201222167 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 偏光種可對曝光對象構件分別選擇性地照射p 線财讀絲置，特別是有 的定向膜之形叙曝_之製造賴賴基板表面 【先前技術】 2:、!^例如液晶顯示11等產品所使用的液晶，可使用由 在玻璃基板的表面上开)成定向膜時，可採用以下 ^.將，如聚亞醯胺溶液塗佈在玻璃基 $ in )，朝單一方向摩擦聚亞醯胺膜(定向材料 觀在賴基板的表面上形成定向膜並使液日日日分子整齊排 於定向膜的形成採用上述的製造方法，從摩捧輥 ::離=巧及，取下來的聚亞嶋的塵屬，會以 :、a附著在，向膜的表面上。因此，.容易造成液晶顯示 器的顯示瑕疲以及顯示不良情丨兄。 ”“、 倾t了Ϊί該等問題，最近吾人提出—種使用紫外線對定向材 其光分解特㈣_-方向糾定向。因此，光線以非= 201222167 方式便可形成定向特性良好的定向膜，進而能夠防止液晶顯示器 等產品產生顯示瑕疯以及顯示不良的情況。 可是，雖然最近3D(Thtee Dimensional)顯示器裝置的開發在持 續進展’但在貼附於該3D顯示器的玻璃基板表面之偏光膜片之製 造中，仍採用上述光定向的技術。圖9中顯示以往的光定向方^ 之曝光裝置的-例。如圖9所示’在以往的光定向方式之曝光裝 置10中，從光源11射出的曝光光線，因全反射鏡12而被反射之 後’在複眼透鏡(整合器)13使其強度在垂直於光軸的面内均勻化。 而複眼透鏡13的透射絲聚絲鏡14轉換解行光。聚光透鏡 ^的透射光’通過遮罩16照射在膜片基材或玻璃基板上的定向材 料膜。如圖10(a)所示，在遮罩16以一定間隔(例如透射光的照射 ^域各以晝素讀關)之方式，形成有複數道光透㈣域之圖案 16c而構成光透射區域群’該圖案脱之長邊方向沿著例如膜片及 =基板等曝光縣構件的掃描方向；並連續照㈣光光線，且 二光對象構件往掃描方向雜，從而在掃描方向上成帶狀形成 向定⑽定向膜。而在成帶狀形成的定向關之未曝光 =、，,藉由改變照射_光光線之偏光方向，或從不同方向照射 二二光線，從而如圖l〇(b)所示，形成朝與已形成的定向膜不同方 之細膜(圖1G(bH的雙短劃虛線）。因此，能以互相鄰接 方式形成定向方向不同的定向膜。 ，使用此類構造的曝光裝置1〇來製造3〇顯示器用偏光膜片 3D顯示器I置的每個晝素寬度來關1次曝光的定向 鄰接祕並t所照射的曝光光線之偏光方向’在每個成為 旦素的£域別作為p偏光及s偏光之直線偏光。 绣於1如圖9所示之難的曝絲置巾，必驗透射聚光 平行光成為s偏光的直線偏光或p偏光的直線偏光。因 ^ t衣仏以往的31)顯示器用偏光膜 ，、 J P ^以及s偏光之任—直線偏光來透射遮罩。然而，在二 ^ =個曝光裝置，只僅能射出p偏光或s偏光之任一曝光光 ^為了使用2種曝光光線，必須設置2台曝光裝置，不僅設 201222167 備成ΐίί 使曝光裝置賴化，以上皆為其問題點。 如揭“專利：置的偏光狀態之技術，例 個λ/2柄；5本值土 ^5/。專利文獻1及2的曝光裝置，係將複數 _，並八n偏等偏光度調整構件並排配置在雷射光線路 並刀別S又置成可對於雷射光的光軸旋轉。 元件3的曝絲Μ，雜化分光料偏光轉換 值止絲μ二置於由各透鏡等所構成的光學系統之下游，並可藉由 =轉換①件輕騎鱗的雷就的偏光度。 [習知技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1 :日本特開2010-10701號公報 專利文獻2 :曰本特開2010-141091號公報 專利文獻3 :日本特開2003-25623號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的問題] 番在ί述，技術中’有以下問題點。專利文獻1及2 祐;將複數個λ/2板及去偏光器等偏光度調整構件 罟女祕，iff*線路徑’所⑽光光線的光線路徑變長而使裝 1 ，且控制各偏光度調整構件的旋轉之機構亦變得複雜。 、曾上述以往㈣光裝置lG中，透射遮罩16的複數 之圖案，所以曝光光線透射由各透鏡所構成的光 區域严大。因此’若將極化分光器等偏光轉換元 ' '透鏡荨光學系統之下游，則必須要有對應遮罩16 ί 體的大奴大型偏光元件，而使曝絲置大型 化，以上皆為其問題點。 坡番於此類問題點所製成，目的在於提供-種無須使 裝ΐΐΐΐί即可選擇性地射出p偏光及s偏光的直線偏光 之曝光光線雙方之曝光農置。 [解決問題之技術手段] 6 201222167 依本發明的曝光裝置，具有： 光源，射出曝光光線； 宝丨忐’自該光源入射進來曝光光線，並將該入射光分 ί任光及s偏光的絲偏光之曝光光線，而使其 於光均=射過該極化分光器之曝光光線的強度在垂直 及 聚光透鏡，使透射過該複眼透鏡的曝光光線成為平行光 ;以 ，罩，形成有既定的光透射區域的圖案，使透射過該聚光透 鏡的曝光光線對應該圖案而透射； «亥曝光裝置並將透射過該遮罩的曝光光線照射在曝光對象構 件而使其曝光； 該曝光裝置之特徵在於： ^該極化分光器，係設置成能以該曝光光線的光軸為旋轉中心 方疋轉，且可設定在相對於該旋轉中心的反射透射面之方向相差 。之第1位置與第2位置； 當該極化分光器位於該第丨位置時，使該ρ偏光及s偏光中 任一方的第1直線偏光透射過該反射透射面，而另一方的第2直 線偏光於該反射透射面被反射； 、當該極化分光器位於該第2位置時，使該第2直線偏光透射 過該反射透射面，而該第1直線偏光於該反射透射面被反射。 一在依本發明的曝光裝置中，例如該極化分光器係在垂直於該 曝光光線的光轴之面上並排配置有複數個；例如該極化分光器係 沿著垂直於該曝光光線的光軸之第1方向上分割成複數個，i長 邊方向沿著該第1方向。 又，例如該遮罩，具有互相平行延伸的複數道圖案； 該曝光裝置，更具有： 驅動裝置，用以驅動該遮罩使其沿著垂直於該圖案的方向移 動；以及 201222167 控制裝置，控制該驅動裝置； ^控制裝置控制該驅動裝置而使得：在該第1位置中的該極 Π，、透射光透射職魏魏及該聚錢鏡喊射該遮 罩’、错由誠射級對賴随的树紐㈣件之帛丨光照射 區域曝光之後’令該遮罩往垂直於麵案的方向移動； 而在該第2位置中的雜化分絲之透射光透射過該複眼透 鏡及該聚光透鏡而透_鮮，藉由此透射光使㈣應於該圖案 的該曝光對象構件之該第1光照龍域相異之第2光照射區 光0 '、 [對照先前技術之功效] ，依本發明的曝光裝置，由於將曝光光線分割成Ρ偏光及8偏 光的直線偏光之曝光光線之極化分光器，係設置成能以光軸為旋 轉中心旋轉，且可設定在相對於該旋轉中心的反射透射面之方向 相差90°之第1位置與第2位置，所以可選擇性地射出ρ偏光及s 偏光的直線偏光之曝光光線雙方。而在本發明中，由於極化分光 益，係配置於較複眼透鏡及聚光透鏡更靠上游的曝光光線之光線 路ϋ上，所以.入射的曝光光線的光束細小，不必使裝置整體大型 化。又，由於複眼透鏡及聚光透鏡，係配置於較極化分光器更靠 下游的曝光光線之光線路徑上，所以能使強度均勻化的品質良好 之平行光透射遮罩，來將曝光對象構件曝光。 