JP2007107961A - Deterioration testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、劣化試験装置に関するものである。 The present invention relates to a deterioration test apparatus.
従来から、液晶パネルの信頼性評価の1つとして耐光性試験が行われている。例えば、液晶プロジェクタにおいてライトバルブとして用いられる液晶パネルは、強い光が長時間に渡って照射されて各構成要素(部品、部材)に劣化が生じやすいので、耐光性試験は所望の品質を確保する上で重要である。 Conventionally, a light resistance test has been performed as one of the reliability evaluations of liquid crystal panels. For example, a liquid crystal panel used as a light valve in a liquid crystal projector is likely to be deteriorated in each component (component, member) by being irradiated with intense light for a long time. Is important above.
このような液晶パネルの耐光性においては、長い場合には数ヶ月といったオーダでの試験期間を要する場合がある。しかし、製品開発期間の短縮化が求められる状況ではこのような長期間の試験は許容しがたい。 In the light resistance of such a liquid crystal panel, a test period on the order of several months may be required if it is long. However, such a long-term test is unacceptable in situations where a shortened product development period is required.
これに対して、評価期間を短縮する手法の1つとして、実際の使用状況よりも過酷な条件による負荷をかけて試験を行い、その結果から長期間の使用後における劣化を予測する、いわゆる加速試験が知られている。このような液晶パネルの耐光性評価に関する従来技術が、例えば特許文献1に開示されている。
しかしながら、上記従来の耐光性評価の方法では、メタルハイドロランプ、UHPランプあるいはハロゲンランプなどの光源を用いて液晶パネルに光を照射しているため、集光性が低く、高エネルギー密度が得られず、短時間で劣化現象を発現させることが難しかった。このため、液晶パネルの耐光性の評価に長時間を要することとなり、製品開発期間の短縮化の妨げとなっていた。 However, in the above conventional light resistance evaluation method, light is irradiated onto the liquid crystal panel using a light source such as a metal hydro lamp, UHP lamp or halogen lamp, so that the light condensing property is low and a high energy density is obtained. Therefore, it was difficult to develop the deterioration phenomenon in a short time. For this reason, it took a long time to evaluate the light resistance of the liquid crystal panel, which hindered the shortening of the product development period.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、短時間に高精度の劣化試験を実施することができる劣化試験装置を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the deterioration test apparatus which can implement a highly accurate deterioration test in a short time.
上記の課題を解決するため、本発明の劣化試験装置は、被検物の耐光性評価のための劣化試験装置であって、前記被検物の劣化処理に用いるレーザ光を出力するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出力されたレーザ光を分岐し、複数の前記被検物又は同一被検物内の複数の部位に照射するレーザ光分岐部とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、劣化処理用の光源としてレーザ光源を用いているので、レーザ光の強いエネルギーによって被検物に対して短時間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。また、レーザ光のスポット径を絞ることによって、被検物に対するレーザ光の照射領域(試験対象領域)を微小化できるため、例えば、被検物に形成された特定の構造物を避けて所望の領域のみに選択的にレーザ光を照射するといったことが可能になる。例えば、ブラックマトリクスを避けて画素内のみにレーザ光を照射することで、ブラックマトリクスの温度上昇による測定誤差の影響をなくすことが可能である。
また、レーザ光を複数の被検物又は同一被検物の複数の部位に分岐して照射しているので、レーザ光を減光板等で吸収しなくても、照射するレーザ光の強度を測定に必要な強度にまで十分に減少させることができる。すなわち、測定に必要なレーザ強度は非常に小さいので、レーザ光を単一の試験対象領域に照射する場合には、出力されたレーザ光の大部分を減光板等で吸収しなければならないが、本発明のようにレーザ光を分岐させて複数の試験対象領域に照射する場合には、減光板等を介さなくても十分に小さい強度となっているので、無駄になるレーザ光の光量が少なくなり、光利用効率が非常に高いものとなる。
また、レーザ光を微小なスポットで照射した場合には、劣化による変化が微小になるため定量的な評価が困難になるが、本発明のように複数の劣化部位を形成した場合には、これらの劣化部位の平均として劣化量(劣化の度合い)を評価できるので、より精度の高い耐光性評価が可能である。また、複数の被検物に対して同時に照射を行なう場合には、被検物間で外部環境の影響(温度、湿度等)による誤差を無視することができるため、更に好適である。
In order to solve the above-described problems, a deterioration test apparatus according to the present invention is a deterioration test apparatus for evaluating light resistance of a test object, and outputs a laser beam used for deterioration processing of the test object. And a laser beam branching unit that divides the laser beam output from the laser beam output unit and irradiates the plurality of specimens or a plurality of sites in the same specimen. .
According to this configuration, since the laser light source is used as the light source for the deterioration processing, it is possible to cause a sufficiently large deterioration in the test object in a short time by the strong energy of the laser light. In addition, by narrowing the spot diameter of the laser beam, the irradiation area (test target area) of the laser beam on the test object can be miniaturized. For example, a desired structure can be avoided by avoiding a specific structure formed on the test object. It is possible to selectively irradiate only the region with laser light. For example, it is possible to eliminate the influence of the measurement error due to the temperature rise of the black matrix by irradiating only the pixels with the laser light while avoiding the black matrix.
In addition, since laser light is split and irradiated to multiple specimens or multiple parts of the same specimen, the intensity of the irradiated laser light can be measured without absorbing the laser light with a dimming plate. Can be sufficiently reduced to the required strength. That is, since the laser intensity required for measurement is very small, when irradiating laser light to a single test target region, most of the output laser light must be absorbed by a light reducing plate, When the laser light is split and irradiated to a plurality of test target areas as in the present invention, the intensity is sufficiently small without using a light reducing plate or the like, so the amount of laser light that is wasted is small. Thus, the light utilization efficiency is very high.
