JP2009229229A - Double refraction measuring instrument and double refraction measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複屈折測定装置及び複屈折測定方法に係り、特にプラスチック樹脂フイルムの製造工程において、フイルムの複屈折特性を正確に測定する複屈折測定装置及び複屈折測定方法に関する。 The present invention relates to a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method, and more particularly to a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method for accurately measuring the birefringence characteristics of a film in the manufacturing process of a plastic resin film.
液晶ディスプレイ等に用いるプラスチック樹脂フイルムを製造する際には、製造工程内においてフイルムの配向軸やレタデーション等の複屈折特性を計測し、計測結果に基づいて工程条件を制御することが好ましい。このように、工程条件に対してフィードバックを行うことで、所望の性能のフイルムを安定製造することが可能となり、その結果、ディスプレイの高性能化、高品質化を図ることが可能となる。 When producing a plastic resin film for use in a liquid crystal display or the like, it is preferable to measure the birefringence characteristics such as the orientation axis and retardation of the film in the production process and control the process conditions based on the measurement result. Thus, by performing feedback on the process conditions, it is possible to stably manufacture a film having a desired performance, and as a result, it is possible to improve the performance and quality of the display.
特許文献1には、互いに異なる波長を有する少なくとも二つの光を使うことによって計測範囲を拡大し、レタデーションを計測した位置の試料の厚さを計測することにより、試料の走行方向の厚さむらと幅方向の厚さ変化を捉え、正確に複屈折を計測することができるレタデーション計測装置が記載されている。特許文献1の装置によれば、厚さ変動によるレタデーション変動を識別することができるので、工程変動を素早く的確に把えることが可能となる。
ディスプレイには、様々な視角から見て色味や階調等の表示特性を満足することが求められる。このような表示特性を実現するために、液晶ディスプレイに用いられる位相差フイルムにおいては、斜め方向の透過光に対して適正なレタデーション(斜めレターデーション)を有することが必要となる。適正な斜めレタデーションとは、バックライトから発せられる光をフイルム法線方向に透過する光のみならず、斜め方向に透過する光の偏光状態を液晶ディスプレイ特性に合うように適正に変換する特性をいう。 A display is required to satisfy display characteristics such as color and gradation when viewed from various viewing angles. In order to realize such display characteristics, a retardation film used for a liquid crystal display needs to have an appropriate retardation (oblique retardation) with respect to transmitted light in an oblique direction. Appropriate oblique retardation means not only the light transmitted from the backlight in the normal direction of the film but also the property of appropriately converting the polarization state of the light transmitted in the oblique direction to match the liquid crystal display characteristics. .
位相差フイルムの評価の指標として、一般的に厚み方向レタデーション(Rth)が用いられる。このRthは、フイルム法線方向の透過光に対するレタデーション(正面レタデーション)と、斜め方向の透過光に対するレタデーション(斜めレタデーション)から算出されるものである。したがって、正確にRthを算出するためには、斜め方向に透過する光の面内方位角を定めて計測することが必要であり、通常この面内方位角はフイルム法線方向からみた進相軸もしくは遅相軸方位としている。 Generally, thickness direction retardation (Rth) is used as an index for evaluating the phase difference film. This Rth is calculated from the retardation for the transmitted light in the normal direction of the film (front retardation) and the retardation for the transmitted light in the oblique direction (oblique retardation). Therefore, in order to accurately calculate Rth, it is necessary to determine and measure an in-plane azimuth angle of light transmitted in an oblique direction. Usually, the in-plane azimuth angle is a fast axis viewed from the normal direction of the film. Or, it is the slow axis direction.
こうした背景から、フイルムの製造工程においても、軸方位、正面レタデーションの計測だけでなく、斜めレタデーションを測定し、Rthを算出することが望まれている。しかしながら、特許文献1に記載の装置では、斜め方向に透過する光の面内方位角をフイルム法線方向からみた進相軸もしくは遅相軸方位に位置合わせすることができないため、正確にRthを算出するために必須である斜めレタデーションを計測することができないという問題点があった。 Against this background, in the film manufacturing process, it is desired not only to measure the axial orientation and front retardation, but also to measure oblique retardation and calculate Rth. However, in the apparatus described in Patent Document 1, the in-plane azimuth angle of light transmitted in an oblique direction cannot be aligned with the fast axis direction or the slow axis direction viewed from the film normal direction. There has been a problem that the oblique retardation that is essential for the calculation cannot be measured.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、斜めレタデーションを正確に測定可能とすることで、厚み方向レタデーションを正確に算出する複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method that accurately calculate a thickness direction retardation by making it possible to accurately measure oblique retardation. And
前記目的を達成するために請求項1に記載の複屈折測定装置は、被測定試料に垂直に光を入射して前記被測定試料の正面レタデーションを測定する第1の測定手段と、前記被測定試料に所定の入射角で光を入射して前記被測定試料の斜めレタデーションを測定する第2の測定手段と、前記第1の測定手段および前記第2の測定手段のうち少なくとも前記第2の測定手段の光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま前記光の入射方位を変更する方位変更手段と、前記光の入射方位が前記被測定試料の進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更手段を制御する制御手段と、前記正面レタデーションと前記斜めレタデーションから前記被測定試料の厚み方向レタデーションを算出する手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the birefringence measuring apparatus according to claim 1, a first measuring means for measuring a front retardation of the sample to be measured by allowing light to enter the sample to be measured perpendicularly, and the device to be measured A second measuring means for measuring the oblique retardation of the sample to be measured by making light incident on the sample at a predetermined incident angle; and at least the second measurement of the first measuring means and the second measuring means. Direction changing means for changing the incident direction of the light while keeping the incident angle and the incident position of the light of the means constant, and the incident direction of the light is a fast axis direction or a slow axis direction of the sample to be measured. Control means for controlling the azimuth changing means so as to be parallel, and means for calculating a thickness direction retardation of the sample to be measured from the front retardation and the oblique retardation.
