JP2008134084A - 劣化試験方法及び劣化試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー合焦点の位置管理を行い、より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方法及び劣化試験装置を提供する。
【解決手段】レーザー光を照射して液晶パネル１５の遮光膜にフォーカスを合わせる工程と、劣化促進用のレーザー光を液晶パネル１５における試験対象領域に照射する工程と、液晶パネル１５の遮光膜にフォーカスが合う位置を基準位置とし、レーザー光の光軸１８上における基準位置からの液晶パネル１５の光軸方向の移動量と、移動量に対する液晶パネル１５の劣化情報との相関関係に基づいてレーザー光の焦点位置を特定し、焦点位置に液晶パネル１５を配置する工程と、液晶パネル１５にレーザー光を照射して耐光性評価を行う工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、劣化試験方法及び劣化試験装置に関するものである。

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、強い光が長時間に亘って照射されて各構成要素（部品・部材）に劣化が生じ易いので、所要の品質を確保するために耐光性試験が必要である。特に、光の照射によって配向膜が劣化して表示に影響を及ぼすことが知られており、品質の観点からも耐光性寿命を予め把握しておく必要がある。

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ー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。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掛けて試験を行い、その結果から長期間の使用における劣化を予測する、いわゆる劣化試験（加速試験）が知られている。例えば、レーザー光を集光するなどして実際に製品として使用するよりもエネルギー密度の高い光を照射して、短時間の寿命評価（加速評価）を行う。このような加速評価方法は、従来の評価方法に比べて約数千倍の時間短縮が可能であり、開発サイクルの大幅な短縮が期待される。対象となる被検物も液晶パネルに限らず、偏光板や位相差板など光により劣化する物質全般に対して応用することができる。
液晶パネルの加速評価に関する従来技術として、例えば、特許文献１に示す技術が開示されている。
特開２００６−７８９４６号公報

また最近においては、被検物としての液晶パネルをｘｙｚステージ上に固定し、液晶パネルの後方からバックライトを照射する。そして、ＣＣＤカメラを通して取り込んだＣＣＤ画像をモニタで確認しながら、ｘｙｚステージを動かして、遮光膜（ブラックマトリクス）にフォーカスを合わせることにより、劣化試験を行う際の液晶パネルの位置決めがなされている。このように、ＣＣＤ画像において確認し易い遮光膜にフォーカスを合わせることが多い。

しかしながら、液晶パネルの種類（仕様）によっては、例えば遮光膜の位置等の構造が異なってくる。そのため、従来の方法では、液晶層の屈折率の関係からＣＣＤ画像（モニタ画面に映し出される画像）上で遮光膜にフォーカスが合う時の液晶パネルの位置（以下の説明において、この位置をＣＣＤフォーカス位置と呼ぶことにする。）と、液晶パネルに照射されるレーザー光の合焦点との位置関係に違いが生じてしまっていた。光路上において最もエネルギー密度が高いのは、レーザー光が最も集光するレーザー合焦点であるが、上記したように、遮光膜にフォーカスを合わせた時の液晶パネルの位置が、必ずしもレーザー合焦点と一致するとは限らないため、劣化測定精度が低下してしまい正確な結果を得ることができないことがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー合焦点の位置管理を行い、より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方法及び劣化試験装置を提供することにある。

本発明の劣化試験方法は、上記課題を解決するために、被検物の耐光性評価のための劣化試験方法であって、観察光を照射して被検物の所定領域にフォーカスを合わせる工程と、劣化促進用のレーザー光を被検物における試験対象領域に照射する工程と、被検物の所定領域にフォーカスが合う位置を基準位置とし、レーザー光の光軸上における基準位置からの被検物の光軸方向の移動量と当該移動量に対する被検物の劣化情報との相関関係に基づいてレーザー光の焦点位置を特定し、当該焦点位置に被検物を配置する工程と、被検物にレーザー光を照射して耐光性評価を行う工程と、を備えることを特徴とする。

このような方法によれば、光路上における基準位置からの被検物の移動量と移動量に対する被検物の劣化速度とを測定することにより、被検物の劣化が最も速い位置が光軸上にあることが分かる。被検物の劣化が最も加速されるということは、レーザー光が最も集光していると言い換えることができるので、光軸上におけるレーザー光の焦点位置が判明することになる。しかしながら、被検物のフォーカス位置とレーザー光の焦点位置とは必ずしも一致しない。そのため、構成や大きさ等の異なる被検物ごとに、それぞれのフォーカス位置とレーザー光の焦点位置との関係を示すデータを予め取得しておく。このようにすれば、異なる種類の被検物であってもレーザー光の焦点位置に確実に配置することができる。

