光照射装置
【課題】 偏光光をマスクを介して被照射物に照射する光照射装置において、マスクのパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができ、しかも、十分に高い消光比を得ることのできる光照射装置を提供すること。
【解決手段】 この光照射装置は、ショートアーク型の放電ランプおよびリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、集光部材とマスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されている。
【解決手段】 この光照射装置は、ショートアーク型の放電ランプおよびリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、集光部材とマスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状パターンを形成するために用いられる光照射装置に関し、更に詳しくは、例えばパターン化位相差フィルムの製造工程において、光重合性液晶材料または光配向膜に光を照射するために好適な光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ映像表示装置は三次元立体映像を現出させるものであり、このような３Ｄ映像表示装置としては、従来、劇場用のものやテレビ再生用のものが開発されており，今後において、アミューズメント施設、店舗ディスプレイ、医療などの用途に利用されることが期待されていることから、近年、脚光を浴びている。
【０００３】
３Ｄ映像表示装置は、偏光の振動方向が異なる右目用映像および左目用映像を、右目用映像のみを透過する偏光板付右目用レンズと、左目用映像のみを透過する偏光板付左目用レンズとからなる偏光メガネを介して捉えることにより、観察者において、左目用映像および右目用映像の合成映像がひとつの立体映像として認識される構成とされており、このような３Ｄ映像表示装置は、例えば特許文献１に記載されている。
そして、３Ｄ映像表示装置においては、観察者の左目および右目のそれぞれに認識させる左目用映像と右目用映像とを区別するために、パターン化位相差フィルムが用いられている。
【０００４】
また、液晶表示装置等においては、その性能を向上させる手段として、液晶ポリマー層を有するパターン化位相差フィルムを用いることが提案されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
このようなパターン化位相差フィルムは、図１６（Ａ）に示すように、フィルム基材９０上に配向膜９１を介して形成された光重合性液晶材料層９２に対して、それぞれ線状の多数の遮光部９６および多数の透光部９７が交互に並ぶよう配置されてなるマスク９５を介して光を照射することにより、図１６（Ｂ）に示すように、ストライプ状のパターンの液晶ポリマー層９３を形成し、その後、残存する光重合性液晶材料層９２を除去することによって得られる。
このようなパターン化位相差フィルムの製造において、紫外光などの活性エネルギー線を光重合性液晶材料層９２に対して広範囲にわたって照射することによって量産性を高めるために、通常、ロングアーク型の放電ランプを具えた光照射装置が用いられ、マスク９５は、遮光部９６および透光部９７が伸びる方向（図１６において紙面に垂直な方向）が、ロングアーク型の放電ランプの長手方向に直交するよう配置される。
【０００６】
しかしながら、このような光照射装置においては、以下のような問題がある。
すなわち、ロングアーク型の放電ランプは線光源であるために、光学系によって、放電ランプから放射される光を当該放電ランプの長手方向において互いに平行な平行光とすることができない。このため、図１７に示すように、マスク９５の透光部９７を透過する光の一部が、マスク９５にその面方向に対して斜交して入射されることにより、被照射物である光重合性液晶材料層９２における遮光部９６の縁部の直下に位置する領域に照射される結果、マスク９５のパターンに忠実で解像度の高いパターンを有する液晶ポリマー層９３を形成することが困難である。
【０００７】
また、このような光照射装置においては、被照射物の種類や使用目的如何により高い消光比（所望の偏光成分の光量／不所望の偏光成分の光量）が要求される場合があるが、従来における偏光光を照射する光照射装置では、かかる要求に十分に応えることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−０６３８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−０７９９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、偏光光をマスクを介して被照射物に照射する光照射装置において、マスクのパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができ、しかも、十分に高い消光比を得ることのできる光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光照射装置は、ショートアーク型の放電ランプ、および、当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、当該光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、当該集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、前記集光部材と前記マスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、
前記偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光照射装置においては、被照射物を前記マスクにおける透光部が伸びる方向に搬送する搬送手段を有し、
前記被照射物がフィルム状のものであり、前記搬送手段は、前記被照射物に接して搬送するローラーを有し、当該ローラーに接する箇所において光が前記被照射物に照射される構成とされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光照射装置においては、前記マスクは、その法線が前記集光部材から当該マスクに対して入射される入射光の光軸に沿って伸びる状態で、配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限する遮光板をさらに備えており、 前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の最大入射角度をβ1 、前記集光部材からマスクに対して入射される入射光の光軸上における前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH1、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記偏光素子の法線の、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対する傾斜角度α1 が、下記式１を満足する大きさとされていることが好ましい。
【００１３】
【数１】
【００１４】
さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記マスクが、その法線が前記集光部材からの光の光軸に対して傾斜する状態で、前記偏光素子と平行に配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限するための遮光板をさらに備えており、
前記集光部材によって集光される前記入射光の集光角の半角をδ、前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH2、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸の、前記偏光素子の法線に対する傾斜角γが、下記式２および式３の関係を満足する大きさとされていることが好ましい。
【００１５】
【数２】
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光照射装置によれば、基本的には、光源素子を構成する放電ランプとして、点光源であるショートアーク型のものを用い、このような放電ランプを有する複数の光源素子を一方向に並ぶように配置されてなる光源素子列によって光出射部が構成されているため、光源素子の各々における放電ランプから放射される光を、光源素子における各々のリフレクタおよび集光部材によって、光源素子が並ぶ一方向において互いに平行な平行光とすることが可能となり、これにより、被照射物におけるマスクの遮光部の直下に位置する領域に偏光光が照射されることが防止または抑制される結果、被照射物において、マスクのパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができる。
しかも、偏光素子が、その法線が集光部材からマスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対して傾斜して配置された構成とされていることにより、マスクの表面における散乱により偏光方向が一部解除された反射光が偏光素子によって反射されてマスクに再入射されることが防止または抑制されるので、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光成分の偏光光を被照射物に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図である。
【図３】図１に示す光照射装置をＢ−Ｂ線で切断して示す平面断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光照射装置における光出射部の構成の概略を示す正面図である。
【図５】マスクの具体的な構成の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】マスクにおける集光部材からの光が入射される有効照射幅、マスクと被照射物との間のギャップの許容変動値、およびローラーの半径の関係を示す説明図である。
【図７】本発明の光照射装置によって照射される光の向きを概念的に示す説明図である。
【図８】偏光素子の一例における構成を示す説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】パターン化位相差フィルムの製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１０】従来の光照射装置によって照射される光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１１】本発明の光照射装置の他の構成例における光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１２】本発明の光照射装置のさらに他の構成例における光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１３】本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。
【図１４】本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。
【図１５】図１４に示す光照射装置における複合レンズの構成を示す説明図である。
【図１６】パターン化位相差フィルムの製造工程の一例を示す説明図である。
【図１７】従来の光照射装置によって照射される光の向きを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図、図３は、図１に示す光照射装置をＢ−Ｂ線で切断して示す平面断面図、図４は、第１の実施の形態に係る光照射装置における光出射部の構成の概略を示す正面図である。
この光照射装置は、例えばパターン化位相差フィルムを製造するために用いられるものであって、複数例えば３つ以上の光源素子１２よりなる光源素子列１１を有する光出射部１０と、この光出射部１０からの光を、後述する光源素子１２が並ぶ一方向に伸びる線状に集光する集光部材２０と、この集光部材２０からの光をストライプ状に整形するマスク３０と、集光部材２０とマスク３０との間の光路上に配置された偏光素子４５と、例えば位相差フィルム製造用の光重合性液晶材料若しくは配向膜材料よりなる被照射物Ｗを搬送する搬送手段４０とを備えている。
【００１９】
光出射部１０を構成する光源素子列１１においては、光源素子１２の各々が、一方向（図２において紙面に垂直な方向。以下、この一方向を「ｘ方向」ともいう。）に並ぶよう配置されている。光源素子列１１における光源素子１２の各々は、発光管１４内にその管軸に沿って互いに対向するよう一対の電極（図示省略）が配置されてなるショートアーク型の放電ランプ１３と、この放電ランプ１３を取り囲むよう配置された、当該放電ランプ１３からの光をその光軸と平行方向に反射するリフレクタ１５とを有する。
