JP5477862B2

JP5477862B2 - フィルム露光装置及びフィルム露光方法

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Publication number: JP5477862B2
Application number: JP2010199360A
Authority: JP
Inventors: 通伸水村
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: JP2012058348A; CN103270454B; KR101790823B1; KR20130102583A; WO2012032904A1; TWI550367B; CN103270454A; TW201224683A

Description

本発明は、フィルム露光装置及びフィルム露光方法に関し、特にフィルムを連続露光する際に、フィルムの蛇行を精度良く補正して、安定的に露光できるフィルム露光装置及びフィルム露光方法に関する。

従来、例えば平板状の基板等の部材を露光する際には、その露光位置を精度よく管理するために、例えば表面上に所定のマーキングを施した基板を使用し、このマーキングにより、露光に使用するマスクの位置を決定したり（例えば、特許文献１乃至３）、基板を載置するパレットに位置合わせ用のピンを設置することが行われている（例えば、特許文献４）。

しかしながら、ロールトゥロール方式のように露光対象であるフィルムが連続的に露光装置内に供給されてくる場合には、上記のような平板状部材の露光における位置合わせ技術を適用することが難しい。即ち、ロールトゥロール方式のフィルムの製造ラインにおいては、露光対象となるフィルムは、例えば図８に示すような工程で、露光装置１内に供給され、平板状の基板等を露光する場合とは異なり、搬送中のフィルム２には、その柔軟性により、容易に波打ちが発生する。

また、図８に示すようなロールトゥロール方式のフィルムの製造ラインにおいては、あらゆる加工工程において、フィルムの柔軟性を利用した処理が行われている。即ち、フィルム２は、供給リール８０から巻き解かれてラインに供給され、前処理部３において例えばドライ洗浄及び表面改質等の前処理が施され、スリットコーター４にて表面に所定の材料が塗工された後、塗工された材料が乾燥装置５にて乾燥される。そして、表面上に材料膜が形成されたフィルム２は、露光装置１に供給され、材料膜が露光装置１にて露光される。このとき、フィルム２は、各装置間を例えばローラ９により支持されて、その回転により搬送される。よって、特許文献１乃至４に開示された技術をロールトゥロール方式のフィルム２の露光に適用することは困難である。

ロールトゥロール方式でフィルムを露光する場合におけるマスクの位置合わせ技術としては、例えば特許文献５に開示されたものがある。特許文献５には、１枚のフィルムに露光を２度に分けて行う技術が開示されており、フィルムに１回目の露光を施してパターンを形成した後、２回目の露光の際には、このパターンをラインＣＣＤで検出することにより、マスクの位置を調節する技術が開示されている。なお、この特許文献５の図２に示されているように、フィルムの幅方向の両側の帯状の部分は露光領域ではない。

図９は、露光光を出射する露光光源１１が１個のマスク１２に対応して１対ずつ向かい合わせて配置され、露光対象の例えばフィルム基材２０に対して、互いに異なる方向から露光光を照射する型式の従来の露光装置を一例として示す図である。このような型式の露光装置は、例えば液晶ディスプレイ等のガラス基板上に配向膜を形成する際の露光工程において使用されており、ガラス基板上の１絵素となる領域を２個の領域に分割し、夫々の領域で配向膜を互いに異なる方向に配向させ、これにより、ガラス基板間に挟持する液晶の分子を配向膜の配向方向に応じて配向させ、これにより、液晶ディスプレイ等の視野角を広げることができる技術として、近時、注目を集めている。

このような露光装置によりフィルムを露光する際には、フィルムには、搬送中に波打ちが発生しやすく、これにより、露光位置のずれが発生するという問題点がある。この露光位置のずれの影響を低減するために、例えば、上記のようなフィルムの移動方向に複数の光源を配置した構成の露光装置においては、例えば図１０に示すように、マスクを複数個に分割し、更に、千鳥状に配置することが行われている。そして、図１０に示すように、フィルムが供給されてくる上流側にて、互いに離隔して配置されたマスク１２１及び１２２により、フィルム２を露光領域Ａ及びＣで露光し、下流側にて、露光領域Ａ及びＣ間の領域Ｂをマスク１２３により露光し、露光領域Ｃに隣接する領域Ｄをマスク１２４により露光することが行われている。これにより、フィルム２のほぼ全面に配向分割したパターンを形成することができる。

特開昭６２−２９４２５２号公報特開２００５−２８３８９６号公報特開２００５−３１６４１１号公報国際公開第０８／１３９６４３号特開２００６−２９２９１９号公報

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題点がある。即ち、特許文献５の技術は、１枚のフィルムに露光操作を２度に分けて行う必要があり、生産性が悪い。

また、フィルムの移動方向に複数の光源を配置した構成の露光装置においては、図９に示すように、露光用の露光光源１１を内蔵している部分（露光光源１１の筐体部分）は、１光源につき、例えばフィルムの移動方向に約２ｍ程度の長さを有しており、図１０に示すような露光領域Ａ及びＣと露光領域Ｂ及びＤとの間の距離は、少なくとも４ｍ程度と長くなる。よって、上流側の露光領域Ａ及びＣから下流側の露光領域Ｂ及びＤへの搬送中に、フィルムが容易に波打つだけではなく、その幅方向にもずれやすいという問題点がある。従って、フィルムの移動方向下流側の露光領域において、フィルムの幅方向の位置ずれにより、露光領域が重なってしまったり、未露光の領域が発生してしまう。

