JP2008139274A - 偏光板軸向測量装置および測量方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光装置が提供するデータおよび前記照合データを照合、迅速且つ精確に被測量偏光板の軸向回転角度を測量計算することができる偏光板軸向測量装置および測量方法を提供する。
【解決手段】偏光板軸向測量装置および測量方法であって、測量装置は１つの被測量偏光板を置き、１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置からなり、光発生装置は光源を提供することができ、偏光装置は光発生装置に対応して設置されて被測量偏光板を載置することができ、且つ被測量偏光板を回転不要な状況で、光源が被測量偏光板を透過した後の光信号を測量するとともに、解読可能なデジタル信号に変換し、測量照合装置は、前記偏光装置と電気信号的に接続し、少なくとも１つの照合データを予め設け、偏光装置が提供するデータを受信し、前記照合データと照合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、偏光板軸向測量装置および測量方法に関し、特に、被測量偏光板を旋転不要な状況の下で前記被測量偏光板の軸向回転角度を迅速に測量し、更に、偏光板製造工程に対して即時監視制御機能を達成する偏光板軸向測量装置および測量方法に関する。

液晶ディスプレイ装置（LCD）は、既に各形式電子情報装置、例えば、テレビ、パソコン、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等に幅広く使用されている。市場の液晶パネルは、液晶分子が固体と液体の間に介在することにより、液体が外力作用を受けて容易に流動する特性を有するだけではなく、結晶体特有の光学的異方向性質を有し、外部電場を利用し液晶の配列状態をその他の指向に変更させ、光線が液晶層を通過する時の光学特性に変化を発生させることができ、即ち、外から加わる電場により、光の変調現象を発生させるものであり、これを液晶の光電効果という。
この液晶の光電効果を利用し、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型液晶ディスプレイパネル、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型液晶ディスプレイパネル、およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶ディスプレイパネル等の各形式の液晶ディスプレイパネルを製造することができる。

図１は、公知のＴＮ（Twisted Nematic）型液晶ディスプレイパネルの外部電圧を加える前の動作説明図であり、図１において、ＴＮ型液晶ディスプレイ１００は研磨（rubbing）を経由してから、極細の溝１０５，１０６を形成した配向膜１１０，１２０およびスペクトル光源方向を極性化できる偏光板１３０，１４０から構成されている。Ｎ型液晶１５０が配向膜１１０，１２０の間に注入される時、Ｎ型液晶１５０は、その分子が液体の流動特性を有することにより、容易に溝１０５，１０６方向に配列することができる。溝１０５，１０６の位置に接近する時、Ｎ型液晶１５０が受ける束縛力は比較的大きいので、溝１０５，１０６方向に沿って配列される。中間部分のＮ型液晶１５０の束縛力は比較的小さいので、ツイストされた配列になる。配向膜１１０，１２０内のＮ型液晶１５０が共に９０度ツイストされる液晶をＴＮ型という。
従って、配向膜１１０，１２０間に電圧が印加されない状況の下、光線１６０が偏光板１４０および配向膜１２０から進入した後、その方向は、液晶の配列に従い９０度回転し、配向膜１１０および偏光板１３０の極化方向と同一となり、よって光線は、スムーズに偏光板１３０を通過することができる。
図２は、公知のＴＮ型液晶ディスプレイパネルの外部電圧を加えた後の動作説明図であり、配向膜１１０，１２０に電圧が印加された後、Ｎ型液晶１５０が電場が印加される方向に平行に傾くので、Ｎ型液晶１５０は、配向膜１１０，１２０の表面に１つ１つ垂直になる。光線１６０は、偏光板１５０および配向膜１２０から進入した後、その方向は、回転しないので、偏光板１３０に達した後、光線は偏光板１３０を通過することができない。

