WO2018044030A1 - 광학 특성 검사기 및 광학 특성 검사 방법 - Google Patents

광학 특성 검사기 및 광학 특성 검사 방법 Download PDF

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WO2018044030A1
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light
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조민영
박진용
박동민
이원철
정기준
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주식회사 엘지화학
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    • G01N2021/8848—Polarisation of light

Definitions

  • the present application relates to an optical property inspector and an optical property test method.
  • Quarter-wavelength film has a function to convert linearly polarized light into circularly polarized light, and thus is widely used in pattern type 3D implementation and OLED low reflection film.
  • Patent Document 1 When inspecting the phase delay axis of the quarter wave film, Patent Document 1 (Korean Patent Publication No. 10-0640522) transmits a sample to be inspected by a light source that generates polarized light through a polarization light source generator, The inspection was performed by checking the phase delay axis by checking how much the polarization changed.
  • the polarizing plate to which the quarter wave film is applied has the same optical function when the absorption axis of the polarizing plate and the phase delay axis of the quarter wave film form 45 ° or 135 °, but the polarizing plate to which the quarter wave film is applied After the product is commercialized, it is difficult to provide an inspector capable of distinguishing an angle formed between the absorption axis of the polarizing plate and the phase delay axis of the quarter wave film. There is a need for an optical property inspector to solve this problem.
  • An object of the present application is to provide an optical property inspector having a low device manufacturing and maintenance cost, and an optical property inspection method capable of inspecting a wide range of plane retardation and improving phase delay axis identification efficiency by using the optical property inspector.
  • the present application relates to an optical property inspector.
  • the optical property inspector may be an inspector having low device manufacturing and maintenance costs, a wide range of plane retardation inspection, and an improved phase delay axis checking efficiency.
  • the exemplary optical property inspector may sequentially include a light source, a lower polarizer, a first quarter wavelength film, a second quarter wavelength film, an upper polarizer, and a color detector.
  • the optical property inspector of the present application emits unpolarized light from the light source toward the lower polarizer to sequentially transmit the lower polarizer, the first quarter wavelength film, the second quarter wavelength film, and the upper polarizer, and then transmit the upper polarizer.
  • a lower polarizer 101 an upper polarizer 102, a first quarter wave film 103, a second quarter wave film 104, a light source 105 and a color detector 106 are included.
  • Exemplary embodiments of the optical property inspector are shown. 1 is a state in which the first quarter wavelength film 103 is disposed on the lower polarizer 101, for example, the first quarter wavelength film 103 is attached to the lower polarizer 101.
  • An optical property inspector including as is shown by way of example. This is because the phase delay axis of the first quarter-wave film 103 is fixed to form 45 ° or 135 ° with the absorption axis of the lower polarizer 101 to rotate the second quarter-wave film 104 horizontally.
  • phase delay axis of the first quarter wavelength film 103. 2 illustrates a state in which the first quarter wave film 103 is disposed on the lower polarizer 101, for example, the first quarter wave film 103 is not attached to the lower polarizer 101.
  • An optical property inspector including as is shown by way of example. This fixes the phase delay axes of the first quarter wavelength film 103 and the second quarter wavelength film 104 in parallel with each other, and the phase delay axis is an absorption axis of the lower polarizer 101 or the upper polarizer 102. It is to rotate to form 45 ° or 135 °, and to measure the surface direction retardation of the first quarter wave film 103 and the second quarter wave film 104.
  • the term "polarizer” may mean a functional layer having an transmission axis formed in either direction and exhibiting anisotropic transmission characteristics with respect to incident light.
  • the polarizer may have a function of transmitting light vibrating in one direction from incident light vibrating in various directions and reflecting or absorbing light that vibrates in the other direction.
  • Such polarizers may be, for example, reflective polarizers or absorbing polarizers, and the lower and upper polarizers of the present application may be absorbing polarizers.
  • the term "absorption type polarizer” may refer to a layer that transmits light having a direction parallel to the transmission axis from incident light vibrating in various directions and absorbs and blocks light vibrating in the remaining direction.
  • the absorption polarizer may have a transmission axis and an absorption axis orthogonal to each other in the plane direction.
  • an angle formed between the transmission axis and the absorption axis may be 85 ° to 95 ° or 90 °, and light oscillating in a direction parallel to the transmission axis may be transmitted and parallel to the absorption axis. Light oscillating in the direction can be reflected or absorbed.
  • each of the above cases may include an error within about ⁇ 15 °, an error within about ⁇ 10 ° or an error within about ⁇ 5 °.
  • the absorption polarizer a conventional absorption polarizer known in the art may be used.
  • the absorbing polarizer may be a polymer film dyed with an iodine compound or an organic dye, for example, a polyvinyl alcohol (PVA) film, or the like.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Such an absorption type polarizer may generally have a transmission axis and an absorption axis orthogonal to the transmission axis.
  • one or both surfaces of the polarizer may be attached, for example, a polarizer protective film known in the art, such as a TAC sheet, but is not limited thereto.
  • the term "quadrant film” may refer to a phase delay film capable of retarding incident light by a quarter of its wavelength. Such quadrant wavelength film may serve to make circularly polarized light or linearly polarized light.
  • the quarter wave film may have a plane retardation of about 50 nm to 250 nm or about 90 nm to 200 nm with respect to light having a wavelength of 360 nm.
  • the term “plane direction retardation” is a numerical value calculated by "(nx-ny) x d", wherein nx is a refractive index in the plane slow axis direction of the layer, and ny is the It is the refractive index in the planar fast axis direction, and d is the thickness of the quarter wave film.
  • the term “slow axis” in the present specification may mean an axis in the direction showing the highest refractive index in the quarter wave film, the slow axis may be used in the same meaning as the phase delay axis in the present specification.
  • the term “fast axis” may mean an axis in a direction showing the lowest refractive index in the quarter wave film, that is, a direction orthogonal to the slow axis.
  • the quarter wave film may be a polymer film or a liquid crystal film.
  • the polymer film may include polycarbonate (PC), norbornene resin (PC), poly (vinyl alcohol), PS (polystyrene), PMMA (poly (methyl methacrylate)), and PP (polypropylene). Films including polyolefin, poly (arylate) (PAR), polyamide (PA), poly (ethylene terephthalate), PET (polysulfone), and the like may be used.
  • the polymer film may be stretched or shrunk under appropriate conditions to impart birefringence to be used as the quarter wave film.
  • the quarter wave film may be a liquid crystal film formed by orienting and polymerizing a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal film may include a polymerizable liquid crystal compound in a polymerized state.
  • the term "polymerizable liquid crystal compound” may mean a compound containing a site capable of exhibiting liquid crystallinity, for example, a mesogen skeleton, and the like, and including one or more polymerizable functional groups.