この問題点を解決するために、本願発明者等は、特願２０１０−０８９６０８号において、従来ではフィルム送給用の領域として使用され露光材料が塗布されていない領域にアライメントマークを形成し、フィルムの移動方向下流側にてアライメントマークのフィルム幅方向のずれを検出することにより、下流側のマスク１２３及び１２４の位置をフィルムの幅方向に調節して露光領域のずれを補正する技術を提案した。

フィルムの縁部にアライメントマークを形成する方法としては、フィルムに機械的に穴をあけるか、又はレーザ等によるマーキングを行うことが考えられるが、機械的なマーキングについては、その加工の際に、フィルムに振動が加わって加工精度が低下するため、実用には適さない。また、マーキングを施す対象のフィルムは、通常、透明であり、レーザ等によるマーキングにおいては、レーザ光がフィルムを透過しやすい。よって、マーキングに例えば波長が２６６ｎｍの紫外光を使用した場合においては、レーザ光の照射エネルギーを例えば８Ｊ／ｃｍ^２と極めて大きくしないとアライメントマークの形成が難しい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、フィルムを連続露光する際のアライメントマークの形成が容易であり、フィルムの蛇行を精度良く補正して、安定的に露光できるフィルム露光装置及びフィルム露光方法を提供することを目的とする。

本発明に係るフィルム露光方法は、複数個のマスクを、フィルムの移動方向に垂直の方向に複数個かつ前記フィルムの移動方向に複数列配置し、各マスクに形成されるパターンが、前記フィルムの移動方向に関して重ならないように配置して、
フィルム基材上に露光材料膜が形成されたフィルムを、このフィルムが巻回された供給リールから、露光後のフィルムが巻き取られる巻取リールまで移動させる間に、前記フィルムの前記露光材料膜に、前記マスクを介して露光光として波長が２６６ｎｍのレーザ光を照射することにより、前記露光材料膜に前記マスクのパターンを露光するフィルム露光方法であって、
前記フィルム基材の幅方向の両側のフィルム基材送給用領域の少なくとも一方に、このフィルム基材送給用領域間の露光領域と同様に、側部露光材料膜を形成し、この側部露光材料膜に波長が２６６ｎｍのレーザ光であるアライメントマーク用露光光を照射してアライメントマークを形成し、
このアライメントマークを使用してフィルム蛇行を検出し、前記複数個のマスクの位置を調整することを特徴とする。

本発明に係るフィルム露光装置は、
露光光を出射する露光光源と、
フィルムに露光すべきパターンが形成されたマスクと、
前記露光光源から出射した露光光を前記マスクを介して前記フィルムに照射する光学系と、
フィルム基材上に露光材料膜が形成されたフィルムを、このフィルムが巻回された供給リールから、露光後のフィルムが巻き取られる巻取リールまで移動させ、その間に前記マスク及び前記光学系による露光位置を通過させるフィルム搬送部と、
前記フィルム基材の幅方向の両側のフィルム基材送給領域の少なくとも一方にアライメントマーク形成用のレーザ光を照射するアライメントマーク用光源と、
前記アライメントマークを使用してフィルム蛇行を検出し、前記マスクの位置を調整する制御部と、
を有し、
前記マスクは、前記フィルムの移動方向に垂直の方向に複数個かつ前記フィルムの移動方向に複数列配置されて、各マスクに形成されるパターンが、前記フィルムの移動方向に関して重ならないように配置されたものであり、
前記露光光源と前記アライメントマーク用光源とは、波長が２６６ｎｍのレーザ光源であり、
前記フィルムは、前記アライメントマーク用光源からのレーザ光が照射される領域に側部露光材料膜が形成されており、前記レーザ光による照射により前記側部露光材料膜にアライメントマークを形成することを特徴とする。

本発明に係るフィルム露光装置及びフィルム露光方法においては、アライメントマーク用光源により、フィルム基材の幅方向の両側のフィルム基材送給領域の少なくとも一方にアライメントマーク形成用のレーザ光を照射する。そして、フィルムの側部露光材料膜が形成された領域にアライメントマーク用光源からのレーザ光を照射してアライメントマークを形成する。これにより、従来は露光材料膜が形成されていないフィルムの側部にも露光材料膜を形成し、これを露光することによりアライメントマークを形成するため、アライメントマークの形成が容易である。

また、精度よく形成されたアライメントマークにより、フィルムの蛇行を検出してマスクの位置を精度良く調整できるため、安定的にフィルムを露光することができる。

本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、アライメントマークによるフィルムの幅方向のずれの補正を示す図である。本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、下流側のマスクによる露光工程を示す図である。本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、マスクを示す平面図である。フィルム位置の制御部を一例として示す図である。引き込みマーク形成部を一例として示す図である。本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、上流側のマスクによる露光工程を示す図である。本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、引き込みマークによるマスク位置の補正を示す図である。ロールトゥロール方式のフィルム製造ラインの一例を示す図である。配向分割方式の露光装置を一例として示す斜視図である。フィルムの移動方向に複数の光源を配置した構成の露光装置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、本発明の実施形態に係るフィルム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フィルムの露光装置において、アライメントマークによるフィルムの幅方向のずれの補正を示す図、図２は本発明の実施形態に係るフィルムの露光装置において、下流側のマスクによる露光工程を示す図である。本実施形態に係るフィルムの露光装置１は、露光光を出射する露光光源１１と、マスク１２と、露光光源１１から出射した露光光をマスク１２を介してフィルム２に照射する光学系と、フィルム２を搬送する例えば搬送ローラ等のフィルム搬送部と、フィルム２の縁部にアライメントマーク２ａを形成するアライメント用レーザマーカ１４（アライメントマーク用光源）と、により構成されている。そして、従来と同様に、例えばコリメータレンズ及び／又は反射鏡等の光学系により、露光光源１１から出射した露光光をマスク１２を介してフィルム２に照射し、フィルム基材２０の幅方向中央の領域において、フィルム基材２０上に形成された露光材料膜２１を露光する。

