JPH07181212A - 表面電位計測センサ - Google Patents
表面電位計測センサInfo
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- JPH07181212A JPH07181212A JP5326959A JP32695993A JPH07181212A JP H07181212 A JPH07181212 A JP H07181212A JP 5326959 A JP5326959 A JP 5326959A JP 32695993 A JP32695993 A JP 32695993A JP H07181212 A JPH07181212 A JP H07181212A
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- Japan
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- light
- optical element
- electro
- voltage
- measuring sensor
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 デバイスに印加されている電圧値が高感度で
測定できる。 【構成】 基板上に形成されたデバイスに電圧印加装置
によって所定電圧を印加し、デバイス上に発生した電圧
を光の強度に変換して測定する表面電位計測センサにお
いて、デバイスと微小間隔をもって対向配置され、電圧
印加装置によって印加された電圧に基づいて発生する電
場によって屈折率が変化する電気光学素子と、この電気
光学素子に臨界角の近傍で平行光を出射する光源と、電
気光学素子によって反射された反射光を検出する検出器
とを設けたことを特徴とした表面電位計測センサ。
測定できる。 【構成】 基板上に形成されたデバイスに電圧印加装置
によって所定電圧を印加し、デバイス上に発生した電圧
を光の強度に変換して測定する表面電位計測センサにお
いて、デバイスと微小間隔をもって対向配置され、電圧
印加装置によって印加された電圧に基づいて発生する電
場によって屈折率が変化する電気光学素子と、この電気
光学素子に臨界角の近傍で平行光を出射する光源と、電
気光学素子によって反射された反射光を検出する検出器
とを設けたことを特徴とした表面電位計測センサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デバイス中の故障箇所
を検査する表面電位計測センサに関し、更に詳しくは、
デバイス中の断線等の故障箇所の電圧を光学的手段を用
いて無接触に検査することのできる表面電位計測センサ
に関する。
を検査する表面電位計測センサに関し、更に詳しくは、
デバイス中の断線等の故障箇所の電圧を光学的手段を用
いて無接触に検査することのできる表面電位計測センサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来の表面電位計測センサの
構成ブロック図で、液晶ディスプレイ基板を検査する検
査装置に使用された例の場合である。この検査装置は、
特開平５−２５６７９４に詳細に説明されている。尚、
ＩＣ等の検査に用いられる場合については、レーザー研
究（昭和６２年１１月号、ｐ８１〜ｐ８９）の文献等が
ある。図中、１は光源、２はこの光源１から検査光が入
力される電気光学素子、３はは電気光学素子２からの反
射光を検出する受光器、４は受光器３が受光した光の変
化を測定するモニタである。
構成ブロック図で、液晶ディスプレイ基板を検査する検
査装置に使用された例の場合である。この検査装置は、
特開平５−２５６７９４に詳細に説明されている。尚、
ＩＣ等の検査に用いられる場合については、レーザー研
究（昭和６２年１１月号、ｐ８１〜ｐ８９）の文献等が
ある。図中、１は光源、２はこの光源１から検査光が入
力される電気光学素子、３はは電気光学素子２からの反
射光を検出する受光器、４は受光器３が受光した光の変
化を測定するモニタである。
【０００３】５は電気光学素子２に対向配置された被検
査対象物であるアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板、５ａはアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板５の画素電極である。６は電気光学素子２上面の
薄膜透明電極２ａとアクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板５との間に一定電圧を印加するための電圧印
加装置であって、ソース配線とゲート配線とに別々にパ
ルスを印加することができる。