このようにして、レーザー光の光軸上における基準位置（フォーカス位置）からの被検物の光軸方向の移動量と、移動量に対する被検物の劣化情報との相関関係からレーザー光の焦点位置を特定することにより、被検物をレーザー光の焦点位置に確実に配置することができる。レーザー光の焦点位置に被検物を配置して耐光性評価を行うことによって、被検物の試験対象領域により高エネルギーのレーザー光を照射することができる。このように、レーザー合焦点の位置管理を行うことで、短時間に高精度の劣化試験を行うことができる。

また、被検物は表示パネルであって、被検物の所定領域は、表示パネルの遮光膜であることも好ましい。
このような方法によれば、表示パネルの遮光膜にフォーカスを合わせるようにすれば、試験者が目視において確認しやすいため、被検物の試験対象領域の特定が容易となる。これにより、被検物の試験対象領域に確実にレーザー光の照射位置を合わせることができる。

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、被検物にレーザー光を照射するレーザー光出力部と、被検物を観察する観察装置とを備え、観察装置は、被検物を撮像する撮像手段と、レーザー光の被検物の透過状態を検出する検出手段と、被検物を少なくとも光軸方向に移動させて、レーザー光との相対位置を設定する位置決め手段と、被検物の所定領域にフォーカスが合う位置を基準位置とし、レーザー光の光軸上における基準位置からの被検物の光軸方向の移動量と移動量に対する被検物の劣化情報との相関関係を記憶する記憶手段と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、被検物のフォーカス位置（基準位置）からの光軸方向の移動量と、この移動量に対する被検物の劣化上方との相関関係を記憶手段に記憶させておくことができるので、光軸上において被検物の劣化が最も速い位置を知ることができる。被検物の劣化が最も加速されるということは、レーザー光が最も集光していると言い換えることができるので、光軸上におけるレーザー光の焦点位置が判明することになる。しかしながら、被検物のフォーカス位置とレーザー光の焦点位置とは必ずしも一致しない。そのため、構成や大きさ等の異なる被検物ごとに、それぞれのフォーカス位置とレーザー光の焦点位置との関係を示すデータを予め取得して記憶部に記憶させておくことができる。このようにすれば、異なる種類の被検物であってもレーザー光の焦点位置に確実に配置することができる。

このようにして、レーザー光の光軸上における基準位置（フォーカス位置）からの被検物の光軸方向の移動量と移動量に対する被検物の劣化情報との相関関係からレーザー光の焦点位置を明らかにしておくことにより、被検物がレーザー光の焦点位置に確実に配置されることになる。レーザー光の焦点位置に被検物を配置して耐光性評価を行うことによって、被検物の試験対象領域により高エネルギーのレーザー光が照射されるようになる。このように、レーザー合焦点との関係から被検物の位置管理を行うことができるとともに短時間に高精度の劣化試験を行うことが可能となる。

また、検出手段は、レーザー光の光路に対して進退自在に設けられることも好ましい。
このような構成によれば、必要に応じて検出手段をレーザー光の光路上に配置することができる。たとえば、被検物を撮像手段で撮像する際には光路から後退させておくことで、被検物の撮像を良好に行うことができる。

[劣化試験装置]
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施形態の劣化試験装置は、被検物に対しレーザー光を照射することで被検物に劣化を生じさせ、観察光を用いて被検物を光学的に観察し、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。

図１は、本実施形態の劣化試験装置の概略構成図である。
図１に示す劣化試験装置１００は、レーザー光出力部１１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（位置決め部）と、液晶パネル１５を観察するための観察装置２０（検出部）と、制御装置３０とを備えて構成されている。

レーザー光出力部１１は、レーザー装置１０と、ＮＤフィルタ１２と、ミラー１３とを有して構成されている。レーザー装置１０は、所定発振波長の青紫レーザー光を出力するレーザー装置であり、レーザー光をその波長、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、レーザー光照射により液晶パネル１５の配向膜等を劣化させ、液晶の配向性低下の程度を観察して液晶パネル１５の耐光性を評価するものであるから、レーザー装置１０には、液晶パネル１５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。

