(57)【要約】      （修正有）【課題】複数台の複屈折計測装置によるリタデーション（Ｒｅ）、光学軸の測定において、リタデーション（Ｒｅ）、光学軸の領域に依存することなく、どの複屈折計測装置においても同一の絶対値精度および再現精度を得ることができる光学特性検査用基準チャート、基準複屈折計測装置、光学特性検査方法、および光学特性測定方法を提供する。【解決手段】光学軸角度および／またはリタデーション（Ｒｅ）が一定間隔で徐々に変化されて配置保持されている光学特性検査用基準チャート１０を用い、基準複屈折計測装置２０Ｂにて設定された基準値と、基準チャート１０に対する被較正装置２０Ａによる測定値との対応を予めメモリー３１に記憶しておき、装置２０Ａによる測定対象サンプルの測定値をメモリー３１の値と比較し、同値でない場合には直近のメモリー３１の値を選択して補間演算により該サンプルの光学特性を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学軸角度とリタデーション値（Ｒｅ）の少なくとも一方を複数段階に設定した光学軸を有する複数の光学材料を平面上に配置保持したことを特徴とする光学特性検査用基準チャート。
【請求項２】
前記光学材料が前記光学軸角度とリタデーション値（Ｒｅ）とを一定間隔で段階的に変化させて二次元配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学特性検査用基準チャート。
【請求項３】
前記光学材料のそれぞれが、遅相軸と進相軸とを重ね合わされる２枚の水晶板で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光学特性検査用基準チャート。
【請求項４】
前記光学材料のそれぞれが、一軸配向膜で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光学特性検査用基準チャート。
【請求項５】
前記リタデーション値または光学軸角度の少なくとも一方が、リタデーション値で０から６００ｎｍの範囲内で変化し、光学軸角度で０から１８０°の範囲内で変化していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学特性検査用基準チャート。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学特性検査用基準チャートの全ての光学材料を予め測定して、基準光学特性を有することを特徴とする基準複屈折計測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の基準複屈折計測装置を使用する光学特性測定方法であって、
前記基準複屈折計測装置にて設定された基準値と同じ光学特性検査用基準チャートに対する被較正複屈折計測装置による測定値との対応を予めメモリーに記憶し、
前記被較正複屈折計測装置による測定対象サンプルの測定値と前記メモリーの値を比較して同値である場合には該サンプルの光学特性を前記光学特性検査用基準チャートから特定することを特徴とする光学特性検査方法。
【請求項８】
前記被較正複屈折計測装置による測定対象サンプルの測定値と前記メモリーの値を比較して直近の前記メモリーの値を選択し、補間演算にて該サンプルの光学特性を特定することを特徴とする請求項７に記載の光学特性検査方法。
【請求項９】
請求項６に記載の基準複屈折計測装置を使用する光学特性測定方法であって、
被較正複屈折計測装置により前記光学特性検査用基準チャートを平均積算測定回数を変化させて計測して標準偏差をメモリーに記憶し、
測定対象サンプルの必要性に応じて再現性限度値に対応する標準偏差を設定し、
前記メモリーから測定対象サンプルに対する設定標準偏差に収まる積算測定回数を設定し、
前記積算測定回数で前記測定対象サンプルを測定した測定値を平均して測定対象サンプルの光学特性を特定することを特徴とする光学特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の複屈折計測装置による測定において、同一測定値を得ることができる光学特性検査用基準チャート、基準複屈折計測装置、該光学特性検査用基準チャートおよび基準複屈折計測装置を用いた光学特性検査方法、光学特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複屈折計測装置は、従来、様々な用途に使用されてきたが、近年は、各種光学部品、光学製品の複屈折計測に使用され、光学部品などの研究開発や製造検査には欠かせない装置となっている。従来、研究開発や製造検査に必要とされるＲｅ（リタデーション）の測定精度は、１ｎｍ程度の精度で十分評価可能であった。一方、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用部材評価では、人間が映像を観察する際、輝度や色のわずかな差でも検出されるので、それが製品の問題となることが多い。更に、近年の急速なＦＰＤ用部材の品質向上に伴って、現在、必要とされるＲｅ（リタデーション）の測定精度は、０．１ｎｍ以下の精度が要求されるようになっている。
【０００３】
しかし、現在市販されている複屈折計測装置の測定精度は、この要求に対して十分に余裕のある状況ではなくなってきており、複屈折計測装置の性能を限界まで引き出すと共に、十分に精度管理して使用することが必要となってきている。例えば、複屈折計測装置が複数台ある場合、どの複屈折計測装置で測定しても、同一測定サンプルに対しては同一の測定値を得るのが理想であるが、現実には、複屈折計測装置間に機差が生じるために、同一のＲｅ（リタデーション），光学軸角度の値とはならない。これは複数の複屈折計測装置を使用する企業での研究開発や製造に大きな影響を与える。機差をできる限り小さく管理するためには、できる限り信頼性のおける複屈折計測装置の数値に近い計測値を、どの複屈折計測装置でも出せるように標準化することが必要である。
【０００４】
このような機差を最小にするため、従来、１個の波長板により１点での測定検証が行われていた。また、測定値の再現性についても同様であった。
【０００５】