また、本実施形態に係る露光装置１は、例えば図２及び図３に示すように、搬送ローラ等のフィルム供給部に近接して配置されたレーザマーカ１３（引き込みマーク形成部）と、例えばマスク１２の下方にてフィルム２の幅方向に延びるように配置された例えばラインＣＣＤ１５（フィルム引き込み位置検出部）とを有する。これにより、フィルム供給部から供給されてくるフィルム２に対して、レーザマーカ１３により、マスク１２の位置決めの基準となる引き込みマーク２ｂを形成し、ラインＣＣＤ１５により引き込みマーク２ｂを検出することにより、フィルム２に対するマスク１２の位置を調整可能に構成されている。

露光対象のフィルム２は、例えば図８に示すように、フィルム２の基材２０がロールトゥロール方式の供給リール８０から巻き取られてスリットコーター４に供給され、スリットコーター４にて表面に所定の露光材料、例えば配向膜材料が塗工され、乾燥装置５にて乾燥された後、搬送ローラ９により、露光装置１内に供給される。本発明においては、図１に示すように、露光対象のフィルム２は、その幅方向の両側の領域の少なくとも一方のフィルム基材２０上にも、露光材料膜２１が形成されており、この側部露光材料膜の部分にアライメント用レーザマーカ１４からレーザ光を照射してアライメントマーク２ａを形成する。この側部露光材料膜が形成されている領域は例えばフィルムの縁部から２５ｍｍまでの領域であり、従来では露光材料膜２１が形成されておらず、フィルム基材２０の送給に使用していた領域である。本発明においては、側部露光材料膜の領域にアライメントマーク２ａを形成し、このアライメントマーク２ａを使用してフィルム２の蛇行を検出し、マスク１２の位置を調整する。

露光光源１１は、例えば配向分割方式の露光装置においては、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等の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、露光光源１１から出射した露光光の光路上には、夫々、例えばフィルム２の表面の配向材料膜に所定の光量で露光光が照射されるように、例えばコリメータレンズ及び／又は反射鏡等の光学系が配置されている。露光光源１１は、例えば図示しない制御装置により、露光光の出射方向を調整することができ、これにより、フィルム２に対する露光光の入射角を調整可能に構成されている。本実施形態の露光装置１は、１の露光領域に対して夫々２つの露光光源１１が向かい合わせに配置されており、夫々の露光光源１１から出射した露光光をマスク１２に透過させた後、フィルム２上の１絵素となる領域を分割して、夫々異なる露光光により露光し、配向膜材料を夫々の領域にて互いに異なる方向に配向させた配向膜にする。配向材料膜に対して、夫々プレチルト角が異なる２つの露光光を照射することにより、液晶分子の配向方向を相互に異ならせることができ、例えば１絵素内において、配向膜の配向方向に追従して方向が揃う液晶分子の向きを２方向とすることにより、液晶ディスプレイ等の視野角を広くしている。なお、光源１１は、１カ所の露光領域について２個に限らず、３個以上設けてもよく、互いに異なる方向からの露光光により、例えば配向膜材料を３方向以上に配向させてもよい。また、例えば、１カ所の露光領域について、光源１１を１個設け、光源１１から出射された露光光を偏光板等により分割し、分割した２つの露光光を互いに異なる方向から照射するように構成してもよい。例えば、偏光板により、露光光をＰ偏光の直線偏光の露光光とＳ偏光の直線偏光の露光光とに分割して、夫々異なる方向から照射することができる。

マスク１２は、フィルム２の移動方向の上流側及び下流側に夫々複数個、互いに離隔して配置されており、例えば図２に示すように、上流側（マスク１２１，１２２）及び下流側（マスク１２３，１２４）に夫々２個ずつ設けられている。複数個のマスク１２は、上流側のマスク１２１，１２２による露光領域と下流側のマスク１２３，１２４による露光領域とが、フィルムの移動方向に沿って隣接するように、即ち、千鳥状に配置されており、夫々のマスク１２について、上記の１対の露光光源１１が設けられている。そして、図２に示すように、フィルム２の移動方向の上流側のマスク１２１及び１２２に露光光源１１からの露光光を透過させて、フィルム２上の配向膜材料を露光領域Ａ及びＣで露光する。また、下流側のマスク１２３及び１２４に露光光源１１からの露光光を透過させて、フィルム２上の配向膜材料を露光領域Ｂ及びＤで露光する。

本実施形態においては、マスク１２は、図３に示すように、例えば枠体１２００とその中央のパターン形成部１２１０により構成されており、パターン形成部１２１０には、所定の光透過領域のパターン１２１０ａが形成されている。即ち、フィルム２に形成しようとするパターン形状に対応して露光光を透過する形状の開口が形成されているか、又は光透過性の部材が設置されている。そして、例えば配向分割方式の露光装置においては、パターン形成部１２１０を透過した光によりステージ１０上に配置されたフィルム２の表面の配向材料膜を露光する。本実施形態においては、マスク１２ごとに１対の露光光源１１を配置し、夫々入射角の異なる露光光を出射する。従って、本実施形態においては、パターン１２１０ａは、フィルムの幅方向に並ぶ複数個のスリットが、フィルムの移動方向に２列並ぶように形成されている。

