JP5451707B2 - 露光装置及び硬化膜の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置及び硬化膜の形成方法に関する。
可撓性ウェブに塗布された光硬化剤を含む硬化性膜へ硬化光を照射して、硬化性膜を硬化させる露光装置が知られている。例えば、特許文献１の露光装置では、硬化による硬化性膜のシワを防止するため、硬化光が照射されるエリアを、バックアップロールで支持された部分に設定している。
光源と硬化性膜との間に配された光マスク板を用いて硬化性膜の一部のみに硬化光を照射する露光装置も知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の光マスク板には、ウェブの長手方向（搬送方向）に延びウェブの幅方向に並ぶスリットが設けられる。特許文献２の露光装置によれば、硬化性膜において露光により硬化が進んだ線状の露光部分と未露光のため硬化が進んでいない線状の未露光部分とが交互に並ぶ、いわゆる、ストライプ状の露光パターンを形成することができる。このようにして得られた硬化膜付きの可撓性ウェブは、カラーフィルタ等のカラーパターンや遮光パターン等に用いられる。
ところで、特許文献２のような露光装置を用いて露光を行なう場合、未露光部分に設定された領域にまで露光がされてしまう（以下、カブリ故障）ことを避けなければならない。このためには、光マスク板とバックアップロールとのギャップを小さくしなければならない。
ところが、光マスク板をバックアップロールに近づけた場合、バックアップロールの形状に起因して、ウェブの長手方向両端部における光マスク板とバックアップロールとのギャップは、ウェブの長手方向中央部に比べて大きい。このため、ウェブの長手方向におけるスリットの長さを長くすると、スリットの両端部では、カブリ故障が問題となる。こうしたことから、ウェブの長手方向におけるスリットの長さはできるだけ短くする必要がある。
一方、ウェブの長手方向におけるスリットの長さが短い光マスク板を用いて、硬化性膜の硬化を行なう場合には、より高照度の光源が必要となる。ところが、高照度の光源を用いて硬化性膜の硬化を行なうと、カブリ故障が多発した。
発明者は、鋭意検討の結果、カブリ故障は、バックアップロールや光マスク板の支持部材にて反射した硬化光に起因することを突き止めた。本発明は、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られる露光装置及び硬化膜の形成方法を提供することを目的とする。
本発明の露光装置は、表面に光硬化性膜が形成された可撓性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可撓性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、前記支持されている前記可撓性ウェブ上の前記光硬化性膜に向けての硬化光を放つ光源と、前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配され、前記可撓性ウェブの搬送方向へ延び前記可撓性ウェブの幅方向に並ぶスリットを有し、前記硬化光を遮る光マスク板と、前記光マスク板及び前記バックアップロールの間に配され、前記光マスク板を支持するマスク支持板とを備え、前記マスク支持板の前記バックアップロール側の面は、前記光マスク板の前記バックアップロール側の面よりも、前記硬化光が吸収あるいは散乱しやすいことを特徴とする。
前記マスク支持板の前記バックアップロール側の面の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、０．５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の露光装置は、表面に光硬化性膜が形成された可撓性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可撓性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、前記支持されている前記可撓性ウェブ上の前記光硬化性膜に向けての硬化光を放つ光源と、前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配され、前記可撓性ウェブの搬送方向へ延び前記可撓性ウェブの幅方向に並ぶスリットを有し、前記硬化光を遮る光マスク板と、前記光マスク板及び前記バックアップロールの間に配され、前記光マスク板を支持するマスク支持板とを備え、前記バックアップロールの周面は、前記光マスク板の前記バックアップロール側の面よりも、前記硬化光が散乱しやすいことを特徴とする。
前記バックアップロールの周面の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、０．５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
本発明は、搬送中の可撓性ウェブ上に形成された光硬化性膜へ硬化光を照射する硬化光照射工程を有し、前記可撓性ウェブ上に硬化膜を形成する硬化膜の形成方法において、上記の露光装置を用いて前記硬化光照射工程を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンを得ることができる。
