TWI323781B - - Google Patents

Description

1323781 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種偏光膜檢測裝置，特別是指一種 用於量測偏光膜的色度、吸收軸角度、偏光度與單體透過 率等光學性質的偏光膜檢測裝置。 【先前技術】 而本說明書是統一稱 要元件’隨著液晶顯 偏光膜（在業界亦稱為偏光板， 為偏光膜）為液晶顯示器中的一個重

示器的廣泛使用，為了達到使顯示器明亮、清晰等要求， 偏光膜必需具備高透光率、高偏光性等光學性質，而且因 為液晶顯示ϋ所用的光源均為非偏振光，經過偏光膜即可 轉變成具有方向的線偏振光，如此才可有效地利用液 晶晶包來控制光的開關’所以偏光臈之吸收轴角度 也非常重要。 因此’偏光膜的色度、吸收轴角度、偏光度與單體透 過率等光學性質都是重要的量測參數，而目前市面上用於 莖測偏光膜之光學性f的裝置，大部份都是獨立量測，亦 即，用於量測吸收軸角度的裝置通常是配合光檢叫 Ph_-det吻）來使用，如此就無法量測偏光度、單體透 過率’另—方面，歸量測偏光度與單體透過率的裝 使用先譜儀’如此則無法量測吸枚軸角度。故目前市面上 =有:以-併量測偏光膜之該等光學性質的儀器，造成 需針對欲量測的參數分別架設多種不同的儀器 裝置’如此較為料，並且造成量測儀器占空間、使用上 5 不方便等缺失。 【發明内容】 可以一併量測偏 及色度值等光學 因此’本發明之目的，即在提供一種 光膜的吸收軸角度、偏光度、單體透過率 性質的偏光膜檢測裝置。 於疋，本發明偏光膜檢測裝置包含：―設置在該偏光 膜之側的光源產生器、一個設在該光界產„ ρΒ ^ ^ - v , 原產生益與偏光膜 間的偏光早兀、一分光器’以及一光檢測單元。 該偏光單元包括一個可轉動地設置的標準偏光片。該 分光器是設置在該偏光膜之另一側 3 惻並包括一個朝向該偏 光膜並接文通過該偏光膜之光線的人光口，以㈣該入光 口間隔設置並供光線射出的一個第一出光口與—個第二出 光口。該光檢測單元包括一個接收自該第一出光口射出的 光線的光檢測ϋ，以及—個接收自㈣二出光口射出的光 線的光譜儀。 本發明藉由該分光器為三孔設置，其第一出光口連結 «亥光檢;I」器而可s測出偏光膜的吸收軸角纟，其第二出光 口連結該光譜儀而可量測偏光膜的色度值、偏：度：單體 透k率&本發明確貫可以一併量測出偏光膜的多種光學 性質’並兼具量測省時方便、儀器架設簡單、節省架設空 間等優點。 【實施方式】 有關本七明之則述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配口參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖1與圖2，本發明偏光膜檢測裝置之較佳實施例 疋用於量測偏光膜8的光學性質，並包含：一基座丨、一光 源產生器2、一偏光單元3、一個分光器4、一聚光件5、 一個光檢測單元6，以及一個電子計算元件7。 該基座1包括一個界定出一内部容室的外殼u、一個 水平設在該外殼11底部的底板12、一個自該底板12向上 延伸的組裝板13、一個自該組裝板13水平突出於該底板 12上方的光源架板14、—個位在該光源架板14與該底板 12間的偏光架板15、一個設在該偏光架板15與該底板u 間的固定板16，以及一個可分離地設置在該固定板丨6上的 樣扣杀板17。其中s玄組裝板13具有一個高度低於該固定板 16並直立延伸的組裝轨道131，而該固定板16具有一個自 其上表面向下凹設的凹槽161，該樣品架板17是設置在該 凹槽161上並供偏光膜8擺放。 δ玄光源產生器2是設置在該光源架板14上，並用於產 生白光光源’該偏光單元3包括—個設置在該偏光架板Μ 上的轉動座31，以及—個安裝在該轉動座31上的標準偏光 片32。其中，収轉動座31是可受一圖未示出的馬達驅動 而相對該偏光瞑8在水平面上轉動，該標準偏光片32是可 以與該轉動座31同步轉動，並接受自該光源產生器2發出 的白光光源，再將白光光源偏振成為線偏振光後射向該偏 光膜8。 ~ 該分光器4是鎖固在該組裝執道131上，在本實施例 1323781 中，該分光器4是一個三孔積分球（integrating sphere ) ’ 並擺放在一個鎖固於該組裝軌道131上的安裝架44上，而 可隨著該安裝架44的鎖固位置來調整高度。所述分光器4 包括一個朝向該偏光膜8的入光口 41，以及與該入光口 41 間隔的一個第一出光口 42與一個第二出光口 43。其中，該 入光口 41用於接受通過該偏光膜8的光線，該第一出光口 42與第二出光口 43皆是用於接收自該入光口 41射進的光 ’再使光線各別由該等出光口 42、43射出。