本実施形態においては、マスク１２には、パターン１２１０ａよりも上流側に、フィルム２の移動方向に対して垂直の幅方向に延びるように、幅が３００μｍ程度、長さが２５０ｍｍ程度のラインＣＣＤ用の覗き窓１２ａが設けられており、この覗き窓１２ａの長手方向の中間に露光光を遮光する例えば幅が１５μｍ程度のライン状の遮光パターン１２ｂが設けられている。そして、後述するラインＣＣＤ１５により遮光パターン１２ｂの位置を検出し、マスク１２の位置決めに使用する。

マスク１２の夫々は、例えば枠体１２００の部分がマスクステージ１７により支持されており、マスクステージ１７の移動によりマスク１２の全体が移動可能に構成されている。マスクステージ１７は、例えば図４に示すようなマスク位置制御部３０に接続されており、マスク位置制御部３０による制御により、その位置を、例えば水平方向（フィルムの幅方向、又はフィルムの幅方向及びフィルムの長手方向）に移動可能に構成されている。これにより、マスク１２によるフィルム２の露光位置を水平方向に調整することができる。マスクステージ１７は、例えば鉛直方向にも移動可能であり、これにより、フィルム２上の例えば配向膜材料が所定の大きさで露光されるように調整可能に構成されている。

フィルム搬送部は、例えば露光装置１外及び露光装置１内に設けられた例えば搬送ローラ９等であり、モータ等により駆動され、供給リール８０から巻き解かれたフィルム２をその回転により露光装置１内へと搬送し、露光装置１内で露光されたフィルム２を巻取リール８１まで移動させる。

アライメント用レーザマーカ１４（アライメントマーク用光源）は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ又は紫外光等を照射するレーザ光源であり、例えばキセノンフラッシュランプ等のパルス光源によりパルスレーザ光を出射して、図１に示すように、フィルム２の縁部に、例えば幅が２０μｍ、長さが１５ｍｍのアライメントマーク２ａを一定間隔で形成するものである。アライメント用レーザマーカ１４は、例えばフィルム２の移動方向における上流側のマスク１２１，１２２に対し、フィルムの幅方向に並ぶように設けられている。アライメント用レーザマーカ１４は、上流側マスク１２１，１２２の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置にて、フィルム２の縁部にアライメントマーク２ａを形成する。本発明においては、アライメントマーク２ａを形成する領域は、例えばフィルムの縁部から２５ｍｍまでの部分であり、従来ではフィルム基材２０の送給に使用しており、露光材料膜２１が形成されていなかったフィルムの基材２０の部分である。アライメントマーク２ａを上流側マスク１２１，１２２の覗き窓１２ａの位置に対応するフィルムの縁部に形成することにより、フィルム２の移動方向上流側の夫々露光領域Ａ及び露光領域Ｃで形成されるパターンとフィルム２の縁部におけるアライメントマーク２ａとの距離は、常に一定間隔となる。

本実施形態においては、アライメントマーク検出部１６がフィルムの移動方向下流側のマスク１２３，１２４に対し、フィルムの幅方向に並ぶように設けられている。アライメントマーク検出部１６は、フィルム２の上方又は下方に配置されており、アライメント用レーザマーカ１４によりフィルム２の縁部に形成されたアライメントマーク２ａのフィルム幅方向における位置を検出する。アライメントマーク検出部１６は、マスク１２の位置を制御するマスク位置制御部３０に接続されており、検出した信号をマスク位置制御部３０に送信する。

アライメントマーク検出部１６は、例えばＣＣＤカメラであり、図１及び図２に示すように、例えば下流側マスク１２３，１２４の覗き窓１２ａに対応する位置にて、アライメントマーク２ａのフィルム幅方向における位置を検出する。アライメントマーク検出部１６は、検出したアライメントマーク２ａのフィルム幅方向における位置を例えば図４に示すようなマスク位置制御部３０に送信し、マスク位置制御部３０はこのアライメントマーク２ａの位置に基づいて、フィルムの移動方向下流側のマスク１２３及び１２４の位置を調整するように構成されている。

図４はマスク位置制御部３０の構成を一例として示す図である。図４に示すように、マスク位置制御部３０は、例えばマスクステージ駆動部、露光光源１１及びフィルム巻取リール８１（図８参照）に設けられたモータの制御部に接続されている。図４に示すように、マスク位置制御部３０は、画像処理部３１と、演算部３２と、メモリ３３と、モータ駆動制御部３４と、光源駆動部３５と、マスクステージ駆動制御部３６と、制御部３７とを備えている。

画像処理部３１は、アライメントマーク検出部１６により撮像されたアライメントマーク２ａの画像処理を行い、例えばアライメントマーク２ａのフィルム幅方向における中心位置を検出するものである。演算部３２は、例えば設定すべきアライメントマーク２ａの中心位置と実際のアライメントマーク２ａの中心位置とのフィルムの幅方向のずれを演算する。また、演算部３２は、後述するラインＣＣＤ１５が検出したフィルムの引き込みマーク２ｂの位置とマスク１２上の遮光パターン１２ｂの位置との距離により、露光を開始する際に設定すべきマスク１２の位置と実際のマスク１２の位置とのフィルム幅方向のずれも演算する。メモリ３３は、例えば画像処理部３１が検出したアライメントマーク２ａの中心位置及び演算部３２が演算したずれ量を記憶する。モータ駆動制御部３４は、例えばフィルム巻取リール８１のモータの駆動若しくは停止、又は駆動されている際の回転速度を制御する。

