JP2924938B2 - 複合フィルムのレターデーション測定方法 - Google Patents

複合フィルムのレターデーション測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は偏光フィルムと位相差フ
ィルムを貼合わせた複合フィルムのレターデーションを
測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子が多用されるに従い、大面
積の表示面,広い可視方向範囲への要求が高まってき
た。このためフィルム状の偏光フィルタとか位相差フィ
ルム等の特性をそれらのフィルムの生産工程において簡
単に測定する技術の開発が望まれている。所が従来から
行われている試料の偏光特性の測定は、偏光測定を介し
て試料表面の状態とか薄膜の構造等偏光特性以外の他の
物性を調べるのが目的であり、従って使用される装置は
偏光解析装置のように複雑高価なものであり、測定操作
が面倒で長時間を要するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単な装置で
簡単な操作で迅速にシート状或はフィルム状の試料特に
偏光フィルムと位相差フィルムを貼合わせたフィルム状
試料のレターデーションを測定する方法を提供しよう
とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】偏光フィルムと位相差フ
ィルムを貼合わせた試料に偏光フィルムの側から光を入
射させ、透過光を検光子を通して検出し、その検出出力
と検光子の回転角位置とのの関係から試料のレターデー
ションを算出する。或は偏光子と検光子とを一体的に回
転させその間に試料を置いて透過光強度と偏光子,検光
子の回転角との関係から試料のレターデーションを算出
する。
【0005】
【作用】試料は偏光フィルを貼合わせてあるから、偏
光フィルの側から光を入れると、位相差フィルムには
一定方位の直線偏光が入射しており、試料透過光は楕円
偏光になっている。その楕円偏光の長軸方向と楕円率は
検光子を回転させることで測定でき、その結果から偏光
フィルムの透過軸と位相差フィルムの主屈折率の方向と
のなす角および位相差フィルムのレターデーションを計
算することができる。その計算の詳細は実施例において
述べる。
【0006】
【実施例】図1に本発明の実施例で用いる装置を示す。
図で1は白色光源、2はオプチカルファイバー、3はフ
ィルタで、透過光波長の異る数種のフィルタが一つの円
板上に取付けられて交換可能にしてあり、以上の構成に
よって白色光源1の出射光から特定の波長の光を選択し
て装置の光軸A上に導く、光軸A上には上から順に偏光
子台4,試料台5,検光子台6,受光素子7が配置され
ており、偏光子台4と検光子台6とは共通軸上のプーリ
とベルトを介して、モータ8により一体的に回転せしめ
られるようになっている。この装置は試料のレターデー
ションを測定するための装置で、通常は偏光子台4と検
光子台6に夫々偏光板を偏光方向を平行にして取付け
て、レターデーションの測定を行う。本発明はこの装置
を利用して偏光フィルムと位相差フィルムの複合フィル
ムのレターデーションの測定を行うものである。
【0007】上述した複合フィルムのレターデーション
の測定に当たっては、偏光子台4に取付けてある偏光板
を除き、検光子台6の偏光板のみとし、試料台5に試料
Sを偏光フィルの方を上にしてセットする。そして検
光子61(検光子台6上の偏光板)を回転させながら、
検光子の方位角と試料,検光子透過光の強度変化を測定
する。即ち、装置全体の制御およびデータ処理を行って
いる制御装置9はモータ8に駆動パルスを送って検光子
を回転させると共に、駆動パルスを計数して検光子の回
転角を検知しており、一定角度間隔例えば1°間隔で受
光素子7の出力を取り込んで、データ処理を行い、試料
のレターデーションを算出して、結果を表示装置10に
出力して表示させる。
【0008】上述した複合フィルムのレターデーション
算出は次のようにして行われる。試料のレターデーショ
ンを求める波長をλ、レターデーションをR、試料の偏
光フィルムの透過軸と位相差フィルムの主屈折率方向と
のなす角をφとし、偏光フィルムの透過軸と装置の座
標軸(光軸Aと直交する図示x方向)とのなす角をφ