【００２０】
放電ランプ１３としては、発光管１４内に水銀、希ガスおよびハロゲンが封入された、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光を高い効率で放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。このような放電ランプ１３において、一対の電極間の電極間距離が例えば０．５〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ3 である。
【００２１】
この光照射装置において、リフレクタ１５は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面１６を有するパラボラミラーにより構成されている。当該リフレクタ１５は、その光軸Ｃが放電ランプ１３における発光管１４の管軸上に位置され、かつ、その焦点Ｆが放電ランプ１３における電極間の輝点に位置されるよう配置され、この状態で、固定部材１８によって放電ランプ１３に固定されている。
【００２２】
また、この光照射装置において、集光部材２０は、ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面２１を有する、ｘ方向に沿って伸びるシリンドリカルパラボラミラーにより構成されている。当該集光部材２０は、光出射部１０における各リフレクタ１５の光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するよう配置されている。
この集光部材２０は、目的とする波長の紫外光のみを反射させ、不要な可視光および赤外光を透過させるコールドミラーコーティングが施されてなるものであってもよい。
【００２３】
マスク３０は、ｘ方向に長尺な矩形の板状のものであって、集光部材２０の下方において、その法線Ｈ1 が当該集光部材２０からマスク３０に入射される入射光（集光部材２０による反射光）の光軸Ｌ1 に沿って伸びる状態で、配置されている。このマスク３０は、それぞれｘ方向に垂直な方向（図２および図３において左右方向。以下、この方向を「ｙ方向」ともいう。）に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部がｘ方向に交互に並ぶよう配置されてなるものである。
図５は、マスク３０の具体的な構成の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。このマスク３０においては、例えば石英ガラスよりなる透光性基板３１の一面３１Ａに、例えばクロムよりなる多数の線状の遮光膜３２が所要の間隔で離間して並ぶよう配置されており、遮光膜３２が形成された領域によって線状の遮光部３５が形成され、隣接する遮光膜３２間の領域によって透光部３６が形成されている。このマスク３０は、遮光部３５および透光部３６が形成された透光性基板３１の一面３１Ａが被照射物Ｗと対向するよう配置され、図５（Ａ）において破線Ｌｂで示すように、遮光部３５および透光部３６が並ぶｘ方向に伸びる帯状の光が透光性基板３１の他面（以下、「マスクの光入射面」ともいう。）３１Ｂ側から入射される。
【００２４】
被照射物Ｗは、後述する搬送手段４０によってｙ方向に搬送されるため、マスク３０は、被照射物Ｗに対して離間して配置される。マスク３０と被照射物Ｗとの間の最小ギャップＧは、例えば５０〜１０００μｍである。
また、被照射物Ｗは、後述するローラー４１に接した状態で搬送されることにより、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップは、当該被照射物Ｗがｙ方向に搬送されるにつれて変動するため、マスク３０における集光部材２０からの光が入射される有効照射幅ｄは、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値や、ローラー４１の半径を考慮して可能な範囲で小さく設定することが好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、被照射物Ｗが搬送されてマスク３０の直下領域を通過する際には、被照射物Ｗとマスク３０との間のギャップは、先ず、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて小さくなり、マスク３０の中央位置の直下に到達した後には、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて大きくなるが、最小有効照射幅が大きい程、ギャップの変動幅も大きくなるため、後述するマスク３０のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することができないからである。
具体的には、図６に示すように、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値をａ、ローラー４１の半径をｒとしたとき、有効照射幅ｄは、ｄ＝√｛ｒ2 −（ｒ−ａ）2 ｝×２により求めることができる。この式において、理論上は、被照射物Ｗを厚みを勘案することが必要であるが、被照射物Ｗの厚みは、ローラー４１の半径に比較して極めて小さいため、無視することができる。具体的な例を挙げると、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値が５０μｍ、ローラー４１の半径ｒが３００ｍｍである場合には、有効照射幅ｄは約１１ｍｍ以下であることが好ましい。従って、上記した光出射部１０におけるショートアーク型の各放電ランプ１３からの放射光を、各リフレクタ１５および集光部材２０によりｘ方向に伸びる線状に集光することが、かかる有効照射幅ｄの範囲内に光を集光させるために有効であり、ひいては、マスク３０のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することに繋がる。
【００２５】
搬送手段４０は、被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー４１を有する。具体的には、ローラー４１は、被照射物Ｗに接する箇所がマスク３０の直下位置に位置されるよう、当該ローラー４１の回転中心軸Ｏがｘ方向に伸びる姿勢で配置されており、当該ローラー４１が回転することにより、被照射物Ｗがｙ方向に搬送される。
被照射物がフィルム状のものである場合には、搬送手段４０が被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー４１を有するので、ローラー４１の偏芯を少なくすることにより、マスク３０と、ローラー４１に接したフィルム状の被照射物Ｗとの間のギャップを一定に保つことができる。
かかるローラー４１よりなる搬送手段４０を用いることにより、被照射物Ｗがフィルム状である場合に、被照射物Ｗがローラー４１に接した状態で搬送されるため、偏芯の少ないローラーを使用すれば、マスク３０とローラー４１とに接したフィルム状の被照射物Ｗとの間のギャップを一定且つ小さく保つことができる。なお、ローラー４１に冷却手段を設けることにより、被照射物Ｗに高照度の紫外光が照射された場合でも、被照射物Ｗに接したローラー４１によって被照射物Ｗを冷却することができるので、被照射物Ｗが高温化することによりシュリンクなどの熱変形を防止することができる。
【００２６】
また、この光照射装置においては、図７に示すように、マスク３０における光入射面３１Ｂおよび被照射物Ｗの表面によって反射された光がマスク３０に再入射されることを防止する遮光板５０が、マスク３０における透光性基板３１の他面３１Ｂに当接して設けられている。
遮光板５０は、例えば、紫外線吸収性を有する材料により構成されており、このような遮光板５０を構成する材料としては、例えば、エンジニアリングプラスチック、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの樹脂材料、セラミック材料、あるいは、ステンレス鋼などの金属材料などを例示することができる。ここに、遮光板５０がＣＦＲＰよりなる場合には、耐紫外線用クリア塗装が表面に施されたものが用いられ、また、ステンレス鋼よりなる場合には、表面が黒色化処理された厚み１ｍｍ程度であるものが用いられる。
遮光板５０は、ｘ方向に伸びる光入射開口５０１を有しており、光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎは、有効照射幅ｄと概ね等しい大きさとされている。このような構成とされていることにより、マスク３０に対して入射される光は、有効照射幅ｄの範囲内に制限され、有効照射幅ｄの範囲外に照射される光は、光入射開口５０１に入射することなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。なお、光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎは、有効照射幅ｄより小さくしてもよい。
【００２７】
偏光素子４５は、例えばワイヤーグリッド偏光素子であり、図８に示すように、例えばガラス若しくは石英ガラスよりなる矩形の透明基板４６の一面に、多数の金属ワイヤー４７が当該透明基板４６の一辺に平行な方向に沿って一定の間隔で配置されて構成されている。金属ワイヤー４７を構成する金属材料としては、光反射率が高いものを用いるが好ましく、具体的には、アルミニウム、銀などを用いることが好ましい。
このような偏光素子（ワイヤーグリッド偏光素子）４５においては、金属ワイヤー４７の配置ピッチの約２倍以上の波長の光が照射されたときに、当該光を構成する振動成分のうち、金属ワイヤー４７が伸びる方向に振動する成分を反射若しくは吸収すると共に、金属ワイヤー４７が伸びる方向と垂直な方向に振動する成分を透過することによって、直線偏光光とされる。
【００２８】
而して、この光照射装置においては、図７に示すように、偏光素子４５は、その法線Ｈ2 が集光部材２０によって集光されながらマスク３０に入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜した状態、具体的には、マスク３０に入射される入射光の光軸Ｌ1 に沿って進行する光成分の正反射方向に伸びる軸（この例では入射光の光軸Ｌ1 と一致）に対して傾斜した状態で、配置されている。
偏光素子４５の法線Ｈ2 の、入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対する傾斜角度α1 は、下記式１の関係を満足する大きさとされていることが好ましい。偏光素子４５が特定の傾斜角度α1 で配置された構成とされていることにより、十分に高い消光比を確実に得ることができる。
以下では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するものであり、マスク３０に対してＰ偏光光を入射させ、Ｓ偏光は偏光素子４５によって反射させる場合について、説明する。また散乱反射した光は正反射方向のみでは無いが、その方向に強い指向性を持っている為以下では正反射方向にて説明する。
【００２９】
【数３】
【００３０】
上記式１において、α1 は、偏光素子４５の法線Ｈ2 の、マスク３０に入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対する傾斜角度〔°〕、β1 は、マスク３０に対する入射光の最大入射角度〔°〕、ＬH1は、マスク３０に対する入射光の光軸Ｌ1 上における、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離〔ｍｍ〕、Ｎは、遮光板５０における光入射開口５０１の一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅〔ｍｍ〕である。
【００３１】
上記式１は次のようにして得られるものである。すなわち、図７（Ａ）に示すように、マスク３０に対する入射光のうち、最大入射角（β1 ）で入射される入射光線Ｉ11は、マスク３０の光入射面３１Ｂによって、正反射方向、すなわち、偏光素子４５の他面４５２上において、偏光素子４５の他面４５２とマスクの法線Ｈ1 との交差位置より概略Ｊ＝ＬH1ｔａｎβ1 の距離だけマスク３０の法線Ｈ1 より図７（Ａ）において左方に離間する位置に向かって反射される。
マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された反射光線Ｉ21は、該光入射面３１Ｂにおける散乱によって、その偏光方向が一部解除され、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態になる。そして、反射光線Ｉ21のうち、Ｐ偏光光は偏光素子４５を透過するのに対し、Ｓ偏光光は偏光素子４５によって、正反射方向、すなわち、マスク３０の法線Ｈ1 を中心として、Ｋ＝ＬH1ｔａｎ２（α1 −β1 ）だけマスク３０の法線Ｈ1 より図７（Ａ）において右方に離間する位置に向かって反射される。