光源駆動部３５は、露光光源１１の点灯若しくは消灯、出力、又は発振周波数を制御するものである。マスクステージ駆動制御部３６は、マスクステージ１７の駆動を制御するものであり、例えばマスクステージ１７の移動方向及び移動量を制御する。制御部３７は、これらの画像処理部３１、演算部３２、メモリ３３、モータ駆動制御部３４、光源駆動部３５及びマスクステージ駆動制御部３６の駆動を制御する。これにより、フィルムの露光装置１は、例えばマスク１２の位置を調整したり、露光光源１１による露光光の照射のオンオフを切り替えたり、又はフィルム２を巻き取る巻取リール８１に設けられたモータの回転速度等を制御できるように構成されている。

これにより、本実施形態においては、例えば、図１に示すように、アライメントマーク２ａの位置がフィルムの幅方向外側にずれた場合、マスク位置制御部３０は、下流側のマスク１２３及び１２４の位置を、アライメントマーク２ａがずれた量だけフィルムの幅方向外側に移動させる。アライメントマーク２ａの位置がフィルムの幅方向内側にずれた場合においては、マスク位置制御部３０は、下流側のマスク１２３及び１２４の位置を、アライメントマーク２ａがずれた量だけフィルムの幅方向内側に移動させる。

レーザマーカ１３は、図５に示すように、ガントリーステージ１３ａ、搬送部１３ｂ及びマーキング部１３ｃにより構成されており、ガントリーステージ１３ａは、フィルムが供給されてくる部分の上方にてフィルムの移動方向に対して垂直のフィルム幅方向に延びるように配置されている。搬送部１３ｂは、ガントリーステージ１３ａにより支持されていると共に、ガントリーステージ１３ａ上をその長手方向に沿って移動できるように構成されている。また、搬送部１３ｂは、図示しない制御装置により、その位置が制御されており、これによりマーキング部１３ｃの位置が調整可能である。

マーキング部１３ｃは、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ等のレーザ光源からレーザ光を出射して、図５に示すように、フィルム供給部から供給されてくるフィルム２の先端部に所定形状、例えば十字状の引き込みマーク２ｂを形成するものである。マーキング部１３ｃは、搬送部１３ｂに固定されており、制御装置により搬送部１３ｂの位置が制御されることにより、フィルム２上への引き込みマーク２ｂの形成位置を調整できるように構成されている。本実施形態においては、図６に示すように、マーキング部１３ｃは、４個のマスク１２の夫々に対応するように、フィルム２の先端部に４個の引き込みマーク２ｂを、例えば一定の間隔で形成するように構成されている。

図７に示すように、ラインＣＣＤ１５（フィルム引き込み位置検出部）は、夫々のマスク１２に設けられた覗き窓１２ａ及び遮光パターン１２ｂの下方にてフィルム２の幅方向に延びるように配置されており、フィルム２の先端部がラインＣＣＤ１５の上方（ラインＣＣＤ１５とマスク１２との間）に位置するまで搬送されてきたときに、フィルム２の先端部に形成された引き込みマーク２ｂの位置を検出する。また、ラインＣＣＤ１５は、マスク１２の覗き窓１２ａの中間に設けられた遮光パターン１２ｂをマスク１２の実際の位置として検出する。ラインＣＣＤ１５は、マスク位置制御部３０に接続されており、検出した引き込みマーク２ｂ及び遮光パターン１２ｂの位置をマスク位置制御部３０に送信するように構成されている。

マスク位置制御部３０は、ラインＣＣＤ１５から送信されてきた引き込みマーク２ｂ及び遮光パターン１２ｂの位置から演算されたフィルム面に平行な面における両者間の距離により、フィルムに最初に露光を行う際のマスク１２の位置も調整する。即ち、マスク位置制御部３０には、予め、引き込みマーク２ｂの位置を基準として、設定すべきマスク（遮光パターン１２ｂ）の位置のデータが格納されており、図７に示すように、マスク位置制御部３０は、ラインＣＣＤ１５により検出した引き込みマーク２ｂの位置を基準位置として、検出した遮光パターン１２ｂの位置により決まるマスク位置が所定の位置となるまで、マスクステージ１７の位置を移動させる。これにより、本実施形態の露光装置においては、露光を開始する際においても、フィルム２に予め高い精度で形成した引き込みマーク２ｂの位置を基準として、マスク１２の位置を調整することができ、フィルムの露光すべき位置を高精度で決めることができる。