  • the term "can include a polymerizable liquid crystal compound in a polymerized state” as used herein means a state in which the liquid crystal compound is polymerized to form a skeleton such as a main chain or side chain of the liquid crystal polymer in the liquid crystal film. Can be.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be included in the liquid crystal film in a horizontally routed state.
  • the term “horizontal alignment” means that the optical axis of the liquid crystal film containing the polymerized liquid crystal compound is about 0 ° to about 25 °, about 0 ° to about 15 °, and about 0 ° to about 10 with respect to the plane of the liquid crystal film.
  • the optical property inspector of the present application is capable of inspecting a wide range of plane retardation by using the two quarter wave films, and only when the phase delay axes of the first quarter wave film and the second quarter wave film are parallel to each other. The phase delay axis of the first quarter wave film or the second quarter wave film can be confirmed, and the phase delay axis can be efficiently confirmed.
  • the light source is a light source that emits unpolarized light oscillating in various directions, and may use various types of lamps that emit various white light or have a continuous spectrum in the spectral range of the visible light region.
  • the manufacturing and maintenance cost of the optical property inspector can be low.
  • the light source may emit the unpolarized light toward the lower polarizer side.
  • the light source in which the unpolarized light is emitted may be polarized in a direction parallel to the transmission axis of the lower polarizer while transmitting the lower polarizer.
  • the lower polarizer and the upper polarizer may be disposed such that absorption axes are parallel to each other.
  • the upper polarizer may also have an absorption axis in one direction (shown as ⁇ ), and the lower polarizer and the upper polarizer may be perpendicular to the absorption axis. It may have a transmission axis in the direction (shown in Fig.).
  • the plane direction retardation of the first quarter wave film or the second quarter wave film may be 90 nm to 200 nm.
  • the color detection unit to be described later the color of the light except the wavelength of light corresponding to four times the plane direction retardation, yellow (Yellow) color may be represented, and when the plane direction retardation of the first or second quarter wavelength film is 125 nm, the color detection unit to be described later uses the wavelength of light corresponding to four times the plane retardation.
  • Magenta color which is the color of the excluded light
  • the color detection unit to be described later provides four times the plane retardation.
  • a color of cyan which is a color of light excluding a corresponding wavelength of light, may be represented.
  • the plane direction retardation of the first quarter wave film or the second quarter wave film may be the same.
  • the plane direction retardation of the first quarter wave film is 90 nm
  • the plane direction retardation of the second quarter wave film may be 90 nm
  • the plane direction retardation of the first quarter wave film is 125 nm.
  • the plane direction phase difference of the second quarter wave film may be 125 nm
  • the plane direction phase difference of the second quarter wave film is 200 nm. Can be.
  • the light except the wavelength of light corresponding to four times the plane direction phase difference of the first quarter wave film or the second quarter wave film Color may be detected in the color detector.
  • the term "color detection unit” may refer to a portion where a color corresponding to the wavelength of light is detected.
  • the color detection unit may be a portion where color is detected by sequentially transmitting unpolarized light emitted from a light source through a lower polarizer, a first quarter wavelength film, a second quarter wavelength film, and an upper polarizer. By detecting the color of the light transmitted through the upper polarizer, it is possible to inspect the optical properties of the quarter wave film.
  • the optical characteristic may be evaluated when the color of light except for the wavelength of light corresponding to four times the retardation of the plane direction of the first quadrature film or the second quadrature film is detected by the color detector. For example, as described above, when the plane direction retardation of the first or second quarter wavelength film is 90 nm, when the yellow color is detected in the color detection unit, the first quarter wavelength is detected. When the retardation direction of the film or the second quarter-wavelength film is 125 nm, when the magenta color is detected in the color detection unit, the retardation of the first-wavelength film or the second quarterwave film is 200 nm. In one case, when the cyan color is detected in the color detector, the optical characteristics of the quarter wave film may be evaluated.
  • the optical characteristic to be inspected by the inspector may be a phase delay axis of the second quarter-wave film.
  • the second quarter wave film may have a known phase difference in phase direction.
  • the first quarter-wavelength film may have a known value of a plane retardation phase and a phase delay axis.
  • the plane retardation of the first quarter wave film may be a value known to be the same as the plane retardation of the second quarter wave film
  • the phase delay axis of the first quarter wave film may be an absorption axis of the lower polarizer.
  • the angle with may be a known value.
  • the phase delay axis of the second quarter wave film and the plane retardation and phase delay axis of the first quarter wave film have known values, corresponding to four times the first quarter wave film or the second quarter wave film.
  • the phase delay axis of the second quarter wave film may be efficiently inspected through the phase delay axis having a known value of the first quarter wave film.
  • the phase delay axis of the second quarter wave film may be inspected by rotating the second quarter wave film horizontally while the absorption axis of the lower polarizer and the phase delay axis of the first quarter wave film are fixed to form 45 ° or 135 °. have.
  • the angle between the phase delay axis of the first quarter wavelength film and the absorption axis of the lower polarizer is fixed to form 45 ° or 135 °, 0.005 m / s to 0.5 horizontally of the second quarter-wave film horizontally so that the color of light except for the wavelength of light corresponding to four times the retardation direction of the first quadrature film or the second quarter-wave film is detected in the detection unit
  • the phase delay axis of the second quarter-wave film can be efficiently inspected.
  • the phase delay axis of the second quarter wave film is a phase delay of the first quarter wave film. It can be determined that it is parallel to the axis. That is, when the phase delay axis of the second quarter wave film is inspected, when the phase delay axis of the first quarter wave film and the second quarter wave film are formed in parallel, the second wave film may function as a double wave film. In this case, the linearly polarized light transmitted through the lower polarizer passes through the first and second quadrant films, and light having a wavelength corresponding to four times the phase difference in the plane direction of the first and second quadrant films is linearly polarized.
  • the polarizer cannot transmit the upper polarizer, and the light in the wavelength region not corresponding to four times the phase difference in the plane direction of the first and second quadrature films maintains the oscillation direction of the linearly polarized light. It can pass through the upper polarizer.
  • the optical characteristic to be inspected through the inspector may be a phase direction phase difference between the first quarter wave film and the second quarter wave film having a known phase delay axis.
  • the plane retardation may be arranged such that the phase delay axes of the first and second quadrature films are parallel to each other and the phase delay axes form 45 ° or 135 ° with the absorption axes of the lower polarizer or the upper polarizer. Can check in condition.
  • the phase direction retardation is a phase delay axis of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film in a state in which the phase delay axes of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film are fixed in parallel.
  • An inspection may be performed between the lower polarizer and the upper polarizer such that the lower polarizer or the upper polarizer has an absorption axis of 45 ° or 135 °.
  • the color of the light detected by the color detection unit is determined.
  • a wide range of plane retardation of the first and second quadrature films can be inspected.
