、Ｐ偏光の露光光による露光により、配向材料膜を硬化量が５０％になるまで硬化させる。そして、Ｓ偏光の露光光による露光により、配向材料膜を第１のマスク１２ａのパターン１２１ａに対応させて、硬化量が１００％になるまで硬化させる。このとき、Ｓ偏光の露光光が照射されない領域は、硬化量が５０％のままであるが、例えば露光後にポストベークを施す（材料塗布後の乾燥（プリベーク）温度よりも高い温度で熱硬化させる）ことにより、硬化量が１００％となるまで硬化させて配向方向を固定する。
【００８５】
よって、先ず、露光光の光路上に、Ｐ偏光の露光光を透過しＳ偏光の露光光を反射させる第１の偏光変換素子１５１を配置する。そして、制御装置は、第２のマスク１２ｂが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。
【００８６】
次に、光源１１から露光光を出射させると、露光光は、フライアイレンズ１３、コンデンサレンズ１４及び第１の偏光変換素子１５１を透過することにより、Ｐ偏光の直線偏光の平行光として、第２のマスク１２ｂへと向かう。図１２（ａ）に示すように、第２のマスク１２ｂには、パターン形成用領域１２１に所定の大きさの開口部１２１ｂが設けられており、開口部１２１ｂを透過した光は、ズームレンズ１６に入射する。このズームレンズ１６の動作は、第３実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８７】
ズームレンズ１６を透過したＰ偏光の露光光は、配向材料膜２１の全域に照射される。これにより、配向材料膜２１は、全域で光配向し、配向方向が同一の配向膜２１ａがフィルム基材２０上に形成される。このとき、第１の偏光変換素子１５１の各偏光ビームスプリッタ１５１ａ同士の境界は、露光光を透過しないため、配向材料膜２１上には、境界面が投影され、未露光の領域が一時的に残される。しかし、この未露光の領域は、フィルムのスキャン方向に対して傾斜するように残されているため、フィルムを露光光の照射位置に連続的に供給することにより、境界面に対応する未露光の領域にも露光光が照射され、配向膜をスキャン方向に沿って均一に形成することができる。そして、Ｐ偏光の露光光の照射による配向材料膜２１の硬化量は例えば５０％である。図１２（ａ）に示す状態で配向膜２１ａが所定の領域に形成されたら、例えばフライアイレンズ１３とコンデンサレンズ１４との間に配置されたシャッタ（図示せず）を閉じることにより、Ｐ偏光の露光光による露光を停止する。
【００８８】
Ｐ偏光の露光光による露光が終了したら、露光光の光路上にＳ偏光の露光光を透過しＰ偏光の露光光を反射させる第２の偏光変換素子１５２を配置する。また、制御装置は、第１のマスク１２ａが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。
【００８９】
従って、露光光の光路上に第２の偏光変換素子１５２を配置した後、シャッタを開け、光源１１からの露光光の出射を再開すると、露光光は、フライアイレンズ１３、コンデンサレンズ１４及び第２の偏光変換素子１５２を透過することにより、Ｓ偏光の直線偏光の平行光として、第１のマスク１２ａへと向かう。図１２（ｂ）に示すように、第１のマスク１２ａには、パターン形成用領域１２１に、互いに平行に伸びる複数本のパターン１２１ａが設けられており、パターン１２１ａを透過した光は、ズームレンズ１６に入射する。このズームレンズ１６の動作は、第３実施形態と同様であるため、省略する。
【００９０】
ズームレンズ１６を透過したＳ偏光の露光光は、Ｐ偏光の露光光により形成された硬化量が５０％の配向膜２１ａ上に照射される。露光光は、複数本のパターン１２１ａを透過することにより、１画素に対応する幅ずつ離隔するように、複数の照射領域が並ぶように照射される。この露光光の照射領域は、例えば２列×３行の６個の絵素により１画素が構成され、行方向に１方向に並ぶ複数個の画素に対応する領域がその幅方向（列方向）に２分割された一方の領域であり、各照射領域の幅は、１絵素の列方向の長さに対応している。
【００９１】
本実施形態においては、フィルム基材２０上に形成された配向材料膜２１は、露光光の照射により硬化量が変化する露光材料から形成されている。よって、Ｐ偏光の露光光の照射により硬化量が５０％となるまで硬化した配向膜２１ａは、Ｓ偏光の露光光の照射領域において、再度、配向方向が変化し、Ｓ偏光の露光光の照射により特定される配向方向を有する配向膜２１ｂが形成される。このとき、第２の偏光変換素子１５２の各偏光ビームスプリッタ１５２ａ同士の境界面は、露光光を透過しないため、配向膜２１ａ上には、境界面が投影され、配向方向が変化しない領域が一時的に残される。しかし、この領域は、フィルムのスキャン方向に対して傾斜するように残されているため、フィルムを露光光の照射位置に連続的に供給することにより、境界面に対応する領域にもＳ偏光の露光光が照射されて配向方向が変化し、配向膜２１ｂをスキャン方向に沿って均一に形成することができる。そして、第１のマスク１２ａのパターン１２１ａを透過したＳ偏光の露光光による露光により、配向材料膜を硬化量が例えば１００％になるまで硬化させて、配向膜２１ａとは配向方向が異なる配向膜２１ｂを形成する。このとき、Ｓ偏光の露光光が照射されない領域は、硬化量が５０％のままであるが、この領域については、露光が終了した後、例えばポストベークを施す。これにより、図１２（ｂ）に示すように、第３実施形態と同様の配向膜が形成される。