従って、マスク３０に対する入射光線Ｉ11がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射される過程における、当該入射光線Ｉ11の光路のｙ方向の領域の大きさ（Ｋ−Ｊ）が、遮光板５０の光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎよりも大きい状態〔Ｎ＜（Ｋ−Ｊ）〕となるよう、偏光素子４５の傾斜角度α1 を設定すれば、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ31が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。そして、Ｎ＜〔ＬH1ｔａｎ２（α1 −β1 ）〕−ＬH1ｔａｎβ1 の式をα1 について展開することにより、上記式（１）を得ることができる。
なお、偏光素子４５が上記の特定の関係を満足するよう構成されていれば、図７（Ｂ）に示すように、マスク３０に対する入射光のうち、最大入射角β1 で入射される入射光線Ｉ12についても、当該入射光線Ｉ12がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ32が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００３２】
上記の光照射装置においては、光出射部１０から出射された光が、集光部材２０、偏光素子４５およびマスク３０を介して、搬送手段４０によってｙ方向に搬送される被照射物Ｗに照射される。具体的に説明すると、光出射部１０においては、光源素子列１１における各光源素子１２の放電ランプ１３から放射された光が、当該光源素子１２におけるリフレクタ１５の光反射面１６によって反射されることにより、当該リフレクタ１５の光軸Ｃに沿った平行光とされて光出射面１７から集光部材２０に向かって出射される。その後、光出射部１０から出射された平行光とされた光は、集光部材２０における光反射面２１により下方に向かって反射されることにより、ｘ方向に伸びる線状に集光されながら、法線Ｈ2 が当該光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜する状態で配置された偏光素子４５に入射されて、偏光素子４５によって直線偏光光とされて、マスク３０に入射される。このとき、マスク３０に入射される光は、ｘ方向において互いに平行な平行光である。そして、マスク３０に入射された光が当該マスク３０における遮光部３５および透光部３６によってストライプ状に整形されて被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー４１が接する箇所の表面には、マスク３０における遮光部３５および透光部３６のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成されると共に、被照射物Ｗが搬送手段４０によってｙ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００３３】
このような光照射装置においては、光重合性液晶材料を用い、以下のようにしてパターン化位相差フィルムを製造することができる。
先ず、図９（Ａ）に示すように、フィルム基材５１上に、液状の光配向膜用材料を塗布して乾燥または硬化することによって光配向膜用材料層５５Ａを形成する。
次いで、光配向膜用材料層５５Ａに対して、上記の光照射装置によって直線偏光光による選択的露光処理をマスク３０を介して行うことにより、図９（Ｂ）に示すように、フィルム基材５１上にストライプ状にパターニングされた第１の光配向膜５５を形成する。
更に、適宜の光照射装置によって、上記図９（Ｂ）で照射した偏光光と９０°偏光方向が異なる直線偏光光により全面露光処理を行うことにより、図９（Ｃ）に示すように、隣接する第１の光配向膜５５間に第２の光配向膜５６を形成する。
次いで、図９（Ｄ）に示すように、第１の光配向膜５５および第２の光配向膜５６の表面上に、光重合性液晶材料層５７Ａを形成し、その後、光重合性液晶材料層５７Ａに対し、適宜の光照射装置によって全面露光処理を行って、当該光重合性液晶材料層５７Ａを硬化させることにより、図９（Ｅ）に示すように、第１の光配向膜５５上に形成された第１の液晶ポリマー層部分５７およびこの第１の液晶ポリマー層部分５７とは液晶の配向状態が異なる第２の液晶ポリマー層部分５８がストライプ状にパターン化されてなる液晶ポリマー層５９を形成し、以て、パターン化位相差フィルムを得ることができる。
【００３４】
而して、上記の光照射装置によれば、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して特定の傾斜角度α1 で傾斜する状態で配置された構成とされていることにより、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光光を被照射物に照射することができる。このような効果が得られる理由は、以下に示す通りである。
【００３５】
光源よりの光が偏光素子によって偏光されてマスクを介して被照射物に照射される光照射装置において、図１０に示すように、偏光素子４５が当該偏光素子４５に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に沿って配置された構成とされている場合には、マスク３０に対して最大入射角度（β0 ）で入射される入射光線Ｉ11の一部がマスク３０の光入射面３１Ｂによって正反射方向に反射され、この反射光線Ｉ21は、マスク３０の光入射面３１Ｂにおける散乱によってその偏光方向が一部解除されてＰ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態のものとなる。そして、偏光素子４５に再入射されるＰ偏光光が偏光素子４５を透過する一方で、Ｓ偏光光は偏光素子４５によってマスク３０の方向（正反射方向）に反射され、マスク３０に対して所望の偏光光（上記の例ではＰ偏光光）だけでなく不所望な偏光光（上記の例ではＳ偏光光Ｉ31）が入射されるので、消光比が低下することとなる。
然るに、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して特定の傾斜角度α1 で傾斜する状態で配置された構成とされていることにより、本発明に係る上記の光照射装置によれば、図７（Ａ）に示すように、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ11がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ21が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ31となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ31が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図７（Ａ）において右方）に向かって進行してマスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
また、図７（Ｂ）に示すように、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ12についても同様に、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ12がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ22が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ32となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ32が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図７（Ｂ）において右方）に向かって進行してマスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
従って、不所望なＳ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＰ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
【００３６】
なお、上記では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過しＳ偏光光を反射する例について説明しているが、偏光素子４５としてＳ偏光光を透過しＰ偏光光を反射するものを使用することもできる。この場合も、不所望なＰ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＳ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
【００３７】
さらにまた、上記の光照射装置によれば、次のような効果が得られる。
（イ）光源素子１２を構成する放電ランプ１３として、点光源であるショートアーク型のものを用い、このような放電ランプ１３を有する複数の光源素子１２を一方向に沿って並ぶよう配置されてなる光源素子列１１によって光出射部１０が構成されていることにより、当該光源素子列１１を構成する光源素子１２の各々における放電ランプ１３から放射される光を、当該光源素子１２の各々におけるリフレクタ１５および集光部材２０によって、光源素子１２が並ぶ一方向（ｘ方向）において互いに平行な平行光とすることが可能となり、これにより、被照射物Ｗにおけるマスク３０の遮光部３５の直下に位置する領域に偏光光が照射されることが防止または抑制される結果、マスク３０のパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができる。
（ロ）被照射物Ｗをマスク３０における透光部３６が伸びる方向に搬送する搬送手段を備えた構成とされていることにより、例えば一の被照射物Ｗに対して光照射処理を行う毎に被照射物Ｗを交換する、いわゆるバッチ処理方式の構成のものであれば、被照射物Ｗを交換する毎にマスク３０および被照射物Ｗを所要の位置に精度良くアライメントするといった煩わしい作業が必要とされるが、上記の光照射装置によれば、このような作業が不要となるので、光照射処理を迅速に行うことが可能となり、生産効率を高いものとすることができる。
【００３８】
以上においては、偏光素子が前記集光部材からの入射光の光軸に垂直に配置された前記マスクに対して傾斜して配置された構成のものについて説明したが、本発明においては、偏光素子がその法線がマスクに対する入射光の正反射方向の光軸に対して傾斜するよう配置されていればよく、例えば以下のような構成とすることもできる。
【００３９】
図１１は、本発明の光照射装置の他の例における光の向きを概念的に示す説明図である。
この光照射装置においては、集光部材からの光が、その正反射方向の光軸Ｌ2 がマスク３０の法線Ｈ1 に対して傾斜する状態で、マスク３０に対して入射される構成とされている。ここに、マスク３０に対する入射光線は、所定の集光角を有して、ｘ方向に伸びる線状に集光されるものである。
偏光素子４５はマスク３０と平行に配置されており、従って、偏光素子４５はその法線Ｈ2 が集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に傾斜する状態とされている。
【００４０】
この光照射装置においては、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、下記式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていることが好ましい。以下では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するものであり、マスク３０に対してＰ偏光光を入射させ、Ｓ偏光は偏光素子４５によって反射させる場合について、説明する。
【００４１】
【数４】
【００４２】
上記式２および式３において、γは、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角度〔°〕、δは、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角〔°〕、ＬH2は、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離〔ｍｍ〕、Ｎは、遮光板５０における光入射開口５０１の、一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅〔ｍｍ〕である。
【００４３】