本実施形態においては、従来ではフィルム基材２０の送給用の領域の少なくとも一方の領域にも側部露光材料膜を形成し、この側部露光材料膜にアライメント用レーザマーカ１４から露光光を照射してアライメントマーク２ａを形成する。よって、アライメントマーク２ａの形成が容易である。即ち、従来であれば、アライメントマーク２ａを形成する領域は、露光材料膜２１が形成されていなかったフィルムの基材２０の部分であったため、例えば使用するレーザ光を波長が２６６ｎｍの紫外光とした場合に、レーザ光の照射エネルギーを例えば８Ｊ／ｃｍ^２と極めて大きくしないとアライメントマーク２ａの形成が難しいという問題点があった。これに対して、本実施形態においては、このフィルムの基材２０上の例えば縁部から２５ｍｍの領域まで露光材料２１を塗布して側部露光材料膜を形成するため、例えば露光材料として、光配向性の材料を使用し、レーザ光を波長が２６６ｎｍの紫外光とした場合に、レーザ光の照射エネルギーを０．１Ｊ／ｃｍ^２程度まで小さくしても、アライメントマーク２ａを明瞭かつ精度良く形成することができる。従って、精度よく形成されたアライメントマーク２ａにより、フィルム２の蛇行を検出してマスク１２の位置を精度良く調整できるため、安定的にフィルムを露光することができる。

また、フィルムの先端部に引き込みマーク２ｂを形成し、この引き込みマーク２ｂの位置によってマスク１２の位置を調整することにより、本実施形態においては、露光領域を上流側と下流側とに分けた場合に、フィルム２の波打ち及び幅方向のずれにより、露光領域が重なってしまったり、未露光の領域が発生することはない。そして、マスク１２の初期位置を、フィルム２の先端に形成した引き込みマーク２ｂを基準として決定しているため、上流側のパターンに加えて、下流側のパターンも精度よく形成することができる。これにより、フィルムを安定して露光することができる。

なお、本実施形態においては、露光光を出射する露光光源１１とアライメントマーク２ａを形成するレーザマーカ１４とは、同一のレーザ光を兼用することができる。即ち、露光光として、水銀ランプ等による連続光ではなく、例えばキセノンフラッシュランプ等によるパルス光を使用する場合においては、露光光源１１とレーザマーカ１４とは、同一のレーザ光を兼用することができ、露光装置の構成を簡略化できる。

また、本実施形態においては、フィルムの先端部に引き込みマーク２ｂを形成し、これをラインＣＣＤ１５で検出することにより、露光を開始する際のマスク１２の初期位置を調整しているが、本発明においては、これらの構成は設けられていなくてもよい。

次に、本実施形態のフィルムの露光装置の動作について説明する。先ず、図８に示すようなスリットコーター４及び乾燥装置５等により、縁部から２５ｍｍの領域にも露光材料２１が塗布されたフィルム２は、例えば搬送ローラ９により、その先端部から露光装置１内に供給される。露光装置１内に供給されたフィルム２は、例えば搬送ローラ等のフィルム供給部により、先端部がレーザマーカ１３の下方へと供給される。

フィルム２の先端部がレーザマーカ１３の下方に供給されたら、例えば、搬送ローラ等によるフィルム２の供給を一旦停止する。そして、制御装置による制御により、レーザマーカ１３の搬送部１３ｂをガントリーステージ１３ａ上で移動させることにより、マーキング部１３ｃを所定の位置まで搬送する。これにより、マーキング部１３ｃは、例えば４個のマスク１２の夫々に設けられた覗き窓１２ａの上流側のいずれかの位置に配置される。

マーキング部１３ｃの位置が確定したら、マーキング部１３ｃからレーザ光を出射してフィルム２の先端部に、例えば十字状の引き込みマーク２ｂを形成する。このとき、フィルム２はフィルム供給部側の搬送ローラ等により支持された状態であるため、フィルム２の先端部が振動したり波打つことはなく、引き込みマーク２ｂを高精度で形成することができる。１カ所の引き込みマーク２ｂの形成が終了したら、制御装置は、例えば搬送部１３ｂをガントリーステージ１３ａ上で移動させることにより、マーキング部１３ｃを移動させた後、同様に、レーザ光を照射して、フィルムの先端部に引き込みマーク２ｂを形成する。そして、図６に示すように、フィルムの先端部に４個の引き込みマーク２ｂの形成が終了したら、レーザマーカ１３の動作を停止し、搬送ローラ等によるフィルム２の搬送を再開する。

フィルム２は、搬送ローラ等による搬送により、図７に示すように、先端部が露光領域Ａ及びＣに対応して配置されたマスク１２（マスク１２１，１２２）の下方に到達する。夫々のマスク１２の下方の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置には、フィルム２の幅方向に延びるようにラインＣＣＤ１５が配置されており、ラインＣＣＤ１５は、引き込みマーク２ｂがラインＣＣＤ１５の上方に位置するまで搬送されてきたときに、引き込みマーク２ｂの位置を検出する。また、ラインＣＣＤ１５は、マスク１２の覗き窓１２ａの中間に設けられた遮光パターン１２ｂの位置を検出する。これにより、引き込みマーク２ｂとマスク１２の遮光パターン１２ｂとの間の距離を測定する。そして、ラインＣＣＤ１５は、検出した引き込みマーク２ｂと遮光パターン１２ｂとの間の距離の信号をマスク位置制御部３０に送信する。なお、ラインＣＣＤ１５による検出工程からマスク位置の調整が終了するまでは、例えば、フィルム２の搬送を停止しておくか、又はフィルム２に対する露光を開始させない。

次に、ラインＣＣＤ１５から引き込みマーク２ｂと遮光パターン１２ｂとの間の距離の信号が入力されたら、マスク位置制御部３０は、先ず、フィルム面に平行な面における両者間の距離を予め格納されたデータ（引き込みマーク２ｂの位置を基準としたマスク１２の設定すべき初期位置のデータ）と比較する。そして、遮光パターン１２ｂの位置により決まるマスク位置が所定の初期位置となるまで、マスクステージ１７を移動させる。これにより、露光領域Ａ及びＣにおける露光の開始前に、フィルム２を基準として、マスク１２（マスク１２１，１２２）の初期位置が精度よく決まる。