硬化膜形成設備１０は、図１に示すように、ロール状の支持フィルム（以下、支持フィルムロールと称する）１１を収納する収納部１２と、支持フィルムロール１１から支持フィルム１３を引き出す引出部１４と、硬化膜形成ユニット１５とを有する。引出部１４は、巻き芯１７と、巻き芯１７を駆動する駆動部１８とを備える。
収納部１２から引出部１４に向かって、複数の搬送ローラ１９が並べられる。これらの搬送ローラ１９によって、支持フィルム１３の搬送路２５が設けられる。硬化膜形成ユニット１５は、支持フィルム１３に硬化膜２６を形成するものであり、搬送路２５に設けられる。引出部１４は、所定の張力で支持フィルム１３を引き出し、硬化膜２６を有するものとなった支持フィルム１３を、巻き芯１７に巻き取る。なお、複数の搬送ローラ１９の全てがフリーローラでもよいし、複数の搬送ローラ１９にドライブローラが含まれていてもよい。
支持フィルム１３は、可撓性を有し、ウェブ状に形成される。支持フィルム１３の形成材料は、光透過性を有するもののであれば特に限定されないが、ポリマーであることが好ましく、例えば、セルロースアシレート、環状ポリオレフィン、ラクトン環含有重合体、環状ポリオレフィン、ポリカーボネイト等があげられる。
硬化膜形成ユニット１５は、硬化剤及び溶剤を含む塗工液３０を支持フィルム１３の表面１３Ａに塗布し、硬化剤を含む硬化性膜２７を形成する膜形成装置３１と、硬化性膜２７から溶剤を蒸発させる乾燥装置３２と、硬化性膜２７への硬化光の照射により、硬化性膜２７を硬化させて硬化膜２６を得る露光装置３３とを有する。
膜形成装置３１は、支持フィルム１３の表面１３Ａに塗工液３０を塗布するダイ３１Ａを有する。塗工液３０の塗布により、支持フィルム１３の表面１３Ａには、塗工液３０からなる硬化性膜２７が形成される。塗工液は、硬化剤を適当な溶剤に溶解若しくはコロイド状分散して作製される。塗工液３０における硬化剤の濃度は、用途に応じて適宜選択されるが、一般的には、１０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。
（硬化剤）
硬化剤としては、紫外線硬化剤がある。
硬化剤としては、紫外線硬化剤がある。
紫外線硬化剤としては、例えば、電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーを用いることが好ましい。電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、（メタ）アクリロイル基が好ましい。
硬化剤の感度は、例えば、硬化光の波長が３６５ｎｍの場合、５ｍＪ／ｃｍ２以上１００ｍＪ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１０ｍＪ／ｃｍ２以上８０ｍＪ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。
溶剤としては、支持フィルム１３をなす物質を溶解させない化合物であることが好ましい。また、支持フィルム１３と硬化膜２６との密着性を向上させるために、支持フィルム１３をなす物質を膨潤させる化合物であることが好ましい。更に、溶剤としては、硬化剤が沈殿を生じることなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく、２種類以上の溶剤を併用することもできる。
乾燥装置３２は、硬化性膜２７に乾燥風３２Ａをあてる乾燥風供給機３２Ｂを有する。硬化性膜２７に乾燥風３２Ａをあてることで、硬化性膜２７から溶剤を蒸発させることができる。
露光装置３３は、露光ケーシング４０と、露光ケーシング４０内に配された露光装置本体とを備える。露光装置本体は、バックアップローラ４１と、ハウジング４２と、ガス供給機４３と、露光機４４と、ガス吸引機４５とを備える。
バックアップローラ４１は、支持フィルム１３の裏面１３Ｂを周面４１Ａで支持し搬送するためのものであり、露光ケーシング４０内に配される。バックアップローラ４１は、搬送ローラ１９とともに露光ケーシング４０内の搬送路２５を形成する。バックアップローラ４１の形成材料として、金属、例えば、ステンレスやセラミックスなどを用いることができる。また、バックアップローラ４１には、ハードクロムめっきが施されている。バックアップローラ４１の半径は４００ｍｍ〜９００ｍｍであることが好ましい。
ハウジング４２は、搬送路２５のうちバックアップローラ４１によって形成される部分を覆うものである。ハウジング４２は、搬送路２５と近接するように設けられる。ハウジング４２内において、支持フィルム１３の搬送方向（以下、Ｘ方向と称する）上流側から下流側に向かって、ガス供給機４３と、露光機４４と、ガス吸引機４５とが並ぶ。
ガス供給機４３は、ハウジング４２内を不活性ガスで充満させるために、ハウジング４２内へ不活性ガスを供給する。ガス吸引機４５は、ハウジング４２内のガスを吸引する。
露光機４４は、図２に示すように、光源５１と、反射板５２と、波長選択フィルタ５３と、ＮＤフィルタ５４と、露光エリア調節板５５と、光マスク板５６と、マスク支持部５７とを備える。
光源５１は、硬化光を放つものであり、バックアップローラ４１に対向するように配される。硬化光としては、紫外線や可視光がある。