査対象物であるアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板、５ａはアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板５の画素電極である。６は電気光学素子２上面の
薄膜透明電極２ａとアクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板５との間に一定電圧を印加するための電圧印
加装置であって、ソース配線とゲート配線とに別々にパ
ルスを印加することができる。
【０００４】画素電極５ａは、ゲート電圧が印加される
と薄膜トランジスタスイッチ（ＴＦＴ）がオンとなりソ
ース配線より画素電圧が印加される。画素電極５ａに電
圧が印加されると、電気光学素子２は、屈折率が変化し
て検査光が透過し、反射光が減少する。この減少した反
射光は、電圧変化として捕らえられ、アクティブマトリ
ックス液晶ディスプレイ基板に適正な電圧が得られてい
るかが判定される。
と薄膜トランジスタスイッチ（ＴＦＴ）がオンとなりソ
ース配線より画素電圧が印加される。画素電極５ａに電
圧が印加されると、電気光学素子２は、屈折率が変化し
て検査光が透過し、反射光が減少する。この減少した反
射光は、電圧変化として捕らえられ、アクティブマトリ
ックス液晶ディスプレイ基板に適正な電圧が得られてい
るかが判定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の表面
電位計測センサは、測定感度が悪いためにデバイスに印
加されている電圧値を正確に測定することができないと
いう欠点があった。
電位計測センサは、測定感度が悪いためにデバイスに印
加されている電圧値を正確に測定することができないと
いう欠点があった。
【０００６】本発明は、このような点に鑑みて成された
もので、電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を出射
し、電気光学素子の屈折率の変化を等価的に増幅した反
射率で測定するようにしたもので、デバイスに印加され
ている電圧値が高感度で測定できる表面電位計測センサ
を提供することを目的としている。
もので、電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を出射
し、電気光学素子の屈折率の変化を等価的に増幅した反
射率で測定するようにしたもので、デバイスに印加され
ている電圧値が高感度で測定できる表面電位計測センサ
を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基板上に形成されたデバイスに電
圧印加装置によって所定電圧を印加し、デバイス上に発
生した電圧を光の強度に変換して測定する表面電位計測
センサにおいて、前記デバイスと微小間隔をもって対向
配置され、前記電圧印加装置によって印加された電圧に
基づいて発生する電場によって屈折率が変化する電気光
学素子と、この電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を
出射する光源と、前記電気光学素子によって反射された
反射光を検出する検出器と、を設けたことを特徴として
いる。また、基板上に形成されたデバイスに電圧印加装
置によって所定電圧を印加し、デバイス上に発生した電
圧を光の強度に変換して測定する表面電位計測センサに
おいて、前記デバイスと微小間隔をもって対向配置さ
れ、前記電圧印加装置によって印加された電圧に基づい
て発生する電場によって屈折率が変化する電気光学素子
と、平行光を前記電気光学素子に向かって出射する光源
と、この電気光学素子上に設置されていて前記光源から
の光を屈折し、前記電気光学素子に導く光学素子と、前
記電気光学素子によって反射された反射光を検出する検
出器と、を設けたことを特徴としている。さらに、前記
電気光学素子の一部に任意の電圧を設定できる基準電極
を設けたことを特徴とした請求項（１）又は請求項
（２）記載の表面電位計測センサ。
るために、本発明は、基板上に形成されたデバイスに電
圧印加装置によって所定電圧を印加し、デバイス上に発
生した電圧を光の強度に変換して測定する表面電位計測
センサにおいて、前記デバイスと微小間隔をもって対向
配置され、前記電圧印加装置によって印加された電圧に
基づいて発生する電場によって屈折率が変化する電気光
学素子と、この電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を
出射する光源と、前記電気光学素子によって反射された
反射光を検出する検出器と、を設けたことを特徴として
いる。また、基板上に形成されたデバイスに電圧印加装
置によって所定電圧を印加し、デバイス上に発生した電
圧を光の強度に変換して測定する表面電位計測センサに
おいて、前記デバイスと微小間隔をもって対向配置さ
れ、前記電圧印加装置によって印加された電圧に基づい
