JP2012083383A

JP2012083383A - 露光装置

Info

Publication number: JP2012083383A
Application number: JP2010226898A
Authority: JP
Inventors: Toshinari Arai; 敏成新井; Kazushige Hashimoto; 和重橋本
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-26
Also published as: WO2012046541A1; TW201222167A

Abstract

【課題】装置全体を大型化することなく、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に出射可能である露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置１には、光源１１からの露光光が入射されこれをＰ偏光の直線偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光に分割する偏光ビームスプリッタ１５が設けられている。そして、この偏光ビームスプリッタ１５は露光光の光軸を回転中心として回転可能に設けられていると共に、その回転中心に対する反射透過面の方向が９０°相違する第１の位置と第２の位置とに設定可能に構成されている。そして、偏光ビームスプリッタ１５の位置を第１の位置と第２の位置とで切り替えることにより、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に出射可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光対象部材に対して、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を夫々選択的に照射可能な露光装置に関し、特に３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムの製造及びガラス基板表面への配向膜の形成に好適な露光装置に関する。

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。

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。

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（例えば特許文献１）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。

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。

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。

ところで、近時、３Ｄ（ＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）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。図９に、従来の光配向方式の露光装置の一例を示す。図９に示すように、従来の光配向方式の露光装置１０においては、光源１１から出射された露光光は、反射ミラー１２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の透過光がコンデンサレンズ１４にて平行光に変換される。コンデンサレンズ１４の透過光は、マスク１６を介して、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。図１０（ａ）に示すように、マスク１６には、例えば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１６ｃが一定の間隔で、例えば透過光の照射領域が画素の幅ずつ離隔するように複数本形成されて、光透過領域群が構成されており、露光光を連続的に照射しながら、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、同一の方向に配向した配向膜をスキャン方向に帯状に形成することが行われている。そして、帯状に形成された配向膜間の未露光の領域には、照射する露光光の偏光方向を変えるか、又は異なる方向から露光光を照射することにより、図１０（ｂ）に示すように、既に形成された配向膜とは異なる方向に配向した配向膜（図１０（ｂ）における二点鎖線部）を形成する。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る。

このような構成の露光装置１０を使用して３Ｄディスプレイ用偏光フィルムを製造する際には、例えば１回の露光による配向膜の形成領域を３Ｄディスプレイ装置の画素の幅ごとに離隔するように構成し、照射する露光光の偏光方向を、隣接する画素となる領域ごとに夫々Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光にすることが行われている。

従って、図９に示すような従来の露光装置においては、コンデンサレンズ１４を透過した平行光をＳ偏光の直線偏光又はＰ偏光の直線偏光とする必要がある。従って、従来の３Ｄディスプレイ用偏光フィルムを製造する露光装置においては、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれかの直線偏光のみがマスクを透過するように構成する必要がある。しかしながら、この場合、１つの露光装置により、Ｐ偏光又はＳ偏光のいずれかの露光光のみしか出射することができなくなり、２種類の露光光を使用するためには、露光装置を２台設置する必要があり、設備コストが増大するだけでなく、露光装置が大型化するという問題点がある。

１台の露光装置において、露光光の偏光状態を調整する技術としては、例えば特許文献１乃至３に開示されたものがある。特許文献１及び２の露光装置は、λ／２板及びデポラライザ等の偏光度調整部材をレーザ光路に複数個並べて配置し、夫々をレーザ光の光軸に対して回転可能に構成している。

また、特許文献３の露光装置においては、例えば偏光ビームスプリッタ等の偏光変換素子１５を、各レンズ等により構成された光学系の下流に配置し、マスクに透過させるレーザ光の偏光度を偏光変換素子により調整可能に構成している。

特開２０１０−１０７０１号公報特開２０１０−１４１０９１号公報特開２００３−２５６２３号公報

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。特許文献１及び２の露光装置は、λ／２板及びデポラライザ等の偏光度調整部材をレーザ光路に複数個並べて配置しているため、露光光の光路が長くなって装置が大型化したり、また、各偏光度調整部材の回転を制御する機構も複雑になる。