光源５１として、例えば、紫外線ランプを用いることができる。紫外線ランプとしては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等がある。光源５１の照度は、例えば、５００ｍＷ／ｃｍ２以上１０００ｍＷ／ｃｍ２以下である。
反射板５２は、光源５１からの硬化光を反射するためのものであり、バックアップローラ４１側に開口が形成されるように、光源５１を囲む。反射板５２は、アルミミラー、コールドミラーなど公知のものを用いればよい。
光源５１からバックアップローラ４１に向かって、波長選択フィルタ５３と、ＮＤフィルタ５４と、露光エリア調節板５５と、光マスク板５６と、マスク支持部５７とが順に並ぶ。
波長選択フィルタ５３としては、ロングパスフィルタやショートパスフィルタ、或いはこれらの組み合わせたものを用いることができる。
露光エリア調節板５５は、光源からの硬化光の一部を遮り、周面４１Ａ上に設定され、硬化光が照射されるエリア（以下、照射エリアと称する）４１ＳＡ（図３参照）の範囲を調節するためのものである。露光エリア調節板５５としては、例えば、ガラス板の表面にハードクロムめっきを施したものを用いることができる。
図３及び図４に示すように、光マスク板５６は、照射エリア４１ＳＡを覆うように配され、光源５１からの硬化光を遮るためのものであり、バックアップローラ４１に近接するように配される。光マスク板５６とバックアップローラ４１とのギャップＧは、５０μｍ以上１０００μｍ以下である。光マスク板５６は、平らに形成される。光マスク板５６としては、硬化光の吸収による熱変形を防ぐために、硬化光を反射しやすいものが好ましく、例えば、ガラス板５６Ｇの表面にハードクロムめっき層５６ＣＲを設けたものを用いることができる（図５参照）。
また、光マスク板５６は、Ｘ方向に延びたスリット５６ＳをＸ方向中央部に有する。スリット５６Ｓは、支持フィルム１３の幅方向（以下、Ｙ方向と称する）に一定のピッチで並ぶ。図６に示すように、Ｘ方向におけるスリット５６Ｓの長さＬＸは、例えば、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。Ｙ方向におけるスリット５６Ｓの長さＬＹは、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。Ｙ方向におけるスリット５６Ｓの形成ピッチＰは、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。
図２及び図３に示すように、マスク支持部５７は、光マスク板５６をバックアップローラ４１側から支持するものであり、光マスク板５６のＸ方向上流側を支持する上流支持板５７Ａと、光マスク板５６のＸ方向下流側を支持する下流支持板５７Ｂとを備える。
上流支持板５７Ａと下流支持板５７Ｂとは、それぞれ平らに形成される。上流支持板５７Ａ及び下流支持板５７Ｂの形成材料としては、光マスク板５６に比べて硬化光が散乱しやすいものが好ましく、例えば、ガラス板５７Gにアルミニウムの陽極酸化皮膜５７ＡＬを設けたもの等を用いることができる。陽極酸化皮膜５７Ａは、例えば、アルマイト（登録商標）処理により形成される。
硬化光についての上流支持板５７Ａや下流支持板５７Ｂの反射率Ｒ５７は、硬化光についての光マスク板５６の反射率Ｒ５６よりも低く、例えば、（Ｒ５７／Ｒ５６）の値は０．０５以上０．９以下である。ここで、反射率は、分光反射率計（ＵＲＥ−５０ ウシオ電機株式会社製）により測定できる。なお、反射率Ｒ５７は、例えば、１〜７％であり、反射率Ｒ５６は、例えば、８〜２０％である。
上流支持板５７Ａ及び下流支持板５７Ｂには、エンボス加工が施されることが好ましい。エンボス加工が行なわれる部分は、上流支持板５７Ａ及び下流支持板５７Ｂの全体であってもよいし、上流支持板５７Ａ及び下流支持板５７Ｂのうちバックアップローラ４１と対向する面であってもよい。上流支持板５７Ａ及び下流支持板５７Ｂの表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、例えば、０．５μｍ以上１００ｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）の測定方法は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９３）による。
本発明の作用について説明する。図１に示すように、引出部１４は、収納部１２から支持フィルム１３を所定の張力で引き出す。支持フィルム１３は、硬化膜形成ユニット１５を所定の移動速度（例えば、５ｍ／分以上５０ｍ／分以下）で通過する。硬化膜形成ユニット１５から送り出された支持フィルム１３の表面１３Ａには、硬化膜２６が形成される。硬化膜２６を有するものとなった支持フィルム１３は、引出部１４にて巻き芯３７に巻き取られる。
硬化膜形成ユニット１５にて、ダイ３１Ａは、支持フィルム１３の表面１３Ａに塗工液３０を塗布する。塗工液３０の塗布により、塗工液３０からなる硬化性膜２７が表面１３Ａに形成される。
乾燥風供給機３２Ｂは、支持フィルム１３上の硬化性膜２７に乾燥風３２Ａをあてて、硬化性膜２７から溶剤を蒸発させる。乾燥風３２Ａの温度は、１０℃以上１５０℃以下であることが好ましく、２０℃以上１２０℃以下であることがより好ましい。硬化性膜２７からの溶剤の蒸発は、硬化性膜２７における残留溶剤量が０．５質量％以下なるまで行うことが好ましい。