  • the plane direction retardation of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film may be determined as a wavelength corresponding to a quarter of a wavelength of light excluded from the wavelength of light detected by the color detector. For example, when the wavelength of the light excluded from the wavelength of the light detected by the color detector is 360 nm, the plane direction retardation of the first and second quadrature films may be 90 nm, and the color detector When the wavelength of the light excluded from the detected light wavelength is 500 nm, the plane retardation of the first and second quadrature films may be 125 nm, and the light excluded from the wavelength of the light detected by the color detector may be used. When the wavelength is 800 nm, the plane direction retardation of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film may be 200 nm.
  • the second quadrant wavelength can be inspected.
  • the optical properties of the second quarter wave film may be obtained by using the optical characteristic tester of the present application to examine the phase delay axis of the second quarter wave film, or the plane direction of the first quarter wave film and the second quarter wave film. In the case where the phase difference is to be examined, the above description may be equally applied.
  • the present application also relates to an optical property inspection method.
  • the optical property inspection method relates to an optical property inspection method through, for example, the above-described optical property inspector. Therefore, specific matters regarding the optical characteristic inspection method described below may be equally applied to the contents described in the optical characteristic inspection machine.
  • the optical property inspection method using the inspector may be a method capable of inspecting a wide range of phase retardation and improving the phase delay axis checking efficiency.
  • the optical property inspection method may include transmitting and inspecting.
  • the transmitting step includes sequentially forming a light source, a lower polarizer, a first quadrature film, a second quadrature film, an upper polarizer, and a color detector that emit unpolarized light, and emit unpolarized light from the light source toward the lower polarizer. It may be a step of transmitting the upper polarizer.
  • the lower polarizer and the upper polarizer may be disposed such that absorption axes are parallel to each other.
  • the upper polarizer may also have an absorption axis in one direction (shown as ⁇ ), and the lower polarizer and the upper polarizer may be perpendicular to the absorption axis. It may have a transmission axis in the direction (shown in Fig.).
  • the color of the light transmitted through the upper polarizer may be detected by a color detector to inspect the optical characteristics of the quarter wave film.
  • the inspecting step if the optical characteristic to be inspected is a phase delay axis of the second quarter-wave film, it may include fixing and determining.
  • the second quarter-wave film may have a plane direction phase difference known to the same value as the first quarter-wave film.
  • the plane direction retardation between the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film may be 90 nm to 200 nm.
  • a detailed description of the plane direction retardation between the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film is the same as that described in the optical property inspector, and thus will be omitted.
  • the phase delay axis and the absorption axis of the lower polarizer of the first quarter wave film having a plane retardation known to be the same value as the second quarter wave film may be fixed to form 45 ° or 135 °. have.
  • the first quarter wave film may have a fixed phase delay axis by placing the first quarter wave film attached to the lower polarizer, and thus, in the determining step, the second quarter wave film It can be determined that the phase delay axis of the film is parallel to the phase delay axis of the first quarter wavelength film.
  • the determining may include rotating the second quarter-wavelength film horizontally, when the color detection unit detects a color of light excluding a wavelength corresponding to four times the plane retardation of the second quarter-wavelength film.
  • the phase delay axis of the quadrant wavelength film may be determined to be parallel to the phase delay axis of the first quarter wave film. For example, when the plane direction retardation of the second quarter-wavelength film is 90 nm, when the color of the light detected by the color detector is yellow, the phase delay axis of the second quarter-wave film is the first quarter wave film.
  • the phase delay of the second quarter-wave film when the color of the light detected by the color detection unit is magenta when the phase direction difference of the second quarter-wavelength film is 125 nm.
  • the axis may be determined to be parallel to the phase delay axis of the first quarter wavelength film, and when the plane retardation of the second quarter wavelength film is 200 nm, when the color of the light detected by the color detector is cyan,
  • the phase delay axis of the second quarter wave film may be determined to be parallel to the phase delay axis of the first quarter wave film.
  • the method may include arranging and determining the optical characteristic.
  • the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film have a known phase delay axis, and the phase delay axes of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film are fixed in parallel to each other.
  • the phase delay axis may be disposed to form 45 ° or 135 ° with the absorption axis of the lower polarizer or the upper polarizer.
  • the phase delay axes of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film are the lower polarizer or the upper polarizer.
  • the crystal is detected through the color of light detected by the color detector. In the step, it is possible to determine the direction retardation of the first quarter wavelength film and the second quarter wavelength film.
  • the determining may include determining a wavelength corresponding to a quarter of a wavelength of light excluded from the wavelength of the light detected by the color detector as the plane direction phase difference between the first and second quadrature films. have. For example, when the wavelength of the light excluded from the wavelength of the light detected by the color detector is 360 nm, the plane direction phase difference between the first and second quadrature films may be determined to be 90 nm, and the color detector When the wavelength of the light excluded from the detected wavelength of the light is 500 nm, the plane retardation of the first and second quadrature films may be determined to be 125 nm and excluded from the wavelength of the light detected by the color detector. When the wavelength of the light is 800 nm, the retardation in the plane direction of the first and second quadrature films may be determined to be 200 nm.
  • the present application it is possible to provide a wide range of surface direction retardation inspection, and an optical characteristic inspection method with improved phase delay axis confirmation efficiency through the optical characteristic inspector and the optical characteristic inspector having low device manufacturing and maintenance costs.
  • 1 and 2 show an exemplary optical property inspector.
  • Light source that emits unpolarized light (W lamp, shimadzu), lower polarizer (PVA, Kuraray) with absorption axis in one direction (shown as ⁇ ), first quarter-wave film (cycloolefin polymer (COP), Zeon), liquid crystal (MUSK)
  • the coated second quarter-wave film (triacetylcellulose (TAC), Fuji), the upper polarizer (PVA, Kuraray) and the color detector (Detector CA210, Konica Minolta) parallel to the lower polarizer and the absorption axis are sequentially arranged
  • a property inspector was prepared.
  • the plane retardation of the samples 1, 2, and 3 is 90 nm, 125 nm, or 200 nm, respectively, and the phase delay axes of the samples 1, 2, and 3 are disposed to form 45 ° with the absorption axis of the lower polarizer.
  • the plane retardation of the samples 4, 5 and 6 is 90 nm, 125 nm or 200 nm, respectively.
  • the sample 1 was placed on the lower polarizer to be fixed, and then the sample 4 was disposed without being attached between the sample 1 and the upper polarizer.
  • the unpolarized light was emitted from the light source to sequentially transmit the lower polarizer, Sample 1, Sample 4 and the upper polarizer.
  • the phase delay axis of the sample 4 is equal to the phase delay axis of the sample 1; Determined to be parallel.
  • phase delay axis of the sample 4 was examined by measuring the angle formed by the phase delay axis of the sample 4 and the lower polarizer or the upper polarizer, and the results are shown in Table 1 below.