上記式２は次のようにして得られるものである。すなわち、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光のうち、最小入射角度β2 （＝γ−δ）で入射される入射光線Ｉ13は、マスク３０の光入射面３１Ｂによって正反射方向、具体的には、偏光素子４５の他面４５２上において、入射光線Ｉ13と偏光素子４５の他面４５２との交差位置（−Ｍ）の、マスクの法線Ｈ1 に対して対称な位置（＋Ｍ）に向かって進行するよう、反射される。マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された反射光線Ｉ23は、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態である。
そして、かかる反射光線Ｉ23のうち、Ｐ偏光光は偏光素子４５を透過するのに対し、Ｓ偏光光は偏光素子４５によって、正反射方向に反射される。マスク３０に対する入射光線Ｉ13がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射される過程における、当該入射光線Ｉ13の光路のｙ方向の領域の大きさ２Ｍ（＝２ＬH2ｔａｎβ2 ）が、遮光板５０の光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎよりも大きい状態（Ｎ＜２Ｍ）となるよう、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γを設定すれば、Ｓ偏光光の反射光線Ｉ33が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができることとなり、Ｎ＜２ＬH2ｔａｎ（γ−δ）の式をγについて展開することにより、上記式（２）を得ることができる。
また、上記式（３）については、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角δより大きいことにより、反射光線Ｉ33が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを一層確実に防止することができる。
【００４４】
そして、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、上式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていれば、マスク３０に対する入射光（Ｐ偏光光）のうち、図１１（Ｂ）に示す最大入射角β3 で入射される入射光線Ｉ14についても、当該入射光線Ｉ14がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ34が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００４５】
以上のように、集光部材からの入射光の、その正反射方向の光軸Ｌ2 が偏光素子４５の法線Ｈ2 に対して傾斜する状態で、偏光素子４５および当該偏光素子と平行に配置されたマスク３０に対して入射される構成の光照射装置においても、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、上記式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていることにより、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光が、マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光のうちの不所望名Ｓ偏光光が、光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができるので、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光光を被照射物に照射することができる。
【００４６】
さらにまた、図１２に示すように、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜する状態で配置されると共に、集光部材からの光が、その正反射方向の光軸Ｌ2 がマスク３０の法線Ｈ1 に対して傾斜する状態で、マスク３０に対して入射される構成とされている。ここに、マスク３０に対する入射光線は、所定の集光角を有して、ｘ方向に伸びる線状に集光されるものである。
【００４７】
このような構成の光照射装置においても、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角θが、マスク３０に対する入射光の最大入射角度β4 〔°〕、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角δ〔°〕、マスク３０の法線Ｈ1 上における、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離ＬH3〔ｍｍ〕、遮光板５０における光入射開口５０１の一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅Ｎ〔ｍｍ〕との関係おいて設定される特定の大きさとされていることにより、不所望なＳ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＰ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
すなわち、図１２（Ａ）に示すように、マスク３０に対して最小入射角度（β4 °）で入射される入射光線Ｉ15がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ25が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ35となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ35が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図１２（Ａ）において右方）に向かって進行するため、マスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
そして、マスク３０に対する入射光（Ｐ偏光光）のうち、図１２（Ｂ）に示す最大入射角（β5 ）で入射される入射光線Ｉ16についても、当該入射光線Ｉ16がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ36が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１３に示すように、集光部材２０は、ｘ方向に沿って伸びるよう配置された、光照射機構１０からの光を一方向に伸びる線状に集光するシリンドリカル凸レンズ２２と、このシリンドリカル凸レンズ２２からの光をマスク３０に向かって反射する平面ミラー２３とにより構成されていてもよい。光出射部１０、マスク３０、偏光素子４５、搬送手段４０は、図１に示す光照射装置を構成するものと同様の構成を有する。
集光部材２０におけるシリンドリカル凸レンズ２２は、光出射部１０における各リフレクタ１５の光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その凸面が光出射面となる向きに、その焦点ｆが平面ミラー２３によって投影される被照射物Ｗの表面上に位置されるよう配置されている。
集光部材２０における平面ミラー２３は、マスク３０の上方において、当該平面ミラーの光反射面２４が、リフレクタ１５の光軸Ｃに対して例えば４５°の角度で傾いた状態で配置されている。
【００４９】
また、図１４に示すように、リフレクタ１５Ｂが、その光軸Ｃを中心とする回転楕円面状の光反射面１６を有する楕円集光鏡により構成されており、集光部材２０が、ｘ方向に垂直な断面が楕円状の光反射面２６を有する、ｘ方向に沿って伸びるシリンドリカル楕円ミラー２５と、このシリンドリカル楕円ミラー２５によって反射された光が入射される複合レンズ２７とにより構成されていてもよい。放電ランプ１３、マスク３０、偏光素子４５、搬送手段４０は、図１に示す光照射装置を構成するものと同様の構成を有する。
【００５０】
この光照射装置におけるリフレクタ１５Ｂは、その光軸Ｃが放電ランプ１３における発光管１４の管軸上に位置され、かつ、その第１焦点Ｆ1 が放電ランプ１３における電極間の輝点に位置されると共に、その第２焦点Ｆ2 が光出射部１０と集光部材２０との間の位置に位置されるよう配置され、この状態で、固定部材１８によって放電ランプ１３に固定されている。
【００５１】
集光部材２０におけるシリンドリカル楕円ミラー２５は、光出射部１０における各リフレクタ１５Ｂの光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その第１焦点ｆ1 がリフレクタ１５Ｂの第２焦点Ｆ2 上に位置され、その第２焦点ｆ2 が被照射物Ｗの表面上に位置されるよう配置されている。
集光部材２０における複合レンズ２７は、図１５に示すように、光出射部１０における光源素子１２の各々に対応する複数のシリンドリカル凸レンズ２８が、ｘ方向（図１５において左右方向）に並ぶよう配置されて構成されている。また、複合レンズ２７におけるシリンドリカル凸レンズ２８の各々は、その凸面が光入射面となる向きに、その焦点がシリンドリカル楕円ミラー２５によって投影されるリフレクタ１５Ｂの第２焦点Ｆ2 上に位置されるよう配置されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 光出射部
１１ 光源素子列
１２ 光源素子
１３ 放電ランプ
１４ 発光管
１５，１５Ｂ リフレクタ
１６ 光反射面
１７ 光出射面
１８ 固定部材
Ｃ リフレクタの光軸
２０ 集光部材
２１ 光反射面
２２ シリンドリカル凸レンズ
２３ 平面ミラー
２４ 光反射面
２５ シリンドリカル楕円ミラー
２６ 光反射面
２７ 複合レンズ
２８ シリンドリカル凸レンズ
３０ マスク
３１ 透光性基板
３１Ａ 一面
３１Ｂ 他面（光入射面）
３２ 遮光膜
３５ 遮光部
３６ 透光部
Ｗ 被照射物
Ｇ 最小ギャップ
４０ 搬送手段
４１ ローラー
Ｏ ローラーの回転中心軸
４５ 偏光素子
４５２ 他面
４６ 透明基板
４７ 金属ワイヤー
５０ 遮光板
５０Ａ 一面
５０１ 光入射開口
５１ フィルム基材
５５ 第１の光配向膜
５５Ａ 光配向膜用材料層
５６ 第２の光配向膜
５７Ａ 光重合性液晶材料層
５７ 第１の液晶ポリマー層部分
５８ 第２の液晶ポリマー層部分
５９ 液晶ポリマー層
９０ フィルム基材
９１ 配向膜
９２ 光重合性液晶材料層
９３ 液晶ポリマー層
９５ マスク
９６ 遮光部
９７ 透光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状パターンを形成するために用いられる光照射装置に関し、更に詳しくは、例えばパターン化位相差フィルムの製造工程において、光重合性液晶材料または光配向膜に光を照射するために好適な光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ映像表示装置は三次元立体映像を現出させるものであり、このような３Ｄ映像表示装置としては、従来、劇場用のものやテレビ再生用のものが開発されており，今後において、アミューズメント施設、店舗ディスプレイ、医療などの用途に利用されることが期待されていることから、近年、脚光を浴びている。
【０００３】
３Ｄ映像表示装置は、偏光の振動方向が異なる右目用映像および左目用映像を、右目用映像のみを透過する偏光板付右目用レンズと、左目用映像のみを透過する偏光板付左目用レンズとからなる偏光メガネを介して捉えることにより、観察者において、左目用映像および右目用映像の合成映像がひとつの立体映像として認識される構成とされており、このような３Ｄ映像表示装置は、例えば特許文献１に記載されている。
そして、３Ｄ映像表示装置においては、観察者の左目および右目のそれぞれに認識させる左目用映像と右目用映像とを区別するために、パターン化位相差フィルムが用いられている。
【０００４】
また、液晶表示装置等においては、その性能を向上させる手段として、液晶ポリマー層を有するパターン化位相差フィルムを用いることが提案されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
このようなパターン化位相差フィルムは、図１６（Ａ）に示すように、フィルム基材９０上に配向膜９１を介して形成された光重合性液晶材料層９２に対して、それぞれ線状の多数の遮光部９６および多数の透光部９７が交互に並ぶよう配置されてなるマスク９５を介して光を照射することにより、図１６（Ｂ）に示すように、ストライプ状のパターンの液晶ポリマー層９３を形成し、その後、残存する光重合性液晶材料層９２を除去することによって得られる。
このようなパターン化位相差フィルムの製造において、紫外光などの活性エネルギー線を光重合性液晶材料層９２に対して広範囲にわたって照射することによって量産性を高めるために、通常、ロングアーク型の放電ランプを具えた光照射装置が用いられ、マスク９５は、遮光部９６および透光部９７が伸びる方向（図１６において紙面に垂直な方向）が、ロングアーク型の放電ランプの長手方向に直交するよう配置される。
【０００６】