これにより、光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま光の入射方位を変更するので、斜めレタデーションを正確に測定することができ、厚み方向レタデーションを正確に算出することができる。 Thereby, since the incident direction of light is changed while keeping the incident angle and incident position of light constant, the oblique retardation can be accurately measured, and the thickness direction retardation can be accurately calculated.
請求項2に示すように請求項1に記載の複屈折測定装置において、前記方位変更手段は、前記第2の測定手段の入射位置における法線を中心として前記第1の測定手段および前記第2の測定手段のうち少なくとも前記第2の測定手段を回転させることにより、前記入射角と前記入射位置とを一定に保ったまま前記第2の測定手段の光の入射方位を変更することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the birefringence measuring device according to the first aspect, the azimuth changing unit includes the first measuring unit and the second measuring unit centering on a normal line at an incident position of the second measuring unit. The incident direction of the light of the second measuring means is changed while keeping the incident angle and the incident position constant by rotating at least the second measuring means among the measuring means. To do.
これにより、簡単に入射方位を配向軸方位に合わせることができる。 Thereby, the incident azimuth can be easily aligned with the orientation axis azimuth.
請求項3に示すように請求項1または2に記載の複屈折測定装置において、前記第1の測定手段の測定結果に基づいて前記被測定試料の進相軸方位または遅相軸方位を算出する手段を備え、前記制御手段は、前記光の入射方位が前記算出された進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更手段を制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the birefringence measuring apparatus according to the first or second aspect, the fast axis direction or the slow axis direction of the sample to be measured is calculated based on the measurement result of the first measuring means. And the control means controls the azimuth changing means so that the incident azimuth of the light is parallel to the calculated fast axis azimuth or slow axis azimuth.
これにより、試料の配向軸方位が変動する場合であっても、配向軸方位に応じて偏光特性を測定することができるので、正確に厚み方向レタデーションを算出することができる。 Thereby, even if the orientation axis orientation of the sample varies, the polarization characteristics can be measured according to the orientation axis orientation, so that the thickness direction retardation can be accurately calculated.
請求項4に示すように請求項1から3のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記被測定試料を所定の速度で前記第1の測定手段の入射位置から前記第2の測定手段の入射位置へ搬送させる搬送手段と、前記第1の測定手段の被測定試料の測定領域と前記第2の測定手段の被測定試料の測定領域が同一領域となるように前記第1の測定手段と前記第2の測定手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the birefringence measurement apparatus according to any one of the first to third aspects, the sample to be measured is moved from the incident position of the first measurement unit at a predetermined speed to the second measurement unit. A transport means for transporting to the incident position; and the first measurement means so that the measurement area of the sample to be measured of the first measurement means and the measurement area of the sample to be measured of the second measurement means are the same area. And a control means for controlling the second measuring means.
これにより、第1の測定手段と第2の測定手段を離して配置した場合でも、同一領域について正面レタデーションと斜めレタデーションの測定を行うことができる。 Thereby, even when the first measuring unit and the second measuring unit are arranged apart from each other, the front retardation and the oblique retardation can be measured for the same region.
請求項5に示すように請求項4に記載の複屈折測定装置において、前記第1の測定手段の入射位置と前記第2の測定手段の入射位置とが所定の間隔(L)だけ離れるように前記第1の測定手段と前記第2の測定手段が配置され、前記第1の測定手段が測定する間に前記被測定試料が搬送される量、および前記第2の測定手段が測定する間に前記被測定試料が搬送される量のうち多い方をX、前記方位変更手段が方位変更する間の前記被測定試料の搬送量をY、前記被測定試料の測定点の間隔をP、とした場合に、X+Y≦P≦Lの関係を満たすことを特徴とする。
As shown in
これにより、試料を搬送しながらであっても、配向軸方位に応じて偏光特性を測定することができるので、正確に厚み方向レタデーションを算出することができる。 Thereby, even while the sample is being transported, the polarization characteristic can be measured according to the orientation axis direction, so that the thickness direction retardation can be accurately calculated.
請求項6に示すように請求項4または5に記載の複屈折測定装置において、前記第1の測定手段および前記第2の測定手段の入射領域が4mm以内であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the birefringence measuring device according to the fourth or fifth aspect, the incident areas of the first measuring means and the second measuring means are within 4 mm.
これにより、搬送中に発生する試料のたるみ、シワによる影響を最小限にすることができる。 Thereby, it is possible to minimize the influence of sample sagging and wrinkles that occur during transportation.