  • Sample 1 Sample 2 Sample 3 Surface Direction Retardation of the First Quadrant Wavelength Film (nm) 90 125 200 The angle (°) between the phase delay axis of the first quarter wavelength film and the absorption axis of the lower or upper polarizer 45 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Surface Direction Retardation of Second Quadrant Wavelength Film (mm) 90 125 200 Color detected by color detector yellow magenta draft The angle (°) between the phase delay axis of the second quarter wave film and the absorption axis of the lower or upper polarizer 45
  • the first quadrature film and the second quadrature film are detected.
  • the phase delay axis of the quarter wave film is parallel, and the angle formed by the phase delay axis of the second quarter wave film and the absorption axis of the lower polarizer or the upper polarizer is 45 °.
  • the phase delay axis of the quadrant wavelength film can be examined.
  • the plane direction retardation of the first and second quadrature films is not known, the sample 7 and the sample 10 have the same plane direction retardation value, and the sample 8 and the sample 11 have the same plane direction retardation value.
  • the sample 9 and the sample 12 have the same plane direction retardation value.
  • the sample 7 and the sample 10 are disposed without being attached between the lower polarizer and the upper polarizer, and emit unpolarized light from the light source.
  • the lower polarizer, sample 7, sample 10 and upper polarizer were sequentially transmitted.
  • the wavelength corresponding to a quarter of the wavelength of the light excluded from the wavelength of the light detected by the color detection unit was determined by the plane direction retardation of the sample 7 or the sample 10, evaluated, and the results are shown in Table 2 below.
  • Sample 7 Sample 8
  • Sample 9 The angle at which the phase delay axis of the first quarter wave film forms the absorption axis of the lower polarizer (°) 45
  • Sample 10 Sample 11
  • Sample 12 The angle of the phase delay axis of the second quarter-wavelength film from the absorption axis of the lower polarizer (°) 45 Color detected by color detector yellow magenta draft Surface direction retardation (nm) of the first or second quarter wave film 90 125 200
  • the phase direction retardation of the first or second quarter wave film is 90 nm, and when the color detected by the color detection unit is magenta, the plane direction retardation of the first or second quarter wave film is 125 nm. nm, and when the color detected by the color detector is cyan, the phase direction retardation of the first quadrant wavelength film or the second quadrant wavelength film may be 200 nm, and through the optical property inspector, the first quadrant A wide range of plane retardation of the wavelength film or the second quarter wavelength film can be inspected.
  • a second quadrant wavelength film (triacetylcellulose (TAC), Fuji) is disposed between the polarizing light source generating unit and the inspection unit (Axoscan, Axometrics) that continuously generate the polarized light source from the right polarized light to the left circular polarized light.
  • a tester was prepared.
  • samples 13, 14, and 15 whose surface direction retardation and phase delay axis were unknown were prepared.
  • the sample 13 is disposed between the polarization light source generation unit and the inspection unit so that the direction in which the polarization light source passes and the plane direction of the sample 13 are perpendicular to each other, and then the polarization light source emitted from the polarization light source generation unit is a phase delay axis. And after passing through the sample 13 to check the plane direction retardation, it is shown in Table 3 by examining how much the phase delay with respect to the axis in which direction the polarized light sources continuously emitted from the inspection unit.
  • phase delay axis inspection and the plane direction phase difference inspection are performed by using the sample 14, and the phase delay axis inspection and the plane direction phase difference inspection are performed by using the sample 15 instead of the sample 13.
  • Table 3 The results are shown in Table 3 below.
  • Sample 13 Sample 14
  • Sample 15 The angle (°) between the direction in which the polarized light source generated by the polarized light source generator passes and the phase delay axis of the second quadrature film 45 45 135 Surface Direction Retardation of the Second Quarter Wavelength Film (nm) 125 125 127
  • the trouble of having to calibrate using a standard sample (a sample in which the optical axis is fixed between two sheets of glass) at a predetermined wavelength is generated.
  • a problem may occur in that optical characteristics of the second quarter-wave film cannot be measured.

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Abstract

본 출원은 광학 특성 검사기 및 광학 특성 검사 방법에 관한 것으로, 본 출원의 광학 특성 검사기는, 장치 제작 및 유지비가 저렴하며, 상기 광학 특성 검사기를 통해 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상된 광학 특성 검사 방법을 제공할 수 있다.

Description

광학 특성 검사기 및 광학 특성 검사 방법
본 출원은 광학 특성 검사기 및 광학 특성 검사 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 09월 02일자 한국 특허 출원 제10-2016-0112917에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된　모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
사분파장필름은 선편광을 원편광으로 변환시켜 주는 기능이 있어, 패턴형 3D 구현, OLED 저반사 필름 등에서 활용도가 높다.
상기 사분파장필름의 위상지연 축 검사 시 특허문헌 1(한국 등록특허공보 제10-0640522호)에는 편광광원 생성장치를 통해 편광을 만들어 낸 광원이 검사하고자 하는 샘플을 투과하여, 검출기(detector)에서 해당 편광이 얼마만큼 변했는가를 확인하여 위상지연 축을 확인하는 방법으로 검사를 진행하였다.
그러나, 상기 편광광원 생성장치 및 이를 감지하는 검출기를 사용하는 경우, 고가의 장치 제작 및 유지비가 소모되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 사분파장필름이 적용된 편광판의 경우, 편광판의 흡수축과 사분파장필름의 위상지연 축의 각도가 45° 또는 135°를 이룰 때 광학적 기능이 동일하게 구현되나, 상기 사분파장필름이 적용된 편광판을 제품화한 후, 편광판의 흡수축과 사분파장필름의 위상지연 축이 이루는 각도를 구분할 수 있는 검사기를 제공하는 것이 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 광학 특성 검사기가 요구되고 있다.
본 출원의 과제는 장치 제작 및 유지비가 저렴한 광학 특성 검사기 및 상기 광학 특성 검사기를 이용하여 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상된 광학 특성 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 출원은, 광학 특성 검사기에 관한 것이다. 상기 광학 특성 검사기는 예를 들면, 장치 제작 및 유지비가 저렴하며, 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상된 검사기일 수 있다.
예시적인 광학 특성 검사기는 광원, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름, 상부 편광자 및 색상 검출부를 순차로 포함할 수 있다.