In addition, when the laser beam is irradiated with a minute spot, the change due to deterioration becomes minute, so quantitative evaluation becomes difficult. However, when a plurality of deteriorated parts are formed as in the present invention, these Since the deterioration amount (degree of deterioration) can be evaluated as an average of the deteriorated parts, more accurate light resistance evaluation is possible. Further, when irradiating a plurality of specimens at the same time, it is more preferable because errors due to the influence of the external environment (temperature, humidity, etc.) can be ignored among the specimens.
本発明においては、前記分岐手段は、前記レーザ光分岐部は、前記レーザ光出力部から出力されたレーザ光をそれぞれ光量調節された複数のレーザ光に分岐するものとすることができる。
この構成によれば、1回の試験で光の照射量と劣化量との関係を調べることができる。従来の劣化試験では、光の照射量は光の照射時間によって制御しており、照射時間を変えた複数回の試験によって光の照射量と劣化量との関係を調べていた。このため、寿命特性等を調べる場合には、最低でも2回の試験が必要であったが、本発明では1回の試験で光の照射量と劣化量との関係を調べることができるので、寿命特性等についても原理的に1回の試験で調べることが可能である。
In the present invention, the branching unit may be configured such that the laser beam branching unit branches the laser beam output from the laser beam output unit into a plurality of laser beams whose light amounts are adjusted.
According to this configuration, the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount can be examined in one test. In the conventional deterioration test, the light irradiation amount is controlled by the light irradiation time, and the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount is examined by a plurality of tests with different irradiation times. For this reason, when examining the life characteristics, etc., at least two tests were necessary, but in the present invention, the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount can be examined by one test, In principle, the life characteristics can be examined by a single test.
本発明においては、前記被検物を観察する観察部を備えることができる。
この構成によれば、被検物の劣化処理と、劣化部位の観察とを並行して行なうことができる。また、観察部によって観察した情報をコンピュータ等で解析することで、劣化部位の光学的特性等を正確に評価することが可能になる。さらに、被検物と劣化試験機との光軸を合わせる場合にも、当該観察手段を活用することによって正確な位置合わせが可能になる。
In this invention, the observation part which observes the said test object can be provided.
According to this configuration, the deterioration process of the test object and the observation of the deteriorated part can be performed in parallel. Further, by analyzing the information observed by the observation unit with a computer or the like, it is possible to accurately evaluate the optical characteristics and the like of the deteriorated part. Furthermore, when aligning the optical axes of the test object and the deterioration tester, accurate alignment is possible by utilizing the observation means.
本発明においては、前記観察部は、前記被検物の複数の劣化部位を同一観察視野内に収めて観察するものとすることができる。
この構成によれば、複数の劣化部位を同時に観察できるので、効率的な観察が可能になる。また、複数の劣化部位が近接した位置に配置されることで、劣化部位が見やすくなり、劣化の評価も精度の高いものとなる。
In the present invention, the observation unit may observe a plurality of deteriorated portions of the test object within the same observation field.
According to this configuration, since a plurality of deteriorated parts can be observed simultaneously, efficient observation becomes possible. Further, since the plurality of deteriorated parts are arranged at close positions, the deteriorated parts can be easily seen, and the evaluation of deterioration is also highly accurate.
本発明においては、前記観察部を複数の前記劣化部位の観察位置に移動させる移動手段を備えることができる。
この構成によれば、それぞれの劣化部位を適切な観察位置で観察することができる。劣化部位の距離が大きく離れている場合には、これらを同一観察視野内で観察するのは困難であるため、このような場合には、これらの劣化部位をそれぞれ別々に観察することで、正確な評価が可能になる。
In this invention, the moving part which moves the said observation part to the observation position of several said degradation site | part can be provided.
According to this configuration, it is possible to observe each deteriorated portion at an appropriate observation position. When the distance between the deteriorated parts is far away, it is difficult to observe them within the same observation field. In such a case, it is possible to accurately observe these deteriorated parts separately. Evaluation becomes possible.
本発明においては、複数の前記観察位置を記憶する記憶手段を備えることができる。
この構成によれば、常に同じ観察位置で被検物を観察できるので、コントラスト等の光学的な評価を行なう場合には、特に精度の高い評価が可能になる。また、観察を行なうたびに適切な観察位置を探す必要がないので、位置合わせ等に要する時間も短縮することができる。
In the present invention, storage means for storing a plurality of the observation positions can be provided.
According to this configuration, the test object can always be observed at the same observation position. Therefore, when performing optical evaluation of contrast or the like, evaluation with particularly high accuracy is possible. In addition, since it is not necessary to search for an appropriate observation position every time observation is performed, the time required for alignment and the like can be shortened.
以下、図面を参照しながら本発明の劣化試験装置、及びそれを用いた劣化試験方法の実施の形態について説明する。以下の実施形態で説明する劣化試験方法は、被検物に対してレーザ光を照射し、これにより劣化された前記被検物の劣化部位を光学的に観察することによって、前記被検物の劣化度合いを評価するものである。ここでは、被検物として、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶パネルを用いる。 Embodiments of a deterioration test apparatus of the present invention and a deterioration test method using the same will be described below with reference to the drawings. In the deterioration test method described in the following embodiment, the test object is irradiated with laser light, and the deterioration portion of the test object deteriorated thereby is optically observed, whereby the test object The degree of deterioration is evaluated. Here, a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates is used as a test object.