また、上記従来の露光装置１０においては、マスク１６の複数本の光透過領域のパターンに透過させるために、露光光を各レンズ等からなる光学系に透過させて照射領域を大きくしている。従って、偏光ビームスプリッタ等の偏光変換素子１５を各レンズ等の光学系の下流に配置すると、マスク１６の光透過領域の全体の大きさに対応させた大きな偏光変換素子が必要となり、露光装置が大型化するという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、装置全体を大型化することなく、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に出射可能である露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置は、露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射されこの入射光をＰ偏光の直線偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光に分割してそのいずれかの露光光を透過させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタを透過した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を透過した露光光を平行光にするコンデンサレンズと、所定の光透過領域のパターンが形成され前記コンデンサレンズを透過した露光光を前記パターンに対応させて透過させるマスクと、を有し、前記マスクを透過した露光光を露光対象部材に照射して露光する露光装置であって、前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸を回転中心として回転可能に設けられていると共に、その回転中心に対する反射透過面の方向が９０°相違する第１の位置と第２の位置とに設定可能であり、前記偏光ビームスプリッタが前記第１の位置にあるときに、前記Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の第１の直線偏光を前記反射透過面に透過させ、他方の第２の直線偏光を前記反射透過面に反射させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第２の位置にあるときに、前記第２の直線偏光を前記反射透過面に透過させ、前記第１の直線偏光を前記反射透過面に反射させることを特徴とする。

本発明に係る露光装置において、例えば前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸に垂直の面に複数個並置されており、例えば前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸に垂直の第１の方向に長手方向を有するように、前記第１の方向に沿って複数個に分割されている。

また、例えば前記マスクは、互い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、前記マスク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駆動装置と、こ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の位置における前記偏光ビームスプリッタの透過光が前記フライアイレンズ及び前記コンデンサレンズを透過して前記マスクに透過され、この透過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の光照射領域が露光された後、前記マスクが前記パターンに垂直な方向に移動されるように前記駆動装置を制御し、前記第２の位置における前記偏光ビームスプリッタの透過光が前記フライアイレンズ及び前記コンデンサレンズを透過して前記マスクに透過され、この透過光により前記パターンに対応する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の光照射領域が露光される。

本発明に係る露光装置は、露光光をＰ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光に分割する偏光ビームスプリッタが光軸を回転中心として回転可能に設けられており、その回転中心に対する反射透過面の方向が９０°相違する第１の位置と第２の位置とに設定可能であるため、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に出射することができる。そして、本発明においては、偏光ビームスプリッタは、フライアイレンズ及びコンデンサレンズよりも上流の露光光の光路上に配置されているため、入射させる露光光の光束は小さく、装置全体を大型化する必要がない。また、フライアイレンズ及びコンデンサレンズは、偏光ビームスプリッタよりも下流の露光光の光路上に配置されているため、強度が均一化された良質の平行光をマスクに透過させて露光対象部材を露光することができる。

本発明の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る露光装置において、偏光変換素子を示す図である。（ａ）は、マスクの一例を示す平面図、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、図３（ａ）のマスクにより形成された配向膜を一例として示す図である。（ａ）は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すような配向膜を形成した後のマスク位置を示す図、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す位置のマスクにより形成された配向膜を一例として示す図である。本実施形態の露光装置により形成された配向膜の変形例を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図であり、露光光をマスクのパターン形成面に対して垂直に照射する場合を示す。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る露光装置において、偏光変換素子を示す図である。第２実施形態に係る露光装置において、偏光変換素子の変形例を示す図である。従来の露光装置の構成を示す模式図である。（ａ）は、マスクの一例を示す平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のマスクにより形成された配向膜を一例として示す図である。

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は、本発明の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る露光装置において、偏光変換素子を示す図である。図１に示すように、本発明の露光装置１は、従来の光配向方式の露光装置と同様に、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の透過光を光透過領域のパターンに対応させて透過させるマスク１６と、を有している。そして、マスク１６を透過した光により露光対象部材２を露光する。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、フィルムの表面の配向材料膜を露光して所定の方向に配向させて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説明する。