て発生する電場によって屈折率が変化する電気光学素子
と、平行光を前記電気光学素子に向かって出射する光源
と、この電気光学素子上に設置されていて前記光源から
の光を屈折し、前記電気光学素子に導く光学素子と、前
記電気光学素子によって反射された反射光を検出する検
出器と、を設けたことを特徴としている。さらに、前記
電気光学素子の一部に任意の電圧を設定できる基準電極
を設けたことを特徴とした請求項（１）又は請求項
（２）記載の表面電位計測センサ。
【０００８】
【作用】電気光学素子は、被測定物の電圧に基づいて発
生する電場によって屈折率が変化する。電気光学素子に
臨界角の近傍で出射された平行光は、変化した屈折率に
より増幅されて反射する。屈折率変化によって増幅され
た反射光は、検出器で検出され、電圧に変換される。
生する電場によって屈折率が変化する。電気光学素子に
臨界角の近傍で出射された平行光は、変化した屈折率に
より増幅されて反射する。屈折率変化によって増幅され
た反射光は、検出器で検出され、電圧に変換される。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の表面電位計測センサの一
実施例を示した構成ブロック図である。図中、１０は電
気光学素子２０にｐ波の平行光を臨界角の近傍で出射す
る光源部で、光源１１と偏光板１２とフィルタ１３とで
構成されている。１４は電気光学素子２０からの反射光
を検出する検出器で、例えばＣＣＤアレイ、エリア型セ
ンサ等が用いられる。
に説明する。図１は、本発明の表面電位計測センサの一
実施例を示した構成ブロック図である。図中、１０は電
気光学素子２０にｐ波の平行光を臨界角の近傍で出射す
る光源部で、光源１１と偏光板１２とフィルタ１３とで
構成されている。１４は電気光学素子２０からの反射光
を検出する検出器で、例えばＣＣＤアレイ、エリア型セ
ンサ等が用いられる。
【００１０】電気光学素子２０において、２１は屈折率
がｎ2の液晶、２２、２３は液晶２１を封入するための
ガラスで、ｎ1の屈折率を有する。例えば、ガラス２３
は、液晶２１部が被測定体に近づくように１０〜１００
μｍ程度の薄板ガラスで構成される。２４はガラス２
２、２３間に設けられるスペーサ、２５は上側のガラス
２２に設けられている薄膜透明電極（以下、上部電極と
いう）、２６は検査光が入射される面のガラス２２上に
設けられた反射防止膜である。この反射防止膜２６は、
ガラス２２に検査光が入射する時の反射をおさえ、検査
光の強度を低下させないためのものである。尚、この場
合、薄膜透明電極２５は、共通電位点、あるいは感度が
最大になる所定の電圧に接続されている。
がｎ2の液晶、２２、２３は液晶２１を封入するための
ガラスで、ｎ1の屈折率を有する。例えば、ガラス２３
は、液晶２１部が被測定体に近づくように１０〜１００
μｍ程度の薄板ガラスで構成される。２４はガラス２
２、２３間に設けられるスペーサ、２５は上側のガラス
２２に設けられている薄膜透明電極（以下、上部電極と
いう）、２６は検査光が入射される面のガラス２２上に
設けられた反射防止膜である。この反射防止膜２６は、
ガラス２２に検査光が入射する時の反射をおさえ、検査
光の強度を低下させないためのものである。尚、この場
合、薄膜透明電極２５は、共通電位点、あるいは感度が
最大になる所定の電圧に接続されている。
【００１１】３０は被測定物であるデバイスで、電気光
学素子２０と微小間隔をもって対向配置されてるように
なっていて、電気光学素子２０に測定する導体３１、３
２、３３を位置合わせできるように、ＸＹ方向に移動で
きるようになっている。液晶２１は、導体３１、３２、
３３に電圧が印加されると、この電圧に基づいて発生す
る電場によって屈折率が変化し、検査光の一部が透過す
るようになる。液晶２１を透過する光量は、液晶２１の
屈折率の変化によって変わるため、即ち、導体３１、３
２、３３に印加される電圧によって変わるため、反射光
の強度を測定することによって、導体３１、３２、３３
に印加されている電圧値を測定することが可能になる。
学素子２０と微小間隔をもって対向配置されてるように
なっていて、電気光学素子２０に測定する導体３１、３
２、３３を位置合わせできるように、ＸＹ方向に移動で
きるようになっている。液晶２１は、導体３１、３２、
３３に電圧が印加されると、この電圧に基づいて発生す
る電場によって屈折率が変化し、検査光の一部が透過す
るようになる。液晶２１を透過する光量は、液晶２１の
屈折率の変化によって変わるため、即ち、導体３１、３
２、３３に印加される電圧によって変わるため、反射光
の強度を測定することによって、導体３１、３２、３３
に印加されている電圧値を測定することが可能になる。
【００１２】次に、このように構成された装置の動作
を、屈折率がｎ2＜ｎ1の場合を例にとって説明する。こ
の場合、臨界角θcは、次式で表される。 Ｓｉｎθc＝ｎ2／ｎ1≡ｎ12 ……（１） 検査光は、臨界角θcより少し大きな角度θで電気光学