[第1の実施の形態]
[劣化試験装置]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る劣化試験装置の概略構成を示す図である。
図1に示す劣化試験装置100は、劣化処理に用いられるレーザ光を出力するレーザ光出力部110と、被検物である液晶パネル15,25を支持する複数の被検物支持部19,29と、レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0を複数のレーザ光LB1,LB2に分岐し、分岐された各々のレーザ光LB1,LB2を被検物支持部19,29に支持された複数の液晶パネル15,25に対して照射するレーザ光分岐部120と、レーザ光LB1,LB2によって劣化された液晶パネル15,25の劣化部位を観察する観察部130とを備えている。
[First Embodiment]
[Deterioration test equipment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a deterioration test apparatus according to the first embodiment of the present invention.
A
レーザ光出力部110は、被検物15,25の劣化処理に用いるレーザ光を出力するレーザ光源10と、第1遮光素子であるシャッタ11とを備えている。
The laser
レーザ光源10は、例えば発振波長406nmの青紫レーザ光LB0を出力するレーザ光源であり、レーザ光をその波長、照射エネルギー、及び照射時間のうち、少なくとも1つを可変パラメータとして出力可能なものとされる。本実施形態の劣化試験装置100は、レーザ光照射により液晶パネル15,25の配向膜等を劣化させ、液晶の配向性低下の程度を観測して液晶パネル15,25の耐光性を評価するものであるから、レーザ光源10には、液晶パネル15,25に対し短時間で所望の劣化を生じさせることができるものが用いられる。
The
シャッタ11は、レーザ光LB0の光路に対し進退自在の遮光素子である。かかるシャッタ11により任意のタイミングでレーザ光LB0を遮断することで、液晶パネル15,25に入射させる光(レーザ光/観察光)を切り替えることができるようになっている。
The
レーザ光分岐部120は、レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0を複数のレーザ光LB1,LB2に分岐するハーフミラー13及びミラー23と、レーザ光LB1,LB2の光量を調節するNDフィルタ12,30と、分岐されたレーザ光LB1,LB2を所定のスポット径に調節する集光レンズ14,24と、第2遮光素子であるシャッタ16,26と、レーザ光LB1,LB2の光量を測定するパワーメータヘッド18,28及びパワーメータ33とを備えている。
The laser
レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0は、NDフィルタ12により測定に必要な光量に絞られた後、ハーフミラー13に入射する。ここで反射されたレーザ光LB1は、シャッタ16を介して集光レンズ14に入射し、集光レンズ14により所定のスポット径に調整された後、第1の被検物である液晶パネル15の試験対象領域に照射される。一方、ハーフミラー13を透過したレーザ光は、NDフィルタ30により所定の光量に絞られた後、ミラー23で反射される。そして、反射されたレーザ光LB2は、シャッタ26を介して集光レンズ24に入射し、集光レンズ24により所定のスポット径に調節された後、第2の被検物である液晶パネル25の試験対象領域に照射される。
The laser beam LB 0 output from the laser
このレーザ光分岐部120では、第1の被検物15に入射されるレーザ光LB1の光量は、第1の光量調節手段であるNDフィルタ12及びハーフミラー13によって調節され、第2の被検物25に入射されるレーザ光LB2の光量は、第2の光量調節手段であるハーフミラー13及びNDフィルタ30によって調節される。各被検物15,25に照射される光量はそれぞれ独立に設定することができ、これらを同一とすることも、異ならせることも可能である。
In the laser
レーザ光LB1とレーザ光LB2の光量を異ならせた場合には、1回の試験で光の照射量と劣化量(劣化の度合い)との関係を調べることができる。すなわち、従来の劣化試験では、光の照射量は光の照射時間によって制御しており、照射時間を変えた複数回の試験によって光の照射量と劣化量との関係を調べていた。このため、寿命特性等を調べる場合には、最低でも2回の試験が必要であったが、本実施形態の構成では1回の試験で光の照射量と劣化量との関係を調べることができるので、寿命特性等についても原理的に1回の試験で調べることが可能である。 When the light amounts of the laser light LB 1 and the laser light LB 2 are made different, the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount (degree of deterioration) can be examined by one test. That is, in the conventional deterioration test, the light irradiation amount is controlled by the light irradiation time, and the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount is examined by a plurality of tests with different irradiation times. For this reason, when examining the life characteristics and the like, at least two tests are necessary. However, in the configuration of the present embodiment, the relationship between the light irradiation amount and the deterioration amount can be examined by one test. As a result, the life characteristics and the like can be examined in a single test in principle.