請求項7に示すように請求項4から6のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記第1の測定手段および前記第2の測定手段の入射光が平行光であることを特徴とする。 7. The birefringence measuring apparatus according to claim 4, wherein incident light of the first measuring means and the second measuring means is parallel light. .
これにより、正確にレタデーションの測定を行うことができる。 Thereby, the retardation can be measured accurately.
請求項8に示すように請求項4から7のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記制御手段は、前記被測定試料の搬送量を検出する検出手段と、前記第1の測定手段および前記第2の測定手段の測定を開始させるトリガ発生手段とを備え、前記トリガ発生手段は、前記第1の測定手段の測定を開始させてから前記検出手段が検出した前記被測定試料の搬送量が前記所定の距離Lと等しくなると前記第2の測定手段の測定を開始させることを特徴とする。 As shown in claim 8, in the birefringence measuring apparatus according to any one of claims 4 to 7, the control means includes a detecting means for detecting a transport amount of the sample to be measured, the first measuring means, Trigger generating means for starting the measurement of the second measuring means, and the trigger generating means carries the measured sample detected by the detecting means after starting the measurement of the first measuring means. Is equal to the predetermined distance L, the measurement of the second measuring means is started.
請求項9に示すように請求項8に記載の複屈折測定装置において、前記搬送手段は回転駆動される搬送ロールであり、前記搬送ロールの回転角に応じたパルス列を出力するエンコーダを備え、前記検出手段は前記パルス列のパルス数を積算して前記被測定試料の搬送量を検出することを特徴とする。 As shown in claim 9, in the birefringence measuring apparatus according to claim 8, the transport means is a transport roll that is rotationally driven, and includes an encoder that outputs a pulse train corresponding to a rotation angle of the transport roll, The detecting means integrates the number of pulses of the pulse train to detect the transport amount of the sample to be measured.
これにより、簡単に第1の測定手段で測定した領域を前記第2の測定手段で測定することができる。 Thereby, the area measured by the first measuring means can be easily measured by the second measuring means.
請求項10に示すように請求項1から3のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記第1の測定手段および前記第2の測定手段が一体となるように構成され、前記第1の測定手段の入射位置および前記第2の測定手段の入射位置が同じ位置になるように前記第1の測定手段および前記第2の測定手段が配置されることを特徴とする。 The birefringence measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first measuring unit and the second measuring unit are integrated with each other, and the first measuring unit is integrated with the first measuring unit. The first measuring means and the second measuring means are arranged so that the incident position of the measuring means and the incident position of the second measuring means are the same position.
これにより、簡単に被測定試料の同じ位置を測定することができ、かつ簡単に入射方位を変更することができる。 Thereby, the same position of the sample to be measured can be easily measured, and the incident azimuth can be easily changed.
前記目的を達成するために請求項11に記載の複屈折測定方法は、被測定試料に垂直に光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定する第1の測定工程と、前記被測定試料に所定の入射角で光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定する第2の測定工程と、前記第1の測定工程および前記第2の測定工程のうち少なくとも前記第2の測定工程の光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま前記光の入射方位を変更する方位変更工程と、前記光の入射方位が前記被測定試料の進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更工程を制御する制御工程と、前記正面レタデーションと前記斜めレタデーションから前記被測定試料の厚み方向レタデーションを算出する工程とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the object, the birefringence measurement method according to
これにより、光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま光の入射方位を変更するので、斜めレタデーションを正確に測定することができ、厚み方向レタデーションを正確に算出することができる。 Thereby, since the incident direction of light is changed while keeping the incident angle and incident position of light constant, the oblique retardation can be accurately measured, and the thickness direction retardation can be accurately calculated.