本発明においては、偏光変換素子としての偏光ビームスプリッタ１５は、フライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４からなる光学系の上流に配置されており、露光光の光軸を回転中心として回転可能に設けられている。そして、偏光ビームスプリッタ１５は、その回転中心に対する反射透過面の方向が９０°相違する第１の位置と第２の位置とに設定可能に構成されている。偏光ビームスプリッタ１５を回転させる構成としては、例えば、反射光の光路とならない偏光ビームスプリッタ１５の側面に支持部材（図示せず）を固定し、この支持部材を偏光ビームスプリッタ１５と共に回転させればよい。

偏光ビームスプリッタ１５は、例えば柱状の直角プリズムを２個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。これにより、偏光ビームスプリッタ１５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いる。従って、偏光ビームスプリッタ１５に、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在した光を入射させると、Ｐ偏光及びＳ偏光の各偏光成分を分離できるように構成されている。本実施形態に係る偏光ビームスプリッタ１５は、図２に示すように、１辺が例えば１０乃至２０ｍｍの立方体形状のものである。図２に示すように、本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１５は、直角プリズム同士の接合面（反射透過面）が例えば入射光の光軸に対して４５°傾斜するように配置されており、図２（ａ）に示すような第１の位置において、コーティング膜部分（反射透過面）にてＰ偏光の露光光を透過し、Ｓ偏光の露光光を入射方向に対して９０°傾斜した方向へと反射するように構成されている。また、図２（ａ）に示す第１の位置から、偏光ビームスプリッタ１５が光軸を回転中心として９０°回転された第２の位置においては、図２（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ１５の反射透過面に透過される露光光は、Ｐ偏光の直線偏光から位相が９０°ずれた光、即ちＳ偏光の直線偏光となる。即ち、第２の位置においては、偏光ビームスプリッタ１５は、反射透過面にてＳ偏光の露光光を透過し、Ｐ偏光の露光光を入射方向に対して９０°傾斜した方向へと反射するように構成されている。

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の光路上には、２個の全反射ミラー１２が配置されており、光源１１から出射された露光光が全反射ミラー１２により反射され、偏光ビームスプリッタ１５に入射される。

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照射される。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、全反射ミラー１２による反射により、照度ムラが発生するが、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。

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。

本実施形態におけるマスク１６は、従来と同様の形状を有している。即ち、マスク１６は、枠体１６ａの内側のパターン形成部１６ｂにフィルムのスキャン方向に長手方向を有するような複数本の光透過領域のパターン１６ｃが形成されている。パターン１６ｃは、一定の間隔で、例えば透過光の照射領域が画素の幅ずつ離隔するように形成されている。本実施形態においては、マスク１６は、例えば図示しない駆動装置により駆動され、制御装置により駆動装置が制御されることによりマスク１６の位置を調整できるように構成されている。これにより、マスク１６のパターン１６ｃを透過した露光光の照射領域を、例えばパターン１６ｃに垂直な方向に調整可能に構成されている。

従来の露光装置においては、偏光変換素子をマスク１６の光透過領域の全体の大きさに対応させて大型化する必要があったが、本実施形態においては、偏光変換素子としての偏光ビームスプリッタ１５は、フライアイレンズ１３よりも光源１１側の上流の位置に配置されている。このフライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４等の光学系よりも光源１１側の位置は、露光光の光束が小さい位置であり、従って、設置する偏光ビームスプリッタ１５は、従来よりも小さいものを使用することができる。よって、本発明によれば、露光装置において、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に照射可能に構成した場合においても、装置全体が大型化することはない。

次に、本実施形態の露光装置の動作について図２乃至図４を参照して説明する。なお、本実施形態においては、図２（ａ）に示すＰ偏光の透過光による露光は、図３に対応しており、図２（ｂ）に示すＳ偏光の透過光による露光は、図４に対応している。本実施形態においては、先ず、図２（ａ）に示すように、Ｐ偏光の露光光を透過し、Ｓ偏光の露光光を反射させるように、露光光の光軸を回転中心とした偏光ビームスプリッタ１５の位置が第１の位置となるように、支持部材を偏光ビームスプリッタ１５と共に回転させる。

