(57)【要約】【課題】偏光板と位相遅延板が接合された試料の高精度な光軸整列誤差の測定方法を提供する。【解決手段】試料の後端に位置した補正器の位相遅延角をあらかじめ設定された値で調節する段階；光源と試料の間に位置した偏光子を回転させながら光度を測定する段階；光度が最大である時の偏光子の方位角を算出する段階；偏光子を固定させた状態で、補正器を位相遅延板の方位角辺りで所定の回転角度ずつ回転させる段階；補正器の各方位角で補正器の後端に位置した検光子を回転させて光度を測定する段階；光度が最大である時の検光子の方位角を算出する段階；及び偏光子の方位角及び検光子の方位角から偏光板と位相遅延板の光軸整列誤差を算出する段階を含む。【選択図】図２
2006053562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法において、
前記試料の後端に位置した補正器の位相遅延角をあらかじめ設定された値で調節する段階；
光源と前記試料の間に位置した偏光子を回転させながら光度を測定する段階；
前記光度が最大である時の前記偏光子の方位角を算出する段階；
前記偏光子を固定させた状態で、前記補正器を前記位相遅延板の方位角辺りで所定の回転角度ずつ回転させる段階；
前記補正器の各方位角で前記補正器の後端に位置した検光子を回転させながら光度を測定する段階；
前記光度が最大である時の前記検光子の方位角を算出する段階；  及び
前記算出された偏光子の方位角及び検光子の方位角から前記偏光板と位相遅延板の光軸整列誤差を算出する段階を含むことを特徴とする偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法。
【請求項２】
前記あらかじめ設定された補正器の位相遅延角は、Δ＝δ＋δｓ＝１８０゜（δ＝補正器の位相遅延角、δｓ＝位相遅延板の位相遅延角）の関係を満足する値であることを特徴とする請求項１に記載の偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法。
【請求項３】
δ＋δｓ＝１８０゜である場合、Ａｍａｘ−Ｐ＝２（Ｃ−Ｐ）（ここで、Ａｍａｘ＝前記光度が最大である時の前記検光子の方位角、Ｐ＝偏光子の方位角、Ｃ＝補正器の方位角）の関係が成り立つことを特徴とする請求項２に記載の偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法。
【請求項４】
前記補正器の位相遅延角を変化させながら前記検光子を回転させて最大光度での前記検光子の方位角を測定する段階；
前記測定された検光子の方位角から（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）（ここで、Ａｍａｘ＝前記光度が最大である時の前記検光子の方位角、Ｐ＝偏光子の方位角、Ｃ＝補正器の方位角）の値を算出する段階；
前記（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値が１と２である二つの点の座標を算出する段階；及び
前記算出された二つの点を繋ぐ直線が水平軸と会う点を前記位相遅延板の位相遅延角から算出する段階がもっと含まれることを特徴とする請求項２に記載の偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法。
【請求項５】
偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置において、
光源と前記試料の間に配置された偏光子；
前記試料の後端に配置され、あらかじめ設定された位相遅延角を持つように補正された補正器；
前記補正器の後端に配置された検光子；
前記偏光子、試料、補正器及び検光子をパスした光を検出する光検出器；
前記偏光子、補正器及び検光子を回転させる駆動器；及び
前記駆動器を制御するための回転制御信号を生成し、前記光検出器から受信した光の強さ（光度）を測定する制御器を含み、
前記制御器は、
前記偏光子を回転させながら光度を測定して光度が最大である時の前記偏光子の方位角を算出し、
前記偏光子を固定させた状態で前記補正器を前記位相遅延板の方位角あたりでの所定回転角度ごとに、前記検光子を回転させながら光度を測定して前記光度が最大である時の前記検光子の方位角を算出し、
前記算出された偏光子の方位角及び検光子の方位角から前記偏光板と位相遅延板の光軸整列誤差を算出することを特徴とする偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料の光軸整列誤差の測定装置及びその方法に関するものであり、より詳細には産業現場で要求される水準の精密度を持つ光軸整列誤差を測定することができる偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に液晶は普通の液体とは異なり、どの特定の方向に対しても規則性を持つから、結晶体が単結晶を持つ時現われる異方性を持つ。また、液晶自体は発光することができないので、外部から光が照射されて電界変化により液晶の決定方向が変わることによって照射された光を制御して表示を行う。