分岐されたレーザ光LB1,LB2は、それぞれ液晶パネル15,25の背面側(集光レンズ14,24と反対側)に配置されたパワーメータヘッド18,28へ導かれる。パワーメータヘッド18,28は、それぞれパワーメータ33に接続されており、このパワーメータ33の表示を読み取ることで、それぞれの光量が検出される。
The branched laser beams LB 1 and LB 2 are guided to the power meter heads 18 and 28 disposed on the back side of the
シャッタ16,26は、それぞれレーザ光LB1,LB2の光路に対し進退自在の遮光素子である。かかるシャッタ16,26により任意のタイミングでレーザ光LB1,LB2を遮断することで、劣化処理のオン/オフ、又は液晶パネル15,25に入射させるレーザ光LB1,LB2の光量を調節できるようになっている。
The
観察部130は、液晶パネル15,25の背面側に配置された観察光源31と、該観察光源31を駆動する駆動装置32と、液晶パネル15,25の前面側(集光レンズ14,24と同じ側)に配置された撮像手段としてのCCDカメラ34と、該CCDカメラ34を駆動する駆動装置35とを備えている。また、観察光源31と液晶パネル15,25との間、及び液晶パネル15,25とCCDカメラ34との間には、それぞれ偏光板17,27、及び偏光板36,37が設けられている。
The
観察光源31は、例えば蛍光ランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、発光ダイオード等を用いた光源である。この観察光源31としては、液晶パネル15,25が搭載される実機(液晶表示装置、プロジェクタ)が備える光源と同種のものを用いることができる。液晶パネル15,25の劣化状態を目視観察するには、観察光源31に白色光を出力する光源を用いると、実機での表示状態を再現しやすくなり、また目視観察も容易になる。
The observation
観察光源31には、移動手段としての駆動装置32が接続されている。駆動装置32は、ステッピングモータやサーボモータ等の高精度の分解能を有するモータを有している。駆動装置32の動作は制御装置40によって制御されており、この制御装置40からの指示に基づいて、観察光源31を観察光OBの光軸に対して直交する平面内で移動させるようになっている。すなわち、観察光源31は液晶パネル15及び液晶パネル25に共通の光源とされており、駆動装置32によって移動させることで、それぞれの液晶パネル15,25に対して適切な観察位置OP1,OP2に観察光源31を配置できるようになっている。
The observation
CCDカメラ34は、液晶パネル15,25の少なくとも表面の一部を撮像する。その撮像用光源としては、観察光源31が使用される。CCDカメラ34で撮像された画像情報は、必要に応じて画像処理された後、図示略のモニタに表示される。CCDカメラ34及びモニタは、例えば、液晶パネル15,25の劣化部位を目視観察するための画像観察手段、液晶パネル15,25上の試験対象領域とレーザ光LB1,LB2の光軸との位置合わせをするための位置決め手段、及び前記試験対象領域と観察光OBとの位置合わせをするための位置決め手段等として用いられる。
The
CCDカメラ34には、移動手段としての駆動装置35が接続されている。駆動装置35は、ステッピングモータやサーボモータ等の高精度の分解能を有するモータを含んでいる。駆動装置35の動作は制御装置40によって制御されており、この制御装置40からの指示に基づいて、CCDカメラ34を観察光OBの光軸に対して直交する平面内で移動させるようになっている。すなわち、CCDカメラ34は液晶パネル15及び液晶パネル25に共通の撮像手段とされており、駆動装置35によって移動させることで、それぞれの液晶パネル15,25に対して適切な観察位置にCCDカメラ34を配置できるようになっている。CCDカメラ34の観察位置は観察光源31の位置に対応した位置とされており、CCDカメラ34と観察光源31とが連動して移動することによって、特定の液晶パネル15又は液晶パネル25を観察できるようになっている。
The
CCDカメラ34及び観察光源31による観察位置、すなわち液晶パネル15,25における試験対象領域の位置は、ROMやRAMなどの記憶手段(図示略)に記憶されている。そして、この記憶手段に記憶された情報に基づいて制御装置40が駆動装置32を駆動することによって、常に同じ位置で観察を行なうことができるようになっている。
The observation position by the
偏光板17,27及び偏光板36,37は、レーザ光LB1,LB2を照射することによる液晶パネル15,25の劣化状態を、液晶パネル15,25の液晶層のΔn(屈折率;光学異方性)の変化として検出するために設けられるものである。すなわち、液晶パネル15,25の配向膜等が劣化されると、液晶の配向状態も変化するので、偏光板36,37を透過した観察光OBの光量を劣化処理の前後で比較すれば、液晶パネル15,25の劣化量を液晶パネル15,25のΔnの変化量として容易に調べることができる。この場合、CCDカメラ34による撮像情報をコンピュータ等で解析すれば、劣化部位の光学的特性等を正確に評価することが可能になる。なお、液晶パネル15,25に予め偏光板が設けられている場合には、偏光板17,27及び偏光板36,37は省略することができる。
The
被検物支持部19,29に支持された液晶パネル15,25は、制御装置40に接続されている。制御装置40は、液晶パネル15,25を駆動する図示略のパネル駆動部を介して液晶パネル15,25に任意の動作を行なわせることができるようになっている。このため、観察光OBを照射した状態で液晶パネル15,25を動作させれば、液晶パネル15,25の電気光学特性(電圧−透過率(V−T)特性)を容易に得ることができ、レーザ光LB1,LB2の照射による劣化処理と並行して、あるいは劣化処理と交互に、電気光学特性の測定を行なうことができる。
The
以上に説明した劣化試験装置100によれば、劣化処理用の光源としてレーザ光源10を用いているので、レーザ光の強いエネルギーによって液晶パネル15,25に対して短時間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。
According to the
また、レーザ光源10から出力されたレーザ光LB0を複数の液晶パネル15,25に分岐して照射しているので、レーザ光LB1,LB2を減光板等で吸収しなくても、照射するレーザ光LB1,LB2の強度を測定に必要な強度にまで十分に減少させることができる。すなわち、測定に必要なレーザ強度は非常に小さいので、レーザ光LB0を単一の試験対象領域に照射する場合には、出力されたレーザ光LB0の大部分を減光板等で吸収しなければならないが、本実施形態のようにレーザ光LB0を分岐させて複数の試験対象領域に照射する場合には、減光板等を介さなくても十分に小さい強度となっているので、吸収させるレーザ光の光量が少なくなり、光利用効率が非常に高いものとなる。
Further, since the laser beam LB 0 output from the
また、レーザ光出力部110と観察部130の双方を備えているので、液晶パネル15,25の劣化処理と劣化部位の検査とを1台の試験装置で行なうことができる。特に、液晶パネル15,25の検査を、液晶パネル15,25を被検物支持部19,29に支持した状態で行なうことができることから、液晶パネル15,25の加速劣化試験を簡便且つ正確に実施することが可能である。
Further, since both the laser