【實施方式】 以下，參照附圖具體説明本發明的實施態樣。首先，説明第1 實施態樣的曝光裝置的構造。圖1係顯示依本發明的實施態樣之 曝光裝置的構造之示意圖。圖2(a)及圖2(b)係在依本發明的第！ 實施態樣之曝光裝置中，顯示偏光轉換元件之圖。如圖1所示， 本發明的曝光裝置1，與以往的光定向方式之曝光裝置同樣具有： 光源11，射出曝光光線；複眼透鏡13，使曝光光線的強度在垂直 於光轴的面内均勻化；聚光透鏡14，令複眼透鏡13的透射光為平 行光而透射；以及遮罩16，使聚光透鏡14的透射光對應光透射區 8 201222167 域的圖案而透射。而藉由透射遮罩16 0光將曝光對象構件2曝 光。另外’說明在本實施態樣中，曝光對象構件2為膜片，將^ 片的表面之定向材料膜曝光而朝既定方向定向來製3D 用偏光膜片之情形。 ”、具不益 、在本發明中，作為偏光轉換元件的極化分光器15，係配置於 由複眼透鏡13及聚光透鏡14所猶^光學祕之上游，並設置 成能以曝光光線的光轴為旋轉中心旋轉。而極化分光器15，可# 定在相對於該旋轉中心的反射透射面之方向相差90。之 ς 與第2位置。關於使極化分光器^旋轉之構造，例如只要將 構件(未圖示)固定在不成為反射光的光線路徑之極化分光器15的 側面，使該支持構件與極化分光器15 一起旋轉即可。 極化分光器15 ’係例如將2個柱狀的直角稜鏡貼合者，於接 口面，例如施加有由介電多層膜或金屬薄膜所構成的塗佈。因此， 極化分光H 15的塗細部分，係作域射p偏光及8偏光並中任 二方並反射另-方之反射透射面而設置著。因此，紐町、p偏 ，及s偏摘光人射在極化分光器15 ’則可將p偏光及s偏光的 各偏光成分分離。依本實施態樣的極化分光器15，如圖2所示， 係1邊為例如10至20mm的立方體形狀物。如圖2所示，在 j樣中，極化分光器15，係設置成：直角稜鏡彼此的接合面(反 射透射面)對於人射:杨綠呈45。麟；在域2(撕示的第！ 於塗佈膜部分(反射透射面）’p偏光的曝光光線透射，並 使S偏光的曝光光線往對於入射方向呈9〇。傾斜之方向反射。又， Γ第Λ置中，如圖2(b)所示，透射極化分光器15的反射透 ^面之曝光光線，係成為從P偏光的直線偏光相位呈，偏移的 光的直線偏光。亦即，在第2位置中，極化分光器 15，,係k置成：在反概射面巾s偏光轉絲線義，並使p 偏光的曝光光線往對於入射方向呈90。傾斜之方向反射。 U11係射出例如紫外光的光源，例如：水銀燈、氣氣燈、 準/刀子燈以及i外光LED等，可使關出連續光或脈衝雷射光之 201222167 光源。在本實施態樣中。在從光源u射出的雷射光等曝光光線的 光線路徑上，配置了 2個全反射鏡12，從光源11射出的曝光光線 因全反射鏡12而被反射，入射在極化分光器15。 複眼透鏡13，係例如具有同一形狀及焦點距離等的複數個凸 透鏡在寬方向及長方向呈棋盤網格狀配置，整體略呈平板狀形成 者。而入射在複眼透鏡的各凸透鏡之曝光光線，分別在焦點聚 光之後擴散’而分割成複數道曝光光線重疊地朝向下個光學系統 構件照射。因此，即使在朝向複眼透鏡13的入射光例如在垂直於 光軸的面内發生不均勻的強度分布之情形，亦可使該強度分布均 勻化。例如從光源射出的曝光光線，雖然其強度在垂直於光軸的 面内發生高斯分布(gaussiandistribution) ’或因全反射鏡12的反射 而產生照度瑕疵，但可藉由設置複眼透鏡13，來解決此等問題。 聚光透鏡14 ’係例如設置成f值與複眼透鏡13相同之聚焦透 鏡。