とする。φは別途測定可能であり、これが0となるよ
うに試料台5上に試料をセットすることも可能である
が、ここでは一般的に扱うため、φも未知とする。試
料と検光子を透過した光の強度をI(θ)とする。θは
検光子の基準方向からの回転角である。図2を参照しな
がら説明を行う。試料の位相差フィルムには偏光フィル
ムを透過した直線偏光が入射しているので、その光強度
をIo,振幅をAoとする。位相差フィルムに入射した
光は直交する。位相差フィルムの一方の主軸1の方向の
偏光成分の振幅はAocosφ、他方の主軸2方向の
偏光成分の振幅はAosinφである。これら両成分
の検光子方向の成分は夫々、 A=Aocosφ・cos(φ+φ−θ) A=Aosinφ・sin(φ+φ−θ) 検光子透過光は上記2成分の光が位相差角δで重なった
もので、位相差角δと位相差フィルムのレターデーショ
ンRとは2πR/λ=δの関係であり、試料と検光子を
透過した光の振幅をAとすると、Aは余弦定理により、 A=I(θ)=A +A −2Acosδ =Ao{cosφcos(φ+φ−θ) +sinφsin(φ+φ−θ) −2cosφsinφcos(φ+φ−θ) sin(φ+φ−θ)cosδ}…(1) 上式のAが受光素子7の出力である。こゝで求めたい
のはcosδである。測定上直接求まるのはI(θ)と
θであり、φ,φは未知数である。cosφ,c
osφ等は定数であるから、cosφ=K,sin
φ=L,φ+φ−θをΨと置いて上式を書き替え
ると、 I(θ)=(KcosΨ+LsinΨ−2KL
cosΨsinΨcosδ)Ao これを更に書き替えると、 L=1−K、K=1−L、K+L=1 等の関係があるので、上式は、 I(θ)={KcosΨ+(1−K)sinΨ−
KLsin2Ψcosδ}Ao および、 I(θ)={(1−L)cosΨ+LsinΨ−
KLsin2Ψcosδ}Ao 上式2式を加えて2で割ると、 I(θ)={K(cosΨ−sinΨ)+sin
Ψ−L(cosΨ−sinΨ)+cosΨ−
2KLsin2Ψcosδ}Ao/2 ={(K−L)cos2Ψ−2KLsin2Ψco
sδ+1}Ao/2 上式は検光子の半回転の間に一周期の変化を行う。透過
光強度の最大は上式でsin2Ψ=0になる場合、最小
はcos2Ψが0になる場合で、 Imax=Ao Imin=Ao(K−2KLcosδ+L)/2 またK=cosφ,L=sinφであるから上式か
らLを消去して、 Imin=Ao(1−2K√(1−K)cosδ)
/2 そこでこのIminのKにImaxを代入して cosδ=(Ao−2Imin)/2√(Imax)
(Ao−Imax) でcosδを求めることができ、cosδからレターデ
ーションRを決定することができる。上式でAoは試
料の偏光フィルムの部分を透過した光の強度で、図1の
装置で試料を偏光フィルムの側を下に向けてセットして
検光子を回転させたときの受光素子出力の最大値として
予め求めておくことができる。また試料の偏光フィルム
の透過軸と位相差フィルムの主軸とのなす角φは前記
したImax=AoからKを求めるとKの定義
によって cosφ=K である。
【0009】上述したものは本発明でレターデーション
を求めるためのデータ処理法の一例であって、実際にレ
ターデーションを求める方法は上述した所に限らない。
予め前記(1) 式によってImin/Ao2 とImax/
Ao2 値の色々な組合せに対してレターデーションとφ
2 を計算して表を作っておき、実測されたImin,I
maxから内挿演算で試料のレターデーションとφ2
引当てるようにしてもよい。
【0010】上述実施例は図1の装置で偏光子台4に取
付けられている偏光板を取り外して行われるもので、数
式的扱いが簡単である。しかし数式的扱いは多少複雑に
なるが、偏光板を着けたまゝでも上述した複合フィルム
のレターデーションを測定することはできる。こゝにそ
のような実施例を述べる。偏光子台の偏光板と検光子と
は平行ニコルの状態とする。前述実施例と同じ符号を用
いて、受光素子7に入射する光の強度I(θ)は I(θ)=Ao2 {cos2 φ2 cos2 (φ1 +φ2 −θ) −2cosφ2 sinφ2 cos(φ1 +φ2 −θ)sin(φ1 +φ2 −θ)cosδ}×cos2 (φ1 −θ)…(2) で前述実施例に比し、cos2 (φ1 −θ)の項が余分