また、観察部であるCCDカメラ34及び観察光源31を移動させる移動手段を備えているので、各液晶パネル15,25の劣化部位を適切な観察位置で観察することができる。このような観察位置に関する情報はROM等の記憶手段に記憶されているので、係る情報に基づいてCCDカメラ34及び観察光源31を移動させれば、常に同じ観察位置で被検物を観察することが可能である。コントラスト等の光学特性の評価においては、測定条件のばらつきが大きな誤差を生じさせる場合があるので、このような測定においては特に有効な構成となる。さらに、観察を行なうたびに適切な観察位置を探す必要がないので、位置合わせ等に要する時間も短縮することができる。
Moreover, since the moving part which moves the
なお、図1に示すレーザ光LB0,LB1,LB2及び観察光OBの光学系は、その主要部のみを簡略化して表示したものであり、試験装置の設計に応じた構成部材の変更/追加を妨げるものではない。例えば、集光レンズ14,24とともに、レーザ光LB1,LB2の照度分布を均一化する光学補正素子(例えば、フライアイレンズ、ロッドレンズ等)を設けてもよい。このような構成とすれば、液晶パネル15,25の試験対象領域に均一な照度分布のレーザ光LB1,LB2を照射でき、前記試験対象領域を均一に劣化させることができるので、液晶パネルの劣化状態を検査する際の測定値のばらつきや、目視観察におけるばらつきを防止して、より正確な試験結果を得られるようになる。
Note that the optical systems of the laser beams LB 0 , LB 1 , LB 2 and the observation light OB shown in FIG. 1 are shown by simplifying only the main parts, and the constituent members are changed according to the design of the test apparatus. / It does not prevent the addition. For example, an optical correction element (for example, a fly-eye lens, a rod lens, etc.) that makes the illuminance distribution of the laser beams LB 1 and LB 2 uniform may be provided together with the
また、被検物である液晶パネル15,25を支持する被検物支持部19,29には、液晶パネルの温度制御を行なう温度制御部を設けることができる。かかる温度制御部により液晶パネル15,25を冷却ないし加熱し、試験中の液晶パネル15,25の温度を一定に保持するようにすることで、レーザ光照射での加熱に起因する液晶パネル15,25の劣化を抑制しつつ劣化試験を行なうことができるので、液晶パネル15,25の劣化因子から熱に起因する部分を排除し、光照射による液晶パネル15,25の劣化現象を正確に観測することが可能になる。
Moreover, the test
[液晶パネル]
ここで、被検物である液晶パネルの構成について説明する。
図2(a)は液晶パネル15の一例を示す模式図である。図2(a)は、TNモードの液晶層を具備したTFTアクティブマトリクス型の液晶パネル15の部分断面構成図であるが、液晶パネル15はVAN(Vertical Aligned Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の他の液晶モードのものであってもよく、その駆動形式(アクティブマトリクス型/パッシブマトリクス型)も限定されない。また液晶パネル15は、透過型に限らず、反射型、半透過反射型のものであってもよい。反射型の液晶パネルの劣化試験を行う場合にも、観察光の検出手段の配置を変更するのみで容易に対応できる。
[LCD panel]
Here, the configuration of the liquid crystal panel as the test object will be described.
FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of the
なお、図2では、3つの画素P1〜P3のみを示しているが、実際には画素P1〜P3と同様の構成の画素が平面視マトリクス状に配列形成された構成を備えている。また、各画素P1〜P3に対応して設けられるスイッチング素子であるTFT(薄膜トランジスタ)についての図示は省略している。 In FIG. 2, only three pixels P1 to P3 are shown, but in actuality, a pixel having a configuration similar to that of the pixels P1 to P3 is arranged in a matrix in a plan view. Further, illustration of TFTs (thin film transistors) which are switching elements provided corresponding to the respective pixels P1 to P3 is omitted.
なお、液晶パネル25は液晶パネル15と同様の構成であるため、以下の説明では液晶パネル15の構成及びその劣化試験方法についてのみ記載する。
Since the
図2(a)に示す液晶パネル15は、液晶層155を挟持して対向する一対の基板151,152を備えている。基板151,152は、石英、ガラス、プラスチック等の透明基板であり、両基板の対向面に介在させた図示略のスペーサにより所定の間隔に離間されている。基板151の内面側(液晶層155側)に、複数の画素電極156と、画素電極156を覆う配向膜153とが形成されており、基板151の外面側には、偏光板159が配設されている。基板152の内面側に、遮光膜(ブラックマトリクス)158と、対向電極157と、配向膜154とが積層形成されており、基板152の外面側には、偏光板160が配設されている。
The
液晶層155は、ネマチック液晶を主体としてなり、配向膜153、154の配向規制力によって、基板151,152間でツイスト配向している。配向膜153,154は、ポリイミド膜や酸化シリコン膜により形成することができ、ポリイミド膜を用いる場合には、液晶を所望の方向に配向させるためのラビング処理を施される。また、酸化シリコン膜を用いる場合には、斜方蒸着法等によって膜面に凹凸形状を付与し、かかる形状に起因する配向規制力により液晶を配向させる。
The
画素電極156は、各画素ごとに形成されて、当該領域内の液晶層155に駆動電圧を印加する。画素電極156は、例えばITO(インジウム錫酸化物)などの透明導電膜を基板151上に成膜し、パターニングすることによって形成できる。そして、各画素電極156には、図示しないTFT(スイッチング素子)が電気的に接続され、かかるTFTのスイッチング動作に基づき画像信号に応じた電圧が書き込まれるようになっている。対向電極157は、上記の各画素電極156と共に液晶層155に電圧を印加するものであり、基板152上の略全面に形成されている。この対向電極157は、各画素に共用される共通電極となっており、接地電位等の所定電位に接続される。対向電極157についても、ITO等の透明導電膜により形成することができる。
The
遮光膜158は、各画素の境界を覆い、当該領域における漏れ光を遮断するためのものであり、基板152上に形成されている。この遮光膜158には、低反射の金属材料(例えばクロム)が用いられ、各画素に対応する領域に開口部を有する平面視略格子状に形成されている。