본 출원의 광학 특성 검사기는, 상기 광원으로부터 상기 하부 편광자 측으로 무편광을 방출하여 상기 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름 및 상부 편광자를 순차로 투과한 후, 상기 상부 편광자를 투과한 광이 색상 검출부에 검출됨으로써, 장치 제작 및 유지비가 저렴하며, 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2는, 하부 편광자(101), 상부 편광자(102), 제 1 사분파장필름(103), 제 2 사분파장필름(104), 광원(105) 및 색상 검출부(106)를 포함하는 광학 특성 검사기의 구현 예들을 예시적 나타낸다. 도 1은, 상기 제 1 사분파장필름(103)을 하부 편광자(101) 상에 배치한 상태가, 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름(103)을 하부 편광자(101) 상에 부착한 상태로 포함하는 광학 특성 검사기를 예시적으로 나타낸다. 이는, 상기 제 1 사분파장필름(103)의 위상지연 축이 상기 하부 편광자(101)의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 고정한 상태에서 상기 제 2 사분파장필름(104)을 수평으로 회전시켜, 상기 제 1 사분파장필름(103)의 위상지연 축을 측정하기 위한 것이다. 도 2는, 제 1 사분파장필름(103)을 하부 편광자(101) 상에 배치한 상태가, 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름(103)을 하부 편광자(101) 상에 부착하지 않은 상태로 포함하는 광학 특성 검사기를 예시적으로 나타낸다. 이는, 상기 제 1 사분파장필름(103) 및 제 2 사분파장필름(104)의 위상지연 축을 서로 평행하게 고정시키고, 상기 위상지연 축이 상기 하부 편광자(101) 또는 상부 편광자(102)의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 회전시켜, 상기 제 1 사분파장필름(103) 및 제 2 사분파장필름(104)의 면 방향 위상차를 측정하기 위한 것이다.
본 명세서에서 용어 「편광자」는, 어느 한쪽 방향으로 형성된 투과축을 가지면서 입사 광에 대하여 비등방성 투과 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 반사 또는 흡수하여 차단하는 기능을 가질 수 있다. 이러한 편광자는, 예를 들어, 반사형 편광자 또는 흡수형 편광자일 수 있으며, 본 출원의 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수형 편광자일 수 있다.
본 명세서에서 용어 「흡수형 편광자」는, 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 투과축과 평행한 방향을 가지는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 흡수하여 차단하는 층을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 흡수형 편광자는 면 방향으로 서로 직교하는 투과축 및 흡수축을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 투과축과 흡수축이 이루는 각도가 85° 내지 95° 또는 90°를 형성할 수 있고, 상기 투과축과 평행한 방향으로 진동하는 광은 투과할 수 있으며, 흡수축과 평행한 방향으로 진동하는 광은 반사 또는 흡수할 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 평행, 직교 또는 수평 등의 용어를 사용하는 경우, 이는 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 평행, 직교 또는 수평을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 각각의 경우는, 약 ±15° 이내의 오차, 약 ±10° 이내의 오차 또는 약 ±5° 이내의 오차를 포함할 수 있다.
상기 흡수형 편광자로는 이 분야에서 공지되어 있는 통상적인 흡수형 편광자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수형 편광자로는 요오드 화합물 또는 유기 염료로 염색되어 연신된 중합체막, 예를 들면, 폴리비닐알코올(PVA) 필름 등을 사용할 수 있다. 이러한 흡수형 편광자는, 통상적으로 투과축 및 상기 투과축에 직교하는 흡수축을 가질 수 있다. 또한, 상기 편광자의 일면 또는 양면에는, 예를 들면, TAC 시트와 같이 이 분야에서 공지되어 있는 편광자용 보호 필름이 부착되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 용어 「사분파장필름」은, 입사되는 광을 그 파장의 1/4배만큼 위상 지연시킬 수 있는 위상지연 필름을 의미할 수 있다. 이러한 사분파장필름은 원편광을 선편광으로 만들거나, 또는 선편광을 원편광으로 만들어주는 역할을 할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 사분파장필름은, 360 nm의 파장의 광에 대한 면 방향 위상차가 50 nm 내지 250 nm 또는 90 nm 내지 200 nm 정도일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「면 방향 위상차」는, 「(nx - ny) × d」로 계산되는 수치이고, 상기 nx는, 해당 층의 면상 지상축(slow axis) 방향의 굴절률이며, ny는 해당 층의 면상 진상축(fast axis) 방향의 굴절률이고, d는 사분파장필름의 두께이다. 또한, 본 명세서에서 용어 「지상축(slow axis)」은, 사분파장필름에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있고, 상기 지상축은 본 명세서 내에서 위상지연 축과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「진상축(fast axis)」은, 사분파장필름에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 축, 즉, 상기 지상축과 직교하는 방향을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 사분파장필름은 고분자 필름 또는 액정 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 필름으로는, PC(polycarbonate), 노르보넨 수지(norbornene resin), PVA(poly(vinyl alcohol)), PS(polystyrene), PMMA(poly(methyl methacrylate)), PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀, PAR(poly(arylate)), PA(polyamide), PET(poly(ethylene terephthalate)) 또는 PS(polysulfone) 등을 포함하는 필름을 사용할 수 있다. 상기 고분자 필름을 적절한 조건에서 연신 또는 수축 처리하여 복굴절성을 부여하여 상기 사분파장필름으로 사용할 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 상기 사분파장필름은 중합성 액정 화합물을 배향 및 중합시켜서 형성된 액정 필름일 수 있다. 상기 액정 필름은, 중합성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 「중합성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 중합성 액정 화합물은, 수평 배항된 상태로 상기 액정 필름 내에 포함되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 「수평 배향」은, 중합된 액정 화합물을 포함하는 액정 필름의 광축이 액정 필름의 평면에 대하여 약 0° 내지 약 25°, 약 0° 내지 약 15°, 약 0° 내지 약 10°, 약 0° 내지 약 5° 또는 약 0°의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다. 본 출원의 광학 특성 검사기는, 상기 2 개의 사분파장필름을 사용함으로써, 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 평행할 때만, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 확인할 수 있어, 위상지연 축을 효율적으로 확인할 수 있다.
상기 광원은, 여러 방향으로 진동하는 무편광을 방출하는 광원으로서, 다양한 백색광을 내거나 또는, 가시광선 영역의 스펙트럼 범위에서 연속적인 스펙트럼을 갖는 다양한 유형의 램프들을 사용할 수 있다. 상기 광원으로 무편광을 사용함으로써, 상기 광학 특성 검사기의 제작 및 유지비가 저렴할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광원은 상기 하부 편광자 측으로 상기 무편광을 방출할 수 있다. 상기 무편광이 방출된 광원은 하부 편광자를 투과하면서, 상기 하부 편광자의 투과축과 평행한 방향으로 편광될 수 있다.
상기 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수축이 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 편광자가 일 방향(↔로 도시)으로 흡수축을 가질 경우, 상부 편광자도 일 방향(↔로 도시)으로 흡수축을 가질 수 있고, 상기 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수축과 직교하는 방향(↕로 도시)으로 투과축을 가질 수 있다. 상기 하부 편광자 및 상부 편광자의 흡수축을 평행하게 가짐으로써, 광원으로부터 방출된 무편광이 하부 편광자를 거쳐 상부 편광자를 투과할 수 있는 광으로 정렬될 수 있다.