【０００３】
このようなＬＣＤの短所の一つは、視野角によってコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）の変化とグレイスケール（ｇｒａｙ  ｓｃａｌｅ）の反転現象によって視認性が落ちることである。上下視野角の細くなる理由は、９０度にツイストされたＴＮ−ｃｅｌｌが持つ構造のため不可欠的に発生するが、バックライト（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）から出る光がパネルの下側偏光フィルムで線形偏光されて光学的異方性を持つ液晶をパスする場合、液晶セルを垂直にパスする時と斜めにパスする時、その遅延（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）値がお互いに違って位相差が発生し、視野角による透過光の特性が違うようになる。したがって、遅延は液晶と同様で、陰の遅延を持つ位相遅延板を使って、これを償えば視野角を進めることができる。
【０００４】
しかし、実際偏光板に位相遅延板を附着する接合工程で偏光板の透過軸と位相遅延板の遅い軸が一致しなくてＬＣＤ映像画質が低下される問題点が多数発生している。
【０００５】
現在、このような光軸のゆがみを測定する方法が、下記特許文献１の複合層の遅延測定方法及び装置に提示されているが、現在の生産工程上、要求する精密度である０．１度以内の精密度を提供することができない実情にある。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された従来偏光板の透過軸と位相遅延板の遅い軸のねじれ角を測定する光軸整列誤差の測定装置の概略図である。図１で番号３００は試料として偏光板３１０と位相遅延板３２０の光軸を並べて接合した接合板である。
【０００７】
図１を参照して前記装置の動作を説明する。まず、検光子４００を固定させた状態で偏光子２００を回転させながら透過された光の強さを分析して偏光板３１０の方位角が分かる。その次、偏光子２００を固定させた状態で検光子４００を回転させながら透過された光の強さを分析して位相遅延板３２０の方位角が分かる。
【０００８】
しかし、このような従来の光軸整列誤差の測定装置は、位相遅延板３２０の方位角変化による測定光量変化敏感度が下がって光軸整列誤差の測定精密度が悪いので、要求される０．１度以内の精密度を確保することができない問題点がある。
【０００９】
すなわち、偏光子２００及び偏光板３１０をパスした光が位相遅延板３２０で略４５゜の位相遅延が発生し、測定された整列誤差値は実際整列誤差より小さな値になるので、あらかじめ設定された補償値を掛けなければならない。
【００１０】
したがって、測定値が非常に微細な角で測定されるから、測定値が少しでも不一致となる場合、補償値を掛けた整列誤差は、測定する実際整列誤差と差が発生するようになり、実験結果、実際の測定で０．１゜以内の整列誤差は測定不可能なことが判明した。
【００１１】
したがって、このような従来の光軸整列誤差の測定装置の問題点を解決してより精密な水準の光軸整列誤差を測定することができる装置及び方法に対する要求が高くなっている。
【特許文献１】韓国特許第１０−０３５１２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、産業現場で要求される精密度の光軸整列誤差を測定することができる測定装置及びその方法の提供にある。
【００１３】
本発明の他の目的は、光軸整列誤差を精密に測定することによって、光軸整列誤差を減少させ、究極的にはＬＣＤの画質を一定するように維持及び管理することができる測定装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するため、本発明による偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法は、偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定方法において、前記試料の後端に位置した補正器の位相遅延角をあらかじめ設定された値で調節する段階；光源と前記試料の間に位置した偏光子を回転させながら光度を測定する段階；前記光度が最大である時の前記偏光子の方位角を算出する段階；前記偏光子を固定させた状態で、前記補正器を前記位相遅延板の方位角辺りで所定の回転角度ずつ回転させる段階；前記補正器の各方位角で前記補正器の後端に位置した検光子を回転させながら光度を測定する段階；前記光度が最大である時の前記検光子の方位角を算出する段階；及び前記算出された偏光子の方位角及び検光子の方位角から前記偏光板と位相遅延板の光軸整列誤差を算出する段階を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記あらかじめ設定された補正器の位相遅延角は、Δ＝δ＋δｓ＝１８０゜（δ＝補正器の位相遅延角、δｓ＝位相遅延板の位相遅延角）の関係を満足する値であることを特徴とする。