素子２０に出射される。上部電極２５と液晶２１の界面
で検査光は全反射され、全ての光は、反射して検出器１
４（以下、ＣＣＤカメラ１４という）に出射される。
を、屈折率がｎ2＜ｎ1の場合を例にとって説明する。こ
の場合、臨界角θcは、次式で表される。 Ｓｉｎθc＝ｎ2／ｎ1≡ｎ12 ……（１） 検査光は、臨界角θcより少し大きな角度θで電気光学
素子２０に出射される。上部電極２５と液晶２１の界面
で検査光は全反射され、全ての光は、反射して検出器１
４（以下、ＣＣＤカメラ１４という）に出射される。
【００１３】この時、例えば、デバイス３０の導体３１
に電圧Ｖが印加されると、上部電極２５と導体３１との
間に電界が生じ、この領域の液晶部分の屈折率ｎ2が増
大する。屈折率ｎ2が増大すると（１）式からもわかる
ように、臨界角θcが大きくなるためし、光源部１０か
ら入射される検査光は、全反射の条件から外れ、液晶２
１を透過しはじめる。
に電圧Ｖが印加されると、上部電極２５と導体３１との
間に電界が生じ、この領域の液晶部分の屈折率ｎ2が増
大する。屈折率ｎ2が増大すると（１）式からもわかる
ように、臨界角θcが大きくなるためし、光源部１０か
ら入射される検査光は、全反射の条件から外れ、液晶２
１を透過しはじめる。
【００１４】これをＣＣＤカメラ１４を介して測定する
と、電圧Ｖが印加された導体３１部分は暗く、電圧が印
加されていない部分は明るく観察される。ＣＣＤカメラ
１４で捕らえた反射光の変化は、印加電圧と対応がある
ため、導体３１の電圧は、反射光を測定することで知る
ことができる。尚、電圧印加にともない屈折率が減少す
る場合には、検査光をθCより小さい値に設定すれば良
い。屈折率がｎ2＞ｎ1の場合でも同様な測定は可能であ
るが、高感度で測定を行うためには、下側のガラス２３
と液晶２１の界面での全反射を利用した測定が効果的で
ある。下側のガラス２３と液晶２１の界面での全反射を
利用した測定の例は、図９に記載する。
と、電圧Ｖが印加された導体３１部分は暗く、電圧が印
加されていない部分は明るく観察される。ＣＣＤカメラ
１４で捕らえた反射光の変化は、印加電圧と対応がある
ため、導体３１の電圧は、反射光を測定することで知る
ことができる。尚、電圧印加にともない屈折率が減少す
る場合には、検査光をθCより小さい値に設定すれば良
い。屈折率がｎ2＞ｎ1の場合でも同様な測定は可能であ
るが、高感度で測定を行うためには、下側のガラス２３
と液晶２１の界面での全反射を利用した測定が効果的で
ある。下側のガラス２３と液晶２１の界面での全反射を
利用した測定の例は、図９に記載する。
【００１５】図２は、被測定物の電位を光強度ではなく
時間幅で測定する場合の測定動作を説明したタイムチャ
ートである。この場合は、検査光は、臨界角を少し外れ
て設定されている。図中の（Ａ）は上部電極に印加する
電圧変化、（Ｂ）は電圧Ｖ1が印加されている導体３１
の反射光量変化、（Ｃ）は電圧Ｖ2が印加されている導
体３２の反射光量変化、（Ｄ）は電圧ゼロＶの導体３３
部分の反射率変化を示している。尚、ここでの説明は、
検査光が臨界角より大きな角度で入射された場合であっ
て、上部電極２５に印加される電圧は、既知で時間Ｔの
周期で最大電圧Ｖu・max迄リニアに変化させるものと
し、測定する電圧は、導体３１、３２を対象とする。
時間幅で測定する場合の測定動作を説明したタイムチャ
ートである。この場合は、検査光は、臨界角を少し外れ
て設定されている。図中の（Ａ）は上部電極に印加する
電圧変化、（Ｂ）は電圧Ｖ1が印加されている導体３１
の反射光量変化、（Ｃ）は電圧Ｖ2が印加されている導
体３２の反射光量変化、（Ｄ）は電圧ゼロＶの導体３３
部分の反射率変化を示している。尚、ここでの説明は、
検査光が臨界角より大きな角度で入射された場合であっ
て、上部電極２５に印加される電圧は、既知で時間Ｔの
周期で最大電圧Ｖu・max迄リニアに変化させるものと
し、測定する電圧は、導体３１、３２を対象とする。
【００１６】（１）上部電極２５に電圧が印加されると
各導体３１〜３３部の上部の液晶の屈折率ｎ2は大きく
なる。時刻ｔ1で上部電極２５の電圧がＶU0になると、
導体３３の領域は、全反射の領域から臨界角を越え、反
射率が減少しだす。 （２）上部電極２５の印加電圧が更に増加し、時刻ｔ2
で上部電極の電圧がＶU1となると導体３２の領域は、全
反射の領域から臨界角を越え、反射率が減少しだす。 （３）同様に時刻ｔ3で上部電極がＶU2となると、導体
３１の領域は、全反射の領域から臨界角を越え、反射率
が減少しだす。
各導体３１〜３３部の上部の液晶の屈折率ｎ2は大きく
なる。時刻ｔ1で上部電極２５の電圧がＶU0になると、
導体３３の領域は、全反射の領域から臨界角を越え、反
射率が減少しだす。 （２）上部電極２５の印加電圧が更に増加し、時刻ｔ2