レーザー装置１０から出力されたレーザー光は、ＮＤフィルタ１２により測定に必要な光量に絞られた後、ミラー１３により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の試験対象領域に入射する。なお、図１に示すレーザー光出力部１１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。したがって例えば、レーザー光出力部１１の光学系に、レーザー光を均一化するためのホモジナイザやインテグレータを設けることもでき、レーザー光のスポット形状を設定するためのマスクを設けることもできる。

被検物支持部１９は、液晶パネル１５が搭載されるステージ１６と、ステージ１６を駆動するモーターを含む駆動装置１７とを有して構成されている。ステージ１６は、レーザー光の光軸１８に沿う方向、あるいはレーザー光の光軸１８に直交する平面内を移動自在であり、後述する制御装置３０からの指示に基づいて所定距離を３軸方向（図中に示すｘｙｚ方向）に移動するようになっている。駆動装置１７に用いられるモーターとしては、高精度の分解能を有するものが好ましく用いられ、例えば、ステッピングモーターやサーボモーターが採用される。本実施形態においてはステッピングモーターを用いるものとする。

観察装置２０は、液晶パネル１５の前段側（レーザー光出力部１１側）に配される偏光板２１と、液晶パネル１５の後段側（レーザー光出力部１１と反対側）に配される偏光板２２と、偏光板２２の後段側に配されるパワーメータ２４（検出手段）と、パワーメータ２４の後段に配されるバックライト２８と、液晶パネル１５を間に挟んでバックライト２８の反対側（レーザー光出力部１１側））に配される撮像手段としてのＣＣＤカメラ２７（撮像手段）とを有して構成されている。

パワーメータ２４は、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過したレーザー光の光量を検出するパワーメーターヘッド２５と、パワーメーターヘッド２５に接続された表示部２６とを備えている。パワーメーターヘッド２５は、レーザー光の光軸１８に対して進退自在となっており、バックライト２８を使用する場合には光軸１８上から後退させておくことができる。これにより、バックライト２８からの照射光を遮断することがない。このようなパワーメータ２４を用いて、劣化試験前のレーザー光量と劣化試験中のレーザー光量とを比較することで、液晶パネル１５の透過率を測定することができる。パワーメータ２４で測定されたレーザー光量の測定値は表示部２６に表示される。

もともと直線偏光をなすレーザー光は、液晶パネル１５の劣化が進行すると液晶パネル１５を透過する偏光が乱れて円偏光等に変化してくる。そのため、偏光板２２を通過するレーザー光の直線偏光成分の低下具合を測定することによって、劣化の進行状態を観察することができる。

バックライト２８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、メタルはライドランプ、発光ダイオード等を用いた光源である。このバックライト２８としては、液晶パネル１５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の劣化状態を目視観察するには、バックライト２８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。

ＣＣＤカメラ２７は、液晶パネル１５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、必要に応じてバックライト２８が使用される。ＣＣＤカメラ２７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、後述する制御装置３０のモニタ３３に表示される。ＣＣＤカメラ２７及びモニタ３３は、例えば、液晶パネル１５の劣化度合いの画像観察、液晶パネル１５上の試験対象領域とレーザー光の光軸１８との位置合わせ、液晶パネル１５の表面に描画された情報の観察、などに用いられる。また、本実施形態においては、液晶パネル１５を位置決めする際に用いられる。

制御装置３０は、情報処理や演算処理を行う演算部３１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶部３２（記憶手段）、及びモニタ３３等を有して構成されるコンピュータからなり、被検物支持部１９における駆動装置１７を制御するとともに、ＣＣＤカメラ２７から送られる情報を表示及び管理するようになっている。例えば、記憶部３２は、ＣＣＤカメラ２７からの撮像情報や、試験条件に関する情報等を記憶する。演算部３１は、記憶部３２に記憶された情報に基づいて試験情報の管理を行う。モニタ３３は、その試験情報を表示するとともに、ＣＣＤカメラ２７によって撮像された画像を表示するようになっている。

偏光板２１は、ＣＣＤカメラ２７の前方に配置され、バックライト２８からの光のうちで偏光軸と同方向の振動成分のみを通過させる。
一方、偏光板２２は、液晶パネル１５の光射出側に配置され、液晶パネル１５を透過したレーザー光のうちで偏光軸と同方向の振動成分のみを通過させる。偏光板２２及び液晶パネル１５との相対的配置については任意に設定可能であり、本実施形態では図１に示すような配置とする。