上記のように、２つの偏光板１３０，１４０間の挟み角が９０度であり、２つの偏光板１３０，１４０間の挟み角の液晶表示パネルの品質に対する影響が大きいので、偏光板光板の軸向回転角度精度が、確実に重要であることが分かる。
図３は、公知のＴＮ型液晶ディスプレイパネルの外部電圧を加えた後の動作説明図である。公知の偏光板軸向回転角度の測量装置２は、１つの光発生器２１と、１つの光濾過片２１１と、１つまたは複数の位相差板２２と、軸向偏光角度が既知である偏光板２３と、受信計算機２４とから構成されている。光発生器２１から発生される光は、光濾過片２１１を経過した後、波長範囲が狭い単色光源２６になる。１つ被測量偏光板２５を前記光濾過片２１１および位相差板２２の間に置き、単色光源２６は、前記被測量偏光板２５を通過し線偏光２６１を形成する。前記線偏光２６１は、位相差板２２を通過した後、所定の偏光形態にされた楕円偏光２６２を発生する。
本公知技術は、単色光源２６を採用しそれが発生する楕円偏光２６２の光強度が一定値となるので、軸向偏光角度が既知である前記偏光板２３の回転を経由し、異なる透過率を有するように変更させることができる。従って、公知技術中、前記被測量偏光板２５の軸向偏光角度が測量される時、前記位相差板２２、前記被測量偏光板２５または軸向偏光角度が既知である前記偏光板２３のうちのいずれか１つを回転させ、前記受信計算機２４から狭い波長（または単色光）の光透過率の変化を採取しなければならない。

上記公知の偏光板軸向測量装置２は、ユニットの一部に旋転を実行させる必要があり、測量時に極めて長時間を必要とし（通常１秒から数秒）、従って即時監視制御（Real-Time Audit）への応用に適合していない。上記の問題を以下に解決するかは、当業者が迅速に解決方法を追求し、改善を欲するところである。
特開２００６−２０１１５２号公報

本発明の目的は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、非旋転光学ユニットの測量方式により、迅速に信号をキャプチャーし、測量が要する時間を低減させる効果を達成することにある。

本発明のもう１つの目的は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、異なる規格の偏光板に適合し軸向大量検査測量し、検査測定コストを低減し、且つエラー発生を減少させることにある。

本発明の更にもう１つの目的は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、測量に要する時間を０．１秒以下に低減し、即時監視制御の生産製造工程に応用することにある。

前記目的を達成するため、本発明は偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、前記測量方法は、１つの被測量偏光板を置き、且つ、１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置からなる。
前記光発生装置は光源を提供することができ、前記偏光装置は前記光発生装置に対応して設置され、前記被測量偏光板を載置することができ、且つ被測量偏光板を回転不要な状況の下、光源が被測量偏光板を透過した後の光信号を測量するとともに、解読可能なデジタル信号に変換することができ、前記測量照合装置は、前記偏光装置と電気信号的に接続し、少なくとも１つの照合データを予め設けてなり、前記偏光装置が提供するデータを受信し、前記照合データと照合することができる。
従って、前記偏光装置が提供するデータおよび前記照合データを照合した後、迅速且つ精確に被測量偏光板の軸向回転角度を測量計算することができる。

上記の前記偏光装置が、更に、１つの光キャプチャーユニットと、少なくとも１つの位相差板と、１つの予め設置された偏光板と、光信号変換部とを含む。前記光キャプチャーユニットは前記光源を受信し、前記位相差板および前記予め設置された偏光板は前記光発生装置と前記光キャプチャーユニットとの間に位置して前記光源を通過させることができ、前記光信号変換部は前記光キャプチャーユニットに接続し、前記光源の光信号を解読可能なデジタル信号に変換する。

本発明の偏光板軸向測量方法は、下列の順序のステップを含む：
（ａ）１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置を含み、前記光発生装置は、光源を提供することができ、前記偏光装置は前記光発生装置に対応して設置され、前記測量照合装置は前記偏光装置と電気信号的に接続する偏光板軸向測量装置を提供するステップ、
（ｂ）１つのサンプル偏光板を前記光発生装置と前記偏光装置との間に置いて、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第１曲線を測量し、前記測量照合装置中に保存するステップ、
（ｃ）前記サンプル偏光板を取り出すステップ、
（ｄ）被測量偏光板を前記光発生器と前記偏光装置の間に置いて、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第２曲線を測量し、前記測量照合装置中に保存するステップ、
（ｅ）前記測量照合装置が、前記第１曲線および前記第２曲線を照合し、前記被測量偏光板の軸向回転角度を計算するステップ。

本発明は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、非旋転光学ユニットの測量方式により、迅速に信号をキャプチャーし、測量が要する時間を低減させる効果を達成する。

本発明は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、異なる規格の偏光板に適合し軸向大量検査測量し、検査測定コストを低減し、且つエラー発生を減少させる。