該聚光件5亦是鎖固在該組裝執道13ι上而可自由調 整高低位置’並位於該分光器4與該偏光膜8間。在本實 施例中，該聚光件5是一個凸透鏡，並會聚自該偏光膜8 射出的光線再使光線射向該分光器4。

β亥光檢測單元6包括：一個對應該第一出光口 42的光 檢測器61 ( photo-detector )，以及一個對應該第二出光口 43的光6普儀62，該光檢測器6丨接收自該第一出光口 射 出的光線’該光譜儀62是接收自該第二出光口 43射出的 光線。在實際實施時，該等光檢測器61與光譜儀62是可 以利用光纖管來連接料出光口 42、43以接收光線。 、該電子計算元件7連接該光檢測器61與該光譜儀62 , 並接收自光檢測H 61與光譜儀62傳送而來的光訊號再 由其電腦程式計算出該偏光膜8的态 徇亢胰8的色度、吸收軸角度、偏 光度與單體透過率等光皋 干守尤于！·生質，所述電子計算元件7具體 例為一台電腦。 置量測偏光膜8的 以下分別描述本發明偏光膜檢測裝 8 色度、吸收㈣度、偏光度與單體透”的使用方式。 ⑴量測色度：在量測色度時’只要使用非偏振光射 向該偏錢8即可，因此不需要用到標準偏光片32，故於 量測色度時先將該轉動座31與標準偏光片32移離該基座i ’接著將該光源產生器2的電源打開，並熱機三十分鐘左 右’違光源產生器2產生白光並射向偏光膜8，光線通過該 偏光膜8並由該聚光件5會聚光線後，射入該分光器4的 入光口 41，光線受該分光器4之球狀内部空間的反射及漫 射’最後由該等第一、二出光口 42、43射出較為均勻的光 線。而量測色度僅需要利用該對應第二出光口 43設置的光 譜儀62來作光譜分析’由該光譜儀62得到該偏光膜8的 穿透光譜後，經由電子計算元件7運算出物體三刺激值（ tristimulus values ) Χ、γ、z，以及光源三刺激值 χη、％ 、Ζη ’並代入由國際照明委員會（Internati〇nai c〇mmissi〇n on Illumination,簡稱CIE)制定的色度標準規範的L*a*b* 糸統§十鼻公式’求出色度值L*、a*、b*即可。 下列即為CIE利用數學方法由ciE-XYZ系統通過轉換 得到L*a*b*空間的轉換公式：

Y 當^·> 0.008856 時 L* =116 a* = 500 b* = 200 γ ΤΓ- -16

Υη J ’ χ f γ _ r υ ί ζ Ϋ3 Ζη Υη 丄J丄 0.008856 時 丄J丄 L* =903.3 a* = 3893.5 b* = 1557.4

Yn

Xn Ύ_ Ϋη γ Ί ’τ' Ζη

當然，該偏光膜8的色度值亦可以用L、a、b，或L、 u、v來表示，並且只需要在電子計算元件7之程式軟體中 建立相應的計算公式即可，而L、a、b，或L、u、v的計算 公式係為已知常用之公式，故不再列出。

(2)量測吸收軸角度：量測偏光膜8的吸收軸角度時 ’必需使用到該標準偏光片32,所以先將該標準偏光片32 亥轉動座31 δ又置在該偏光架板15上，使該光源產生器2 發出的白光經由標準偏光片32後再通過該偏光膜8，而且 :白光光源射出的同時，使該轉動座31連續轉動以帶動該 私準偏光片32亦跟著轉動，藉此讓通過標準偏光片”的 光源持以不同的偏振方向通過偏光膜8，而光源通過該偏 光膜8後被吸收的光量，會隨著其偏振方向與該偏光膜8 吸收軸間的夾角不同而變化。接著，光線會通過該偏光 膜8與該分光器4之第一出光口 &並由該對應第一出光 的光檢測器61來收集光量變化，再傳送到電子計算 y牛7作”析。由於不同偏振方向的光源通過該偏光膜8 後被吸收的光量，與該偏光冑8之吸收軸角度有關，所以 10 1323781 該電子#异70件7作出—個標準偏光片32的轉動角度與光 強度的對應關係圖’即可得知該偏光膜8的吸收軸角度。 (3)量測偏光度與單體透過率：在說明本發明量測該 偏光膜8 t偏光度與單體透過率的方式之前，在此1㈣ 偏光度的定義為： 「kl - k2 〉 imj- χ ιοο% v / 單體透過率的定義為：

—(kl + k2 ) 其中，kl為光偏振方向平行待測物之穿透軸時的光透 過率’ k2為光偏振方向垂直待測物之穿透軸時的光透過率 ’所以將kl與k2量測出來，再分別代入上述二個式子中 即了求彳于偏光膜8之偏光度與單體透過率。