本発明によれば、被測定試料の厚み方向レタデーション算出において、光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま光の入射方位を変更するので、斜めレタデーションを正確に測定することができ、厚み方向レタデーションを正確に算出することが可能となる。 According to the present invention, in the thickness direction retardation calculation of the sample to be measured, the incident angle of light and the incident position are changed while keeping the incident angle of light constant, so that the oblique retardation can be accurately measured, It is possible to accurately calculate the thickness direction retardation.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明に係る複屈折測定装置10の第1の実施の形態の概略を示す構成図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a first embodiment of a
同図に示すように、本実施の形態の複屈折測定装置10は、第1の投光器12及び第1の受光器14から構成される第1の偏光特性測定部11、第2の投光器18及び第2の受光器19から構成される第2の偏光特性測定部17、試料16を搬送するための搬送ロール21の他、軸/レタデーション算出手段61、計測制御手段62、面内方位可変手段63、及び面内方位制御手段64から構成されている。
As shown in the figure, the
第1の偏光特性測定部11は、回転検光子法を用いて試料の配向軸方位とレタデーションを算出するための測定部である。図2は、第1の偏光特性測定部11の光学系の構成図であり、同図に示すように、第1の偏光特性測定部11の投光器12は、光源26、第1の平凸レンズ28、分光フィルタ32、ピンホール板30、第2の平凸レンズ34、直線偏光板36、λ/4波長板38、及び出射アパーチャ40から構成される。
The first polarization
光源26は、所望の波長帯域を含む光を発生し出射する光源であり、単色光源、白色光源を用いることが可能である。
The
光源26から発光された光線は、第1の平凸レンズ28を通過し、分光フィルタ32に導かれる。分光フィルタ32は、入射した光から所望の波長の光を取り出す、もしくは入射した光の波長帯を制限して単色性を高める働きをし、回折格子などの分光器を用いてもよい。本実施の形態では、光源26に中心波長630nmのLEDを、分光フィルタ32に半値幅10nmの金属干渉型フィルタを使用して、所望の波長の光を取り出す。
The light emitted from the
なお、光源26から出射される光を分光フィルタ32まで導光する手段、および分光フィルタ32から出射される光を以降の光学系まで導光する手段は、光ファイバー等を用いてもよいし、光源26と分光フィルタ32、および以降の光学系を一体化してもよい。
The means for guiding the light emitted from the
ピンホール板30のピンホール、および第2の平凸レンズ34は、試料16に入射する光を平行光にする働きをする。ピンホール板30のピンホールから出射される光をほぼ点光源と見なし、第2の平凸レンズ34の焦点距離がピンホール板30のピンホールに合うように第2の平凸レンズ34を配置することで、第2の平凸レンズ34からの出射光をほぼ平行光とすることができる。本実施の形態では、第2の平凸レンズ34には焦点距離40mmのレンズを使用して、スポット径が約4mmとなる平行光を得る。また、ピンホール板30のピンホール径は小さいほど平行光の平行度が高まり、本実施の形態ではφ0.4mmのピンホール径を使用する。
The pinhole of the
第2の平凸レンズ34を通過した光は、直線偏光板36により、直線偏光板36の透過軸に沿った直線偏光に変換される。直線偏光板36には、消光比が10−6〜10−5オーダーで、ヨウ素吸収を利用した高分子型や光学結晶を利用したプリズム型などが使用され、本実施の形態では、ヨウ素吸収の高分子型を用いる。
The light that has passed through the second plano-
直線偏光に偏光された光は、λ/4波長板38に導かれる。λ/4波長板38は、複屈折を持つ水晶などの光学結晶を組み合わせて作られた位相差90°の位相子であり、直線偏光の偏光方向に対して進相軸を相対的に45°または−45°傾けて配置することで、直線偏光を円偏光に変換する。なお、正確に位相差90°のλ/4波長板38を作ることは現実的には非常に困難であるので、本実施の形態では、λ/4波長板38の進相軸方位45°に配置し、入射偏光状態(ストークスパラメーター)を事前に実測して、測定値の計算に使用する。
The light polarized into the linearly polarized light is guided to the λ / 4
λ/4波長板38を通過した光は、出射アパーチャ40に導かれ、ここで投光器12から出射する出射光のビーム径が決定される。本実施の形態では、φ4mmのビーム径を使用する。出射アパーチャ40を通過した光は、試料16を透過して受光器14に受光される。搬送中に発生する試料16のたるみ、シワによる平面性悪化の影響を受け難くするために、出射アパーチャ40のビーム径、すなわち試料16の測定領域の直径は4mm以下であることが好ましい。
The light that has passed through the λ / 4
図2に示すように、第1の偏光特性測定部11の受光器14は、ロータリーエンコーダ44付きの回転中空モータ46、直線偏光板48、及び光電子倍増管(PMT)50から構成される。
As shown in FIG. 2, the
直線偏光板48は、回転中空モータ46の中央部に配置され、光軸周りを所定の回転角で回転する。回転する直線偏光板48の透過軸方位の光強度のみをPMT50で検出することで、PMT50に入射される偏光の光強度を全方位に渡って検出する。本実施の形態では、ヨウ素吸収の高分子型の直線偏光板48を使用した。
The linear
回転中空モータ46は、中心に光を通すことができる中空型のモータであり、図示しない中心部の中空の回転体に直線偏光板48を固定保持し、直線偏光板48を360°回転させることが可能である。中空の回転体は外周にギア等の機械的結合部を有し、ブラシレスモータやステッピングモータ等がベルトや歯車により結合される。回転体とモータは機構要素として分離されていてもよいし、一体化されていてもよい。本実施の形態では、ブラシレスモータを用い、ロータの回転速度を30Hzとした。
The rotary
ロータリーエンコーダ44は、所定の回転角度ピッチ毎に生成される角度パルスを出力することにより、回転中空モータ46の現在の角度位置を検出するもので、これにより直線偏光板48の現在の透過軸方位を検出することができる。本実施の形態では、1回転3000パルス出力するものを使用する。
The
光電子倍増管(PMT)50は、増幅率を可変するための感度調整器と、光電管から出力された電流信号を電圧に変換する電流−電圧変換器を備え、光強度信号をアナログ電圧信号に変換して出力する。光を検出する手段は、PMTに限定されるものではなく、CCD等を用いてもよい。 The photomultiplier tube (PMT) 50 includes a sensitivity adjuster for varying the amplification factor and a current-voltage converter that converts the current signal output from the phototube into a voltage, and converts the light intensity signal into an analog voltage signal. And output. The means for detecting light is not limited to the PMT, and a CCD or the like may be used.