【００９２】
本実施形態においても、マスク部１２（１２ａ，１２ｂ）と露光対象部材２との間にズームレンズ１６を設けているので、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
次に、本発明の第５実施形態に係る露光装置について説明する。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置による露光工程を示す図である。本実施形態においても、第４実施形態と同様に、露光対象部材２は、フィルム基材２０の表面上に露光光の照射により硬化量が変化する露光材料からなる配向材料膜２１が形成されたものである。また、マスク部１２についても、第４実施形態と同様に第１のマスク１２ａ及び第２のマスク１２ｂが設けられている。
【００９４】
本実施形態においては、制御装置は、マスク用の駆動装置を以下のように制御する。即ち、露光光の光路上に第１の偏光変換素子１５１を配置し、第１の偏光変換素子１５１によりＰ偏光の直線偏光の露光光を透過させる際には、制御装置は、第１のマスク１２ａが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。そして、Ｐ偏光の直線偏光の露光光が第１のマスク１２ａのパターン１２１ａに透過される。また、第２の偏光変換素子１５２によりＳ偏光の直線偏光の露光光を透過させる際には、制御装置は、第２のマスク１２ｂが露光光の光路上に配置されるように、駆動装置を制御する。そして、Ｓ偏光の直線偏光の露光光が第２のマスク１２ｂの開口部１２１ｂに透過される。その他の構成は、第４実施形態と同様である。
【００９５】
本実施形態においては、図１３（ａ）に示すように、先ず、Ｐ偏光の露光光による露光を行うことにより、露光対象部材２には、第１実施形態と同様に、第１のマスク１２ａのパターン１２１ａに対応した配向膜２１ａが形成され、配向膜２１ａ間の領域には、未露光の部分が残される。なお、配向膜２１ａ上についても、第１の偏光変換素子１５１の各偏光ビームスプリッタ１５１ａ同士の境界面が投影されることによる未露光の領域が、一時的には残るが、フィルムの移動方向に傾斜するように残されるため、連続露光によって露光光が照射され、境界面が投影された未露光の領域はなくなる。本実施形態においては、Ｐ偏光の露光光による露光により、配向材料膜２１を硬化量が１００％となるまで硬化させ、形成される配向膜２１ａの配向方向をＰ偏光の露光光により特定される配向方向に固定する。従って、形成された配向膜２１ａに更に他の露光光を照射しても、その配向方向は変わることがない。
【００９６】
従って、配向材料膜２１の全域に第２のマスク１２ｂの開口部１２１ｂを透過したＳ偏光の露光光を照射すると、Ｐ偏光の露光光が照射されず未露光であった領域にはＳ偏光の露光光の照射により、配向膜２１ａとは配向方向が異なる配向膜２１ｂが形成される。このＳ偏光の露光光の照射の際にも、第２の偏光変換素子１５２の各偏光ビームスプリッタ１５２ａ同士の境界面が投影されることによる未露光の領域が、一時的には残るが、フィルムの移動方向に傾斜するように残るため、連続露光によって露光光が照射され、境界面が投影された未露光の領域はなくなる。Ｓ偏光の露光光の照射の際には、Ｐ偏光の露光光の照射により形成された配向膜２１ａは、Ｓ偏光の露光光を照射されても配向方向が変化しない。これにより、第１乃至第４実施形態と同様の配向膜２１ａ，２１ｂが形成される。なお、Ｓ偏光の露光光により形成される配向膜２１ｂの硬化量は１００％未満であってもよいが、配向方向を固定するためには、露光が終了した後、例えばポストベークを施す。
【００９７】
本実施形態においても、マスク部１２（１２ａ，１２ｂ）と露光対象部材２との間にズームレンズ１６を設けているので、第３及び第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
以上説明した実施形態においては、露光対象部材としてフィルム基材の表面に配向膜材料が形成されたフィルムを使用し、配向膜材料を光配向させて３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムを製造する場合について述べたが、表面に配向材料膜が形成されたガラス基板を露光対象部材として使用した場合においても、本発明の露光装置を使用することにより、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１０：露光装置、１１：光源、１２：マスク部、１２ａ，１２ｂ：マスク、１２０：枠体、１２１：パターン形成用領域、１２１ａ：パターン、１３：フライアイレンズ、１４：コンデンサレンズ、１５：偏光変換部材、１５０：枠体、１５１：第１の偏光変換素子、１５２：第２の偏光変換素子、１５１ａ，１５２ａ：偏光ビームスプリッタ、１６：ズームレンズ、１６ａ，１６ｂ：平凸レンズ、１６ｃ：凹レンズ、１７：反射ミラー、１８：カメラ、２：露光対象部材、２０：フィルム基材、２１：配向材料膜、２１ａ，２１ｂ：配向膜、３０：生産計画用制御装置、３１：センサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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