The
[劣化試験方法]
次に、液晶パネル15における劣化試験方法について説明する。
この劣化試験方法では、液晶パネル15に対して波長、照射時間等の条件を種々に設定してレーザ光を照射して劣化を生じさせ、この劣化処理と並行して、観察光OBを液晶パネル15に照射し、その透過光をモニタすることにより液晶パネル15の耐光性を評価する。具体的には、液晶パネル15に照射した観察光OBの透過率変化を観測することにより劣化に至るΔnの変化を観測する検査と、パネル駆動部により液晶パネル15を駆動して電気光学特性(V−T特性)の変化を観測する検査と、CCDカメラ34により液晶パネル15を撮影することで液晶パネル15を目視観察する検査とを行なうことができる。
[Deterioration test method]
Next, a deterioration test method for the
In this deterioration test method, various conditions such as wavelength and irradiation time are set on the
例えば、液晶パネル15に照射した観察光OBの透過率変化を観測する検査では、レーザ光の照射時間を横軸にとり、液晶パネル15を通過する光の強度(透過率)を縦軸にとったグラフをプロットすることにより、液晶パネルの耐光性の評価が可能である。かかる評価結果から加速係数を算出することにより、液晶パネル15の耐用時間を推定することができる。以下、この試験方法について図面を参照して説明する。
For example, in the inspection for observing the change in transmittance of the observation light OB irradiated to the
まず、図2(b)に示すように、レーザ光源10から射出したレーザ光LBをその波長、照射エネルギー又は照射時間のうち少なくとも1つを可変パラメータとして設定して、液晶パネル15の試験対象領域に照射する(第1工程)。試験対象領域は任意に設定可能であり、例えば図示の場合では液晶パネル15の1画素P2に対応する領域を設定している。レーザ光LBを用いて比較的高いエネルギーを液晶パネル15に与えることにより、液晶パネル15の画素P2に含まれる各部材(例えば配向膜や液晶分子等)に劣化が生じる。このとき、液晶パネル15の劣化量は、レーザ光LBの可変パラメータの設定内容によって異なることとなる。本実施形態では、主として、レーザ光LBの照射によって画素P2内の配向膜を変質させ、液晶分子の配向性を局所的に低下させるという態様の劣化を想定する。レーザ光LBを連続波(CW)とすることにより、エネルギーをより効率よく与えることが可能である。
First, as shown in FIG. 2B, the laser light LB emitted from the
次に、図2(c)に示すように、観察光OBを液晶パネル15に照射し、当該液晶パネル15を通過した当該観察光OBの状態を図1に示したCCDカメラ34により検出する(第2工程)。本実施形態では、検出対象とする観察光OBの状態(光学的特性)として光量(光強度)を想定しているが、これに限定されず、偏光状態、分光特性など種々のものが考えられる。すなわち、観察光OBの状態として検出したい内容に応じて観察光OBを出力する光源と、その検出手段を用意すれば、種々の検出対象について測定が可能になる。検出対象(光量、偏光状態、分光特性等)を変更したとしても、液晶パネル15の試験対象領域に劣化が生じていれば、レーザ光LBを照射する前後で異なる光学的特性が検出されるので、液晶パネル15の劣化量を観測することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, the observation light OB is irradiated onto the
ここで、図3は、上記第2工程で、液晶パネル15を透過する観察光OBの光量を検出対象として測定を行なう場合の説明図であり、図3(a)は、レーザ光LBを照射する前(劣化しない状態)の液晶パネル15について上記第2工程を実施する場合について示す図であり、図3(b)は、レーザ光LBを照射した後(液晶パネル15を劣化させた後)の液晶パネル15について上記第2工程を実施する場合について示す図である。
Here, FIG. 3 is an explanatory diagram in the case where measurement is performed using the amount of observation light OB transmitted through the
図3(a)に示すように、液晶パネル15の光入射側及び光射出側には、それぞれ偏光板17,36が配置されている。偏光板17と偏光板36とは、互いの透過軸が略直交するように配置されており、光入射側の偏光板17の透過軸は、液晶パネル15の基板151側における液晶分子の平均的配向方向(ダイレクタ)と略平行となるように配置されている。また、偏光板36の透過軸は、液晶パネル15の基板152側における前記ダイレクタと略平行となるように配置されている。
As shown in FIG. 3A,
観察光源31から出力されて偏光板17に入射した観察光OBは、当該偏光板159の光学的主軸に沿った振動成分のみが通過し、直線偏光となる。この直線偏光となった観察光OBは、液晶層155を透過する際に、液晶層155の旋光作用によりその偏光方向が90度回転されて液晶層155から射出される。その後、観察光OBの偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板36を透過し、CCDカメラ34にて光量検出される。
Only the vibration component along the optical principal axis of the
一方、図3(b)に示す場合では、図2(c)に示したように、レーザ光LBの照射によって配向膜153,154に劣化を生じているので、画素P2においては配向膜153,154の配向規制力低下に起因する液晶の配向乱れが生じている。そしてこれに伴って入射光に対する偏光変換作用が低下するため、液晶層155を透過した後の観察光OBの偏光状態は、例えば図示のように楕円偏光となり、図3(a)に示したものと異なった状態となる。そのため、観察光OBのうち偏光板160を透過できる偏光成分が減少し、観察光量検出部35で検出される光量も低下する。
On the other hand, in the case shown in FIG. 3B, as shown in FIG. 2C, the
以上のようにして、液晶パネル15にレーザ光LBを照射する前後においてそれぞれ液晶パネル15を透過する観察光OBの光量を検出したら、レーザ光LBの可変パラメータの設定内容に応じた観察光OBの状態の差異に基づいて液晶パネルの耐光性を評価する(第3工程)。例えば、レーザ光LBの照射時間の長短による観察光OBの状態の差異を比較することにより経時劣化を評価することができる。また、レーザ光LBの照射エネルギーの大小による観察光OBの状態の差異を比較することにより、光強度に対する耐性を評価することができる。
As described above, when the light amount of the observation light OB transmitted through the