で上部電極の電圧がＶU1となると導体３２の領域は、全
反射の領域から臨界角を越え、反射率が減少しだす。 （３）同様に時刻ｔ3で上部電極がＶU2となると、導体
３１の領域は、全反射の領域から臨界角を越え、反射率
が減少しだす。
【００１７】この場合、単位時間当たりの電圧変化は、
次式（２）のようになっている。 （ΔＶ／Ｖu・max）＝（Δｔ／Ｔ） ……（２） このことより、反射率が減少しだす時間差が得られれ
ば、（２）式より導かれる次式（３）より各導体の電圧
が測定できる。 ΔＶ＝（Δｔ／Ｔ）＊Ｖu・max ……（３） この場合、導体３３は、ゼロＶであるから、導体３１の
電圧値Ｖ1は、（（ｔ3−ｔ1）＊Ｖu・max）／Ｔ 導体３２の電圧値Ｖ2は、（（ｔ2−ｔ1）＊Ｖu・max）／
Ｔとなる。
次式（２）のようになっている。 （ΔＶ／Ｖu・max）＝（Δｔ／Ｔ） ……（２） このことより、反射率が減少しだす時間差が得られれ
ば、（２）式より導かれる次式（３）より各導体の電圧
が測定できる。 ΔＶ＝（Δｔ／Ｔ）＊Ｖu・max ……（３） この場合、導体３３は、ゼロＶであるから、導体３１の
電圧値Ｖ1は、（（ｔ3−ｔ1）＊Ｖu・max）／Ｔ 導体３２の電圧値Ｖ2は、（（ｔ2−ｔ1）＊Ｖu・max）／
Ｔとなる。
【００１８】次に、本発明の表面電位計測センサが、如
何に高感度であるかということについて説明する。尚、
この説明は、ガラス板に対応する部分の屈折率ｎ1を
１．５００、液晶に対応する部分の屈折率ｎ2が１．０
００で、ｐ偏光を与える。感度は、液晶に対応する部分
の屈折率ｎ2が１０-5変化した時の反射率変化によって
求めるものとする。
何に高感度であるかということについて説明する。尚、
この説明は、ガラス板に対応する部分の屈折率ｎ1を
１．５００、液晶に対応する部分の屈折率ｎ2が１．０
００で、ｐ偏光を与える。感度は、液晶に対応する部分
の屈折率ｎ2が１０-5変化した時の反射率変化によって
求めるものとする。
【００１９】図３は、この説明の基本となるｐ偏光され
た光の動作説明図である。図中、ｎ 1はガラスに相当
し、ｎ2は液晶に相当する。全反射は、次式（４）で示
され、
た光の動作説明図である。図中、ｎ 1はガラスに相当
し、ｎ2は液晶に相当する。全反射は、次式（４）で示
され、
【数１】 この（４）式をｎ1で微分すると次式（５）のようにな
る。（（５）式でＣscは１／Ｓinである。数式処理には
Ｍathematicaを使用した。）
る。（（５）式でＣscは１／Ｓinである。数式処理には
Ｍathematicaを使用した。）
【数２】 図４はこの（５）式に基づいて得られる特性図である。
【００２０】図４からみて分かるように、入射角が略４
０°以上で変化率が大きいことが分かる。この部分では
液晶に対応する部分の屈折率が１０-5変化した時、１０
-5の変化に対し反射率は１００倍以上の変化がある。即
ち、次式（６）を満たす条件の角度で検査光を与えれ
ば、屈折率が１０-5変化した時に反射率に１００倍以上
の変化がある。
０°以上で変化率が大きいことが分かる。この部分では
液晶に対応する部分の屈折率が１０-5変化した時、１０
-5の変化に対し反射率は１００倍以上の変化がある。即
ち、次式（６）を満たす条件の角度で検査光を与えれ
ば、屈折率が１０-5変化した時に反射率に１００倍以上
の変化がある。
【数３】
【００２１】図５は、液晶の屈折率ｎ2の変化に対する
反射率の変化する割合（∂ＲP／∂ｎ 2）を示した特性図
である。この場合はその値が１００〜１０００倍の範囲
を示している。この倍率が得られる範囲は、０．０３５
°（＝０．６ｍｒａｄ）であり入射角の制御が容易なレ
ベルである。
反射率の変化する割合（∂ＲP／∂ｎ 2）を示した特性図
である。この場合はその値が１００〜１０００倍の範囲
を示している。この倍率が得られる範囲は、０．０３５
°（＝０．６ｍｒａｄ）であり入射角の制御が容易なレ
ベルである。
【００２２】図６は、図５で反射率変化が２００〜１０
００倍の範囲をＲPの変化で示した特性図である。図か
らも分かるように、１０-5の屈折率の変化を数％オーダ
ーの変化として捕らえることができることが分かる。
００倍の範囲をＲPの変化で示した特性図である。図か
らも分かるように、１０-5の屈折率の変化を数％オーダ
ーの変化として捕らえることができることが分かる。
【００２３】図７は、本発明の表面電位計測センサの第
２の実施例を示した構成ブロック図である。図中、図１
と同一作用をするものは同一符号を付けて説明する。以
下、図面においては同様とする。
２の実施例を示した構成ブロック図である。図中、図１
と同一作用をするものは同一符号を付けて説明する。以
下、図面においては同様とする。
【００２４】４０はＺｎＴｅ結晶、ＫＴＰ結晶等の光学
結晶、４１は直角プリズムで、直角部と対向した面が光
学用の接着材によって光学結晶４０と接着されている。
光学結晶４０は、上部に上部電極４２が設けられ、下部