偏光板２１を用いることで、バックライト２８を照射することによる液晶パネル１５のフォーカス合わせを、ＣＣＤカメラ２７にて行うことができる。
また、偏光板２２を用いることで、レーザー光を照射することによる液晶パネル１５の劣化状態を、液晶層のΔｎ（屈折率；光学異方性）の変化として検出することができる。すなわち、液晶パネル１５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２２を透過したレーザー光の光量を劣化処理の前後で比較すれば、液晶パネル１５の劣化量を液晶パネル１５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２７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に対して偏光板を取り付けた状態のもの（最終製品状態となったもの）を試験対象とする場合には、各偏光板２１，２２はともに不要となる。

また、液晶パネル１５には、その大きさ等の違いから様々な種類のものがある。このような各種の液晶パネル１５に対応すべく、集光レンズ１４の直径、集光レンズ１４とステージ１６との配置間隔等はパネルの種類に応じて適宜設定されるとともに、適宜調整可能とされたものとする。また、上記したように、本実施形態では液晶パネル１５の耐光性を調べるための光としてレーザー光を用いている。レーザー光は、ハロゲンランプ等を光源として用いる場合に比して、局所的に高いエネルギー密度で光照射を行うことができるため好適である。

[劣化試験方法]
次に、上記の劣化試験装置１００を用いた劣化試験方法について説明する。
本実施形態では、劣化試験装置１００を用いて液晶パネル１５の耐光性評価を行うものであって、まずレーザー光が最も集光する焦点を検出し、この焦点位置に液晶パネル１５を配置することによって劣化試験の効率化を図ったものである。

（液晶パネル）
まず、被検物である液晶パネル１５について説明する。
図２（ａ）は液晶パネル１５の一例を示す説明図である。この液晶パネル１５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である。なお、図２（ａ）では、３つの画素Ｐのみを示しているが、実際には画素Ｐ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ている。また、各画素Ｐ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。

同図に示す液晶パネル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１５１，１５２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いる。

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としては、有機配向膜、及び無機配向膜のいずれも適用可能である。有機配向膜は、例えば、ポリイミドなどの高分子膜の表面にラビング等の配向処理を施すことにより形成することができる。無機配向膜は、ＳｉＯ２のような無機膜を蒸着法あるいはスパッタ法を用いて形成した後にイオンビームや粒子ビームを無機膜表面に照射して配向処理を施すことにより形成することができる。あるいは、無機配向膜は、基板に対して斜めに無機材料を入射させて斜方柱状構造を有する膜を形成する、いわゆる斜方蒸着法によっても形成することができる。

画素電極１５６は、各画素ごとに形成されて、この領域内の液晶層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。

遮光膜１５８は、各画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の境界を覆ってこれらの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Ｐ１〜Ｐ３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。

このような液晶パネル１５における試験対象領域は任意に設定可能であり、本実施形態においては液晶パネル１５の１画素に対応する領域（例えば、図２に示す画素Ｐ２）を試験対象領域として設定している。

以下に、レーザー光の光量密度に対する液晶パネル１５の寿命について説明する。
ここでは、観察光としてレーザー光を用いて、被検物である液晶パネル１５の透過光をパワーメータ２４で測定することにより、液晶パネル１５の寿命とレーザー光の光量密度との関係を明らかにする。なお、構成の異なる複数種類の液晶パネル１５（本実施形態においては図３におけるパネルＡ，Ｂ，Ｃの３種類）を用いて種類ごとの評価も行う。劣化試験装置１００における各種液晶パネル１５の配置位置は統一する。

そして、パワーメータ２４の測定結果に基づいて、レーザー光の光量密度を横軸にとり、このレーザー光の光量密度に対する液晶パネル１５の寿命を縦軸にとったグラフをプロットすることにより、各種液晶パネル１５の耐光性評価が可能である。図３を参照すると、液晶パネル１５の種類に関わらず、照射されるレーザー光の光量密度が高いほど液晶パネル１５の寿命が短くなることが分かる。レーザー光の光量密度が最も高まるのはレーザー光の合焦点であることから、劣化試験に用いる液晶パネル１５の位置をレーザー光の合焦点に設置することによって、より効果的に劣化試験を行うことができる。これにより、試験時間の短縮が図れることになる。