このように構成された第1の偏光特性測定部11は、第1の投光器12から出射する光が試料16の法線と平行になるように配置される。
The first polarization
試料16はシート状のプラスチック樹脂フイルムであり、投光器12と受光器14の間に配置され、搬送ロール21により所定の速度で搬送される。
The
第2の偏光特性測定部17も、回転検光子法を用いて試料の配向軸方位とレタデーションを算出するための測定部である。第2の偏光特性測定部17の光学系の構成は、第1の偏光特性測定部11の光学系の構成と同様となっている。第2の偏光特性測定部17は、その測定領域が、第1の偏光特性測定部11の測定領域と試料16の幅方向に同じになるように配置される。即ち、第1の投光器12から出射する光と第2の投光器18から出射する光が試料16の幅方向に同じ位置に入射されるように配置される。
The second polarization
さらに、第2の偏光特性測定部17は、第2の投光器18から出射する光が試料16に斜め方向に入射するように配置され、かつ面内方位可変手段63により、入射する点の法線を中心として方位旋回可能に構成されている。したがって、第2の偏光特性測定部17は、測定領域と入射角を一定に保ちつつ、入射方位を変更することが可能となっている。本実施の形態では、第2の投光器18から出射する光が試料16の法線から40°の入射角を持つように配置した。
Further, the second polarization
なお、第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17とを一体となるように構成し、それぞれの測定領域が同一となるように、即ち、第1の投光器12から出射する光と第2の投光器18から出射する光が試料16の同じ位置に入射されるように配置してもよい。この場合、第1の偏光特性測定部11の測定領域と入射角、および第2の偏光特性測定部17の測定領域と入射角を一定に保ちつつ、第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17とが一体となって方位旋回する。
The first polarization
このように構成することで、第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17とで簡単に試料16の同一領域について測定することができ、さらに簡単に入射方位を変更することができる。
With this configuration, the first polarization
図3は、軸/レタデーション算出手段61の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、軸/レタデーション算出手段61は、AD変換部71及び演算部72から構成される。AD変換部71は、ロータリーエンコーダ44から出力されるアナログ電圧信号を、逐次デジタル電圧信号に変換する。演算部72は、AD変換部71の出力値や演算結果等を記憶する記憶部73、AD変換部71が出力したデジタルデータをフーリエ変換するフーリエ変換処理部74、フーリエ変換処理部74の出力結果に基づいて配向軸方位とレタデーションを算出する算出部75により構成される。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the axis / retardation calculation means 61. As shown in the figure, the axis / retardation calculation means 61 includes an
記憶部73は、AD変換部71から伝送されたデジタルデータや、フーリエ変換処理部74において変換処理された結果データ、算出部75において配向軸方位およびレタデーションを算出する過程で発生する演算途中のデータや演算結果のデータを記憶するものである。
The
フーリエ変換処理部74は、記憶部73に記憶されている直線偏光板48の回転角度に応じたデジタルデータを、DFT(離散フーリエ変換)やFFT(高速フーリエ変換)などのフーリエ変換アルゴリズムを用いて、直線偏光板48の所定の回転角における周波数成分のフーリエ係数を算出する。
The Fourier
AD変換部71及び演算部72は、所定のプログラムとそのプログラムを実行するプロセッサ(CPU、DSP)などを用いたコンピュータで実現可能である。本実施の形態では、DSPによる信号処理ボードを使用した。
The
面内方位制御手段64は、計測制御手段62からの指令に基づいて面内方位可変手段63を制御する。 The in-plane orientation control means 64 controls the in-plane orientation variable means 63 based on a command from the measurement control means 62.
面内方位可変手段63は、試料16を挟んで投光側、受光側のそれぞれについて独立に方位可変に構成している。面内方位可変手段63にはステッピングモータを使用し、面内方位を0〜360°回転可能としている。
The in-plane
計測制御手段62は、軸/レタデーション算出手段61及び面内方位制御手段64を制御し、試料16の複屈折測定を統括制御する。本実施の形態では、計測制御手段62にはパーソナルコンピュータを用いており、軸/レタデーション算出手段61および面内方位制御手段64とは、双方向通信可能に接続されている。
The
このように構成することで、第1の偏光特性測定部11の測定結果から配向軸方位と正面レタデーションを算出することができ、また、第2の偏光特性測定部17の測定結果から、配向軸方位に応じた斜め方向のレタデーションを算出することができる。さらに、測定する領域を直径4mm以内のスポットとすることで、搬送中に発生する試料16のたるみ、シワによる平面性悪化の影響を受け難くすることが可能である。
With this configuration, the orientation axis direction and the front retardation can be calculated from the measurement result of the first polarization
次に、本実施の形態の複屈折測定装置10の動作について説明する。
Next, operation | movement of the
試料16のフイルム配向軸方位が既知の場合は、既知の配向軸方位に基づいて面内方位制御手段64が面内方位可変手段63を制御し、第2の偏光特性測定部17の斜め入射光が既知の配向軸方位と平行になるように第2の偏光特性測定部17を方位旋回させ、平行となった位置で固定する。この後、搬送ロール21による試料16の搬送が開始される。第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17はそれぞれ、搬送ロール21により搬送される試料16について、投光器12及び投光器18から出射された光が回転する直線偏光板48を介してPMT50に入射される偏光の光強度を全方位に渡って検出する。
When the film orientation axis orientation of the
軸/レタデーション算出手段61は、第1の偏光特性測定部11の測定結果に基づいて正面レタデーションを、第2の偏光特性測定部17の測定結果に基づいて斜めレタデーションを算出し、さらに算出された正面レタデーションと斜めレタデーションからRthを算出する。
The axis / retardation calculation means 61 calculates the front retardation based on the measurement result of the first polarization
このように、試料16のフイルム配向軸方位が既知の場合に、第2の偏光特性測定部17の斜め入射光が既知の配向軸方位と平行になるように方位旋回させることにより、正確なRthを算出することが可能となる。
As described above, when the film alignment axis direction of the