に掛かっている。このためI(θ)の極座標グラフは単
純なマユ形とか楕円或は8字形だけでなく、図3に示す
ような四葉形になることがある。従って簡単にI(θ)
の最大,最小の値からcosδを求めることは一般的に
できない。幾つかのθの値に対してI(θ)を実測し、
上式に代入してcosδとcosφ2 についての連立方
程式として解くのが一般的方法である。この場合試料の
偏光フィルム部分の透過軸の方向を検出してこれを装置
の基準方向xに合わせる、つまりφ1 =0とするように
すれば式の扱いは幾らか簡単になる。偏光フィルム部分
の透過軸の方向を検出するには偏光子台上の偏光板を外
し、試料を偏光フィルムの側を下にしてセットし、透過
光強度が最大になる検光子の方向を検出するか透過光強
度が最小になる方向に90°を加えた方向を検出すれば
よい。連立方程式を解く演算を行う代わりに、予め色々
なレターデーションの値とφの組合について、前記(2)
式によってI(θ)の極座標グラフを計算して作成して
おき、実測のI(θ)のグラフからレターデーションと
φ2 のおよその見当をつけ、レターデーションとφ2
仮定して極座標グラフを計算し、実測の形になるように
計算を繰り返すようにしてもよい。この方法は前述実施
例でも応用できる。何れにしても本発明方法の原理を実
現するデータ処理の具体的方法は任意である。
【0011】上述した各実施例とも試料の位相差フィル
ムの部分の2軸方向の透過率は等しいとしているが、両
方の透過率が異っている場合がある。この透過率の比を
aとすると、前記(1) 式,(2) 式は次のようになる。 I(θ)=Ao2 {a2 cos2 φ2 cos2 (φ1
φ2 −θ)−2acosφ2 sinφ2 cos(φ1
φ2 −θ)sin(φ1 +φ2 −θ)cosδ} および I(θ)=Ao2 {a2 cos2 φ2 cos2 (φ1
φ2 −θ)−2acosφ2 sinφ2 cos(φ1
φ2 −θ)sin(φ1 +φ2−θ)cosδ} となる。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば図1に示すような簡単な
装置で、偏光子検光子等を回転させて、透過強度を測定
すると云う簡単な操作で複合フィルムのレターデーショ
ンが求められる。従って製造現場のオンライン測定に用
い、工程管理に役立てると云うような用途が期待でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実行するための装置の一例の斜視
【図2】本発明の原理を説明する図
【図3】本発明方法における透過光強度の極座標表示に
よるグラフ
【符号の説明】
1 白色光源 2 オプチカルファイバー 3 フィルタ 4 偏光子台 5 試料台 6 検光子台 7 受光素子 8 モータ 9 制御装置 10 表示装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01N 11/00 - 11/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏光フィルムと位相差フィルムを貼合わ
    せた複合フィルムの試料の下に検光子を配置して試料を
    検光子に対して回転させる構成の装置で試料の位相差フ
    ィルム側を検光子に向け、回転角と透過光強度との関係
    を実測し、その結果から試料のレターデーションを求め
    ることを特徴とする複合フィルムのレターデーション測
    定方法。
  2. 【請求項2】 偏光フィルムと位相差フィルムを貼合
    わせた複合フィルムを試料とし、偏光子と検光子とを相
    互固定し、その間で試料を偏光子,検光子に対して回転
    させ、試料の位相差フィルム側を検光子に向け、回転角
    と透過光強度との関係を実測し、その結果から試料のレ
    ターデーションを求めることを特徴とする複合フィルム
    のレターデーション測定方法。
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JP4926003B2 (ja) * 2007-11-12 2012-05-09 王子計測機器株式会社 偏光解析方法
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