従来、図９に示すように、ステージ５１に液晶パネル５０を固定し、液晶パネル５０の後方からバックライト５２を照射して、ＣＣＤカメラ５３から取り込んだ画像（モニタ画面５４に映し出される画像）から液晶パネル５０の遮光膜にフォーカスを合わせることによって、液晶パネル５０の位置決めを行ってきた。しかしながら、液晶パネルの種類によって構造が異なるために、液晶層の屈折率Δｎ（光学異方性）の影響や遮光膜の配置位置の違い等から、液晶パネルのＣＣＤフォーカス位置とレーザー合焦点との位置関係に違いが生じ、測定精度が低下することがあった。

そのため、本実施形態においては、液晶パネル１５の種類ごとにそれぞれのＣＣＤフォーカス位置とレーザー合焦点との位置関係を予め明らかにして、レーザー合焦点に液晶パネル１５が確実に配置されるよう、液晶パネル１５の位置決めを種類ごとに行う必要がある。

（レーザー光の焦点位置検出方法）
本実施形態においては、劣化試験を行うにあたり、上述した理由から各種液晶パネル１５に対するレーザー合焦点の位置を検出しておく。
以下に、レーザー合焦点を検出する手法について図１及び図４を参照しつつ説明する。図４は、レーザー合焦点を検出する方法を説明するためのフローチャート図である。なお、以下の説明において、図２を用いることもあるが、図中の符号は同じでも、上述したレーザー光の光量密度とパネル寿命との関係を調べるときに用いた液晶パネルとは異なる液晶パネルである。

図４に示すように、このレーザー合焦点を検出する方法は、液晶パネル１５をＣＣＤフォーカス位置に配置する工程（ステップ１）と、ＣＣＤフォーカス位置を基準点としてレーザー光の光軸１８に対して液晶パネル１５を所定量相対移動させる工程（ステップ２）と、液晶パネル１５における試験対象領域にレーザー光を照射して劣化処理を施す工程（ステップ３）と、液晶パネル１５の劣化情報を取得する工程（ステップ４）と、ステップ４において取得した劣化情報からレーザー合焦点を特定する工程（ステップ５）と、各種液晶パネル１５の基準点からレーザー合焦点までのズレ量を記憶部３２に記憶させておく工程（ステップ６）と、を含む。このような工程を劣化試験に用いる液晶パネル１５の種類毎に行うようにする。

まず、試験条件を特定するための液晶パネル１５（図６におけるパネルＡ，Ｂ，Ｃの３種類）を新たに用意し、図１に示す劣化試験装置１００の所定位置に配置する。初期条件としてレンズの開口率を所定値に設定したＣＣＤカメラ２７を用いて、光路上における液晶パネル１５のフォーカス位置を探る。具体的には、液晶パネル１５の後方からバックライト２８を照射し、ＣＣＤカメラ２７で撮像した液晶パネル１５の画像をモニタ３３にて観察しながら、ステージ１６を光路方向に移動させる。そして、遮光膜１５８にピントが合った位置（ＣＣＤフォーカス位置）でステージ１６の移動を停止し、液晶パネル１５を配置する（ステップ１）。

遮光膜１５８にフォーカスを合わせることにしたのは、単にモニタ３３において視認者が確認し易いためであり、その他、画像で確認し易い箇所があれば遮光膜１５８以外の箇所にフォーカスを合わせるようにしてもよい。また、ステージ１６を駆動するモーターとしてステッピングモーターを用いれば、ステージ１６の移動を微調整することができるため、液晶パネル１５の位置決め精度が向上する。

なお、ＣＣＤカメラ２７により液晶パネル１５のフォーカス合わせをする場合、バックライト２８の光が遮光されないようにパワーメータ２４のパワーメーターヘッド２５を光路上から後退させておく。

本実施形態においては、ＣＣＤカメラ２７を用いて特定した液晶パネル１５のＣＣＤフォーカス位置を光路上における液晶パネル１５の基準位置とする。ＣＣＤフォーカス位置は液晶パネル１５の種類によって異なる。これは、上述したように、液晶パネル１５の種類によって液晶層１５５の屈折率Δｎ（光学異方性）や遮光膜１５８の配置位置が異なることによるものである。

次に、ＣＣＤフォーカス位置（基準点）にある液晶パネル１５をレーザー光の光軸方向に対して所定量だけ相対移動させる（ステップ２）。液晶パネル１５の移動量（基準点からのズレ量）は任意に設定可能であって、光路上におけるＣＣＤカメラ２７側あるいはバックライト２８側のいずれか一方向（試験対象領域に照射されるレーザースポット径が小さくなる方向）に移動させる。