本発明は、偏光板軸向測量装置および測量方法を提供し、測量に要する時間を０．１秒以下に低減し、即時監視制御の生産製造工程に応用する。

本発明の偏光板軸向測量装置および測量方法の好適な実施例を、図とともに説明する。
図４は、本発明の１実施例の偏光板軸向測量装置の説明図である。本発明の偏光板軸向測量装置３は、１つの光発生装置３１と、１つの偏光装置３２と、１つの測量照合装置３３とから構成されている。前記光発生装置３１は、光源３１１を提供でき、前記光源３１１は、種々の異なる波長（即ち、多色光または白色光等）を有することができる。前記偏光装置３２は、前記光発生装置３１に相対して設置され、前記光源３１１の光信号を受信し、解読可能なデジタルデータに変換することができる。
本発明の好適な実施例中、前記変更装置３２は、更に、１つの光キャプチャーユニット３２１と、少なくとも１つの位相差板３２２ａ，３２２ｂと、１つの予め設けられた偏光板３２３（軸向偏光角度が既知である）と、光信号変換部３２４とから構成されている。前記光キャプチャーユニット３２１は、位相差板３２２ａ，３２２ｂおよび予め設けられた偏光板３２３を通過した後の光源３１１を受信することに用い、通常は、透過レンズセットおよび光ファイバー等のユニットを含む。
前記位相差板３２２ａ，３２２ｂおよび前記予め設けられた偏光板３２３は、前記光発生装置３１と前記光キャプチャーユニットとの間に位置し、前記光源３１１を通過させた後、異なる波長の光が異なる偏光に変更される。そのうち、２つの位相差板３２２ａ，３２２ｂの回転角度は、小さな角度差を有することが好ましい。
前記光信号変換部３２４は、前記光キャプチャーユニット３２１に接続し、受信した光信号を解読可能なデジタル信号に変換し、前記光信号変換部３２４は、好ましくは電荷結合素子（CCD）またはＣＭＯＳから構成されるイメージキャプチャー装置と、分光写真機等を含むことができる。 なお、光キャプチャーユニット３２１はいくつかの異なる波長を取り込み、光信号変換部３２４に電送することできる。

前記測量照合装置３３は、前記偏光装置３２と電気信号的に接続し、測量照合装置３３内に少なくとも１つの照合データを予め設けてなる。前記測量照合装置３３は、前記偏光装置３２が提供するデジタルデータを受信し、前記照合データと照合することができ、本発明の実施例中で前記測量照合装置３３としてパソコンであることができる。

本発明の好適な実施例中、前記変更装置３２は、更に、１つの載置台３２５を有し、それは、前記光発生装置３１および前記位相差板３２２(ａ，ｂ)との間に設けられる。前記載置台３２５は、本実施例では旋転を用いるものではなく、操作者または自動化機械設備によって迅速に被測量偏光板３４の配置または偏光装置３２の定位をさせる。
図５および図６は、本発明の実施例の偏光板軸向測量装置が、被測量サンプルの角度に変化が発生した時、形成される線偏光および楕円偏光の波長−偏光状態の比較図(図５)および波長−透過率の比較曲線関数のグラフ(図６)の説明図である。
まず、前記載置台３２５(図４参照)上に１つのサンプル偏光板（軸向偏光角度が０度または既知である）を配置し、前記光源３１１がサンプル偏光板を通過した後、線偏光を形成される。形成された線偏光は、更に前記位相差板３２２を通過するが、前記位相差板３２２は異なる波長に対して異なる位相差値を発生させるので、線偏光が前記位相差３２２を通過した後に波長の違いによって異なる偏光３１２を発生する。
最後に、前記予め設けられた偏光板３２３を通過した後、偏光板透過率をサンプリングした曲線関数図形３１４を呈するが、この曲線関数図形３１４が、分光写真機に示されたものであり、且つ前記測量照合装置３３により照合データを記録する。

従って、被測量偏光板３４を測量しようとする時、前記載置台３２５上に前記被測量偏光板３４を載置するだけで、前記光源３１１から前記被測量偏光板３４および位相差板３２２を通過した後、各波長の光が楕円線偏光３１２ａを形成する。図５，図６，図７に示すように、楕円線偏光３１２ａは、前記予め設けられた偏光板３２３を通過し、前記被測量偏光板３４の透過率の曲線関数図形３１４ａを呈する。最後に、前記測量照合装置３３によって直接、前記照合データと、波長の頂点および（または）分光の振幅の変化で比較を実行し、前記被測量偏光板３４の軸向偏光角度を算出する。