以上説明した劣化試験方法は、上述の劣化試験装置100を用いて行なわれるものである。すなわち、単一のレーザ光を複数の被検物に分岐して照射し、これにより生じた被検物の劣化部位を観察することによって、前記被検物の劣化量を評価するものである。この方法においては、レーザ光の強いエネルギーによって被検物である液晶パネル15,25に対して短期間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。このため、従来のようにハロゲンランプ等を用いて試験を行なう場合に比べて、試験期間を大幅に短縮することが可能である。一方、レーザ光を複数に分岐して照射しているので、個々の液晶パネルに対しては、適度に光強度を減じた状態のレーザ光を照射することができる。すなわち、液晶パネルに入射させる前に減光板等でレーザ光を吸収させなくても、十分に小さい強度となっているので、無駄になるレーザ光の光量が少なくなり、光利用効率が非常に高いものとなる。さらに、レーザ光LBの照射中、あるいはレーザ光LBの照射を一時的に停止した状態で観察光OBを液晶パネルに照射することができ、レーザ光LBにより劣化処理した液晶パネルの劣化量の検査を簡便にかつ迅速に行なうことができる。
The degradation test method described above is performed using the
[第2の実施の形態]
図4は、本発明の第2の実施形態に係る劣化試験装置の概略構成を示す図である。なお、第1実施形態の劣化試験装置100と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a deterioration test apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component which is common in the
図4に示す劣化試験装置200は、劣化処理に用いられるレーザ光を出力するレーザ光出力部110と、被検物である液晶パネル15を支持する被検物支持部19と、レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0を複数のレーザ光LB1,LB2に分岐し、分岐された各々のレーザ光LB1,LB2を被検物支持部19,29に支持された液晶パネル15の複数の部位に照射するレーザ光分岐部120と、レーザ光によって劣化された液晶パネル15の劣化部位を観察する観察部130とを備えている。
A
第1実施形態の劣化試験装置100では、レーザ出力部110から出力された一のレーザ光LB0を複数の液晶パネルに分岐して照射した。このため、被検物支持部は被検物である液晶パネルの数に対応して複数設けられており、これらを観察するCCDカメラ34及び観察光源31も、それぞれの観察位置に移動するための移動手段を備えていた。これに対して、本実施形態の劣化試験装置200では、分岐した複数のレーザ光LB1,LB2を同一液晶パネル15内の複数の部位に照射するようになっている。このため、レーザ光LB1,LB2を集光する集光レンズ14以下の構成、すなわち集光レンズ14、被検物支持部19及びパワーメータヘッド18はそれぞれ1組ずつ設けられており、液晶パネル15を挟む偏光板17,36も1対のみ配置されている。また、液晶パネル15を観察するCCDカメラ34及び観察光源31も、近接した複数の劣化部位を同一の観察視野内で観察すればよいため、移動手段は設けられていない。
In the
これ以外の構成については、第1実施形態と同様である。したがって、以下の説明では、第1実施形態との主な相違点であるレーザ光分岐部120の構成を中心にして説明を行なう。
Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the following description, the description will focus on the configuration of the laser
レーザ光分岐部120は、レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0を複数のレーザ光LB1,LB2に分岐するハーフミラー13及びミラー51,52,53と、レーザ光LB1,LB2の光量を調節するNDフィルタ12,30と、分岐されたレーザ光LB1,LB2を液晶パネル15内の近接した部位に向けて反射する反射プリズム50と、反射プリズム50で反射された複数のレーザ光LB1,LB2を所定のスポット径に調節する集光レンズ145と、レーザ光LB1,LB2の光量を測定するパワーメータヘッド18及びパワーメータ33とを備えている。
The laser
レーザ光出力部110から出力されたレーザ光LB0は、NDフィルタ12により測定に必要な光量に絞られた後、ハーフミラー13に入射する。ここで反射されたレーザ光LB1は、ミラー51及び反射プリズム50によって反射されて集光レンズ14に入射し、集光レンズ14により所定のスポット径に調整された後、被検物である液晶パネル15の第1の試験対象領域に照射される。一方、ハーフミラー13を透過したレーザ光は、NDフィルタ30により所定の光量に絞られた後、ミラー52、ミラー53及び反射プリズム50によって反射されて集光レンズ24に入射し、集光レンズ24により所定のスポット径に調節された後、同一被検物である液晶パネル15の第2の試験対象領域に照射される。
The laser beam LB 0 output from the laser
反射プリズム50は、レーザ光LB1,LB2の光路に対して進退自在に設けられている。そして、その進退量を変えることで、2つのレーザ光が照射される液晶パネル15内の部位(試験対象領域)を調節できるようになっている。また、反射プリズム50は、集光レンズ14の光軸に対しても進退自在に設けられており、CCDカメラ34により液晶パネル15を観察する場合には、反射プリズム50を集光レンズ14の光軸から外して観察を行なえるようになっている。
The reflecting
このレーザ光分岐部120では、第1の試験対象領域に入射されるレーザ光LB1の光量は、第1の光量調節手段であるNDフィルタ12及びハーフミラー13によって調節され、第2の試験対象領域に入射されるレーザ光LB2の光量は、第2の光量調節手段であるハーフミラー13及びNDフィルタ30によって調節される。各試験対象領域に照射される光量はそれぞれ独立に設定することができ、これらを同一とすることも、異ならせることも可能である。
In the laser
液晶パネル15、偏光板17,36、観察光源31及びCCDカメラ34は、集光レンズ14の光軸上に設けられている。すなわち、観察光OBの光路はレーザ光の光路と平行な光路上に設けられている。
The
偏光板36とCCDカメラ34との間には、シャッタ54が設けられている。シャッタ54は、観察光OBの光路に対して進退自在の遮光素子である。かかるシャッタ54によりレーザ照射中に観察光路を遮断することで、液晶パネル15等によって不用意に反射されたレーザ光LB1,LB2によってCCDカメラ34が破損されることを防止することができる。
A shutter 54 is provided between the
図5は、CCDカメラ34によって液晶パネル15を観察する際の観察視野OAを示す模式図である。図5(a)は、2つの試験対象領域PSを近接して設けた状態を示す図、図5(b)は、2つの試験対象領域PSを離れた位置に設けた状態を示す図、図5(c)は、4つの試験対象領域PSを互いに近接して設けた状態を示す図である。観察視野OAにおいて格子状に配置されているのは、液晶パネル15の遮光膜158である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an observation field OA when the