乾燥装置３２から送りだされた硬化性膜２７の厚みの下限は、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０５μｍ以上であることがより好ましい。また、硬化性膜２７の厚みの上限は、３０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。
露光装置３３は、光マスク板５６を用いて、光源５１からの硬化光を、照射エリア４１ＳＡに向けて照射する。光源５１からの硬化光のうち、光マスク板５６に照射されたものは、光マスク板５６により反射される。光マスク板５６により反射された硬化光は、専ら光源５１側に進む。一方、光源５１からの硬化光のうち、スリット５６Ｓを通過したものは、照射エリア４１ＳＡ上にある硬化性膜２７のうちスリット５６Ｓと正対する部分に照射される。硬化性膜２７へ硬化光を照射することにより、硬化性膜２７から硬化膜２６が得られる。
硬化膜２６には、硬化光の照射によって硬化が進んだ露光部分２６Ｒと未だ硬化光が照射されておらず硬化が進んでいない未露光部分２６ＭとがＹ方向において交互に並ぶ、いわゆる、ストライプ状の露光パターンが形成される（図７及び図８参照）。
ところが、硬化性膜２７に照射された硬化光は、周面４１Ａで反射する。周面４１Ａで反射した硬化光が、上流支持板５７Ａと下流支持板５７Ｂによって反射されると、硬化性膜２７のうち硬化光の照射が予定されていない部分、すなわち、未露光部分２６Ｍ（図７及び図８参照）となる部分にまで照射される結果、カブリ故障が発生してしまう。
露光装置３３では、上流支持板５７Ａと下流支持板５７Ｂが光マスク板５６に比べて硬化光が散乱しやすいものであるため、周面４１Ａで反射された硬化光が上流支持板５７Ａと下流支持板５７Ｂによって散乱される結果、周面４１Ａで反射された硬化光が未露光部分２６Ｍ（図７及び図８参照）となる部分にまで照射されることを抑える。この結果、カブリ故障を抑えることができる。
なお、バックアップローラ４１として、光マスク板５６に比べて硬化光が散乱しやすいものを用いても良い。これにより、硬化性膜２７へ照射された硬化光は、周面４１Ａで散乱される。周面４１Ａで散乱された硬化光は、周面４１Ａにより反射された硬化光と比べて、硬化性膜２７のうち硬化光の照射が予定されていない部分にまで照射されにくい。この結果、カブリ故障を抑えることができる。
硬化光についての周面４１Ａの反射率Ｒ４１Ａは、硬化光についての光マスク板５６の反射率Ｒ５６よりも低く、例えば、（Ｒ４１Ａ／Ｒ５６）の値０．０５以上０．９以下である。なお、反射率Ｒ４１Ａは、例えば、１〜７％である。
周面４１Ａには、エンボス加工が施されることが好ましい。エンボス加工が行なわれる部分は、周面４１Ａの全体であってもよいし、支持フィルム１３を巻きかけたときに露出する部分であってもよい。周面４１Ａの表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、例えば、０．５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
なお、上記実施形態では、マスク支持板は光マスク板よりも、硬化光が散乱しやすい、すなわち硬化光の反射率が低いとしたが、本発明はこれに限られず、マスク支持板は光マスク板よりも、硬化光を吸収しやすいとしてもよい。
本発明の効果を確認するために、実験１〜３を行なった。
（実験１）
＜透明支持体Ａの作製＞
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液Ａを調製した。
────────────────────────────────────
セルロースアシレート溶液Ａの組成
────────────────────────────────────
置換度２．８６のセルロースアセテート １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤） ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤） ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ３００質量部
メタノール（第２溶媒） ５４質量部
１−ブタノール １１質量部
────────────────────────────────────
＜透明支持体Ａの作製＞
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液Ａを調製した。
────────────────────────────────────
セルロースアシレート溶液Ａの組成
────────────────────────────────────
置換度２．８６のセルロースアセテート １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤） ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤） ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ３００質量部
メタノール（第２溶媒） ５４質量部