液晶パネル１５を移動させた後、試験対象領域（例えば、図２の画素Ｐ２）にレーザー光を照射する（ステップ３）。ここで、レーザー光をその波長、照射エネルギーを一定にし照射時間を可変パラメータとして設定して照射する。レーザー光を照射すると、図２（ｂ）に示すように、画素Ｐ２内の配向膜１５３，１５４を変質させ、液晶の配向性を局所的に低下させるという態様の劣化が生じることになる。レーザー光を照射する際には、パワーメータ２４のパワーメーターヘッド２５を光軸１８上へ配置する。

また、ステップ３の劣化処理と並行して、液晶パネル１５の劣化情報（液晶パネル１５の寿命）を取得する（ステップ４）。レーザー劣化情報は、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過したレーザー光の光量変化（透過率変化）をパワーメータ２４で測定することで得られる。例えば、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過したレーザー光の光量をパワーメータ２４で測定することにより、液晶パネル１５の劣化情報を取得することができる。これは液晶パネル１５の実質的な機能（偏光変換作用）に関わることであり、劣化に至る液晶層の屈折率Δｎの変化として捉える。

上述したように、パワーメータ２４で検出されるレーザー光の透過光量がどの程度まで低下したら液晶パネル１５の劣化（パネル寿命）と見なすかは、液晶パネル１５の仕様によって適宜条件が設定される。また、液晶パネル１５の劣化度合は、レーザー光の設定条件によっても異なってくる。本実施形態においては、検出対象とするレーザー光の状態（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。

ここで、上記工程で液晶パネル１５を透過するレーザー光の光量を検出対象として測定を行なう場合について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、レーザー光ＬＢを照射する前（劣化しない状態）の液晶パネル１５について上記工程を実施する場合について示す図であり、図５（ｂ）は、レーザー光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について上記工程を実施する場合について示す図である。

図５（ａ）に示すように、液晶パネル１５の光射出側には、偏光板２２が配置されている。偏光板２２の透過軸は液晶の偏光方向に略直交するように配置されている。レーザー光の透過軸は、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）と略平行となっている。また、偏光板２２の透過軸は、液晶パネル１５の基板１５２側におけるダイレクタと略平行となるように配置されている。

レーザー光出力部１１から出力されるレーザー光ＬＢは直線偏光で出力される。この直線偏光をなすレーザー光ＬＢ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、レーザー光ＬＢの偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板２２を透過し、パワーメータ２４にて光量検出される。

一方、図５（ｂ）に示す場合では、図２（ｃ）に示したように、レーザー光ＬＢの照射によって配向膜１５３，１５４に劣化を生じているので、試験対象領域においては配向膜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を透過した後のレーザー光ＬＢの偏光状態は、例えば図示のように楕円偏光となり、図５（ａ）に示したものと異なった状態となる（リタデーションの変化）。そのため、レーザー光ＬＢのうち偏光板２２を透過できる偏光成分が減少し、パワーメータ２４で検出される光量も低下する。

以上のようにして、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過したレーザー光の光量をパワーメータ２４で測定することにより、試験対象領域の劣化情報を観察することができる。このようにして、まず光路上の所定位置にある液晶パネル１５の寿命を知ることができる。

光路上の所定位置にある液晶パネル１５の劣化情報を検出した後、液晶パネル１５を同じように光軸方向に対して所定量移動させて（ステップ２）再びレーザー光を照射する（ステップ３）。このとき、前のレーザー光照射の影響を排除するために、光軸方向に直交する方向にも液晶パネル１５を所定量だけ相対移動させ、例えば、図２（ｃ）に示すような劣化していない画素Ｐ１，Ｐ３に照射する。光軸１８上における液晶パネル１５の位置に対する劣化情報を取得する（ステップ４）。このような動作を繰り返し行い、液晶パネル１５の位置（基準点からのズレ量）と、パネル寿命（光強度の経時的な変化）との関係を、各液晶パネル１５の種類ごとに明らかにする。

図６においては、各種液晶パネル１５の基準点からのズレ量を横軸にとり、液晶パネル１５のパネル寿命（劣化度合）を縦軸にとったグラフをプロットすることにより、各種液晶パネル１５に対するレーザー光の焦点位置を特定する（ステップ５）。