【００１６】
また、δ＋δｓ＝１８０゜である場合、Ａｍａｘ−Ｐ＝２（Ｃ−Ｐ）（ここで、Ａｍａｘ＝前記光度が最大である時の前記検光子の方位角、Ｐ＝偏光子の方位角、Ｃ＝補正器の方位角）の関係が成り立つことを特徴とする。
【００１７】
また、前記補正器の位相遅延角を変化させながら前記検光子を回転させて最大光度での前記検光子の方位角を測定する段階；前記測定された検光子の方位角から（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）（ここで、Ａｍａｘ＝前記光度が最大である時の前記検光子の方位角、Ｐ＝偏光子の方位角、Ｃ＝補正器の方位角）の値を算出する段階；前記（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値が１と２である二つの点の座標を算出する段階；及び前記算出された二つの点を繋ぐ直線が水平軸と会う点を前記位相遅延板の位相遅延角から算出する段階がもっと含まれることを特徴とする。
【００１８】
本発明による偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置は、偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置において、光源と前記試料の間に配置された偏光子；前記試料の後端に配置され、あらかじめ設定された位相遅延角を持つように補正された補正器；前記補正器の後端に配置された検光子；前記偏光子、試料、補正器及び検光子をパスした光を検出する光検出器；前記偏光子、補正器及び検光子を回転させる駆動器；及び前記駆動器を制御するための回転制御信号を生成し、前記光検出器から受信した光の強さ（光度）を測定する制御器を含むが、前記制御器は、前記偏光子を回転させながら光度を測定して光度が最大である時の前記偏光子の方位角を算出し、前記偏光子を固定させた状態で前記補正器を前記位相遅延板の方位角あたりでの所定回転角度ごとに、前記検光子を回転させながら光度を測定して前記光度が最大である時の前記検光子の方位角を算出し、前記算出された偏光子の方位角及び検光子の方位角から前記偏光板と位相遅延板の光軸整列誤差を算出することを特徴とする。
【００１９】
以上のような本発明の目的と別の特徴及び長所などは、次に参照する本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【発明の効果】
【００２０】
このような本発明によれば、産業現場で要求される精密度の光軸整列誤差を測定することができる測定装置及び方法を提供することができる。
【００２１】
また、光軸整列誤差を精密に測定することで光軸整列誤差を減少させ、究極的にはＬＣＤの画質を一定するように維持及び管理することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。
【実施例】
【００２３】
図２は、本発明による偏光板の透過軸と補償板の遅い軸の整列誤差を測定する光軸整列誤差の測定装置の概路図である。
【００２４】
図２に示すように、本発明による光軸整列誤差の測定装置は、光源１０、偏光子２０、試料３０、補正器４０、検光子５０、光検出器６０、増幅器７０、Ａ／Ｄ変換器８０、制御部９０及び駆動部９５を含んで構成される。光源１０、偏光子２０、試料３０、検光子５０及び光検出器６０の構成は、図１の構成と同一なので、その説明を省略する。
【００２５】
本発明の核心は補正器４０を追加した構成にある。補正器４０は一種の位相遅延板として、試料３０の位相遅延板３３の位相遅延角を補正するためのものである。以下の説明では、補正器４０の位相遅延角はδで、位相遅延板３３の位相遅延角はδｓで、二つの位相遅延角を合わせたものをΔで表示する。
【００２６】
増幅器７０は、光検出器６０から検出された微弱な電気信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器８０は、増幅された検出信号をデジタル信号に変換して制御部９０へ送る。
【００２７】
駆動部９５は、回転制御信号を制御部９０から受信して偏光子２０、補正器４０、検光子５０を所定の角度に回転させる。
【００２８】
図２で、光検出器６０から検出される光の強さはジョーンズベクター（Ｊｏｎｅｓ  Ｖｅｃｔｏｒ）とジョーンズ行列で表わせば、次のようである。
【００２９】
【数１】