次に、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、２枚の全反射ミラーにより反射され、図２（ａ）に示す偏光ビームスプリッタ１５への入射光となる。この入射光は、光源１１側の上流にあるため、下流側に比して光束は小さい。従って、偏光ビームスプリッタ１５もこの光束に合わせて小さいものが使用されている場合においても、露光光の全てを確実に入射させることができる。そして、入射光は、偏光ビームスプリッタ１５のコーティング膜部分（反射透過面）にてＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分割され、Ｐ偏光の直線偏光の露光光のみが透過され、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は、反射透過面に反射され、露光に使用されない。

偏光ビームスプリッタ１５を透過したＰ偏光の露光光は、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。

そして、露光光は、コンデンサレンズ１４を透過し、マスク１６へと向かう。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、図３（ａ）に示すマスク１６へと向かう。

図３（ａ）に示すように、マスク１６には、パターン形成部１６ｂにフィルムのスキャン方向に長手方向を有するような複数本の光透過領域のパターン１６ｃが形成されており、このパターン１６ｃを透過した光が照射されることにより、露光対象部材２の表面の配向膜材料が露光され、図３（ｂ）に示すように、１方向に配向した（符号２ａの）配向膜が形成される。なお、図３及び後述する図４において、配向膜２ａ及び２ｂ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。この図３（ｂ）に示す配向膜２ａにおいては、その配向方向は、９０°である。

連続露光の場合においては、露光光の照射を継続した状態で、図３（ｂ）に示す状態から、露光対象部材２をスキャン方向に移動させていく。これにより、図３（ｃ）に示すように、Ｐ偏光の露光光により露光された領域が、フィルムのスキャン方向に帯状に延びるように形成されていく。なお、パルス露光の場合においては、図３（ｂ）に示す状態で配向膜が形成されたら、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。連続露光の場合においても、Ｐ偏光の露光光により形成すべき領域に配向膜を形成したら、上記と同様にシャッタを閉じて、露光を停止する。

Ｐ偏光の露光光による露光が終了したら、図示しない制御装置によりマスク１６の枠体１６ｃに固定された駆動装置を制御することにより、図４（ａ）に示すように、マスク１６を例えば１パターン幅だけパターン１６ｃの幅方向（パターン１６ｃに垂直な方向）に移動させる。そして、偏光ビームスプリッタ１５については、支持部材を偏光ビームスプリッタ１５と共に露光光の光軸を回転中心として９０°回転させ、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態とする。この図２（ｂ）に示す第２の位置において、偏光ビームスプリッタ１５の反射透過面は、Ｓ偏光の露光光を透過し、Ｐ偏光の露光光は反射する。

従って、偏光ビームスプリッタ１５を回転させた後、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、光源１１から全反射ミラー１２を介して偏光ビームスプリッタ１５に入射した露光光は、偏光ビームスプリッタ１５の内部のコーティング膜（反射透過面）にてＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分割され、Ｓ偏光の直線偏光の露光光は透過し、Ｐ偏光の直線偏光の露光光は、反射透過面に反射され、露光に使用されない。

以降、偏光ビームスプリッタ１５を透過した露光光は、各光学系及びマスク１６を介して、露光対象部材２の表面の配向膜材料が露光され、図４（ｂ）に示すように、Ｐ偏光の露光光により既に露光された領域に隣接するように、各露光済みの領域間の未露光の領域が露光される。これにより、配向方向が異なる（符号２ｂの）配向膜が形成される。図４に示すように、この露光光はＳ偏光の直線偏光であるため、形成される配向膜は、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。即ち、図４（ｂ）に示す配向膜２ｂの配向方向は、０°である。よって、これらの各領域の幅を例えば画素の幅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延びる表示列ごとに、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（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）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。

以上のように、本実施形態においては、装置全体を大型化することなく、露光装置からＰ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光の双方を選択的に出射して、１台の露光装置により、３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムを製造することができる。

また、フライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４は、偏光ビームスプリッタ１５よりも下流の露光光の光路上に配置されているため、強度が均一化された良質の平行光をマスク１６に透過させて配向材料膜を露光することができる。

なお、本実施形態においては、図２（ｂ）に示す第１の位置における露光を図２（ｃ）の第２の位置よりも先に行った場合を説明したが、本発明においては、Ｓ偏光の露光光による露光をＰ偏光の露光光による露光よりも先に行ってもよい。