１−ブタノール １１質量部
────────────────────────────────────
別のミキシングタンクに、下記の組成物を投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、添加剤溶液Ｂを調製した。
────────────────────────────────────
添加剤溶液Ｂの組成
────────────────────────────────────
下記化合物Ｂ１（Ｒｅ低下剤） ４０質量部
下記化合物Ｂ２（波長分散制御剤） ４質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ８０質量部
メタノール（第２溶媒） ２０質量部
────────────────────────────────────
────────────────────────────────────
添加剤溶液Ｂの組成
────────────────────────────────────
下記化合物Ｂ１（Ｒｅ低下剤） ４０質量部
下記化合物Ｂ２（波長分散制御剤） ４質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ８０質量部
メタノール（第２溶媒） ２０質量部
────────────────────────────────────
＜＜セルロースアセテート透明支持体の作製＞＞
セルロースアシレート溶液Ａを４７７質量部に、添加剤溶液Ｂの４０質量部を添加し、充分に攪拌して、ドープを調製した。流延ダイを用いて、０℃に冷却したドラム上へドープを流延した。溶媒含有率７０質量％の状態で剥ぎ取り、フィルムの巾方向の両端をピンテンター（特開平４−１００９号の図３に記載のピンテンター）で固定し、溶媒含有率が３乃至５質量％の状態で、横方向（機械方向に垂直な方向）の延伸率が３％となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み６０μｍのセルロースアセテート保護フィルム（透明支持体Ａ）を作製した。透明支持体Ａは紫外線吸収剤を含有しておらず、Ｒｅ（５５０）は０ｎｍであり、Ｒｔｈ（５５０）は１２．３ｎｍであった。
セルロースアシレート溶液Ａを４７７質量部に、添加剤溶液Ｂの４０質量部を添加し、充分に攪拌して、ドープを調製した。流延ダイを用いて、０℃に冷却したドラム上へドープを流延した。溶媒含有率７０質量％の状態で剥ぎ取り、フィルムの巾方向の両端をピンテンター（特開平４−１００９号の図３に記載のピンテンター）で固定し、溶媒含有率が３乃至５質量％の状態で、横方向（機械方向に垂直な方向）の延伸率が３％となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み６０μｍのセルロースアセテート保護フィルム（透明支持体Ａ）を作製した。透明支持体Ａは紫外線吸収剤を含有しておらず、Ｒｅ（５５０）は０ｎｍであり、Ｒｔｈ（５５０）は１２．３ｎｍであった。
＜＜アルカリ鹸化処理＞＞
セルロースアセテート透明支持体Ａを、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を４０℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量１４ｍｌ／ｍ２で塗布し、１１０℃に加熱し、（株）ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、１０秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を３ｍｌ／ｍ２塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンに１０秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテート透明支持体Ａ（以下、支持体Ａと称する）を作製した。
セルロースアセテート透明支持体Ａを、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を４０℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量１４ｍｌ／ｍ２で塗布し、１１０℃に加熱し、（株）ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、１０秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を３ｍｌ／ｍ２塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンに１０秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテート透明支持体Ａ（以下、支持体Ａと称する）を作製した。
────────────────────────────────────
アルカリ溶液の組成（質量部）
────────────────────────────────────
水酸化カリウム ４．７質量部
水 １５．８質量部
イソプロパノール ６３．７質量部
界面活性剤