本発明の他の実施例中、各異なる軸向偏光角度のサンプル偏光板を順に載置した後、前記測量照合装置３３からいくつかの照合データを記録することによって、その後、前記偏光板３４を載置し、透過率の曲線関数図形を求め出した後、いくつかの照合データを検索し、最も相似する図形を対応させ、前記被測量偏光板３４の軸向偏光角度とすることができる。
本発明の実施例の偏光板軸向測量装置３は、如何なるユニットも全く旋転させる必要がなく、デジタルデータ照合および計算する方式により軸向偏光角度値を求めるので、本発明の偏光板軸向測量装置３は、測量する時間を０．１秒以下に低減させることができ、偏光板を生産する製造工程の即時監視制御に応用でき、または、大量の偏光板の測量作業を実行させるのに有利である。

図７は、本発明の偏光板軸向測量方法の第1実施例のフロー説明図であり、下列の順序のステップを含む。
ステップ（ａ）：１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置を含み、前記光発生装置は、光源を提供することができ、前記偏光装置は、前記光発生装置に対応して設置され、前記測量照合装置は、前記偏光装置と電気信号的に接続する偏光板軸向測量装置を提供する（図７：ステップ４００）。
ステップ（ｂ）：１つのサンプル偏光板を前記光発生装置と前記偏光装置との間に置いて（ステップ４０１）、そして、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第１曲線を測量し、前記測量照合装置中に保存する；
ステップ（ｃ）：前記サンプル偏光板を取り出す（ステップ４０２）。
ステップ（ｄ）：被測量偏光板を前記光発生器と前記偏光装置の間に置いて（ステップ４０３）、そして、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第２曲線を測量し、前記測量照合装置中に保存する。
ステップ（ｅ）：前記測量照合装置が、前記第１曲線および前記第２曲線を照合し（ステップ４０４）、前記被測量偏光板の軸向回転角度を計算し、前記測量照合装置はパソコンであり、前記第１曲線の頂点および前記第２曲線の頂点が位置する波長のおよび差値（または）分光振幅変化を計算し、前記被測量偏光板の軸向回転角度を算出する。

本発明は、偏光板を生産する製造工程の即時監視制御に応用することができるので、別の被測量偏光板を随時置き、本発明は好ましくはステップ（ｅ）の後、更に下列のステップを含む：
ステップ（ｆ）：前記被測量偏光板を取り出す４０５。
ステップ（ｇ）：別の被測量偏光板を前記光発生装置および前記偏光装置の間に置いて４０６、前記光源が前記被測量偏光板を通過して前記偏光装置に達するようにし、第３曲線を測量し、前記測量照合装置中に保存する。
ステップ（ｈ）：前記測量照合装置が前記第１曲線および前記第３曲線を照合し４０７、前記被測量偏光板の軸向回転角度を算出する。
ステップ（ｉ）：ステップ（ｆ）からステップ（ｈ）を繰り返す。このように、迅速に複数の被測量偏光板の軸向回転角度を測量する。

図８は、本発明の偏光板軸向測量方法の第２実施例のフロー説明図であり、下列の順序のステップを含む：
ステップ（ａ）：１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置を含み、前記光発生装置は、光源を提供することができ、前記偏光装置は、前記光発生装置に対応して設置され、前記測量照合装置は、前記偏光装置と電気信号的に接続し、且つ予めいくつかの照合データを有する偏光板軸向測量装置を提供し（図８：ステップ５００）、前記参照データは、少なくとも１つの軸向回転角度が既知であるサンプル偏光板を前記光発生装置と前記偏光装置との間に置き、前記光源が前記サンプル偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、照合データを測量し、前記測量照合装置中に保存する。前記偏光装置は、１つの分光写真機により前記照合データを測量するので、前記照合データは、透過率関数曲線であり、前記透過率関数曲線は、横座標を波長とし、縦座標は、透過率が対応する関数曲線である。
ステップ（ｂ）：１つの被測量偏光板を前記光発生装置と前記偏光装置との間に置く（ステップ５０１）。
ステップ（ｃ）：前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達することにより、測量データを獲得し（ステップ５０２）、測量照合前記装置中に保存する。この場合、前記測量データは、１つの透過率関数曲線をなし、前記透過率関数曲線は、横座標が波長であり、縦座標が透過率に対応して出される関数曲線である。
ステップ（ｄ）：前記測量照合装置が前期測量データおよび前期照合データの照合を実行し、いくつかのデータのうち１つが前記測量データに最も近いデータとなる（ステップ５０３）。
ステップ（ｅ）：前記測量データに最も近い照合データにより前記被測量偏光板の１つの軸向回転角度を対応させる（ステップ５０４）。もちろん、前記測量照合装置を用いて前記測量データおよび前記測量データに最も近い照合データを照合し、前記測量データの頂点および前期照合データの頂点が位置する波長差値、および（または）分光振幅変化を計算し前記記被測量偏光板の軸向回転角度を算出することもできる。