故在實際量測時’首先量測kl’必需要轉動該標準偏 光片32 ’使其吸收軸與該偏光膜8的吸收轴平行，且偏光 膜8之吸收軸角度是已於前述光檢測器6ι 源產生器2產生的白光錢經由該標準偏光片^偏振後， 通過該偏光膜8、聚光件5與分光器4之第二出光口 a， 並傳送到該光譜儀62進行光譜分析即可得到U值。接著 量測^轉動該標準偏光片32，使其吸收轴與該偏光膜8 的吸收軸垂直，同樣地，光線通過該偏光膜"，傳送到 該光譜儀62進行光譜分析，最後將資料傳送到 元件7，該電子計算元件7即利用k 乂 k2值，並依據前述 11 1323781 公式計算出該偏光膜8的偏光度與單體透過率。 由以上說明可知，本發明藉由該分光器4為三孔設置 ，亦即’其入光口 41用於接收自偏光膜8射入的光，其第 一出光口 42是與該光檢測器61連結，其第二出光口 43是 與該光譜儀62連結，因此本發明僅需要設置單一個光源產 生器2與標準偏光片32，就可以藉由該光檢測器61接收自 該第一出光口 42的光訊號，並進一步得到吸收軸角度，而

由該光譜儀62則可以接收該第二出光口 43的光訊號，並 計算出色度值、偏光度與單體透過率。故本發明確實可以 -併量測出偏光膜8之色度、吸收軸角度、偏光度與單體 透過率等光學性質’因此兼具有量測省時方便、儀器架設 簡單、不占空間等優點。 &准、上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明二

^圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修_，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是本發明偏光膜檢測裝置 簡圖；及 权佳貫知例的裝置 圖2疋該較佳實施例之一基座的立體圖。 12 1323781 【主要元件符號說明】

1....... 基座 32 ··· ……標準偏光片 11 •…· …·外殼 4 ……分光器 12 ….· —底板 41… ......入光口 13…. …·組裝板 42 ··· ......第一出光口 131… •…組裝軌道 43 ··· ……第一出光口 14 •… ……光源架板 44… ……安裝架 15 ·..·· •…偏光架板 5•.… ……聚光件 16 •.… •…固定板 6•… ......光檢測單元 161 ··· …·凹槽 61 ··· ……光檢測器 17 ··". •…樣品架板 62 ··· ......光譜儀 〇....... ，卜_，、広立 怒 7..... Z y\j /¾. / ......笔于af异兀1千 3....... •…偏光單元 8..... ......偏光膜 31 •…轉動座

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 一種偏光膜檢測裝置，用於檢測偏光膜的光學性質，並 包含： 一光源產生器’設置在該偏光膜之一側； 一偏光單元，包括一個可轉動地設置在該光源產生 器與該偏光膜間的標準偏光片； 一分光器，設置在該偏光膜之另一側，包括一個朝 向該偏光膜並接受通過該偏光膜之光線的入光口，以及 與該入光口間隔設置並供光線射出的一個第一出光口與 —個第二出光口；及 一光檢測單元，包括一個接收自該第一出光口射出 的光線的光檢測器，以及_個接收自該第二出光口射出 的光線的光譜儀。 2.依據申請㈣_第！項所述之偏光膜㈣裝置，其中 ’該分光器是一個積分球。 3·依據中請專利範圍第丨項所述之偏光膜檢測裝置，其中 ’遠光源產生器是產生白光光源。 4,依據巾請專職圍第1項料之偏細檢·置，其中 班該偏光單元更包括—個供該標準偏光片同步轉動地設 5·依據申請專利範圍第丨項所述之偏光膜檢測裴置 含一個設置在該偏光單元與該分、 ° 會聚光線的聚光件。 力“之入先口間並用於 6.依據申請專利範圍第 1項所述之偏光膜檢蜊裝置，更包 14 含一連接該等光檢測器及光譜儀，並接收自光檢測器及 光谱儀傳送的光訊號以計算分析該偏光膜之光學性質的 電子計算元件。 7. 依據申請專利範圍第6項所述之偏光膜檢測裝置，其中 ，該光檢測器接受自該分光器之第一出光口射出的光線 後’並將光訊號傳送到該電子計算元件以計算偏光膜的 吸收軸角度。 8. 依據申請專利範圍第7項所述之偏光膜檢測裝置，其中 ，該光譜儀接受自該分光器之第二出光口射出的光線後 ，並將光訊號傳送到該電子計算元件以計算偏光膜的偏 光度以及單體透過率。 9. 依據申請專利範圍第丨項所述之偏光膜檢測裝置，更包 含一個基座，該基座包括一個底板、一個自該底板向上 延伸的組裝板、一個自該組裝板水平突出於該底板上方 並供該光源產生器設置的光源架板、—個位在該光源架 板與該底板間並供該偏光單元設置的偏光架板，以及一 個設在該偏光架板與該底板間並供該偏光膜設置的樣品 架板》 10. 依據中4專利|&圍第9項所述之偏光膜檢測裝置，其中 ’該基座更包括-個設在該偏光架板與該底板間的固定 板，前述樣品架板是可分離地設置在該固定板上。 11. 依據申請專利範圍第9項所述之偏光膜檢測裝置，其中 ’該組裝具有一個供該分光器安裝的組裝軌道。 15