しかしながら、このような光照射装置においては、以下のような問題がある。
すなわち、ロングアーク型の放電ランプは線光源であるために、光学系によって、放電ランプから放射される光を当該放電ランプの長手方向において互いに平行な平行光とすることができない。このため、図１７に示すように、マスク９５の透光部９７を透過する光の一部が、マスク９５にその面方向に対して斜交して入射されることにより、被照射物である光重合性液晶材料層９２における遮光部９６の縁部の直下に位置する領域に照射される結果、マスク９５のパターンに忠実で解像度の高いパターンを有する液晶ポリマー層９３を形成することが困難である。
【０００７】
また、このような光照射装置においては、被照射物の種類や使用目的如何により高い消光比（所望の偏光成分の光量／不所望の偏光成分の光量）が要求される場合があるが、従来における偏光光を照射する光照射装置では、かかる要求に十分に応えることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−０６３８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−０７９９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、偏光光をマスクを介して被照射物に照射する光照射装置において、マスクのパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができ、しかも、十分に高い消光比を得ることのできる光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光照射装置は、ショートアーク型の放電ランプ、および、当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、当該光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、当該集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、前記集光部材と前記マスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、
前記偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光照射装置においては、被照射物を前記マスクにおける透光部が伸びる方向に搬送する搬送手段を有し、
前記被照射物がフィルム状のものであり、前記搬送手段は、前記被照射物に接して搬送するローラーを有し、当該ローラーに接する箇所において光が前記被照射物に照射される構成とされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光照射装置においては、前記マスクは、その法線が前記集光部材から当該マスクに対して入射される入射光の光軸に沿って伸びる状態で、配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限する遮光板をさらに備えており、 前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の最大入射角度をβ1 、前記集光部材からマスクに対して入射される入射光の光軸上における前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH1、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記偏光素子の法線の、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対する傾斜角度α1 が、下記式１を満足する大きさとされていることが好ましい。
【００１３】
【数１】
【００１４】
さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記マスクが、その法線が前記集光部材からの光の光軸に対して傾斜する状態で、前記偏光素子と平行に配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限するための遮光板をさらに備えており、
前記集光部材によって集光される前記入射光の集光角の半角をδ、前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH2、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸の、前記偏光素子の法線に対する傾斜角γが、下記式２および式３の関係を満足する大きさとされていることが好ましい。
【００１５】
【数２】
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光照射装置によれば、基本的には、光源素子を構成する放電ランプとして、点光源であるショートアーク型のものを用い、このような放電ランプを有する複数の光源素子を一方向に並ぶように配置されてなる光源素子列によって光出射部が構成されているため、光源素子の各々における放電ランプから放射される光を、光源素子における各々のリフレクタおよび集光部材によって、光源素子が並ぶ一方向において互いに平行な平行光とすることが可能となり、これにより、被照射物におけるマスクの遮光部の直下に位置する領域に偏光光が照射されることが防止または抑制される結果、被照射物において、マスクのパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができる。
しかも、偏光素子が、その法線が集光部材からマスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対して傾斜して配置された構成とされていることにより、マスクの表面における散乱により偏光方向が一部解除された反射光が偏光素子によって反射されてマスクに再入射されることが防止または抑制されるので、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光成分の偏光光を被照射物に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図である。
【図３】図１に示す光照射装置をＢ−Ｂ線で切断して示す平面断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光照射装置における光出射部の構成の概略を示す正面図である。
【図５】マスクの具体的な構成の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】マスクにおける集光部材からの光が入射される有効照射幅、マスクと被照射物との間のギャップの許容変動値、およびローラーの半径の関係を示す説明図である。
【図７】本発明の光照射装置によって照射される光の向きを概念的に示す説明図である。
【図８】偏光素子の一例における構成を示す説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】パターン化位相差フィルムの製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１０】従来の光照射装置によって照射される光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１１】本発明の光照射装置の他の構成例における光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１２】本発明の光照射装置のさらに他の構成例における光の向きを概念的に示す説明図である。
【図１３】本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。
【図１４】本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。
【図１５】図１４に示す光照射装置における複合レンズの構成を示す説明図である。
【図１６】パターン化位相差フィルムの製造工程の一例を示す説明図である。
【図１７】従来の光照射装置によって照射される光の向きを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図、図３は、図１に示す光照射装置をＢ−Ｂ線で切断して示す平面断面図、図４は、第１の実施の形態に係る光照射装置における光出射部の構成の概略を示す正面図である。
この光照射装置は、例えばパターン化位相差フィルムを製造するために用いられるものであって、複数例えば３つ以上の光源素子１２よりなる光源素子列１１を有する光出射部１０と、この光出射部１０からの光を、後述する光源素子１２が並ぶ一方向に伸びる線状に集光する集光部材２０と、この集光部材２０からの光をストライプ状に整形するマスク３０と、集光部材２０とマスク３０との間の光路上に配置された偏光素子４５と、例えば位相差フィルム製造用の光重合性液晶材料若しくは配向膜材料よりなる被照射物Ｗを搬送する搬送手段４０とを備えている。
【００１９】
光出射部１０を構成する光源素子列１１においては、光源素子１２の各々が、一方向（図２において紙面に垂直な方向。以下、この一方向を「ｘ方向」ともいう。）に並ぶよう配置されている。光源素子列１１における光源素子１２の各々は、発光管１４内にその管軸に沿って互いに対向するよう一対の電極（図示省略）が配置されてなるショートアーク型の放電ランプ１３と、この放電ランプ１３を取り囲むよう配置された、当該放電ランプ１３からの光をその光軸と平行方向に反射するリフレクタ１５とを有する。
【００２０】
放電ランプ１３としては、発光管１４内に水銀、希ガスおよびハロゲンが封入された、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光を高い効率で放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。このような放電ランプ１３において、一対の電極間の電極間距離が例えば０．５〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ3 である。
【００２１】
この光照射装置において、リフレクタ１５は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面１６を有するパラボラミラーにより構成されている。当該リフレクタ１５は、その光軸Ｃが放電ランプ１３における発光管１４の管軸上に位置され、かつ、その焦点Ｆが放電ランプ１３における電極間の輝点に位置されるよう配置され、この状態で、固定部材１８によって放電ランプ１３に固定されている。
【００２２】
また、この光照射装置において、集光部材２０は、ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面２１を有する、ｘ方向に沿って伸びるシリンドリカルパラボラミラーにより構成されている。当該集光部材２０は、光出射部１０における各リフレクタ１５の光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するよう配置されている。
この集光部材２０は、目的とする波長の紫外光のみを反射させ、不要な可視光および赤外光を透過させるコールドミラーコーティングが施されてなるものであってもよい。
【００２３】
マスク３０は、ｘ方向に長尺な矩形の板状のものであって、集光部材２０の下方において、その法線Ｈ1 が当該集光部材２０からマスク３０に入射される入射光（集光部材２０による反射光）の光軸Ｌ1 に沿って伸びる状態で、配置されている。このマスク３０は、それぞれｘ方向に垂直な方向（図２および図３において左右方向。以下、この方向を「ｙ方向」ともいう。）に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部がｘ方向に交互に並ぶよう配置されてなるものである。
図５は、マスク３０の具体的な構成の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。このマスク３０においては、例えば石英ガラスよりなる透光性基板３１の一面３１Ａに、例えばクロムよりなる多数の線状の遮光膜３２が所要の間隔で離間して並ぶよう配置されており、遮光膜３２が形成された領域によって線状の遮光部３５が形成され、隣接する遮光膜３２間の領域によって透光部３６が形成されている。このマスク３０は、遮光部３５および透光部３６が形成された透光性基板３１の一面３１Ａが被照射物Ｗと対向するよう配置され、図５（Ａ）において破線Ｌｂで示すように、遮光部３５および透光部３６が並ぶｘ方向に伸びる帯状の光が透光性基板３１の他面（以下、「マスクの光入射面」ともいう。）３１Ｂ側から入射される。
【００２４】
被照射物Ｗは、後述する搬送手段４０によってｙ方向に搬送されるため、マスク３０は、被照射物Ｗに対して離間して配置される。マスク３０と被照射物Ｗとの間の最小ギャップＧは、例えば５０〜１０００μｍである。