亦即，在本實施態樣中，配置有聚光透鏡14，俾使複眼透鏡 13的焦點與聚光透鏡14的焦點位於同一位置。因此，從複眼透鏡 13入射在聚光透鏡14的曝光光線，成為平行光的透射光。 在本實施態樣中的遮罩16，具有與以往同樣的雜。亦即， 遮罩16在框體16a内侧的圖案形成部16b帽成有複數道光透射 區域的圖案16c，其長邊方向沿著膜片的掃描方向。圖案脱係以 -定間隔二例如以透射光的照射區域鱗晝素寬度隔開之方式形 成。在本貫施態樣中，料16，係例如由未圖示的驅動裝置所驅 動，並由控制裝置控制驅動裝置，從而可調整遮罩16的位置 此’可將透射遮罩16的圖案16c之曝光光線的照射區域，調整 例如垂直於圖案16c的方向。 门正在 在以往的曝光裝置中，雖然必須讓偏光轉換元件對應 的光透射區域整體的大小穩其大，但在本實施^中 為偏光轉換元件雜化分光n 15，係配贿眼透鏡丨4 源η」則的上游之位置。較該複眼透鏡13及聚光透鏡14等光 統更#光源11侧的位置，係曝光光線的光束細小 ^系 所設置之極化分光器15，可使用較以往更細小者。因此，=本 10 201222167 發明’即使在曝光裝置中，係設置成可選擇性地照射p偏光及S 偏光的$線偏光之曝光光線雙方之情形，裝置整體亦不會大型化。 接著’參照圖2至圖4說明本實施態樣的曝光裝置之動作。 另外’在本實施態樣中，圖2⑻所示的利用P偏光的透射光之曝 光’係對應圖3 ;圖2(b)所示的利用S偏光的透射光之曝光，係對 應圖4。在本實施態樣中，首先如圖2⑻所示，使支持構件與極化 分光器15 —起旋轉，俾使以曝光光線的光軸為旋轉中心之極化分 光器15的位置位於第丨位置，進而使p偏光的曝光光線透射，並 使S偏光的曝光光線反射。 少接著，從光源η射出曝光光線。從光源11射出的曝光光線， 係例如無偏光的光，其p偏光成分及s偏光成分約為各半。從光 源11射出的無偏光之曝光光線，因2片全反射鏡12而被反射， 成為圖2(a)所示之朝向極化分光器15的入射光。由於該入射光， 位於光源η的上游，所以相較於下游側，光束較細小。因此，即 使在配合該光束而使用細小的極化分光器15之情形，亦能使所有 曝光光線確實入射。而入射光，係在極化分光器15的塗佈膜部分 (反射透射面)分割成Ρ偏光成分與S偏光成分，而只有Ρ偏光的直 線偏光之曝光光線透射；s偏光的直線偏光之曝光光線，在反射透 射面被反射，無法用於曝光。 透射極化分光器15的P偏光之曝光光線，係入射在複眼透鏡 13。複眼透鏡13係複數個凸透鏡呈棋盤網格狀配置；入射光，係 ，為朝向各凸透鏡的入射光而被分割，在透射各凸透鏡之後，於 每個j透鏡，分別在焦點聚光並擴散。而分割成複數道曝光光線 ，重S地照射在聚光透鏡14。因此，透射複眼透鏡13並入射在聚 光透鏡14的入射光，在垂直於光軸的面内強度分布均勻化，而解 決了照度瑕疫。 而曝光光線，係透射聚光透鏡14而朝向遮罩16。由於聚光透 鏡14係設置成f值與複眼透鏡13相同，所以聚光透鏡14的透射 光’作為平行光朝向圖3⑻所示之遮罩16。 如圖3(a)所示，於遮罩16，在圖案形成部16b中形成有複數 201222167 道光透射區域的圖案16C，該等圖案16c之長 ，方向，·藉由照射透射該圖案16c的光，來使曝的掃 产ϋ ΐ膜。另外，在圖3及後述圖4中，在定向膜d i 付號旁所標記之箭頭，絲示各定向膜的定向 在 所示之定向膜2a中，其定向方向為9〇。。 在該圖3(b) 在連續曝光之情形中’在持續曝光光線的照射之 ，p偏光的曝光光線所曝光的11域，“膜片 方向上延伸成帶狀之方式形成。