ＳＦ−１：Ｃ１４Ｈ２９Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０Ｈ １．０質量部
プロピレングリコール １４．８質量部
────────────────────────────────────
アルカリ溶液の組成（質量部）
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水酸化カリウム ４．７質量部
水 １５．８質量部
イソプロパノール ６３．７質量部
界面活性剤
ＳＦ−１：Ｃ１４Ｈ２９Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０Ｈ １．０質量部
プロピレングリコール １４．８質量部
────────────────────────────────────
＜ラビング配向膜付透明支持体の作製＞
図１に示すように、ダイ３１Ａを用いて、支持体Ａの鹸化処理を施した面に、塗工液３０を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布し、配向膜を形成した。塗工液３０として、下記の組成の配向膜形成用塗布液を用いた。その後、乾燥風供給機３２Ｂを用いて、６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、配向膜の乾燥を進めた。次に、配向膜を有するものとなった支持体Ａを、露光装置３３（図１参照）へ導入し、バックアップローラ４１に巻きかけて搬送した。バックアップローラ４１の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は０．５μｍである。図２に示すように、表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）が０．５μｍのマスク支持板５７を用いて、光マスク板５６を、ラビング配向膜上に０．５ｍｍのギャップで配置した。光マスク板５６は、表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）が０．０２μｍであり、長さＬＹ（図６参照）が２８５μｍ、形成ピッチＰ（図６参照）が２８５μｍであった。室温空気下にて、ＵＶ−Ｃ領域における照度８００ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第１位相差領域用配向層を形成した。第１位相差領域用配向層には、図７に示すようなストライプ状の露光パターンが形成された。照射時の支持体の移動速度は、１５ｍ／分であった。その後に、ストライプ状の露光パターンの長手方向に対して４５°の角度を保持して５００ｒｐｍで一方向に１往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。なお、配向膜の膜厚は、０．５μｍであった。
図１に示すように、ダイ３１Ａを用いて、支持体Ａの鹸化処理を施した面に、塗工液３０を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布し、配向膜を形成した。塗工液３０として、下記の組成の配向膜形成用塗布液を用いた。その後、乾燥風供給機３２Ｂを用いて、６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、配向膜の乾燥を進めた。次に、配向膜を有するものとなった支持体Ａを、露光装置３３（図１参照）へ導入し、バックアップローラ４１に巻きかけて搬送した。バックアップローラ４１の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は０．５μｍである。図２に示すように、表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）が０．５μｍのマスク支持板５７を用いて、光マスク板５６を、ラビング配向膜上に０．５ｍｍのギャップで配置した。光マスク板５６は、表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）が０．０２μｍであり、長さＬＹ（図６参照）が２８５μｍ、形成ピッチＰ（図６参照）が２８５μｍであった。室温空気下にて、ＵＶ−Ｃ領域における照度８００ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第１位相差領域用配向層を形成した。第１位相差領域用配向層には、図７に示すようなストライプ状の露光パターンが形成された。照射時の支持体の移動速度は、１５ｍ／分であった。その後に、ストライプ状の露光パターンの長手方向に対して４５°の角度を保持して５００ｒｐｍで一方向に１往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。なお、配向膜の膜厚は、０．５μｍであった。
────────────────────────────────────
配向膜形成用塗布液の組成
────────────────────────────────────
配向膜用ポリマー材料 ３．９質量部
（ＰＶＡ１０３、クラレ（株）製ポリビニルアルコール）
下記光酸発生剤（Ｓ−２） ０．１質量部
メタノール ３６質量部
水 ６０質量部
────────────────────────────────────
配向膜形成用塗布液の組成