に屈折率ｎ1のガラスの保護膜４３と反射防止膜４４と
が設けられている。反射防止膜４４は、光学結晶４０を
透過した光が再び検出器側に戻らないように設けられた
ものである。
結晶、４１は直角プリズムで、直角部と対向した面が光
学用の接着材によって光学結晶４０と接着されている。
光学結晶４０は、上部に上部電極４２が設けられ、下部
に屈折率ｎ1のガラスの保護膜４３と反射防止膜４４と
が設けられている。反射防止膜４４は、光学結晶４０を
透過した光が再び検出器側に戻らないように設けられた
ものである。
【００２５】図８は、第２の実施例の動作を説明する要
部構成図で、光学結晶４０として厚みＬのＺｎＴｅ結晶
４０を使用した場合である。ＺｎＴｅ結晶４０の臨界角
２０°で検査光を入射するのには、プリズム４１が無い
と８５°でＺｎＴｅ結晶４０に検査光を出射しなければ
ならない。８５°でＺｎＴｅ結晶４０に検査光を出射す
ると、大部分の光は表面で反射し、ＺｎＴｅ結晶４０内
部に光が入らないという不具合が生じる。
部構成図で、光学結晶４０として厚みＬのＺｎＴｅ結晶
４０を使用した場合である。ＺｎＴｅ結晶４０の臨界角
２０°で検査光を入射するのには、プリズム４１が無い
と８５°でＺｎＴｅ結晶４０に検査光を出射しなければ
ならない。８５°でＺｎＴｅ結晶４０に検査光を出射す
ると、大部分の光は表面で反射し、ＺｎＴｅ結晶４０内
部に光が入らないという不具合が生じる。
【００２６】プリズム４１が設けられている場合は、プ
リズム４１に対し略垂直に検査光を出射すれば、ＺｎＴ
ｅ結晶４０に４２°の角度で検査光を入射できる。Ｚｎ
Ｔｅ結晶４０に４２度の角度で入射された検査光は、底
部で全反射され、プリズム４１を介して検出器に出射さ
れる。プリズム４１底部からの反射光とＺｎＴｅ結晶４
０で全反射された光の間隔ａは、２Ｌtan２０°／１．
４１≒０．５Ｌであるから、ＺｎＴｅ結晶４０の厚みが
１ｍｍであるとすると約０．５ｍｍとなる。よって、検
査光は、０．５ｍｍ以下にすると界面での反射があった
場合でも界面反射を完全に除去できる。
リズム４１に対し略垂直に検査光を出射すれば、ＺｎＴ
ｅ結晶４０に４２°の角度で検査光を入射できる。Ｚｎ
Ｔｅ結晶４０に４２度の角度で入射された検査光は、底
部で全反射され、プリズム４１を介して検出器に出射さ
れる。プリズム４１底部からの反射光とＺｎＴｅ結晶４
０で全反射された光の間隔ａは、２Ｌtan２０°／１．
４１≒０．５Ｌであるから、ＺｎＴｅ結晶４０の厚みが
１ｍｍであるとすると約０．５ｍｍとなる。よって、検
査光は、０．５ｍｍ以下にすると界面での反射があった
場合でも界面反射を完全に除去できる。
【００２７】図９は、本発明の表面電位計測センサの第
３の実施例を示した要部の構成ブロック図である。尚、
基本構成は図１に示した実施例と同じである。図中、２
７は液晶中に設けられた部分電極である。部分電極２７
は、一般的にはアース電位になっていて、ゼロ電位の基
準に用いたり、屈折率の温度依存の補正に用いられる。
３の実施例を示した要部の構成ブロック図である。尚、
基本構成は図１に示した実施例と同じである。図中、２
７は液晶中に設けられた部分電極である。部分電極２７
は、一般的にはアース電位になっていて、ゼロ電位の基
準に用いたり、屈折率の温度依存の補正に用いられる。
【００２８】部分電極２７がゼロ電位になっていると、
導体３３の上の液晶には、電界が生じないので常に電界
がゼロの状態の屈折率がモニタできることになる。しか
し、導体３１、３２の上の液晶は、導体３１、３２の電
圧に基づいて屈折率がｎ2からｎ21、ｎ21と変化する。
一方、部分電極２７に既知の電圧Ｖmが与えられた場合
には、液晶２１には、Ｖm／ｄの電界が生じるから、こ
の時の屈折率をモニタすれば、キャリブレーションを行
うことが可能となる。
導体３３の上の液晶には、電界が生じないので常に電界
がゼロの状態の屈折率がモニタできることになる。しか
し、導体３１、３２の上の液晶は、導体３１、３２の電
圧に基づいて屈折率がｎ2からｎ21、ｎ21と変化する。
一方、部分電極２７に既知の電圧Ｖmが与えられた場合
には、液晶２１には、Ｖm／ｄの電界が生じるから、こ
の時の屈折率をモニタすれば、キャリブレーションを行
うことが可能となる。
【００２９】尚、ここまでで説明した電気光学液晶に
は、ＺｎＴｅ結晶、ＫＴＰ等の光学結晶や捩れネマスチ
ック（ＴＮ、ＳＴＮ）、ゲスト ホスト（ＧＨ）、高分
子液晶等、電界により屈折率が変化するものであれば全
て適用できる。
は、ＺｎＴｅ結晶、ＫＴＰ等の光学結晶や捩れネマスチ
ック（ＴＮ、ＳＴＮ）、ゲスト ホスト（ＧＨ）、高分
子液晶等、電界により屈折率が変化するものであれば全
て適用できる。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の表
面電位計測センサによれば、次に記載するような効果を