マスク１２の初期位置が決まったら、露光対象部位が露光光の照射領域に位置するまでフィルム２を例えば搬送ローラ等により搬送し、露光光源１１からの露光光をマスク１２に透過させて、フィルム２を露光する。これにより、フィルム２上の配向膜材料が所定の方向に配向する。１カ所の露光が終了したら、順次フィルム２を供給し、露光対象部位を順次露光する。これにより、フィルム２には、露光領域Ａ及びＣにより露光されたパターンが帯状に２本形成されていく。

また、本実施形態においては、露光装置は、フィルム２の移動方向における上流側マスク１２（マスク１２１，１２２）の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置に、アライメント用レーザマーカ１４を有しており、フィルム２の移動方向における上流側マスク１２（マスク１２１，１２２）の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置にて、フィルム２の縁部にアライメントマーク２ａを形成する。これにより、フィルム２の移動方向の上流側の露光領域Ａ及び露光領域Ｃで形成されるパターンとフィルム２の縁部におけるアライメントマーク２ａとの距離は、一定間隔となる。このとき、アライメント用レーザマーカ１４を露光光源１１と同一のレーザ光を兼用するように構成している場合においては、アライメントマーク２ａをパターン２ｃと同様に明瞭且つ精度よく形成することができる。

搬送されてくるフィルム２には、その縁部から２５ｍｍの領域にまで露光材料２１が塗布されており、アライメント用レーザマーカ１４から出射するレーザ光（例えば、波長が２６６ｎｍの紫外光）の照射領域にまで露光材料２１が塗布されている。レーザ光は、フィルム２の表面の露光材料２１への吸収率が高く、フィルム２の縁部にアライメントマーク２ａを容易に形成することができる。このとき、レーザ光の照射エネルギーを例えば０．１Ｊ／ｃｍ^２程度まで小さくしても、アライメントマーク２ａを明瞭かつ精度良く形成することができる。

フィルム２は、搬送により、図２に示すように、先端部が、下流の露光領域Ｂ及びＤに対応して配置されたマスク１２（マスク１２３，１２４）の下方に到達する。夫々のマスク１２の下方の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置には、上流の場合と同様に、フィルム２の幅方向に延びるようにラインＣＣＤ１５が配置されており、ラインＣＣＤ１５は、フィルムの先端部がラインＣＣＤ１５の上方（ラインＣＣＤ１５とマスク１２との間）に位置するまで搬送されてきたときに、フィルム２の先端部に形成された引き込みマーク２ｂの位置を検出する。そして、上流側の場合と同様に、ラインＣＣＤ１５は、マスク１２の覗き窓１２ａの中間に設けられた遮光パターン１２ｂをマスク１２の実際の位置として検出し、これにより、引き込みマーク２ｂとマスク１２の遮光パターン１２ｂとの間の距離を測定する。そして、検出した引き込みマーク２ｂと遮光パターン１２ｂとの間の距離の信号をマスク位置制御部３０に送信する。なお、ラインＣＣＤ１５による検出工程からマスク位置の調整が終了するまでは、例えば、フィルム２の搬送を停止しておくか、又はフィルム２に対する露光を開始させない。

ラインＣＣＤ１５から引き込みマーク２ｂと遮光パターン１２ｂとの間の距離の信号が入力されたら、マスク位置制御部３０は、フィルム面に平行な面における両者間の距離を予め格納されたデータ（引き込みマーク２ｂの位置を基準としたマスク１２の設定すべき初期位置のデータ）と比較する。そして、遮光パターン１２ｂの位置により決まるマスク位置が所定の初期位置となるまで、マスクステージ１７を移動させる。これにより、露光領域Ｂ及びＤにおける露光の開始前に、フィルム２を基準として、マスク１２（マスク１２３，１２４）の初期位置が精度よく決まる。

マスク１２の初期位置が決まったら、露光対象部位が露光光の照射領域に位置するまでフィルム２を例えば搬送ローラ等により搬送し、露光光源１１からの露光光をマスク１２に透過させて、フィルム２を露光する。これにより、フィルム２上の配向膜材料が所定の方向に配向する。１カ所の露光が終了したら、順次フィルム２を供給し、露光対象部位を順次露光する。これにより、フィルム２には、露光領域Ｂ及びＤにより露光されたパターンが形成され、露光領域Ａ及びＣ間により形成されたパターン間が露光領域Ｂにより露光されたパターンにより埋められ、露光領域Ｃにより形成されたパターンに隣接するように、露光領域Ｄによるパターンが形成される。このとき、既に露光領域Ａ及びＣにより形成されたパターンと露光領域Ｂ及びＤにより形成されたパターンとは、重なったり、未露光の部分が残ったりすることはなく、精度よく、フィルムの全面にパターンが形成される。

露光装置１を以上のように動作させることにより、フィルムへのパターン形成を精度よく開始することができる。しかしながら、フィルムの移動方向の下流側のマスク１２（１２３，１２４）の位置は、上流側のマスク１２（１２１，１２２）の位置から４ｍ程度と遠く、従って、フィルムへの露光を連続的に行っていくうちに、フィルムの移動方向の下流側においては、フィルム２の波打ちにより、フィルム２がマスク１２（１２３，１２４）に対して幅方向にずれてしまう。