試料16のフイルム配向軸方位が未知の場合は、計測制御手段62の制御に基づいて、第1の偏光特性測定部11が試料16の偏光の光強度を全方位に渡って検出する。この測定結果に基づいて、軸/レタデーション算出手段61が試料16の配向軸方位を算出する。さらに、面内方位制御手段64が面内方位可変手段63を制御し、第2の偏光特性測定部17の斜め入射光が算出された配向軸方位と平行になるように第2の偏光特性測定部17を方位旋回させ、平行となった位置で固定する。以降の複屈折の測定、Rth算出については、配向軸方位が既知の場合と同様である。
When the film orientation axis direction of the
このように、試料16のフイルム配向軸方位が未知の場合は、最初に第1の偏光特性測定部11により偏光特性測定を行って試料16の配向軸方位を算出し、第2の偏光特性測定部17の斜め入射光が算出した配向軸方位と平行になるように方位旋回させることにより、正確なRthを算出することが可能となる。
As described above, when the film alignment axis direction of the
なお、配向軸方位とレタデーションを測定する方法は、回転検光法に限られるものではなく、回転位相子法や弾性変調法等を用いたものであってもよい。 Note that the method of measuring the orientation axis direction and retardation is not limited to the rotational analysis method, and a rotational phaser method, an elastic modulation method, or the like may be used.
<第2の実施の形態>
図4は、本発明に係る複屈折測定装置10の第2の実施の形態の概略を示す構成図である。なお、図1に示す構成図と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the second embodiment of the
第2の実施の形態では、第1の偏光特性測定部11の測定位置と第2の偏光特性測定部17の測定位置が、試料16の幅方向に同一の位置で、試料16の搬送方向に距離Lだけ離れるように配置される。第1の偏光特性測定部11は、第1の投光器12から出射する光が試料16の法線と平行になるように固定配置され、第2の偏光特性測定部17は、第2の投光器18から出射する光が試料16に対してフイルム法線から40°の入射角を持つように配置される。
In the second embodiment, the measurement position of the first polarization
図5は、本実施の形態の第2の偏光特性測定部17の構成図である。面内方位可変手段63は、投光器18、受光器19のそれぞれについて独立に方位可変に構成され、それぞれ面内方位制御手段64により制御される。面内方位可変手段63にはステッピングモータを使用し、面内方位を0〜360°回転可能としている。このように、第2の偏光特性測定部17は、面内方位可変手段63により入射角と測定領域を一定に保ったまま方位旋回するように構成されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of the second polarization
また、第1の偏光特性測定部11における試料16の測定領域と、第2の偏光特性測定部17における試料16の測定領域が同一となるように、搬送ロール21の搬送位置を検出する搬送位置検出手段65、及びトリガ発生手段66を備えている。
Further, the transport position for detecting the transport position of the
搬送位置検出手段65は、回転駆動する搬送ロール21の回転角を図示しないエンコーダで検出し、エンコーダパルス列のパルス数を積算する。トリガ発生手段66は、搬送位置検出手段65の検出結果に基づいて試料16の搬送量を算出し、算出した搬送量に基づいて、第1の偏光特性測定部11および第2の偏光特性測定部17の測定を開始させる所望のタイミングに、測定開始のトリガを発生する。
The transport position detection means 65 detects the rotation angle of the
次に、本実施の形態の複屈折測定装置10の動作について説明する。
Next, operation | movement of the
試料16が所定の速度で搬送ロール21に搬送されている状態で、トリガ発生手段66が、測定開始のトリガを発生する。このトリガは計測制御手段62に入力され、計測制御手段62は、第1の偏光特性測定部11に対して偏光特性測定を開始させる。
While the
第1の偏光特性測定部11の偏光特性測定が終了すると、測定結果に基づいて、軸/レタデーション算出手段61は、試料16の正面レタデーションとともに配向軸方位を算出する。面内方位制御手段64は、第2の偏光特性測定部17の斜め入射光が算出された配向軸方位と平行になるように、第2の偏光特性測定部17を方位旋回させる。
When the polarization property measurement of the first polarization
また、トリガ発生手段66は、搬送位置検出手段65の出力に基づいて、測定開始のトリガを発生してからの試料16の搬送量を算出する。この算出した搬送量が第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17との距離Lになると、トリガ発生手段66は再び測定開始のトリガを発生する。計測制御手段62は、このトリガに基づいて第2の偏光特性測定部17に対して測定を開始させる。
Further, the
あらかじめ試料16の測定領域の配向軸方位と平行になる位置に方位旋回された第2の偏光特性測定部17は、計測制御手段62の指令に基づいて偏光特性測定を行う。第2の偏光特性測定部17の偏光特性測定が終了すると、測定結果に基づいて、軸/レタデーション算出手段61は、試料16の斜めレタデーションを算出する。軸/レタデーション算出手段61は、算出した正面レタデーションと斜めレタデーションからRthの算出を行う。
The second polarization
このように構成することで、第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17との、試料16の測定領域を同一とすることができる。また、第1の偏光特性測定部11の測定結果から軸/レタデーション算出手段が算出した配向軸方位に基づいて、第2の偏光特性測定部17を方位旋回させて測定を行う面内方位を変更することにより、試料16が搬送されている状態においても、常に正しい斜め方向レタデーションの測定を行うことが可能となる。
With this configuration, the measurement areas of the
なお、第1の偏光特性測定部11と第2の偏光特性測定部17とは、別々のタイミングで偏光特性測定を行ったが、同時に測定する方が好ましい。すなわち、第2の偏光特性測定部17が偏光特性測定を行っている間に、第1の偏光特性測定部11は、距離Lだけ搬送された新たな領域について偏光特性測定をおこなう。このように同時に測定することで、より多くの領域を測定することが可能になる。
In addition, although the 1st polarization
ここで、第1の偏光特性測定部11及び第2の偏光特性測定部17において測定1回当たりに試料16が搬送される搬送量のどちらか長い方をX、第2の偏光特性測定部17が面内方位可変手段63により方位旋回される間に試料16が搬送される搬送量をY、レタデーションを測定する試料16の搬送方向の周期をPとすると、X+Y≦P≦Lを満たすように、X、Y、Lを設定する。
Here, in the first polarization
このように設定することで、第1の偏光特性測定部11および第2の偏光特性測定部17において同時に偏光特性測定を行うとともに、第1の偏光特性測定部11が測定した同一領域において第2の偏光特性測定部17が測定することが可能となる。
By setting in this way, the first polarization
<実施例>
上記の第2の実施の形態の構成を用いて、フイルム製造工程内においてオンラインで配向軸方位およびRthの算出を行った。測定周期の条件は、フイルム流れ方向長さで100mmとした。その結果を図6に示す。図6(a)は各フイルム搬送位置におけるフイルムの配向軸方位を、図6(b)は各フイルム搬送位置におけるRthを示している。