また、被照射物Ｗは、後述するローラー４１に接した状態で搬送されることにより、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップは、当該被照射物Ｗがｙ方向に搬送されるにつれて変動するため、マスク３０における集光部材２０からの光が入射される有効照射幅ｄは、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値や、ローラー４１の半径を考慮して可能な範囲で小さく設定することが好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、被照射物Ｗが搬送されてマスク３０の直下領域を通過する際には、被照射物Ｗとマスク３０との間のギャップは、先ず、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて小さくなり、マスク３０の中央位置の直下に到達した後には、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて大きくなるが、最小有効照射幅が大きい程、ギャップの変動幅も大きくなるため、後述するマスク３０のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することができないからである。
具体的には、図６に示すように、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値をａ、ローラー４１の半径をｒとしたとき、有効照射幅ｄは、ｄ＝√｛ｒ2 −（ｒ−ａ）2 ｝×２により求めることができる。この式において、理論上は、被照射物Ｗを厚みを勘案することが必要であるが、被照射物Ｗの厚みは、ローラー４１の半径に比較して極めて小さいため、無視することができる。具体的な例を挙げると、マスク３０と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値が５０μｍ、ローラー４１の半径ｒが３００ｍｍである場合には、有効照射幅ｄは約１１ｍｍ以下であることが好ましい。従って、上記した光出射部１０におけるショートアーク型の各放電ランプ１３からの放射光を、各リフレクタ１５および集光部材２０によりｘ方向に伸びる線状に集光することが、かかる有効照射幅ｄの範囲内に光を集光させるために有効であり、ひいては、マスク３０のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することに繋がる。
【００２５】
搬送手段４０は、被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー４１を有する。具体的には、ローラー４１は、被照射物Ｗに接する箇所がマスク３０の直下位置に位置されるよう、当該ローラー４１の回転中心軸Ｏがｘ方向に伸びる姿勢で配置されており、当該ローラー４１が回転することにより、被照射物Ｗがｙ方向に搬送される。
被照射物がフィルム状のものである場合には、搬送手段４０が被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー４１を有するので、ローラー４１の偏芯を少なくすることにより、マスク３０と、ローラー４１に接したフィルム状の被照射物Ｗとの間のギャップを一定に保つことができる。
かかるローラー４１よりなる搬送手段４０を用いることにより、被照射物Ｗがフィルム状である場合に、被照射物Ｗがローラー４１に接した状態で搬送されるため、偏芯の少ないローラーを使用すれば、マスク３０とローラー４１とに接したフィルム状の被照射物Ｗとの間のギャップを一定且つ小さく保つことができる。なお、ローラー４１に冷却手段を設けることにより、被照射物Ｗに高照度の紫外光が照射された場合でも、被照射物Ｗに接したローラー４１によって被照射物Ｗを冷却することができるので、被照射物Ｗが高温化することによりシュリンクなどの熱変形を防止することができる。
【００２６】
また、この光照射装置においては、図７に示すように、マスク３０における光入射面３１Ｂおよび被照射物Ｗの表面によって反射された光がマスク３０に再入射されることを防止する遮光板５０が、マスク３０における透光性基板３１の他面３１Ｂに当接して設けられている。
遮光板５０は、例えば、紫外線吸収性を有する材料により構成されており、このような遮光板５０を構成する材料としては、例えば、エンジニアリングプラスチック、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの樹脂材料、セラミック材料、あるいは、ステンレス鋼などの金属材料などを例示することができる。ここに、遮光板５０がＣＦＲＰよりなる場合には、耐紫外線用クリア塗装が表面に施されたものが用いられ、また、ステンレス鋼よりなる場合には、表面が黒色化処理された厚み１ｍｍ程度であるものが用いられる。
遮光板５０は、ｘ方向に伸びる光入射開口５０１を有しており、光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎは、有効照射幅ｄと概ね等しい大きさとされている。このような構成とされていることにより、マスク３０に対して入射される光は、有効照射幅ｄの範囲内に制限され、有効照射幅ｄの範囲外に照射される光は、光入射開口５０１に入射することなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。なお、光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎは、有効照射幅ｄより小さくしてもよい。
【００２７】
偏光素子４５は、例えばワイヤーグリッド偏光素子であり、図８に示すように、例えばガラス若しくは石英ガラスよりなる矩形の透明基板４６の一面に、多数の金属ワイヤー４７が当該透明基板４６の一辺に平行な方向に沿って一定の間隔で配置されて構成されている。金属ワイヤー４７を構成する金属材料としては、光反射率が高いものを用いるが好ましく、具体的には、アルミニウム、銀などを用いることが好ましい。
このような偏光素子（ワイヤーグリッド偏光素子）４５においては、金属ワイヤー４７の配置ピッチの約２倍以上の波長の光が照射されたときに、当該光を構成する振動成分のうち、金属ワイヤー４７が伸びる方向に振動する成分を反射若しくは吸収すると共に、金属ワイヤー４７が伸びる方向と垂直な方向に振動する成分を透過することによって、直線偏光光とされる。
【００２８】
而して、この光照射装置においては、図７に示すように、偏光素子４５は、その法線Ｈ2 が集光部材２０によって集光されながらマスク３０に入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜した状態、具体的には、マスク３０に入射される入射光の光軸Ｌ1 に沿って進行する光成分の正反射方向に伸びる軸（この例では入射光の光軸Ｌ1 と一致）に対して傾斜した状態で、配置されている。
偏光素子４５の法線Ｈ2 の、入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対する傾斜角度α1 は、下記式１の関係を満足する大きさとされていることが好ましい。偏光素子４５が特定の傾斜角度α1 で配置された構成とされていることにより、十分に高い消光比を確実に得ることができる。
以下では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するものであり、マスク３０に対してＰ偏光光を入射させ、Ｓ偏光は偏光素子４５によって反射させる場合について、説明する。また散乱反射した光は正反射方向のみでは無いが、その方向に強い指向性を持っている為以下では正反射方向にて説明する。
【００２９】
【数３】
【００３０】
上記式１において、α1 は、偏光素子４５の法線Ｈ2 の、マスク３０に入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対する傾斜角度〔°〕、β1 は、マスク３０に対する入射光の最大入射角度〔°〕、ＬH1は、マスク３０に対する入射光の光軸Ｌ1 上における、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離〔ｍｍ〕、Ｎは、遮光板５０における光入射開口５０１の一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅〔ｍｍ〕である。
【００３１】
上記式１は次のようにして得られるものである。すなわち、図７（Ａ）に示すように、マスク３０に対する入射光のうち、最大入射角（β1 ）で入射される入射光線Ｉ11は、マスク３０の光入射面３１Ｂによって、正反射方向、すなわち、偏光素子４５の他面４５２上において、偏光素子４５の他面４５２とマスクの法線Ｈ1 との交差位置より概略Ｊ＝ＬH1ｔａｎβ1 の距離だけマスク３０の法線Ｈ1 より図７（Ａ）において左方に離間する位置に向かって反射される。
マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された反射光線Ｉ21は、該光入射面３１Ｂにおける散乱によって、その偏光方向が一部解除され、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態になる。そして、反射光線Ｉ21のうち、Ｐ偏光光は偏光素子４５を透過するのに対し、Ｓ偏光光は偏光素子４５によって、正反射方向、すなわち、マスク３０の法線Ｈ1 を中心として、Ｋ＝ＬH1ｔａｎ２（α1 −β1 ）だけマスク３０の法線Ｈ1 より図７（Ａ）において右方に離間する位置に向かって反射される。
従って、マスク３０に対する入射光線Ｉ11がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射される過程における、当該入射光線Ｉ11の光路のｙ方向の領域の大きさ（Ｋ−Ｊ）が、遮光板５０の光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎよりも大きい状態〔Ｎ＜（Ｋ−Ｊ）〕となるよう、偏光素子４５の傾斜角度α1 を設定すれば、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ31が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。そして、Ｎ＜〔ＬH1ｔａｎ２（α1 −β1 ）〕−ＬH1ｔａｎβ1 の式をα1 について展開することにより、上記式（１）を得ることができる。
なお、偏光素子４５が上記の特定の関係を満足するよう構成されていれば、図７（Ｂ）に示すように、マスク３０に対する入射光のうち、最大入射角β1 で入射される入射光線Ｉ12についても、当該入射光線Ｉ12がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ32が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００３２】
上記の光照射装置においては、光出射部１０から出射された光が、集光部材２０、偏光素子４５およびマスク３０を介して、搬送手段４０によってｙ方向に搬送される被照射物Ｗに照射される。具体的に説明すると、光出射部１０においては、光源素子列１１における各光源素子１２の放電ランプ１３から放射された光が、当該光源素子１２におけるリフレクタ１５の光反射面１６によって反射されることにより、当該リフレクタ１５の光軸Ｃに沿った平行光とされて光出射面１７から集光部材２０に向かって出射される。その後、光出射部１０から出射された平行光とされた光は、集光部材２０における光反射面２１により下方に向かって反射されることにより、ｘ方向に伸びる線状に集光されながら、法線Ｈ2 が当該光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜する状態で配置された偏光素子４５に入射されて、偏光素子４５によって直線偏光光とされて、マスク３０に入射される。このとき、マスク３０に入射される光は、ｘ方向において互いに平行な平行光である。そして、マスク３０に入射された光が当該マスク３０における遮光部３５および透光部３６によってストライプ状に整形されて被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー４１が接する箇所の表面には、マスク３０における遮光部３５および透光部３６のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成されると共に、被照射物Ｗが搬送手段４０によってｙ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００３３】
このような光照射装置においては、光重合性液晶材料を用い、以下のようにしてパターン化位相差フィルムを製造することができる。
先ず、図９（Ａ）に示すように、フィルム基材５１上に、液状の光配向膜用材料を塗布して乾燥または硬化することによって光配向膜用材料層５５Ａを形成する。
次いで、光配向膜用材料層５５Ａに対して、上記の光照射装置によって直線偏光光による選択的露光処理をマスク３０を介して行うことにより、図９（Ｂ）に示すように、フィルム基材５１上にストライプ状にパターニングされた第１の光配向膜５５を形成する。