また、本実施形態においては、マスク１６をスキャン方向に垂直の幅方向に移動させたが、マスク１６の位置を固定し、露光対象部材２をスキャン方向に垂直の幅方向に移動させてもよい。

更に、本実施形態においては、光学系として、フライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４を設けた場合について説明したが、各レンズによる効果を必要としない場合においては、フライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４は設けなくてもよい。

更にまた、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２ａ及び偏光方向が−４５°の配向膜２ｂ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（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）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。

更にまた、本実施形態においては、図１に示すように、露光装置１０から出射した露光光をマスク１６のパターン形成面に対して傾斜させて照射しているが、本発明においては、所定の露光光をマスク１６のパターン１６ｃ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。例えば、図６に示すように、露光装置１０から出射した露光光をパターン形成面に対して垂直に照射してもよい。

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）及び図７（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る露光装置において、偏光変換素子を示す図である。本第２実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１５は、露光光の光軸に垂直の面に複数個がその幅方向及び長さ方向に並置されている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

本実施形態の偏光ビームスプリッタ１５は、例えば入射光の光束が第１実施形態に比して大きい場合に対応させて、立方体形状のものを複数個並置したものである。この場合には、各素子間の境界部分にも露光光が入射し、露光光の強度分布が不均一になったり、照度ムラが第１実施形態に比して大きくなることも考えられる。従来の露光装置においては、光学系の下流に偏光ビームスプリッタ１５を設置しているため、露光光は、不均一な強度分布の状態、及び照度ムラが大きい状態で配向材料膜に照射される。これに対して、本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１５は、フライアイレンズ１３及びコンデンサレンズ１４よりも上流の露光光の光路上に配置されている。よって、露光光は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した後に、フライアイレンズ１３によって強度分布の均一化が施される。従って、第１実施形態と同様に、強度が均一化された良質の平行光をマスク１６に透過させてフィルムを露光することができる。

なお、本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１５は、露光光の光軸に垂直の面に複数個がその幅方向及び長さ方向に並置されているが、例えば、図８に示すように、露光光の光軸に垂直の１方向に長手方向を有するように、長尺の偏光ビームスプリッタ１５が複数個並置されている場合についても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の種々の変形例を適用することができる。

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。

１，１０：露光装置、１１：光源、１２：全反射ミラー、１３：フライアイレンズ、１４：コンデンサレンズ、１５、１５０：偏光ビームスプリッタ、１６：マスク、１６ａ：枠体、１６ｂ：パターン形成部、１６ｃ：パターン、２：露光対象部材、２ａ，２ｂ：配向膜

Claims

露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射されこの入射光をＰ偏光の直線偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光に分割してそのいずれかの露光光を透過させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタを透過した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を透過した露光光を平行光にするコンデンサレンズと、所定の光透過領域のパターンが形成され前記コンデンサレンズを透過した露光光を前記パターンに対応させて透過させるマスクと、を有し、前記マスクを透過した露光光を露光対象部材に照射して露光する露光装置であって、前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸を回転中心として回転可能に設けられていると共に、その回転中心に対する反射透過面の方向が９０°相違する第１の位置と第２の位置とに設定可能であり、前記偏光ビームスプリッタが前記第１の位置にあるときに、前記Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方の第１の直線偏光を前記反射透過面に透過させ、他方の第２の直線偏光を前記反射透過面に反射させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第２の位置にあるときに、前記第２の直線偏光を前記反射透過面に透過させ、前記第１の直線偏光を前記反射透過面に反射させることを特徴とする露光装置。
前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸に垂直の面に複数個並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。
前記偏光ビームスプリッタは、前記露光光の光軸に垂直の第１の方向に長手方向を有するように、前記第１の方向に沿って複数個に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記マスクは、互い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、前記マスク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駆動装置と、こ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の位置における前記偏光ビームスプリッタの透過光が前記フライアイレンズ及び前記コンデンサレンズを透過して前記マスクに透過され、この透過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の光照射領域が露光された後、前記マスクが前記パターンに垂直な方向に移動されるように前記駆動装置を制御し、前記第２の位置における前記偏光ビームスプリッタの透過光が前記フライアイレンズ及び前記コンデンサレンズを透過して前記マスクに透過され、この透過光により前記パターンに対応する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の光照射領域が露光されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。