<Example>
Using the configuration of the second embodiment, the alignment axis direction and Rth were calculated online in the film manufacturing process. The measurement period was set to 100 mm in the length in the film flow direction. The result is shown in FIG. FIG. 6A shows the orientation axis direction of the film at each film transport position, and FIG. 6B shows Rth at each film transport position.
この測定サンプルは、製造中に製造条件を変更しており、この製造条件の変更後から、フイルムの配向軸方位及びRthが変化していることを算出結果から読み取ることができる。この算出結果に基づいて、所望のフイルム性能が出るまでさらに製造条件を変更することが可能となる。 In this measurement sample, the production conditions are changed during production, and it can be read from the calculation result that the orientation axis direction of the film and Rth have changed since the production conditions were changed. Based on the calculation result, it is possible to further change the manufacturing conditions until a desired film performance is obtained.
また、オンラインで測定した搬送位置27〜29m区間におけるRthの平均値は215.6nmであった。この区間をオフラインでN=4のサンプリング測定をした結果、Rthの平均値は215.3nmであり、オンライン測定結果の平均値とよく一致する結果を得ることができた。このように、オンラインにおいても正確にRthの測定ができることが確認できた。 Moreover, the average value of Rth in the conveyance position 27-29m area measured on-line was 215.6 nm. As a result of performing the sampling measurement of N = 4 off-line in this section, the average value of Rth was 215.3 nm, and a result that closely matched the average value of the online measurement result could be obtained. Thus, it was confirmed that Rth can be measured accurately even on-line.
10…複屈折測定装置、11…第1の偏光特性測定部、12…第1の投光部、14…第1の受光部、16…試料、17…第2の偏光特性測定部、18…第2の投光部、19…第2の受光部、21…搬送ロール、26…光源、28…第1の平凸レンズ、30…ピンホール板、32…分光フィルタ、34…第2の平凸レンズ、36…直線偏光板、38…λ/4波長板、40…出射アパーチャ、44…ロータリーエンコーダ、46…回転中空モータ、48…直線偏光板、50…光電子倍増管、61…軸/レタデーション算出手段、62…計測制御手段、63…面内方位可変手段、64…面内方位制御手段、65…搬送位置検出手段、66…トリガ発生手段、71…AD変換部、72…演算部、73…記憶部、74…フーリエ変換処理部、75…算出部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記被測定試料に所定の入射角で光を入射して前記被測定試料の斜めレタデーションを測定する第2の測定手段と、
前記第1の測定手段および前記第2の測定手段のうち少なくとも前記第2の測定手段の光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま前記光の入射方位を変更する方位変更手段と、
前記光の入射方位が前記被測定試料の進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更手段を制御する制御手段と、
前記正面レタデーションと前記斜めレタデーションから前記被測定試料の厚み方向レタデーションを算出する手段と、
を備えたことを特徴とする複屈折測定装置。 A first measuring means for measuring the front retardation of the sample to be measured by vertically incident light on the sample to be measured;
Second measuring means for measuring the oblique retardation of the sample to be measured by making light incident on the sample to be measured at a predetermined incident angle;
An azimuth changing means for changing an incident azimuth of the light while keeping an incident angle and an incident position of light of at least the second measuring means out of the first measuring means and the second measuring means;
Control means for controlling the azimuth changing means so that the incident direction of the light is parallel to the fast axis direction or the slow axis direction of the sample to be measured;
Means for calculating a thickness direction retardation of the sample to be measured from the front retardation and the oblique retardation;
A birefringence measuring apparatus comprising:
前記制御手段は、前記光の入射方位が前記算出された進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の複屈折測定装置。 Means for calculating a fast axis direction or a slow axis direction of the sample to be measured based on a measurement result of the first measuring means;
The said control means controls the said azimuth | direction change means so that the incident azimuth | direction of the said light may become in parallel with the said calculated fast axis azimuth | direction or slow axis azimuth | direction. Birefringence measuring device.