另外 =，當在圖3(b)所示之狀態下形成了定向膜，則藉由閉3= 置於複眼透鏡13與聚光透鏡14之間的遮擋器(未圖示），來停止利 用P偏光的曝光光線之曝光。即使在連續曝光的情形，當藉由p 偏光的曝光光線在所應形成的區域形成了定向膜，則與上^ 地閉上遮擋器，以停止曝光。 、 7 當利用P偏光的曝光光線之曝光結束，則藉由未圖示的控制 裝子來控制固定於遮罩16的框體16a之驅動裝置，從而如圖4(a) 所示’使遮罩16僅以例如1圖案寬度往圖案i6c的寬方向(垂直於 圖案16c的方向)移動。而關於極化分光器μ，係使支持構件與極 化分光裔15 —起以曝光光線的光軸為旋轉中心旋轉9〇。，以令其 從圖2(a)所示之狀態變成圖2(b)所示之狀態。在該圖2(b)所示之第 2位置中，在極化分光器15的反射透射面，δ偏光的曝光光線透 射’ P偏光的曝光光線反射。 因此，當使極化分光器15旋轉之後，開啟遮擋器，重新開始 來自光源11的曝光光線之射出，則從光源η通過全反射鏡12入 射在極化分光器15的曝光光線，係在極化分光器15内部之塗佈 膜部分(反射透射面)分割成ρ偏光成分與S偏光成分，S偏光的直 線偏光之曝光光線透射；Ρ偏光的直線偏光之曝光光線，在反射透 射面被反射，無法用於曝光。 然後’透射極化分光器15的曝光光線，通過各光學系統及遮 12 201222167 f 16，使曝光對象構件2的表面之定向材料膜曝光，如 ΪP偏光的曝光光線曝光之區域之方式使各ί 曝光區姻的未曝光區域曝光。藉此，形成定向方向不同g 2b的)定賴。如圖4所示，由於該曝光光線為s偏光的直 的2膜，成為在寬方向鄰接的帶狀區域間相位相差 圖4(b)所示之定向膜2b的定向方向為〇。 f此，猎由令該轉.區域的寬度等·例如晝素寬度，而可 製造的膜片作為3D顯示器用的偏光臈片使用。亦即，該膜片具 =4 λ板相關功能；若使直線偏光的影像表示賴光透射^ ，片，則在每個由複數個畫素所構成並於膜片的寬方向延伸^ 轉5向互相相反的圓偏光之透射光。可將該圓偏 =用。另外，藉由本實施態樣所製造的偏光膜片，適合作ί =A_1Cal Alignment ’垂直定向)方式的3D顯示器用偏光膜= 如上所述，在本實施態樣中，無須使裝置整
P S 又、猎由1 13曝光裝置來製造3D顯示器用的偏光膜片。’、 由於複眼透鏡13及聚光透鏡14係配置於較極化 更罪下游轉光光線之光線雜上’所魏使強度均勻。 質良好之平行光透射遮罩16，來將定向材料膜曝光。 ’ 另外，在本實施態樣中，雖說明了比起圖3(c)的第2位 行了圖3(b)所示的第i位置中的曝光之情形，但在本 ’， 用P偏光的曝光光線之絲，亦可先進行_ x 光光線之曝光。 1旬π的曝 ，在本實施態樣中，雖使遮罩16往垂直於掃描方向的寶方 但亦可蚊遮罩16的位置，使曝光對象構件2 3 知描方向的寬方向移動。 直於 進而，在本實施態樣中，雖說明了設置複眼透鏡丨 鏡14以作為光學系統之情形，但在無翻用各透鏡的 13 201222167 形’亦可不設置複眼透鏡13及聚光透鏡14。 而，在本實施態樣中，雖說明了製造VA方式的3D顯示 =偏光則之情形，但例如藉由變更p偏光及s偏光的各眼、 =的照射角度，如圖5所示，亦可分別形成偏光方向為+45』: ^向膜2a及偏光方向為—45。的定向膜％。如此形成的偏 L合作為IPS(In Plane Switching，橫向電場效應)方式的3D顧示 用偏光膜片使用。 ”、、貝丁盗 更進而，在本實施態樣中，雖然如圖丨所示，使從曝光 射出的曝光光線對於遮罩16的圖案形成面傾斜而照射:但^ 發明中，只要使既定曝光光線透射遮罩16的圖案16c即可， ，’並不因對於_形成面的曝絲線之歸角度而有任何^ =例如如圖6所示，亦可將從曝絲置1()射出的曝光光線 圖案形成面垂直地照射。 、 接著，說明依本發明的第2實施態樣之曝光裝置。圖7 ，7(b)係在依本發明的第2實施態樣之曝光裝置中，顯示偏 換元件之圖。在本第2實施態樣中，複數個極化分光器15，在垂 直於曝光光線的光軸之面上並排配置於其寬方向及長方向。盆 構造與第1實施態樣相同。 八 —本貫施態樣的極化分光器15，係例如對應入射光的光束比第 \實施態樣大之情形，而並排配置複數個立方體形狀物。在此情 曝光光線亦人射在各元件_交界部分，使曝光絲的強^ 为布變得不均勻’或使照度瑕鍊得比第丨實施態樣大，此亦為 吾人所思及L在以往的曝光裝置中，由於在光學系統的下游設置 有極化分光器15，所以曝光光線在不均勻的強度分布之狀能及昭 度瑕疵大之狀態下，照射在定向材料膜。相對於此，在本^施^ ，中，極化分光器15，係配置於較複眼透鏡13及聚光透鏡、14 ^ 罪上游的曝光光線之光線路徑上。因此，曝光光線，在透射極化 分，器15之後，藉由複眼透鏡13施以強度分布之均勻化。因此， 與第1實施態樣相同，能使強度均勻化的品質良好之平行光透射 遮罩16，來將膜片曝光。， 201222167 ϋ在本實施態樣中，雖然採取以複數個極化分光器 15 但即使例如像圖\的先轴之面上沿其寬方向及長方向並排配置， 糾盘!二ti方向沿著垂直於曝光光線的光軸之—方向，亦可得 效果。又，即使在本實施態樣中，以 用興系1貫轭態樣同樣的各種變形例。 ^ 使用實施態射，雖敘述了關於曝光對象構件係 到光2 ίΐί彡成定向材料膜之則，使定向材料膜受 夺面^ jit顯示器用的偏光膜片之情形，但即使在將於 料膜的玻魅板作為曝光對象構件使用之情形， 的曝域置’亦可制同 。 [產業上利用性]
裝置，可對曝光對象構件分顺擇性地照射P 偏先及S糾的直線偏光之曝光錢 偏光膜片之製造及對玻璃基板表面狀向膜之形成。 的 【圖式簡單說明】 圖1係顯示依本發明的實施態樣之曝光裝置的構造之示意圖。
圖2⑻及(b)係在依本發明的第i實施態樣之 示偏光轉換元件之圖。 T W —，3(aK纖示遮罩的一例之平面圖；圖3(b)及圖_係以一例 顯示藉由圖3(a)的遮罩所形成的定向膜之圖。 圖4(a)係顯示在形成如圖3(b)及圖⑽般的定向膜後的遮罩位 置之圖；目4(b)及圖4(c)係以一例顯示藉由圖4⑷所示位置的遮罩 所形成的定向膜之圖。 圖5係顯示藉由本實施態樣之曝光裝置所形成的定向膜之變 形例之圖。 、 圖6係顯示依本發明的實施態樣之曝光裝置的變形例之示意 圖，並顯示對於遮罩的随形成面垂直照祕絲線之情形。。 圖7(a)及(b)係在依本發明的第2實施態樣之曝光裝置中，顯 15 201222167 示偏光轉換元件之圖。 ，顯示偏光轉換元件 的變2實嶋之曝親置中 示以往的曝光農置的構造之示意圖。 由R 糸顯不遮罩的一例之平面圖；圖10(b)係以—例领干获 由圖1〇_遮罩所形成的定向膜之圖。 礼，、員不错 【主要元件符號說明】 1、10 :曝光裝置 2:曝光對象構件 2a' 2b :定向膜 11 :光源 12 :全反射鏡 13 .複眼透鏡 14 :聚光透鏡 15 :極化分光器(偏光轉換元件) 16 :遮罩 16a :框體 16b :圖案形成部 16c ·圖案