更に、適宜の光照射装置によって、上記図９（Ｂ）で照射した偏光光と９０°偏光方向が異なる直線偏光光により全面露光処理を行うことにより、図９（Ｃ）に示すように、隣接する第１の光配向膜５５間に第２の光配向膜５６を形成する。
次いで、図９（Ｄ）に示すように、第１の光配向膜５５および第２の光配向膜５６の表面上に、光重合性液晶材料層５７Ａを形成し、その後、光重合性液晶材料層５７Ａに対し、適宜の光照射装置によって全面露光処理を行って、当該光重合性液晶材料層５７Ａを硬化させることにより、図９（Ｅ）に示すように、第１の光配向膜５５上に形成された第１の液晶ポリマー層部分５７およびこの第１の液晶ポリマー層部分５７とは液晶の配向状態が異なる第２の液晶ポリマー層部分５８がストライプ状にパターン化されてなる液晶ポリマー層５９を形成し、以て、パターン化位相差フィルムを得ることができる。
【００３４】
而して、上記の光照射装置によれば、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して特定の傾斜角度α1 で傾斜する状態で配置された構成とされていることにより、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光光を被照射物に照射することができる。このような効果が得られる理由は、以下に示す通りである。
【００３５】
光源よりの光が偏光素子によって偏光されてマスクを介して被照射物に照射される光照射装置において、図１０に示すように、偏光素子４５が当該偏光素子４５に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に沿って配置された構成とされている場合には、マスク３０に対して最大入射角度（β0 ）で入射される入射光線Ｉ11の一部がマスク３０の光入射面３１Ｂによって正反射方向に反射され、この反射光線Ｉ21は、マスク３０の光入射面３１Ｂにおける散乱によってその偏光方向が一部解除されてＰ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態のものとなる。そして、偏光素子４５に再入射されるＰ偏光光が偏光素子４５を透過する一方で、Ｓ偏光光は偏光素子４５によってマスク３０の方向（正反射方向）に反射され、マスク３０に対して所望の偏光光（上記の例ではＰ偏光光）だけでなく不所望な偏光光（上記の例ではＳ偏光光Ｉ31）が入射されるので、消光比が低下することとなる。
然るに、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して特定の傾斜角度α1 で傾斜する状態で配置された構成とされていることにより、本発明に係る上記の光照射装置によれば、図７（Ａ）に示すように、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ11がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ21が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ31となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ31が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図７（Ａ）において右方）に向かって進行してマスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
また、図７（Ｂ）に示すように、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ12についても同様に、マスク３０に対して最大入射角度（β1 ）で入射される入射光線Ｉ12がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ22が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ32となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ32が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図７（Ｂ）において右方）に向かって進行してマスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
従って、不所望なＳ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＰ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
【００３６】
なお、上記では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過しＳ偏光光を反射する例について説明しているが、偏光素子４５としてＳ偏光光を透過しＰ偏光光を反射するものを使用することもできる。この場合も、不所望なＰ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＳ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
【００３７】
さらにまた、上記の光照射装置によれば、次のような効果が得られる。
（イ）光源素子１２を構成する放電ランプ１３として、点光源であるショートアーク型のものを用い、このような放電ランプ１３を有する複数の光源素子１２を一方向に沿って並ぶよう配置されてなる光源素子列１１によって光出射部１０が構成されていることにより、当該光源素子列１１を構成する光源素子１２の各々における放電ランプ１３から放射される光を、当該光源素子１２の各々におけるリフレクタ１５および集光部材２０によって、光源素子１２が並ぶ一方向（ｘ方向）において互いに平行な平行光とすることが可能となり、これにより、被照射物Ｗにおけるマスク３０の遮光部３５の直下に位置する領域に偏光光が照射されることが防止または抑制される結果、マスク３０のパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができる。
（ロ）被照射物Ｗをマスク３０における透光部３６が伸びる方向に搬送する搬送手段を備えた構成とされていることにより、例えば一の被照射物Ｗに対して光照射処理を行う毎に被照射物Ｗを交換する、いわゆるバッチ処理方式の構成のものであれば、被照射物Ｗを交換する毎にマスク３０および被照射物Ｗを所要の位置に精度良くアライメントするといった煩わしい作業が必要とされるが、上記の光照射装置によれば、このような作業が不要となるので、光照射処理を迅速に行うことが可能となり、生産効率を高いものとすることができる。
【００３８】
以上においては、偏光素子が前記集光部材からの入射光の光軸に垂直に配置された前記マスクに対して傾斜して配置された構成のものについて説明したが、本発明においては、偏光素子がその法線がマスクに対する入射光の正反射方向の光軸に対して傾斜するよう配置されていればよく、例えば以下のような構成とすることもできる。
【００３９】
図１１は、本発明の光照射装置の他の例における光の向きを概念的に示す説明図である。
この光照射装置においては、集光部材からの光が、その正反射方向の光軸Ｌ2 がマスク３０の法線Ｈ1 に対して傾斜する状態で、マスク３０に対して入射される構成とされている。ここに、マスク３０に対する入射光線は、所定の集光角を有して、ｘ方向に伸びる線状に集光されるものである。
偏光素子４５はマスク３０と平行に配置されており、従って、偏光素子４５はその法線Ｈ2 が集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に傾斜する状態とされている。
【００４０】
この光照射装置においては、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、下記式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていることが好ましい。以下では、偏光素子４５がＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するものであり、マスク３０に対してＰ偏光光を入射させ、Ｓ偏光は偏光素子４５によって反射させる場合について、説明する。
【００４１】
【数４】
【００４２】
上記式２および式３において、γは、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角度〔°〕、δは、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角〔°〕、ＬH2は、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離〔ｍｍ〕、Ｎは、遮光板５０における光入射開口５０１の、一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅〔ｍｍ〕である。
【００４３】
上記式２は次のようにして得られるものである。すなわち、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光のうち、最小入射角度β2 （＝γ−δ）で入射される入射光線Ｉ13は、マスク３０の光入射面３１Ｂによって正反射方向、具体的には、偏光素子４５の他面４５２上において、入射光線Ｉ13と偏光素子４５の他面４５２との交差位置（−Ｍ）の、マスクの法線Ｈ1 に対して対称な位置（＋Ｍ）に向かって進行するよう、反射される。マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された反射光線Ｉ23は、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した状態である。
そして、かかる反射光線Ｉ23のうち、Ｐ偏光光は偏光素子４５を透過するのに対し、Ｓ偏光光は偏光素子４５によって、正反射方向に反射される。マスク３０に対する入射光線Ｉ13がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射される過程における、当該入射光線Ｉ13の光路のｙ方向の領域の大きさ２Ｍ（＝２ＬH2ｔａｎβ2 ）が、遮光板５０の光入射開口５０１のｙ方向の幅Ｎよりも大きい状態（Ｎ＜２Ｍ）となるよう、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γを設定すれば、Ｓ偏光光の反射光線Ｉ33が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができることとなり、Ｎ＜２ＬH2ｔａｎ（γ−δ）の式をγについて展開することにより、上記式（２）を得ることができる。
また、上記式（３）については、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角δより大きいことにより、反射光線Ｉ33が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを一層確実に防止することができる。
【００４４】
そして、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、上式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていれば、マスク３０に対する入射光（Ｐ偏光光）のうち、図１１（Ｂ）に示す最大入射角β3 で入射される入射光線Ｉ14についても、当該入射光線Ｉ14がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ34が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００４５】
以上のように、集光部材からの入射光の、その正反射方向の光軸Ｌ2 が偏光素子４５の法線Ｈ2 に対して傾斜する状態で、偏光素子４５および当該偏光素子と平行に配置されたマスク３０に対して入射される構成の光照射装置においても、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角γが、上記式２および式３を満足する大きさとされた状態とされていることにより、集光部材からマスク３０に対して入射される入射光が、マスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光のうちの不所望名Ｓ偏光光が、光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができるので、十分に高い消光比を得ることができて所望の偏光光を被照射物に照射することができる。
【００４６】