前記第1の測定手段の被測定試料の測定領域と前記第2の測定手段の被測定試料の測定領域が同一領域となるように前記第1の測定手段と前記第2の測定手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の複屈折測定装置。 Transport means for transporting the sample to be measured from the incident position of the first measuring means to the incident position of the second measuring means at a predetermined speed;
The first measurement unit and the second measurement unit are controlled so that the measurement region of the sample to be measured of the first measurement unit and the measurement region of the sample to be measured of the second measurement unit are the same region. Control means;
The birefringence measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記第1の測定手段が測定する間に前記被測定試料が搬送される量、および前記第2の測定手段が測定する間に前記被測定試料が搬送される量のうち多い方をX、
前記方位変更手段が方位変更する間の前記被測定試料の搬送量をY、
前記被測定試料の測定点の間隔をP、とした場合に、
X+Y≦P≦L
の関係を満たすことを特徴とする請求項4に記載の複屈折測定装置。 The first measuring means and the second measuring means are arranged so that the incident position of the first measuring means and the incident position of the second measuring means are separated by a predetermined distance (L),
X is the larger of the amount that the sample to be measured is conveyed while the first measuring unit is measuring and the amount that the sample to be measured is conveyed while the second measuring unit is measuring.
The transport amount of the sample to be measured while the azimuth changing means changes the azimuth is Y,
When the interval between the measurement points of the sample to be measured is P,
X + Y ≦ P ≦ L
The birefringence measuring device according to claim 4, wherein the relationship is satisfied.
前記被測定試料の搬送量を検出する検出手段と、
前記第1の測定手段および前記第2の測定手段の測定を開始させるトリガ発生手段と、を備え、
前記トリガ発生手段は、前記第1の測定手段の測定を開始させてから前記検出手段が検出した前記被測定試料の搬送量が前記所定の距離Lと等しくなると前記第2の測定手段の測定を開始させることを特徴とする請求項4から7のいずれかに記載の複屈折測定装置。 The control means includes
Detecting means for detecting the transport amount of the sample to be measured;
Trigger generation means for starting measurement of the first measurement means and the second measurement means,
The trigger generating means measures the second measuring means when the transport amount of the sample to be measured detected by the detecting means after starting the measurement of the first measuring means becomes equal to the predetermined distance L. The birefringence measuring device according to claim 4, wherein the birefringence measuring device is started.
前記搬送ロールの回転角に応じたパルス列を出力するエンコーダを備え、
前記検出手段は前記パルス列のパルス数を積算して前記被測定試料の搬送量を検出することを特徴とする請求項8に記載の複屈折測定装置。 The transport means is a transport roll that is driven to rotate,
An encoder that outputs a pulse train corresponding to the rotation angle of the transport roll;
9. The birefringence measuring apparatus according to claim 8, wherein the detecting unit detects the transport amount of the sample to be measured by integrating the number of pulses of the pulse train.
前記被測定試料に所定の入射角で光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定する第2の測定工程と、
前記第1の測定工程および前記第2の測定工程のうち少なくとも前記第2の測定工程の光の入射角と入射位置とを一定に保ったまま前記光の入射方位を変更する方位変更工程と、
前記光の入射方位が前記被測定試料の進相軸方位または遅相軸方位と平行になるように前記方位変更工程を制御する制御工程と、
前記正面レタデーションと前記斜めレタデーションから前記被測定試料の厚み方向レタデーションを算出する工程と、
を備えたことを特徴とする複屈折測定方法。 A first measurement step of measuring the retardation of the sample to be measured by vertically incident light on the sample to be measured;
A second measurement step of measuring the retardation of the sample to be measured by making light incident on the sample to be measured at a predetermined incident angle;
An azimuth changing step of changing an incident azimuth of the light while maintaining an incident angle and an incident position of light of at least the second measuring step out of the first measuring step and the second measuring step;
A control step of controlling the azimuth changing step so that the incident azimuth of the light is parallel to the fast axis azimuth or the slow axis azimuth of the sample to be measured;
Calculating the thickness direction retardation of the sample to be measured from the front retardation and the oblique retardation;
A birefringence measuring method comprising:
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