2006053562.tif 000003
ここで、Ｐ、Ｐｓ、Ｃｓ、Ｃ、Ａは、それぞれ偏光子２０、偏光板３１、位相遅延板３３、補正器４０、検光子５０の方位角を表わす。
【００３０】
そして、
2006053562.tif 000004
は偏光子２０をパスした光の電場ベクターであり、Ｒは座標軸の回転行列、そしてＴは位相遅延板３３のジョーンズ行列として、その具体的な表現は次のように与えられる。
【００３１】
【数２】
2006053562.tif 000005
【００３２】
【数３】
2006053562.tif 000006
ここで、θは座標軸の回転角度であり、Ｔｓ及びＴはそれぞれ位相遅延板３３と補正器４０の遅い軸と速い軸の電場透過比を表わし、εは偏光板３１の漏水（ｌｅａｋａｇｅ）を表わす。
【００３３】
以下では、前記数式を利用して、光軸整列誤差の測定方法を説明する。
【００３４】
１．偏光板方位角（Ｐｓ）の決定
ＬＣＤに使われる偏光板３１の漏水は大略ε＝０．００１位なので、これによる測定誤差は無視することができる。このような偏光板３１の漏水を無視すれば、光の強さは電場の強さの二乗に比例するので、光の強さはＰ＝Ｐｓである時、最大になる。すなわち、偏光子２０の方位角が偏光板３１の方位角と一致する場合、光度の減殺が発生しないので、光度が最大になる。よって、検光子５０を固定させた状態で偏光子２０を回転させながら光度を測定して光度が最大になる偏光子２０の方位角がまさに偏光板３１の方位角になる。
【００３５】
２．位相遅延板の方位角Ｃｓの決定
試料３０に使われる位相遅延板３３は略４０゜〜５０゜位の位相遅延角を持つ。よって、補正器４０の方位角Ｃを位相遅延板３３の方位角Ｃｓの近所で少しずつ変化させて、補正器４０の各方位角で検光子５０を回転させながら光検出器６０で検出される光度を測定する。もし、補正器４０の方位角が位相遅延板３３の方位角と正確に一致する場合、光検出器６０から検出される光度は前記式から次のように誘導される。
【００３６】
【数４】
2006053562.tif 000007
ここで、ｔ＝Ｔ・Ｔｓ、Δ＝δ＋δｓ、Ａ´＝Ａ−Ｃ、Ｃ´＝Ｃ−Ｐに定義される。前記式でＴとＴｓを１で近似し、Δ＝δ＋δｓが１８０゜になるようにδを調節すれば、前記数式４は、
【００３７】
【数５】
2006053562.tif 000008
のように変換され、したがって、システムを透過した光の強さはＣ´＝Ａ´である時、最大になる。すなわち、Δ＝１８０゜で光の強さが最大になる時の検光子５０の方位角をＡｍａｘとすると、
【００３８】
【数６】
2006053562.tif 000009
である時、光の強さが最大になる。整列誤差、すなわち、軸ゆがみの角度Ｃ−Ｐは、測定されたＡｍａｘとＰから求めることができる。すなわち、軸ゆがみの角度は、ＡｍａｘとＰの差異の半分なので、測定された値が求めようとする角度の２倍である。よって、測定値を２で分けた値が求めようとする値なので、実際値の誤差が測定誤差の半分になるので、より正確な測定が成り立つようになる。従来技術で説明した方式による場合には、測定値が求めようとする値の０．３倍位の値が出るので、実際値の誤差が測定誤差の略３．３倍になるので、０．１度以内の精密な測定が不可能である。
【００３９】
すなわち、本発明の核心は、測定値と実際値の割合をスケーリングさせて、測定値が実際値の２倍になるようにして、誤差を最小化して精密に測定することができる。
【００４０】
３．位相遅延板の位相遅延角δｓの決定
前記で位相遅延板３３の方位角を決めるために、あらかじめ測定しておいた試料３０の、位相遅延板３３の位相遅延角の平均値を位相遅延角δｓとして使ったが、測定する試料３０の局地的な位相遅延角は、平均値から差がある。このような差異は、位相遅延板３３の方位角の測定精密度に影響を及ぼすので、測定位置別に正確な位相遅延角を測定する必要がある。測定位置別の正確な位相遅延角は次のように測定する。
【００４１】
Ａｍａｘ−ＰのＣ−Ｐの変化形態は、Δの値によって変わる。前記のようにΔ＝１８０゜である時は、勾配（ｉｎｃｌｉｎｅ）が２である直線であるが、Δ＝０゜である時は、勾配が０になる。また、Δ＝９０゜である時は、光の強さは、
【００４２】
【数７】
2006053562.tif 000010
のように使うことができる。よって、与えられたＣ´の値でシステムを透過した光の強さはＡ´＝０、すなわち、Ａ＝Ｃで最大になる。すなわち、Δ＝  ９０゜で光の強さが最大になる時の検光子５０の方位角Ａｍａｘは、
【００４３】
【数８】
2006053562.tif 000011
である時、光の強さが最大になるものが分かる。よって、（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値はΔ＝９０゜とΔ＝１８０゜で、それぞれ１と２で与えられ、この二つの測定値を連結した直線がｘ軸と会う点の座標が−δｓ値になるので、これを利用して位相遅延板３３の位相遅延角を測定することができる。