奏する。請求項（１）記載の発明によれば、電気光学素
子に臨界角の近傍で平行光を出射し、電気光学素子の屈
折率の変化を増幅した反射率で測定するようにしたもの
で、デバイスに印加されている電圧値が高感度で測定で
きる。請求項（２）記載の発明によれば、プリズムを介
して電気光学素子に検査光を入射するようにしているた
め、電気光学素子の表面の表面反射を押さえることがで
る。このため、電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を
ロス無く与えることができると共に、検査光と反射光の
干渉を除去できるので、デバイスに印加されている電圧
値が高感度で測定できる。請求項（３）記載の発明によ
れば、電気光学素子に任意の電圧を設定できる基準電極
を設けるようにしたため、この基準電極をゼロ電位の基
準や、屈折率の温度依存の補正に用いられることができ
るので、正確にデバイスに印加されている電圧値を高感
度に測定できる。
面電位計測センサによれば、次に記載するような効果を
奏する。請求項（１）記載の発明によれば、電気光学素
子に臨界角の近傍で平行光を出射し、電気光学素子の屈
折率の変化を増幅した反射率で測定するようにしたもの
で、デバイスに印加されている電圧値が高感度で測定で
きる。請求項（２）記載の発明によれば、プリズムを介
して電気光学素子に検査光を入射するようにしているた
め、電気光学素子の表面の表面反射を押さえることがで
る。このため、電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を
ロス無く与えることができると共に、検査光と反射光の
干渉を除去できるので、デバイスに印加されている電圧
値が高感度で測定できる。請求項（３）記載の発明によ
れば、電気光学素子に任意の電圧を設定できる基準電極
を設けるようにしたため、この基準電極をゼロ電位の基
準や、屈折率の温度依存の補正に用いられることができ
るので、正確にデバイスに印加されている電圧値を高感
度に測定できる。
【図１】本発明の表面電位計測センサの一実施例を示し
た構成ブロック図である。
た構成ブロック図である。
【図２】外乱によって屈折率が変化し、検査光が臨界角
を外れて設定された場合の測定動作を説明したタイムチ
ャートである。
を外れて設定された場合の測定動作を説明したタイムチ
ャートである。
【図３】この説明の基本となるｐ偏光された光の動作説
明図である。
明図である。
【図４】（５）式に基づいて得られる特性図である。
【図５】液晶の屈折率ｎ1が１０-5変化した時の反射率
の変化する割合Ｄ（Ｒｐ）を示した特性図である。
の変化する割合Ｄ（Ｒｐ）を示した特性図である。
【図６】反射率変化が２００〜１０００倍の範囲を示し
たの特性図である。
たの特性図である。
【図７】本発明の表面電位計測センサの第２の実施例を
示した構成ブロック図である。
示した構成ブロック図である。
【図８】第２の実施例の動作を説明する要部構成図であ
る。
る。
【図９】本発明の表面電位計測センサの第３の実施例を
示した要部の構成ブロック図である。
示した要部の構成ブロック図である。
【図１０】従来の表面電位計測センサの構成ブロック図
である。
である。
２０ 電気光学素子 ２１ 液晶、 ２５ 薄膜透明電極 ２６ 反射防止膜 ４０ 光学結晶 ４１ プリズム
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成されたデバイスに所定電圧
を印加し、デバイス上に発生した電圧を光の強度に変換
して測定する表面電位計測センサにおいて、 前記デバイスと微小間隔をもって対向配置され、前記デ
バイスに印加された電圧に基づいて発生する電場によっ
て屈折率が変化する電気光学素子と、 この電気光学素子に臨界角の近傍で平行光を出射する光
源と、 前記電気光学素子によって反射された反射光を検出する
検出器と、 を設けたことを特徴とした表面電位計測センサ。 - 【請求項２】基板上に形成されたデバイスに所定電圧を
印加し、デバイス上に発生した電圧を光の強度に変換し
て測定する表面電位計測センサにおいて、 前記デバイスと微小間隔をもって対向配置され、前記デ
バイスに印加された電圧に基づいて発生する電場によっ
て屈折率が変化する電気光学素子と、 平行光を前記電気光学素子に向かって出射する光源と、 この電気光学素子上に設置されていて前記光源からの光
を屈折し、前記電気光学素子に導く光学素子と、 前記電気光学素子によって反射された反射光を検出する
検出器と、 を設けたことを特徴とした表面電位計測センサ。 - 【請求項３】前記電気光学素子の一部に任意の電圧を設
定できる基準電極を設けたことを特徴とした請求項
（１）又は請求項（２）記載の表面電位計測センサ。 - 【請求項４】平行光が入射される側の前記電気光学素子
の面に透明電極を設けたことを特徴とした請求項（１）
又は請求項（２）又は請求項（３）記載の表面電位計測