図６から分かるように、光軸１８上には液晶パネル１５の種類ごとに寿命が最も短くなる配置位置がある（図６中、二点鎖線の丸印で示す）。パネル寿命が最も短いということは、レーザー光のエネルギー密度が最も高いと言い換えることができ、これはつまりレーザー光が最も集光されていると考えられる。すなわち、試験対象領域がレーザー光の照射によって最も速く劣化したときの液晶パネル１５の配置位置がレーザー合焦点である。このようにして、光軸１８上における各種液晶パネル１５の試験位置が特定される。

液晶パネル１５の種類ごとに、各々の基準点から試験位置までのズレ量とパネル寿命との関係を検出し、その試験位置を記憶部３２に記憶する（ステップ６）。このようにして、液晶パネル１５の種類ごとに基準点から試験位置までのズレ量を特定しておくことによって、劣化試験を行う液晶パネル１５の種類が変わったとしても、容易に液晶パネル１５をレーザー合焦点に配置することができる。

液晶パネル１５のＣＣＤフォーカス位置とレーザー合焦点位置とが必ずしも一致しないのは、上述した構造上の理由の他、例えばレーザー光の焦点深度によるとも考えられる。集光レンズ１４によって集光されたレーザー光の光路上には、ＣＣＤフォーカス位置からその前後所定領域内において液晶パネル１５を移動させても画像がボケない（許容できる）領域がある。すなわち、焦点深度内（焦点範囲内）においては、モニタ画像のピンボケが発生しても観察者には分からない。そのため、モニタ画面上から人間の目視により真のレーザー合焦点位置を的確に見つけ出すことは困難であり、これによりレーザー合焦点位置とＣＣＤフォーカス位置とにズレが生じることになってしまう。しかしながら、本実施形態のように、光軸１８上で液晶パネル１５の配置位置を変更させながら劣化速度を測定することによって、レーザー合焦点位置を確実に見つけ出すことができる。

（劣化試験方法）
本実施形態の劣化試験方法においては、劣化試験を行う液晶パネルの位置決めを、予め取得しておいた各種液晶パネルの基準位置からレーザー光の焦点位置までのズレ量のデータに基づいて行う。
以下に、本実施形態の劣化試験方法について図を参照しつつ説明する。図７は、劣化試験方法を説明するためのフローチャート図である。

図７に示すように、液晶パネル１５をＣＣＤフォーカス位置に配置する工程（ステップ１０）と、ＣＣＤフォーカス位置を基準点として、各液晶パネル１５毎に特定された基準点からのズレ量分だけレーザー光の光軸１８に対して液晶パネル１５を相対移動させる工程（ステップ１１）と、液晶パネル１５における試験対象領域にレーザー光を照射する工程（ステップ１２）と、液晶パネル１５の劣化度合を観察する工程（ステップ１３）と、を含む。

まず、試験用の液晶パネル１５を新たに用意し、レーザー光の光軸１８上に配置する。ＣＣＤカメラ２７で撮像される画像をモニタにおいて確認しながら液晶パネル１５の位置を光軸１８上で移動させ、液晶パネル１５の遮光膜１５８にフォーカスを合わせる（ステップ１０）。そして、図８の二点鎖線で示す試験対象領域（画素Ｐ）を特定し、この試験対象領域内にレーザー光の光軸１８を位置合わせする。

次に、記憶部３２に記憶されている各液晶パネル１５のＣＣＤフォーカス位置からレーザー合焦点位置までのズレ量との関係に基づいて、試験に用いる液晶パネル１５を光軸１８に対して相対移動させる（ステップ１１）。このようにして、液晶パネル１５をレーザー合焦点に配置する。液晶パネル１５の移動は、駆動装置１７を介して行われる。上述したように、駆動装置１７に用いられるモーターがステッピングモーターやサーボモーターであることにより、液晶パネル１５の位置決めが正確に行われる。

そして、レーザー合焦点位置に配置した液晶パネル１５の試験対象領域に、劣化促進用のレーザー光を照射する（ステップ１１）。ここで、レーザー光の波長、照射エネルギー強度、照射時間のうち少なくとも１つが可変パラメータとして適宜設定される。液晶パネル１５の１画素に対応する領域内において劣化試験を行うことにより、液晶パネル１５の耐光性を正確に評価することができる。また、画素毎に劣化試験を行うようにすれば、より正確な劣化評価をすることができる。

レーザー光の焦点に位置する液晶パネル１５にレーザー光を照射して、高いエネルギーをその試験対象領域に与えることによって、液晶パネル１５の各画素Ｐに含まれる部材（例えば、配向膜や液晶分子等）に比較的短時間で劣化が生じる。試験対象領域の劣化状態をパワーメータ２４で測定することにより被検物である液晶パネル１５の耐光性を評価する（ステップ１２）。