図5(a)において、2つの試験対象領域PSは遮光膜158を避けた位置に設けられている。レーザ光は、スポット径を絞ることによって照射領域(試験対象領域)を微小化できるため、このような微小な領域のみを選択的に照射することも可能になるのである。試験対象領域を微小化して特定の領域のみを劣化させることは、劣化のメカニズムを単純化する上で有効な方法である。例えば、図5(a)のように遮光膜158を避けて画素Pの透過領域のみにレーザ光を照射した場合には、遮光膜158の温度上昇による測定誤差の影響をなくして、純粋に光照射のみの影響を調べることが可能になる。また、複数の試験対象領域PSを近接して配置することで、劣化部位が見やすくなり、劣化の評価も精度の高いものとなる。
In FIG. 5 (a), 2 single test subject area P S is provided at a position avoiding the light-shielding
図5(b)においては、2つの試験対象領域PSは2画素分離れた位置に設けられている。この方法によれば、2つの劣化部位が干渉しないため、純粋に1画素Pのみの劣化の状態を調べることが可能である。 In FIG. 5 (b), 2 single test subject area P S is provided in the two pixels away. According to this method, since the two degradation sites do not interfere with each other, it is possible to examine the degradation state of only one pixel P.
図5(c)においては、同一液晶パネル15内に4つの試験対象領域PSが設けられている。試験対象領域PSを増やすことは、図4のレーザ光分岐部120の構成に若干の設計変更を加えることによって実現可能である。図5(c)では4つの試験対象領域PSが上下及び左右の2方向に配列されており、2次元的な広がりを持った配置となっている。この方法は、同一視野内に全ての試験対象領域PSを配置する上で有効な方法であり、また複数の劣化部位が面的な広がりを持って配置されるので、劣化部位をより見やすくするという点でも有利である。ただし、これらの試験対象領域PSは必ずしも2次元的に配列される必要はなく、上下方向のみ又は左右方向のみというように1次元的に配列させることも可能である。
In FIG. 5 (c), 4 single test subject area P S are provided on the same
以上説明した劣化試験方法においては、同一液晶パネル内の複数の劣化部位(試験対象領域PS)を同一観察視野内に収めて観察するものとしている。このため、第1実施形態のようにCCDカメラ34及び観察光源31をそれぞれの観察位置に移動して観察を行なう場合に比べて、効率的な観察が可能である。また、複数の劣化部位が近接した位置に配置されることで、劣化部位が見やすくなり、劣化の評価も精度の高いものとなる。
In the degradation test method described above, a plurality of degradation sites (test target region P S ) in the same liquid crystal panel are observed within the same observation field. For this reason, compared with the case where the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、被検物の一例として液晶パネルを用いたが、被検物は必ずしも液晶パネルに限られるものではなく、光によって劣化される種々の光学素子の劣化試験に対して本発明を広く適用可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a liquid crystal panel is used as an example of the test object. However, the test object is not necessarily limited to the liquid crystal panel, and this test is performed for deterioration tests of various optical elements that are deteriorated by light. The invention is widely applicable.
15,25…液晶パネル(被検物)、32,35…駆動装置(移動手段)、100,200…劣化試験装置、110…レーザ光出力部、120…レーザ光分岐部、130…観察部、LB0,LB1,LB2…レーザ光、OA…観察視野、OP1,OP2…観察位置、PS…試験対象領域(劣化部位)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記被検物の劣化処理に用いるレーザ光を出力するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出力されたレーザ光を分岐し、複数の前記被検物又は同一被検物内の複数の部位に照射するレーザ光分岐部とを備えたことを特徴とする劣化試験装置。 A deterioration test apparatus for evaluating light resistance of a test object,
A laser beam output unit for outputting a laser beam used for the degradation treatment of the test object;
A degradation test apparatus comprising: a laser beam branching unit that branches the laser beam output from the laser beam output unit and irradiates the plurality of specimens or a plurality of parts in the same specimen. .
6. A deterioration test apparatus according to claim 5, further comprising storage means for storing a plurality of the observation positions.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005297840A JP2007107961A (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Deterioration testing device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005297840A JP2007107961A (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Deterioration testing device |
Publications (1)
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-
2005
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