センサ。 - 【請求項５】前記透明電極に交番信号を与える電源を設
けたことを特徴とした請求項（４）記載の表面電位計測
センサ。 - 【請求項６】前記電気光学素子が液晶又は光学結晶でな
ることを特徴とした請求項（１）又は請求項（２）又は
請求項（３）記載の表面電位計測センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326959A JPH07181212A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面電位計測センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326959A JPH07181212A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面電位計測センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181212A true JPH07181212A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18193701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5326959A Pending JPH07181212A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面電位計測センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181212A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09318710A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Nec Corp | プリント基板の信号波形測定装置 |
| WO2002044799A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Toppan Printing Co., Ltd. | Dispositif detecteur du motif de circuit et procede de detection de motif de circuit |
| US6894514B2 (en) | 2000-12-01 | 2005-05-17 | Toppan Printing Co., Ltd. | Circuit pattern detecting apparatus and circuit pattern inspecting method |
| WO2009059675A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Fachhochschule Jena | Anordnung zum beeinflussen eines einfallenden strahlenbündels |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5326959A patent/JPH07181212A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09318710A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Nec Corp | プリント基板の信号波形測定装置 |
| WO2002044799A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Toppan Printing Co., Ltd. | Dispositif detecteur du motif de circuit et procede de detection de motif de circuit |
| US6894514B2 (en) | 2000-12-01 | 2005-05-17 | Toppan Printing Co., Ltd. | Circuit pattern detecting apparatus and circuit pattern inspecting method |
| WO2009059675A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Fachhochschule Jena | Anordnung zum beeinflussen eines einfallenden strahlenbündels |
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