液晶パネル１５に劣化が生じていない場合には、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過するレーザー光の透過量が多く、パワーメータ２４では十分な強度の光が検出されることになる。

照射時間に応じて液晶パネル１５、特に配向膜の劣化が進行してくると、上述したようにレーザー光の配向規制が衰えてくるため、直線偏光が除々に乱れて円偏光（楕円偏光）に近づいてくる。偏光板２２を含む液晶パネル１５は、レーザー光の直線偏光成分しか透過させないため、パワーメータ２４で検出される透過光量が低下していくようになる。

このようにして、偏光板２２を含む液晶パネル１５を透過したレーザー光の光量をパワーメータ２４で経時的に測定することにより、試験対象領域の劣化情報を経時的に取得することができる。パワーメータ２４を用いた耐光性の測定は、レーザー光の照射による劣化促進と同時に行ってもよく、劣化後に行ってもよい。

以後同様に、各種液晶パネル１５の劣化試験を行う。異なる種類の液晶パネル１５を試験する場合には、予め求めておいた各種液晶パネル１５のＣＣＤフォーカス位置から試験位置までのズレ量分だけ、レーザー光の光軸１８に対して液晶パネル１５を相対的に移動させ、試験を行う液晶パネル１５をレーザー光の合焦点に配置する。このように、液晶パネル１５の種類を変えて劣化試験を行う際にも、それぞれの液晶パネル１５をレーザー合焦点に確実に配置した上で行うようにする。

このように、液晶パネル１５の種類ごとにＣＣＤフォーカス位置とレーザー合焦点との位置関係について明らかにし、劣化試験において各液晶パネル１５の位置制御を的確に行うことによって、より短時間に高精度の劣化試験を実施することができる。

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

劣化試験装置の概略構成図である。 液晶パネルの一例を表す説明図。 モニタに表示される画像の拡大図。 レーザー光量密度に対するパネル寿命を表すグラフ図である。 フォーカス位置からのズレ量とパネル寿命との関係を表すグラフ図である。 レーザー合焦点を検出する方法を示す工程図。 劣化試験方法を示す工程図。 撮像画像の拡大図である。 従来の劣化試験装置の概略構成図。

符号の説明

１５…液晶パネル（被検物）、１５８…遮光膜、１１…レーザー光出力部、２７…ＣＣＤカメラ（撮像手段）、２４…パワーメータ（検出手段）、１９…被検物支持部（位置決め手段）、３２…記憶部（記憶手段）

Claims (4)

1. 被検物の耐光性評価のための劣化試験方法であって、
   観察光を照射して前記被検物の所定領域にフォーカスを合わせる工程と、
   劣化促進用のレーザー光を前記被検物における試験対象領域に照射する工程と、
   前記被検物の前記所定領域にフォーカスが合う位置を基準位置とし、前記レーザー光の光軸上における前記基準位置からの前記被検物の光軸方向の移動量と当該移動量に対する前記被検物の劣化情報との相関関係に基づいて前記レーザー光の焦点位置を特定し、当該焦点位置に前記被検物を配置する工程と、
   前記被検物にレーザー光を照射して耐光性評価を行う工程と、を備えることを特徴とする劣化試験方法。
2. 前記被検物は表示パネルであって、
   前記被検物の前記所定領域は、前記表示パネルの遮光膜であることを特徴とする請求項１記載の劣化試験方法。
3. 被検物の耐光性評価のための劣化試験装置であって、
   前記被検物にレーザー光を照射するレーザー光出力部と、
   前記被検物を観察する観察装置とを備え、
   前記観察装置は、前記被検物を撮像する撮像手段と、
   前記レーザー光の前記被検物の透過状態を検出する検出手段と、
   前記被検物を少なくとも光軸方向に移動させて、前記レーザー光との相対位置を設定する位置決め手段と、
   前記被検物の前記所定領域にフォーカスが合う位置を基準位置とし、前記レーザー光の光軸上における前記基準位置からの前記被検物の光軸方向の移動量と当該移動量に対する前記被検物の劣化情報との相関関係を記憶する記憶手段と、を有することを特徴とする劣化試験装置。
4. 前記検出手段は、前記レーザー光の光路に対して進退自在に設けられることを特徴とする請求項３記載の劣化試験装置。

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