しかしながら、本実施形態においては、フィルムの縁部の上方又は下方における下流側マスク１２（マスク１２３，１２４）の覗き窓１２ａ（及び遮光パターン１２ｂ）に対応する位置には、例えばＣＣＤカメラ等のアライメントマーク検出部１６が設けられており、フィルム２の縁部に形成されたアライメントマーク２ａのフィルム幅方向における位置を検出する。これにより、図１に示すように、例えばアライメントマーク２ａの位置がフィルムの幅方向外側にずれた場合、マスク位置制御部３０は、下流側のマスク１２３及び１２４の位置を、アライメントマーク２ａがずれた量だけフィルムの幅方向外側に移動させる。逆に、アライメントマーク２ａの位置がフィルムの幅方向内側にずれた場合においても、マスク位置制御部３０は、下流側のマスク１２３及び１２４の位置を、アライメントマーク２ａがずれた量だけフィルムの幅方向内側に移動させる。従って、フィルム２の移動方向の下流側において、アライメントマーク２ａと下流側マスク１２３，１２４との距離が一定間隔に維持される。

よって、本実施形態においては、連続露光の際に、図１に示すように、フィルム２がその幅方向にずれた場合において、フィルム２の移動方向下流側のマスク１２の位置を補正することにより、フィルム２に対する露光位置がずれることなく、安定した露光を行うことができる。

なお、本実施形態においては、１絵素となる領域を分割して露光する配向分割方式の露光装置について説明したが、例えば露光装置を以下のように構成することにより、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。即ち、２つの光源からの露光光により、例えば、フィルムの幅方向に隣接する画素となる領域ごとに、Ｐ偏光及びＳ偏光の直線偏光の露光光を交互に照射すれば、複数個の絵素により構成された画素ごとに配向材料膜の配向方向を異ならせることができる。これにより、フィルム面における配向方向が相互に９０°異なり１／４λ板と同様の機能を有する配向膜を得ることができ、得られたフィルムを偏光フィルムとして使用することができる。即ち、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。

１：露光装置、１０：ステージ、１１：光源、１２：マスク、１２ａ：覗き窓、１２ｂ：遮光パターン、１２１０ａ：パターン、１２１：第１のマスク、１２２：第２のマスク、１２３：第３のマスク、１２４：第４のマスク、１３：レーザマーカ、１３ａ：ガントリーステージ、１３ｂ：搬送部、１３ｃ：マーキング部、１４：アライメント用レーザマーカ、１５：フィルム引き込み位置検出部、１６：アライメントマーク検出部、１７：マスクステージ、２：フィルム、２ａ：アライメントマーク、２ｂ：引き込みマーク、２ｃ：パターン、３０：マスク位置制御部、３１：画像処理部、３２：演算部、３３：メモリ、３４：モータ駆動制御部、３５：光源駆動部、３６：マスクステージ駆動制御部、３７：制御部

Claims

複数個のマスクを、フィルムの移動方向に垂直の方向に複数個かつ前記フィルムの移動方向に複数列配置し、各マスクに形成されるパターンが、前記フィルムの移動方向に関して重ならないように配置して、
フィルム基材上に露光材料膜が形成されたフィルムを、このフィルムが巻回された供給リールから、露光後のフィルムが巻き取られる巻取リールまで移動させる間に、前記フィルムの前記露光材料膜に、前記マスクを介して露光光として波長が２６６ｎｍのレーザ光を照射することにより、前記露光材料膜に前記マスクのパターンを露光するフィルム露光方法であって、
前記フィルム基材の幅方向の両側のフィルム基材送給用領域の少なくとも一方に、このフィルム基材送給用領域間の露光領域と同様に、側部露光材料膜を形成し、この側部露光材料膜に波長が２６６ｎｍのレーザ光であるアライメントマーク用露光光を照射してアライメントマークを形成し、
このアライメントマークを使用してフィルム蛇行を検出し、前記複数個のマスクの位置を調整することを特徴とするフィルム露光方法。
露光光を出射する露光光源と、
フィルムに露光すべきパターンが形成されたマスクと、
前記露光光源から出射した露光光を前記マスクを介して前記フィルムに照射する光学系と、
フィルム基材上に露光材料膜が形成されたフィルムを、このフィルムが巻回された供給リールから、露光後のフィルムが巻き取られる巻取リールまで移動させ、その間に前記マスク及び前記光学系による露光位置を通過させるフィルム搬送部と、
前記フィルム基材の幅方向の両側のフィルム基材送給領域の少なくとも一方にアライメントマーク形成用のレーザ光を照射するアライメントマーク用光源と、
前記アライメントマークを使用してフィルム蛇行を検出し、前記マスクの位置を調整する制御部と、
を有し、
前記マスクは、前記フィルムの移動方向に垂直の方向に複数個かつ前記フィルムの移動方向に複数列配置されて、各マスクに形成されるパターンが、前記フィルムの移動方向に関して重ならないように配置されたものであり、
前記露光光源と前記アライメントマーク用光源とは、波長が２６６ｎｍのレーザ光源であり、
前記フィルムは、前記アライメントマーク用光源からのレーザ光が照射される領域に側部露光材料膜が形成されており、前記レーザ光による照射により前記側部露光材料膜にアライメントマークを形成することを特徴とするフィルム露光装置。