さらにまた、図１２に示すように、偏光素子４５がその法線Ｈ2 がマスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 に対して傾斜する状態で配置されると共に、集光部材からの光が、その正反射方向の光軸Ｌ2 がマスク３０の法線Ｈ1 に対して傾斜する状態で、マスク３０に対して入射される構成とされている。ここに、マスク３０に対する入射光線は、所定の集光角を有して、ｘ方向に伸びる線状に集光されるものである。
【００４７】
このような構成の光照射装置においても、マスク３０に対する入射光の正反射方向の光軸Ｌ2 の、偏光素子４５の法線Ｈ2 に対する傾斜角θが、マスク３０に対する入射光の最大入射角度β4 〔°〕、集光部材によって集光される入射光の集光角の半角δ〔°〕、マスク３０の法線Ｈ1 上における、偏光素子４５の他面４５２と遮光板５０の一面５０Ａとの間の距離ＬH3〔ｍｍ〕、遮光板５０における光入射開口５０１の一方向に垂直な方向（ｙ方向）の幅Ｎ〔ｍｍ〕との関係おいて設定される特定の大きさとされていることにより、不所望なＳ偏光光の反射光線が、遮光板５０の光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを確実に防止または低減することができ、所望のＰ偏光光を被照射物Ｗに対して確実に照射することができるため、十分に高い消光比を得ることができる。
すなわち、図１２（Ａ）に示すように、マスク３０に対して最小入射角度（β4 °）で入射される入射光線Ｉ15がマスク３０の光入射面３１Ｂによって反射された、Ｐ偏光光とＳ偏光光とが混在した反射光線Ｉ25が、偏光素子４５によって反射されてＳ偏光光の反射光線Ｉ35となり、かかるＳ偏光光の反射光線Ｉ35が、遮光板５０における光入射開口５０１の、被照射物Ｗの搬送方向（ｙ方向）前方側に位置される開口端縁より外方に（図１２（Ａ）において右方）に向かって進行するため、マスク３０に再入射することがなく、遮光板５０によって吸収されて遮光される。
そして、マスク３０に対する入射光（Ｐ偏光光）のうち、図１２（Ｂ）に示す最大入射角（β5 ）で入射される入射光線Ｉ16についても、当該入射光線Ｉ16がマスク３０の光入射面３１Ｂおよび偏光素子４５によって反射された、不所望なＳ偏光光の反射光線Ｉ36が光入射開口５０１を介してマスク３０に再入射されることを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１３に示すように、集光部材２０は、ｘ方向に沿って伸びるよう配置された、光照射機構１０からの光を一方向に伸びる線状に集光するシリンドリカル凸レンズ２２と、このシリンドリカル凸レンズ２２からの光をマスク３０に向かって反射する平面ミラー２３とにより構成されていてもよい。光出射部１０、マスク３０、偏光素子４５、搬送手段４０は、図１に示す光照射装置を構成するものと同様の構成を有する。
集光部材２０におけるシリンドリカル凸レンズ２２は、光出射部１０における各リフレクタ１５の光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その凸面が光出射面となる向きに、その焦点ｆが平面ミラー２３によって投影される被照射物Ｗの表面上に位置されるよう配置されている。
集光部材２０における平面ミラー２３は、マスク３０の上方において、当該平面ミラーの光反射面２４が、リフレクタ１５の光軸Ｃに対して例えば４５°の角度で傾いた状態で配置されている。
【００４９】
また、図１４に示すように、リフレクタ１５Ｂが、その光軸Ｃを中心とする回転楕円面状の光反射面１６を有する楕円集光鏡により構成されており、集光部材２０が、ｘ方向に垂直な断面が楕円状の光反射面２６を有する、ｘ方向に沿って伸びるシリンドリカル楕円ミラー２５と、このシリンドリカル楕円ミラー２５によって反射された光が入射される複合レンズ２７とにより構成されていてもよい。放電ランプ１３、マスク３０、偏光素子４５、搬送手段４０は、図１に示す光照射装置を構成するものと同様の構成を有する。
【００５０】
この光照射装置におけるリフレクタ１５Ｂは、その光軸Ｃが放電ランプ１３における発光管１４の管軸上に位置され、かつ、その第１焦点Ｆ1 が放電ランプ１３における電極間の輝点に位置されると共に、その第２焦点Ｆ2 が光出射部１０と集光部材２０との間の位置に位置されるよう配置され、この状態で、固定部材１８によって放電ランプ１３に固定されている。
【００５１】
集光部材２０におけるシリンドリカル楕円ミラー２５は、光出射部１０における各リフレクタ１５Ｂの光軸Ｃに垂直な光出射面１７の前方において、その第１焦点ｆ1 がリフレクタ１５Ｂの第２焦点Ｆ2 上に位置され、その第２焦点ｆ2 が被照射物Ｗの表面上に位置されるよう配置されている。
集光部材２０における複合レンズ２７は、図１５に示すように、光出射部１０における光源素子１２の各々に対応する複数のシリンドリカル凸レンズ２８が、ｘ方向（図１５において左右方向）に並ぶよう配置されて構成されている。また、複合レンズ２７におけるシリンドリカル凸レンズ２８の各々は、その凸面が光入射面となる向きに、その焦点がシリンドリカル楕円ミラー２５によって投影されるリフレクタ１５Ｂの第２焦点Ｆ2 上に位置されるよう配置されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 光出射部
１１ 光源素子列
１２ 光源素子
１３ 放電ランプ
１４ 発光管
１５，１５Ｂ リフレクタ
１６ 光反射面
１７ 光出射面
１８ 固定部材
Ｃ リフレクタの光軸
２０ 集光部材
２１ 光反射面
２２ シリンドリカル凸レンズ
２３ 平面ミラー
２４ 光反射面
２５ シリンドリカル楕円ミラー
２６ 光反射面
２７ 複合レンズ
２８ シリンドリカル凸レンズ
３０ マスク
３１ 透光性基板
３１Ａ 一面
３１Ｂ 他面（光入射面）
３２ 遮光膜
３５ 遮光部
３６ 透光部
Ｗ 被照射物
Ｇ 最小ギャップ
４０ 搬送手段
４１ ローラー
Ｏ ローラーの回転中心軸
４５ 偏光素子
４５２ 他面
４６ 透明基板
４７ 金属ワイヤー
５０ 遮光板
５０Ａ 一面
５０１ 光入射開口
５１ フィルム基材
５５ 第１の光配向膜
５５Ａ 光配向膜用材料層
５６ 第２の光配向膜
５７Ａ 光重合性液晶材料層
５７ 第１の液晶ポリマー層部分
５８ 第２の液晶ポリマー層部分
５９ 液晶ポリマー層
９０ フィルム基材
９１ 配向膜
９２ 光重合性液晶材料層
９３ 液晶ポリマー層
９５ マスク
９６ 遮光部
９７ 透光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショートアーク型の放電ランプ、および、当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、当該光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、当該集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、前記集光部材と前記マスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、
前記偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
被照射物を前記マスクにおける透光部が伸びる方向に搬送する搬送手段を有し、
前記被照射物がフィルム状のものであり、前記搬送手段は、前記被照射物に接して搬送するローラーを有し、当該ローラーに接する箇所において光が前記被照射物に照射されることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記マスクは、その法線が前記集光部材から当該マスクに対して入射される入射光の光軸に沿って伸びる状態で、配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限する遮光板をさらに備えており、 前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の最大入射角度をβ1 、前記集光部材からマスクに対して入射される入射光の光軸上における前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH1、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記偏光素子の法線の、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対する傾斜角度α1 が、下記式１を満足する大きさとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【数１】
【請求項４】
前記マスクが、その法線が前記集光部材からの光の光軸に対して傾斜する状態で、前記偏光素子と平行に配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限するための遮光板をさらに備えており、
前記集光部材によって集光される前記入射光の集光角の半角をδ、前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH2、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸の、前記偏光素子の法線に対する傾斜角γが、下記式２および式３の関係を満足する大きさとされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光照射装置。
【数２】
【請求項１】
ショートアーク型の放電ランプ、および、当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、当該光出射部からの光を、前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材と、当該集光部材からの光が入射される、各々前記一方向に垂直な方向に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部が前記一方向に交互に並んで配置されてなるマスクと、前記集光部材と前記マスクとの間の光路上に配置された偏光素子とを備えてなり、
前記偏光素子は、その法線が前記集光部材から前記マスクに対して入射される光の正反射方向の光軸に対して傾斜する状態で、配置されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
被照射物を前記マスクにおける透光部が伸びる方向に搬送する搬送手段を有し、
前記被照射物がフィルム状のものであり、前記搬送手段は、前記被照射物に接して搬送するローラーを有し、当該ローラーに接する箇所において光が前記被照射物に照射されることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記マスクは、その法線が前記集光部材から当該マスクに対して入射される入射光の光軸に沿って伸びる状態で、配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限する遮光板をさらに備えており、 前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の最大入射角度をβ1 、前記集光部材からマスクに対して入射される入射光の光軸上における前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH1、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記偏光素子の法線の、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸に対する傾斜角度α1 が、下記式１を満足する大きさとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【数１】
【請求項４】
前記マスクが、その法線が前記集光部材からの光の光軸に対して傾斜する状態で、前記偏光素子と平行に配置されており、
光入射開口を有する、前記マスクに入射する光を制限するための遮光板をさらに備えており、
前記集光部材によって集光される前記入射光の集光角の半角をδ、前記偏光素子と前記遮光板との間の距離をＬH2、前記遮光板における光入射開口の、前記一方向に垂直な方向の幅をＮとするとき、前記集光部材から前記マスクに対して入射される入射光の正反射方向の光軸の、前記偏光素子の法線に対する傾斜角γが、下記式２および式３の関係を満足する大きさとされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光照射装置。
【数２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−８８４２５（Ｐ２０１２−８８４２５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３４３７（Ｐ２０１０−２３３４３７）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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