상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm 내지 200 nm일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 90 nm일 경우, 후술하는 색상 검출부에서, 상기 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상인 옐로우(Yellow) 색상을 나타낼 수 있고, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 125 nm일 경우, 후술하는 색상 검출부에서, 상기 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상인 마젠타(Magenta) 색상을 나타낼 수 있으며, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 200 nm일 경우, 후술하는 색상 검출부에서, 상기 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상인 시안(Cyan) 색상을 나타낼 수 있다.
상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차가 90 nm일 경우, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차도 90 nm일 수 있고, 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차가 125 nm일 경우, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차도 125 nm일 수 있으며, 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차가 200 nm일 경우, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차도 200 nm일 수 있다.
상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차를 서로 동일하게 형성함으로써, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 상기 색상 검출부에 검출될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「색상 검출부」는, 광의 파장에 해당하는 색상이 검출되는 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 색상 검출부는 광원으로부터 방출된 무편광이, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름 및 상부 편광자를 순차로 투과하여 색상이 검출되는 부분일 수 있다. 상기 상부 편광자를 투과한 광의 색상을 검출함으로써, 사분파장필름의 광학 특성을 검사할 수 있다.
상기 색상 검출부에 의해 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때 광학 특성을 평가할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 90 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 옐로우(Yellow) 색상이 검출될 때, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 125 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 마젠타(Magenta) 색상이 검출될 때, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 200 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 시안(Cyan) 색상이 검출될 때, 상기 사분파장필름의 광학 특성을 평가할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 검사기를 통해 검사하고자 하는 광학 특성은 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축일 수 있다.
상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 검사하고자 하는 경우, 상기 제 2 사분파장필름은 면 방향 위상차가 알려진 값을 가질 수 있다.
상기 제 1 사분파장필름은 면 방향 위상차와 위상지연 축이 알려진 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차는 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차와 동일한 값으로 알려진 값일 수 있고, 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축은 상기 하부 편광자의 흡수축과의 각도가 알려진 값일 수 있다. 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축 및 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차와 위상지연 축이 알려진 값을 가짐으로써, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 상기 색상 검출부에 검출될 때, 상기 제 1 사분파장필름의 알려진 값을 갖는 위상지연 축을 통해, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 효율적으로 검사할 수 있다.
상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축은 하부 편광자의 흡수축과 제 1 사분파장필름의 위상지연 축이 45° 또는 135°를 이루도록 고정한 상태에서 상기 제 2 사분파장필름을 수평으로 회전시켜 검사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름은 상기 하부 편광자 상에 배치한 상태에서, 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 상기 하부 편광자의 흡수축의 각도가 45° 또는 135°를 이루도록 고정시키고, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 상기 검출부에 검출되도록, 상기 제 2 사분파장필름을 수평으로 0.005 m/s 내지 0.5 m/s의 속도로 회전시켜, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 효율적으로 검사할 수 있다.
상기 색상 검출부에서 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정할 수 있다. 즉, 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 검사하는 경우, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 평행하게 형성될 때, 이분파장필름의 기능을 할 수 있다. 이 경우, 하부 편광자를 투과한 선편광은 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름을 통과하면서 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 파장의 광은 선편광의 진동 방향이 90° 회전하므로 상부 편광자를 투과할 수 없고, 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하지 않는 파장 영역의 광은 선편광의 진동 방향이 유지되므로 상부 편광자를 투과할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 검사기를 통해 검사하고자 하는 광학 특성은 위상지연 축이 알려진 값을 갖는 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차일 수 있다.
상기 면 방향 위상차는 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 서로 평행하게 고정시키고 상기 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 배치한 상태에서 검사할 수 있다. 예를 들어, 상기 면 방향 위상차는 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 평행하게 고정시킨 상태에서, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록, 상기 하부 편광자 및 상부 편광자 사이에 배치하여 검사할 수 있다. 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 이루는 각도가 45° 또는 135°일 때, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 색상을 통해, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 넓은 범위의 면 방향 위상차를 검사할 수 있다.
상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장의 1/4 배에 해당하는 파장으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 360 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm일 수 있고, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 500 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 125 nm일 수 있으며, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 800 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 200 nm일 수 있다.
또한, 면 방향 위상차 또는 위상지연 축이 알려진 값을 갖는 제 2 사분파장필름 상에 상부 편광자를 부착한 상태로 배치한 디스플레이용 편광판에 본 출원의 광학 특성 검사기의 원리를 이용하면 상기 제 2 사분파장필름의 광학 특성을 검사할 수 있다. 상기 제 2 사분파장필름의 광학 특성은, 본 출원의 광학 특성 검사기를 이용하여 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 검사하고자 하는 경우 또는, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차를 검사하고자 하는 경우에서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원은 또한, 광학 특성 검사 방법에 관한 것이다. 상기 광학 특성 검사 방법은 예를 들어, 전술한 광학 특성 검사기를 통한 광학 특성 검사 방법에 관한 것이다. 따라서, 후술하는 광학 특성 검사 방법에 관한 구체적인 사항은 상기 광학 특성 검사기에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 상기 검사기를 통한 광학 특성 검사 방법은, 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상된 방법일 수 있다.
예시적인, 광학 특성 검사 방법은 투과하는 단계 및 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 투과하는 단계는 무편광을 방출하는 광원, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름, 상부 편광자 및 색상 검출부를 순차로 형성하고, 상기 광원으로부터 상기 하부 편광자 측으로 무편광을 방출하여 상기 상부 편광자를 투과하는 단계일 수 있다.
상기 광원, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름, 상부 편광자 및 생상 검출부에 대한 구체적인 설명은 광학 특성 검사기에서 전술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
상기 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수축이 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 편광자가 일 방향(↔로 도시)으로 흡수축을 가질 경우, 상부 편광자도 일 방향(↔로 도시)으로 흡수축을 가질 수 있고, 상기 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수축과 직교하는 방향(↕로 도시)으로 투과축을 가질 수 있다. 상기 하부 편광자 및 상부 편광자의 흡수축을 평행하게 가짐으로써, 광원으로부터 방출된 무편광이 하부 편광자를 거쳐 상부 편광자를 투과할 수 있는 광으로 정렬될 수 있다.
상기 검사하는 단계는, 상기 상부 편광자를 투과한 광의 색상이 색상 검출부에 검출되어 사분파장필름의 광학 특성을 검사하는 단계일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 검사하는 단계에서, 검사하고자 하는 광학 특성이 제 2 사분파장필름의 위상지연 축인 경우, 고정하는 단계 및 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고정하는 단계에서, 상기 제 2 사분파장필름은 상기 제 1 사분파장필름과 동일한 값으로 알려진 면 방향 위상차를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm 내지 200 nm일 수 있다. 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차에 대한 구체적인 설명은 상기 광학 특성 검사기에서 기술한 바와 동일하므로, 생략하기로 한다.