────────────────────────────────────
配向膜用ポリマー材料 ３．９質量部
（ＰＶＡ１０３、クラレ（株）製ポリビニルアルコール）
下記光酸発生剤（Ｓ−２） ０．１質量部
メタノール ３６質量部
水 ６０質量部
────────────────────────────────────
＜パターン化された光学異方性層Ａの作製＞
下記の光学異方性層用塗布液を、バーコーターを用いて塗布量４ｍｌ／ｍ２で塗布した。次いで、膜面温度１１０℃で２分間加熱熟成した後、８０℃まで冷却し空気下にて２０ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて紫外線を２０秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Ａを形成した。露光部分（第１位相差領域）は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分（第２位相差領域）は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層の膜厚は、０．９μｍであった。
下記の光学異方性層用塗布液を、バーコーターを用いて塗布量４ｍｌ／ｍ２で塗布した。次いで、膜面温度１１０℃で２分間加熱熟成した後、８０℃まで冷却し空気下にて２０ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて紫外線を２０秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Ａを形成した。露光部分（第１位相差領域）は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分（第２位相差領域）は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層の膜厚は、０．９μｍであった。
────────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液の組成
────────────────────────────────────
下記ディスコティック液晶Ｅ−１ １００質量部
下記配向膜界面配向剤（ＩＩ−１） ３．０質量部
下記空気界面配向剤（Ｐ−１） ０．４質量部
光重合開始剤 ３．０質量部
（イルガキュア９０７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）
増感剤（カヤキュア−ＤＥＴＸ、日本化薬（株）製） １．０質量部
メチルエチルケトン ４００質量部
────────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液の組成
────────────────────────────────────
下記ディスコティック液晶Ｅ−１ １００質量部
下記配向膜界面配向剤（ＩＩ−１） ３．０質量部
下記空気界面配向剤（Ｐ−１） ０．４質量部
光重合開始剤 ３．０質量部
（イルガキュア９０７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）
増感剤（カヤキュア−ＤＥＴＸ、日本化薬（株）製） １．０質量部
メチルエチルケトン ４００質量部
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形成されたパターン光学異方性層Ａの第１位相差領域及び第２位相差領域をそれぞれＴＯＦ-ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法、ＩＯＮ−ＴＯＦ社製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ Ｖ）により分析したところ、第１位相差領域と第２位相差領域では、対応する配向層中における光酸発生剤Ｓ−２の存在比が８対９２であり、第１位相差領域ではＳ−２がほとんど分解していることがわかった。また、光学異方性層においては、第１位相差領域の空気界面に、II−１のカチオン及び光酸発生剤Ｓ−２から発生した酸ＨＢＦ４のアニオンＢＦ４ −が存在していることが確認された。第２位相差領域の空気界面には、これらのイオンはほとんど観測されず、II−１のカチオン及びＢｒ−が配向膜界面近傍に存在していることがわかった。空気界面におけるそれぞれのイオンの存在比は、II−１のカチオンは９３対７、ＢＦ４ −は９０対１０であった。このことから、第２位相差領域中、配向膜界面配向剤(II−１)は配向膜界面に偏在しているが、第１位相差領域では偏在性が減少し、空気界面にも拡散していること、及び第１位相差領域においては、発生した酸ＨＢＦ４とII−１がアニオン交換することによってII−１カチオンの拡散が促進されていることが理解できる。
パターン化された光学異方性層Ａを、第１位相差領域又は第２位相差領域のいずれか一方の遅相軸が、直交位に組合された２枚の偏光板のいずれか一方の偏光軸と平行になるように、偏光板の間に入れ、さらに、位相差５３０ｎｍの鋭敏色板を、その遅相軸が偏光板の偏光軸と４５°の角度をなすように、光学異方性層の上においた。次に、光学異方性層を＋４５°回転させた状態を偏光顕微鏡（ＮＩＫＯＮ製 ＥＣＬＩＰＥ Ｅ６００Ｗ ＰＯＬ）で観察した。＋４５°回転させた場合、第１位相差領域の遅相軸と鋭敏色板の遅相軸が平行になっているため、位相差は５３０ｎｍよりも大きくなり、その色は青色（白黒図面では濃淡の濃い部分）に変化している。一方、第２位相差領域の遅相軸は鋭敏色板の遅相軸と直交しているため、位相差は５３０ｎｍよりも小さくなり、その色は白色（白黒図面では濃淡の淡い部分）に変化する。