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

公知のＴＮ（Twisted Nematic）型液晶ディスプレイパネルの外部電圧を加える前の動作説明図である。 公知のＴＮ型液晶ディスプレイパネルの外部電圧を加えた後の動作説明図である。 公知の偏光板軸向測量装置の側面構造説明図である。 本発明の偏光板軸向測量装置の説明図である。 本発明の偏光板軸向測量装置が形成する線偏光および楕円偏光の波長-偏光状態の比較図である。 本発明の偏光板軸向測量装置が形成する波長-透過率の比較曲線関数の説明図である。 本発明の偏光板軸向測量方法第1実施例のフロー説明図である。 本発明の偏光板軸向測量方法第２実施例のフロー説明図である。

符号の説明

１００ ＮＴ（Twisted Nematic）型液晶ディスプレイ
１０５ ，１０６ 溝
１１０，１２０ 配向膜
１３０，１４０ 偏光板
１５０ Ｎ（nematic）型液晶
１６０ 光線
２ 公知偏光板軸向測量装置
２１ 光発生器
２２ 位相差板
２３ 軸向偏光角度が既知である偏光板
２４ 受信計算機
２５ 被測量偏光板
２６ 単色光源
２６１ 線偏光
２６２，３１２，３１２ａ 楕円偏光
３ 偏光板軸向測量装置
３１ 光発生装置
３１１ 光源
３１４，３１４ａ 透過率の曲線関数図形
３２ 偏光装置
３２１ 光キャプチャー装置
３２２ａ，３２２ｂ 位相差板
３２３ 偏光板
３２４ 光信号変換部
３２５ 載置台
３３ 測量照合装置
３４ 被測量偏光板
４００〜４０６，５００〜５０４ ステップ

Claims (4)

1. 偏光板軸向測量装置であって、１つの被測量偏光板を置かせることができ、
   前記偏光板軸向測量装置は、光源を提供可能な１つの光発生装置が設けられ、
   前記光発生装置に対応して設置されように前記被測量変更板を載置でき、
   且つ、前記光源の光信号を受信して解読可能なデジタル信号に変換する１つの偏光装置が設けられ、
   前記偏光装置と電気信号的に接続し、少なくとも１つの照合データを予め設けてなり、前記偏光装置が提供するデジタルデータを受信でき、該デジタルデータと前記照合データと照合し、前記被測量偏光板の軸向回転角度値を求める測量照合装置と
   からなることを特徴とする偏光板測量装置。
2. 前記偏光装置は、更に、前記光源を受信して前記光源がいくつかの異なる波長を取り込む光キャプチャーユニットと、前記光発生装置および前記光キャプチャー装置の間に位置し、前記光源を通過させることができる少なくとも１つの位相差板および１つの予め設置された偏光板と、前記光キャプチャーユニットと接続して前記光源の光信号を解読可能なデジタル信号に変換する光信号変換部と
   からなることを特徴とする請求項１記載の偏光板測量装置。
3. 偏光板軸向測量方法であって、下列の順序のステップ、
   （ａ）１つの光発生装置と、１つの偏光装置と、１つの測量照合装置を含み、前記光発生装置は光源を提供することができ、前記偏光装置は前記光発生装置に対応して設置され、前記測量照合装置は、前記偏光装置と電気信号的に接続する偏光板軸向測量装置を提供しするステップ、
   （ｂ）１つのサンプル偏光板を前記光発生装置と前記偏光装置との間に置いて、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第１曲線を測量して前記測量照合装置中に保存するステップ、
   （ｃ）前記サンプル偏光板を取り出すステップ、
   （ｄ）被測量偏光板を前記光発生器と前記偏光装置の間に置いて、前記光源が前記被測量偏光板を通過し前記偏光装置に達するようにし、第２曲線を測量して前記測量照合装置中に保存するステップ、
   （ｅ）前記測量照合装置が、前記第１曲線および前記第２曲線を照合し、前記被測量偏光板の軸向回転角度を計算するステップ
   を含むことを特徴とする偏光板軸向測量方法。
4. 前記ステップ（ｅ）が、前記第１曲線の頂点および前記第２曲線の頂点が位置する波長差値または分光振幅変化の両者の少なくともそのうちの１つにより、前記被測量偏光板の軸向回転角度を算出することを特徴とする請求項３記載の偏光板軸向測量方法。

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