또한, 상기 고정하는 단계에서, 상기 제 2 사분파장필름과 동일한 값으로 알려진 면 방향 위상차를 갖는 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 하부 편광자의 흡수축은 45° 또는 135°를 이루도록 고정할 수 있다. 상기 제 1 사분파장필름을 하부 편광자 상에 부착된 상태로 배치시켜 수행함으로써, 상기 제 1 사분파장필름은 고정된 위상지연 축을 가질 수 있고, 이로 인해, 상기 결정하는 단계에서, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 제 2 사분파장필름을 수평으로 회전시켜, 상기 색상 검출부에 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 90 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 검출된 광의 색상이 옐로우일 때, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정할 수 있고, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 125 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 검출된 광의 색상이 마젠타일 때, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정할 수 있으며, 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차가 200 nm일 경우, 상기 색상 검출부에 검출된 광의 색상이 시안일 때, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 검사하는 단계에서, 검사하고자 하는 광학 특성이 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차인 경우, 배치하는 단계 및 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배치하는 단계는, 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름은 위상지연 축이 알려진 값을 갖고, 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 서로 평행하게 고정시키며, 상기 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 배치하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 평행하게 고정시킨 상태에서, 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록, 상기 하부 편광자 및 상부 편광자 사이에 배치하여 검사할 수 있다. 상기 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 이루는 각도가 45° 또는 135°일 때, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 색상을 통해, 상기 결정하는 단계에서, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 방향 위상차를 결정할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장의 1/4 배에 해당하는 파장을 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차로 결정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 360 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm로 결정할 수 있고, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 500 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 125 nm로 결정할 수 있으며, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장이 800 nm일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 200 nm로 결정할 수 있다.
본 출원은, 장치 제작 및 유지비가 저렴한 광학 특성 검사기 및 상기 광학 특성 검사기를 통해 넓은 범위의 면 방향 위상차 검사가 가능하고, 위상지연 축 확인 효율이 향상된 광학 특성 검사 방법을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 광학 특성 검사기를 나타낸 도면이다.
이하, 본 출원에 따르는 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
광학 특성 검사기의 제조
무편광을 방출하는 광원(W lamp, shimadzu), 일 방향(↔로 도시)으로 흡수축을 갖는 하부 편광자(PVA, Kuraray), 제 1 사분파장필름(cycloolefinpolymer(COP), Zeon), 액정(MUSK)이 코팅된 제 2 사분파장필름(triacetylcellulose(TAC), Fuji), 상기 하부 편광자와 흡수축이 평행한 상부 편광자(PVA, Kuraray) 및 색상 검출부(Detector CA210, Konica Minolta)를 순차로 배치시켜, 광학 특성 검사기를 제조하였다.
위상지연 축 검사
제 1 사분파장필름으로 면 방향 위상차와 위상지연 축이 알려진 샘플 1, 2 및 3을 준비하였다. 상기 샘플 1, 2 및 3의 면 방향 위상차는 각각 90 nm, 125 nm 또는 200 nm이고, 상기 샘플 1, 2 및 3의 위상지연 축은 하부 편광자의 흡수축과 45°를 이루도록 배치하였다.
제 2 사분파장필름으로 면 방향 위상차 값만 알려지고 위상지연 축이 알려지지 않은 샘플 4, 5 및 6을 준비하였다. 상기 샘플 4, 5 및 6의 면 방향 위상차는 각각 90 nm, 125 nm 또는 200 nm이다.
다음으로, 상기 샘플 1을 하부 편광자 상에 배치하여 고정시킨 후, 상기 샘플 4를 상기 샘플 1과 상부 편광자 사이에 부착하지 않은 상태로 배치시켰다. 다음으로, 상기 샘플 4를 0.1 m/s의 속도로 회전시키면서, 광원으로부터 무편광을 방출하여 하부 편광자, 샘플 1, 샘플 4 및 상부 편광자를 순차로 투과시켰다. 색상 검출부에 검출된 광의 색상이 상기 샘플 1 및 샘플 4의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 색상이 검출될 때, 상기 샘플 4의 위상지연 축이 상기 샘플 1의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정하였다.
상기 샘플 4의 위상지연 축과 상기 하부 편광자 또는 상부 편광자와 이루는 각도를 검사하여, 상기 샘플 4의 위상지연 축을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 샘플 1 및 샘플 4 대신에 샘플 2 및 샘플 5를 사용하여 상기 위상지연 축 검사를 실시하고, 또한, 상기 샘플 1 및 4 대신에 샘플 3 및 샘플 6을 사용하여 상기 위상지연 축 검사를 실시하며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 1 샘플 2 샘플 3
제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차(nm) 90 125 200
제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축이 이루는 각도(°) 45
샘플 4 샘플 5 샘플 6
제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차(mm) 90 125 200
색상 검출부에 검출된 색상 옐로우 마젠타 시안
제 2 사분파장필름의 위상지연 축과 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축이 이루는 각도(°) 45
표 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장 영역을 제외한 색상이 색상 검출부에 검출될 때, 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 평행하고, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축과 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축이 이루는 각도가 45°임을 확인하여, 정밀한 검사 없이도, 적은 비용으로 손쉽게 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 검사할 수 있다.
면 방향 위상차 검사
제 1 사분파장필름으로 면 방향 위상차가 알려지지 않고, 위상지연 축만 알려진 샘플 7, 8 및 9를 준비하였다. 제 2 사분파장필름으로 상기 샘플 7, 8 및 9와 동일한 샘플 10, 11 및 12를 준비하였다. 상기 샘플 7, 8, 9, 10, 11 및 12의 위상지연 축은 하부 편광자의 흡수축과 45°를 이루도록 배치하였다. 상기 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 알려지지 않았지만, 상기 샘플 7과 상기 샘플 10은 동일한 면 방향 위상차 값을 가지고, 상기 샘플 8과 샘플 11은 동일한 면 방향 위상차 값을 가지며, 상기 샘플 9와 샘플 12는 동일한 면 방향 위상차 값을 갖는다.
다음으로, 상기 샘플 7과 샘플 10의 위상지연 축을 평행하게 고정시킨 상태에서, 상기 샘플 7과 샘플 10을 하부 편광자 및 상부 편광자 사이에 부착되지 않은 상태로 배치하고, 광원으로부터 무편광을 방출하여 상기 하부 편광자, 샘플 7, 샘플 10 및 상부 편광자를 순차로 투과시켰다. 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장의 1/4 배에 해당하는 파장을 상기 샘플 7 또는 샘플 10의 면 방향 위상차로 결정하고, 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기 샘플 7 및 샘플 10 대신에 샘플 8 및 샘플 11을 사용하여 상기 면 방향 위상차 검사를 실시하고, 또한, 상기 샘플 7 및 10 대신에 샘플 9 및 샘플 12를 사용하여 상기 면 방향 위상차 검사를 실시하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 7 샘플 8 샘플 9
제 1 사분파장필름의 위상지연 축이 하부 편광자의 흡수축과 이루는 각도(°) 45
샘플 10 샘플 11 샘플 12
제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 하부 편광자의 흡수축과 이루는 각도(°) 45
색상 검출부에 검출된 색상 옐로우 마젠타 시안
제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차(nm) 90 125 200
표 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45°를 이룰 때, 색상 검출부에 검출된 색상이 옐로우일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm이고, 상기 색상 검출부에 검출된 색상이 마젠타인 경우, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 125 nm이며, 상기 색상 검출부에 검출된 색상이 시안일 경우, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 200 nm임을 확인할 수 있어, 상기 광학 특성 검사기를 통해, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 넓은 범위의 면 방향 위상차를 검사할 수 있다.