（実験２〜３）
実験２では、表面粗さが０．３μｍのマスク支持板５７を用いたこと以外は、実験１と同様にして行なった。実験３では、表面粗さが０．２μｍのバックアップローラ４１、及び表面粗さが０．２μｍのマスク支持板５７を用いたこと以外は、実験１と同様にして行なった。
実験２では、表面粗さが０．３μｍのマスク支持板５７を用いたこと以外は、実験１と同様にして行なった。実験３では、表面粗さが０．２μｍのバックアップローラ４１、及び表面粗さが０．２μｍのマスク支持板５７を用いたこと以外は、実験１と同様にして行なった。
（光学異方性層の評価）
シャーカステンの上に、クロスニコルの偏光板の間に光学フィルムを配置して、露光部分と未露光部分とにおける液晶の配向を確認した。
○：全面きれいに配向している。
△：露光部分及び未露光部分の境界部分において、配向が乱れている箇所がところどころ見られた。
×：露光部分及び未露光部分の境界部分において、配向が乱れている箇所が全面的に見られた。
シャーカステンの上に、クロスニコルの偏光板の間に光学フィルムを配置して、露光部分と未露光部分とにおける液晶の配向を確認した。
○：全面きれいに配向している。
△：露光部分及び未露光部分の境界部分において、配向が乱れている箇所がところどころ見られた。
×：露光部分及び未露光部分の境界部分において、配向が乱れている箇所が全面的に見られた。
露光部分と未露光部分との評価結果を表１に示す。
表１に示す結果から、実験３では、カブリ故障が発生していた。一方、実験１，２では未露光部分全体の配向が良好であり、カブリ故障は抑えられていた。
１０ 硬化膜形成設備
２４ 支持フィルム
３３ 露光装置
４１ バックアップローラ
４１Ｓ 周面
４４ 露光機
５１ 光源
５６ マスク板
５６Ｓ スリット
５７ マスク支持部
５７Ａ 上流支持板
５７Ｂ 下流支持板
２４ 支持フィルム
３３ 露光装置
４１ バックアップローラ
４１Ｓ 周面
４４ 露光機
５１ 光源
５６ マスク板
５６Ｓ スリット
５７ マスク支持部
５７Ａ 上流支持板
５７Ｂ 下流支持板
Claims (5)
- 表面に光硬化性膜が形成された可撓性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可撓性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、
前記支持されている前記可撓性ウェブ上の前記光硬化性膜に向けての硬化光を放つ光源と、
前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配され、前記可撓性ウェブの搬送方向へ延び前記可撓性ウェブの幅方向に並ぶスリットを有し、前記硬化光を遮る光マスク板と、
前記光マスク板及び前記バックアップロールの間に配され、前記光マスク板を支持するマスク支持板とを備え、
前記マスク支持板の前記バックアップロール側の面は、前記光マスク板の前記バックアップロール側の面よりも、前記硬化光が吸収あるいは散乱しやすいことを特徴とする露光装置。 - 前記マスク支持板の前記バックアップロール側の面の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、０．５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 表面に光硬化性膜が形成された可撓性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可撓性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、
前記支持されている前記可撓性ウェブ上の前記光硬化性膜に向けての硬化光を放つ光源と、
前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配され、前記可撓性ウェブの搬送方向へ延び前記可撓性ウェブの幅方向に並ぶスリットを有し、前記硬化光を遮る光マスク板と、
前記光マスク板及び前記バックアップロールの間に配され、前記光マスク板を支持するマスク支持板とを備え、
前記バックアップロールの周面は、前記光マスク板の前記バックアップロール側の面よりも、前記硬化光が散乱しやすいことを特徴とする露光装置。 - 前記バックアップロールの周面の表面粗さＲｙ（Ｒｍａｘ）は、０．５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
- 搬送中の可撓性ウェブ上に形成された光硬化性膜へ硬化光を照射する硬化光照射工程を有し、前記可撓性ウェブ上に硬化膜を形成する硬化膜の形成方法において、
請求項１ないし４のうちいずれか１項の露光装置を用いて前記硬化光照射工程を行なうことを特徴とする硬化膜の形成方法。
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