【００４４】
図３は、光軸整列誤差を測定する方法を示すグラフである。
【００４５】
図３は、偏光板３１の方位角Ｐｓ＝３０゜であり、位相遅延板３３の方位角が、偏光板３１と１゜でよれている試料３０の光軸整列誤差を測定する方法を図示している。
【００４６】
図３において、点線は、数式６の勾配（ｉｎｃｌｉｎｅ）が２である直線を表わし、実線は測定値を表わす。
【００４７】
図３において、位相遅延板３３の位相遅延角の平均値が＜δｓ＞＝４５゜である時、測定しようとする位相遅延板３３の位相遅延角δｓ＝４５゜に近似し、Δ＝１８０゜の条件を満足させるためにδ＝１３５゜に調節する。
【００４８】
まず、上述したように、偏光子２０を回転させながら光度を測定して最大光度での偏光子２０の方位角が分かる。
【００４９】
その次、補正器４０の方位角Ｃを変えて行って、補正器４０の各方位角から検光子５０を回転させながら光度を測定し、フーリエ変換分析技法を適用して最大光度での検光子５０の方位角Ａｍａｘが分かった後、Ａｍａｘ−ＰとＣ−Ｐのグラフを図示すれば、図３の実線になる。
【００５０】
点線と実線の交点のｘ軸座標（図面でＣ−Ｐ＝１）が、試料３０の光軸整列誤差を表わし、したがって、位相遅延板３３の方位角Ｃｓ＝３１゜であることを分かる。
【００５１】
図４は、位相遅延板３３の位相遅延角を測定する方法を示すグラフである。まず、図３の方法で偏光板３１と位相遅延板３３の方位角を決めた後、偏光板３１と位相遅延板３３の方位角を決まった方位角（Ｐ＝Ｐｓ、Ｃ＝Ｃｓ）で固定させる。
【００５２】
その次、補正器４０の各位相遅延角δに対して検光子５０を回転させながら光度が最大である時の検光子５０の方位角Ａｍａｘを測定する。
【００５３】
測定されたＰ、Ｃ及びＡｍａｘから（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の関係をグラフで描けば、図４の各点が得られる。前記数式６及び８で（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値はΔ＝９０゜とΔ＝１８０゜でそれぞれ１と２で与えられるので、Δ＝δ＋δｓの関係によって、δ＝４５゜と１３５゜である時、（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値が、それぞれ１と２になる。
【００５４】
δ＝４５゜と１３５゜である時の二つの点を連結する直線はδが９０゜増加（減少）する時ごとに、（Ａｍａｘ−Ｐ）／（Ｃ−Ｐ）の値が二倍（１／２倍）になるので、この直線がｘ軸と会う座標値が−δｓになる。
【００５５】
このような方法により求めたδｓと＜δｓ＞の差が位相遅延板３３の位相遅延角の偏差になり、この偏差が許容誤差を脱する場合には、図４の方法により求めたδｓ値を利用して上の方法を繰り返して、より正確な試料３０の光軸整列誤差を求めることができる。
【００５６】
本実試例では、ＬＣＤに使われる偏光板と位相遅延板に対して例示して説明したが、本発明はこれに限らず、光の偏光及び位相遅延を利用するすべての装置に適用可能である。
【００５７】
以上の説明は、本発明による偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の装置及びその方法を実施するための一つの実施例に過ぎない。本発明はこの実施例に限定されず、本発明の属する技術的範囲を逸脱しない範囲でのすべての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、偏光板と位相遅延板が接合された試料の光軸整列誤差の測定装置及びその方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の、偏光板の透過軸と補償板の遅い軸の整列誤差を測定する光軸整列誤差測定装置の概略図である。
【図２】本発明による偏光板の透過軸と補償板の遅い軸の整列誤差を測定する光軸整列誤差測定装置の概略図である。
【図３】光軸整列誤差を測定する方法を図示するグラフ図である。
【図４】試料の位相遅延板の位相遅延角を測定する方法を図示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    光源
２０    偏光子
３０    試料
３１    偏光板    
３３    位相遅延板
４０    補正器
５０    検光子
６０    光検出器、
７０    増幅器
８０    Ａ／Ｄ変換器、
９０    制御部
９５    駆動部
【図１】
2006053562.tif 000012
【図２】
2006053562.tif 000013
【図３】
2006053562.tif 000014
【図４】
2006053562.tif 000015