비교예
광학 특성 검사기의 제조
우원 편광에서부터 좌원 편광에 이르는 편광광원을 연속적으로 발생시키는 편광광원 생성부 및 검사부를 구성하는 장비(Axoscan, Axometrics) 사이에 제 2 사분파장필름(triacetylcellulose(TAC), Fuji)을 배치시켜, 광학 특성 검사기를 제조하였다.
위상지연 축 검사 및 면 방향 위상차 검사
제 2 사분파장필름으로, 면 방향 위상차 및 위상지연 축이 알려지지 않은 샘플 13, 14 및 15를 준비하였다.
다음으로, 상기 샘플 13을 편광광원 생성부와 검사부 사이에 배치시켜 편광광원이 지나가는 방향과 샘플 13의 면 방향이 서로 수직하도록 배치한 후, 상기 편광광원 생성부로부터 방출된 편광광원이 위상지연 축 및 면 방향 위상차를 검사하고자 하는 샘플 13을 지나, 검사부에서 연속해서 방출되는 편광광원들이 어떤 방향의 축에 대하여 얼마만큼 위상이 지연되었는가를 검사하여 하기 표 3에 나타내었다.
상기 샘플 13 대신에 샘플 14를 사용하여 상기 위상지연 축 검사 및 면 방향 위상차 검사를 실시하고, 또한, 상기 샘플 13 대신에 샘플 15를 사용하여 상기 위상지연 축 검사 및 면 방향 위상차 검사를 실시하며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
샘플 13 샘플 14 샘플 15
편광광원 생성부에서 발생된 편광광원이 지나가는 방향과 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 이루는 각도(°) 45 45 135
제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차(nm) 125 125 127
표 3에 나타낸 바와 같이, 우원 편광에서부터 좌원 편광에 이르는 편광광원을 연속적으로 발생시키는 편광광원 생성부 및 검사부를 구성하는 장비를 사용하여 제 2 사분파장필름의 위상지연 축 및 면 방향 위상차를 측정함으로써, 고가의 장치 제작 및 유지비가 소모되었다.
또한, 상기 비교예의 광학 특성 검사기를 사용하는 경우, 특정 파장에서 광축을 미리 알고 있는 표준 샘플(두 장의 유리 사이에 광축이 고정된 샘플)을 활용하여 교정(calibration)을 진행해야 하는 번거로움이 발생하고, 또한, 상기 표준 샘플이 없을 경우, 제 2 사분파장필름의 광학 특성을 측정할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
<부호의 설명>
101: 하부 편광자
102: 상부 편광자
103: 제 1 사분파장필름
104: 제 2 사분파장필름
105: 광원
106: 색상 검출부
R: 레드
G: 그린
B: 블루
C: 시안
M: 마젠타
Y: 옐로우

Claims (17)

  1. 무편광을 방출하는 광원, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름, 상부 편광자 및 색상 검출부를 순차로 포함하는 사분파장필름의 광학 특성 검사기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 상기 하부 편광자 측으로 상기 무편광을 방출하는 검사기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 편광자 및 상부 편광자는 흡수축이 서로 평행하도록 배치된 검사기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 90 nm 내지 200 nm인 검사기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차는 서로 동일한 검사기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 색상 검출부에 의해 상기 상부 편광자를 투과한 광의 색상을 검출하여 사분파장필름의 광학 특성을 검사하는 검사기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 색상 검출부에 의해 상기 제 1 사분파장필름 또는 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때 광학 특성을 평가하는 검사기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 검사기를 통해 검사하고자 하는 광학 특성은 면 방향 위상차가 알려진 값을 갖는 제 2 사분파장필름의 위상지연 축인 검사기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사분파장필름의 면 방향 위상차와 위상지연 축은 알려진 값을 갖는 검사기.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축은 하부 편광자의 흡수축과 제 1 사분파장필름의 위상지연 축이 45° 또는 135°를 이루도록 고정한 상태에서 상기 제 2 사분파장필름을 수평으로 회전시켜 검사하는 검사기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 색상 검출부에서 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정하는 검사기.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 검사기를 통해 검사하고자 하는 광학 특성은 위상지연 축이 알려진 값을 갖는 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차인 검사기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 면 방향 위상차는 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 서로 평행하게 고정시키고 상기 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 배치한 상태에서 검사하는 검사기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장의 1/4 배에 해당하는 파장을 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차로 결정하는 검사기.
  15. 무편광을 방출하는 광원, 하부 편광자, 제 1 사분파장필름, 제 2 사분파장필름, 상부 편광자 및 색상 검출부를 순차로 형성하고, 상기 광원으로부터 상기 하부 편광자 측으로 무편광을 방출하여 상기 상부 편광자를 투과하는 단계; 및
    상기 상부 편광자를 투과한 광의 색상이 색상 검출부에 검출되어 사분파장필름의 광학 특성을 검사하는 단계를 포함하는 광학 특성 검사 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 검사하는 단계에서, 검사하고자 하는 광학 특성이 제 2 사분파장필름의 위상지연 축인 경우, 상기 제 2 사분파장필름은 상기 제 1 사분파장필름과 동일한 값으로 알려진 면 방향 위상차를 갖고, 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 하부 편광자의 흡수축이 45° 또는 135°를 이루도록 고정하는 단계; 및
    상기 제 2 사분파장필름을 수평으로 회전시켜, 상기 색상 검출부에 상기 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차의 4배에 해당하는 광의 파장을 제외한 광의 색상이 검출될 때 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축이 상기 제 1 사분파장필름의 위상지연 축과 평행한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 검사 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 검사하는 단계에서, 검사하고자 하는 광학 특성이 제 1 사분파장필름과 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차인 경우, 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름은 위상지연 축이 알려진 값을 갖고, 상기 제 1 사분파장필름과 상기 제 2 사분파장필름의 위상지연 축을 서로 평행하게 고정시키며, 상기 위상지연 축이 하부 편광자 또는 상부 편광자의 흡수축과 45° 또는 135°를 이루도록 배치하는 단계; 및
    상기 색상 검출부에서 검출된 광의 파장에서 제외된 광의 파장의 1/4 배에 해당하는 파장을 제 1 사분파장필름 및 제 2 사분파장필름의 면 방향 위상차로 결정하는 단계를 포함하는 검사 방법.
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