また、測定精度向上を目的とした技術として、測定ヘッドの移動時、ランプ交換時等に、１つの測定ヘッドを構成する各受光素子間の受光照明ムラなどの影響を補償する補正手段を備え、測定精度の向上を図った複屈折測定装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８１１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の１個の波長板による１点での測定検証によると、Ｒｅ、光学軸の領域により補正値が異なるため、その１点以外は補正することができない。更に、測定値の再現性についても、Ｒｅ、軸の領域、波長板の抜き差しにより大きく変化するため、ある領域では要求精度を満たすが、別の領域では精度不足といったことが生じている。
【０００８】
また、特許文献１に記載の複屈折測定装置は、１台の複屈折測定装置における各受光素子間のムラなどの影響を補償するようにしたものであり、複数の複屈折測定装置間の機差補正については言及されていない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数台の複屈折計測装置によるリタデーション（Ｒｅ）、光学軸の測定において、リタデーション（Ｒｅ）、光学軸の領域に依存することなく、絶対値精度および再現精度がどの複屈折計測装置においても得ることができる光学特性検査用基準チャート、基準複屈折計測装置、光学特性検査方法、および光学特性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記光学特性検査用基準チャートによって達成される。
（１）光学軸角度とリタデーション値（Ｒｅ）の少なくとも一方を複数段階に設定した光学軸を有する複数の光学材料を平面上に配置保持したことを特徴とする光学特性検査用基準チャート。
従来行われていた１点での光学軸角度およびリタデーション（Ｒｅ）の比較測定では、その値の精度は確認できるものの、実際に使用されるその他の領域での精度を保証した測定を行うことはできない。しかしながら、上記記載のように、複数特性を設定した複数の光学材料を平面上に並べた光学特性検査用基準チャートを測定の基準として用いる構成により、複数の複屈折計測装置に対して常に基準を提供することができ、広い領域に対して計測の信頼性と精度を上げることができる。
【００１１】
（２）前記光学材料が前記光学軸角度とリタデーション値（Ｒｅ）とを一定間隔で段階的に変化させて二次元配置されることを特徴とする上記（１）に記載の光学特性検査用基準チャート。
前記光学軸角度とリタデーション値（Ｒｅ）とを一定間隔で段階的に変化させて二次元配置する構成により、この光学特性検査用基準チャートを使用する測定において、特に、光学軸設定を順次且つ徐々に一定間隔で変える構成となり、光軸の不要な調整を少なくして、調整の増加による精度劣化の発生を抑えることができる。
【００１２】
（３）前記光学材料のそれぞれが、遅相軸と進相軸とを重ね合わされる２枚の水晶板で構成されることを特徴とする上記（１）又は（２）のいずれかに記載の光学特性検査用基準チャート。
（４）前記光学材料のそれぞれが、一軸配向膜で構成されることを特徴とする上記（１）又は（２）のいずれかに記載の光学特性検査用基準チャート。
このように、光学的一軸性を有する光学材料としては、水晶板や一軸配向膜を使用することができる。特に、推奨版においては、周辺環境が変化しても特性の変化が小さく抑えられるので、特に好適である。
【００１３】
（５）前記リタデーション値または光学軸角度の少なくとも一方が、リタデーション値で０から６００ｎｍの範囲内で変化し、光学軸角度で０から１８０°の範囲内で変化していることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光学特性検査用基準チャート。
例えば、ＦＰＤ用光学部材のリタデーション（Ｒｅ）は、光学フィルムと液晶セルの正面と斜めからの光の入射／出射を考慮すると下限が０ｎｍから６００ｎｍまであれば十分である。光学フィルムのみ考慮すると、下限は０ｎｍ、上限は３００ｎｍまであれば十分である。
また、水晶板の切り取り角度を変化させることにより光学軸角度を変化させる。この場合、１８０°以上は０°と光学的に一致するために０°〜１８０°未満が網羅されている波長板であれば１８０°以上の波長板は必要ない。ここで、例えば４５°と１３５°は、現実の複屈折計測装置では、計測装置の偏光の対象性が完全でないことによる差があって計測値が異なるために、精度管理の面からは０°〜９０°未満と９０°〜18０°両方の差を検証、較正することが必要となる。
【００１４】
また、複屈折計測装置のサンプルステージが正確な角度で回転可能な場合、光学軸角度を変化させた標準板（光学特性検査用基準チャート）は必要ない。しかし、市場に普及している複屈折計測装置は、回転ステージが付属していない場合がかなりあり、その場合は、光学軸角度が変化している標準板により、精度検証測定が効率的になる。また、サンプル角度に対応して測定した光学軸角度が得られるかどうかの精度検証が容易になる。さらに、サンプルのリタデーション（Ｒｅ）の測定値は、理論的に軸角度に依存しないで計測するアルゴリズムが搭載されている場合が多いが、どの角度までリタデーション（Ｒｅ）が正しく測定可能かが容易に検証できる。
【００１５】
また、本発明の目的は、下記基準複屈折計測装置によって達成される。
（６）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の光学特性検査用基準チャートの全ての波長板を測定して、基準光学特性を設定することを特徴とする基準複屈折計測装置。
【００１６】
上記構成の基準複屈折計測装置によれば、光学軸角度および／またはリタデーション（Ｒｅ）が一定間隔で段階的に変化させて配置保持されている光学特性検査用基準チャートの全ての光学材料を測定して基準光学特性を設定するようにしたので、不特定の複屈折計測装置を使用する場合でも、この基準複屈折計測装置による光学特性検査用基準チャートの基準光学特性を使用して不特定の複屈折計測装置の測定値を補正でき、ある範囲の領域での精度を保証することができる。
【００１７】
更に、本発明の目的は、下記光学特性検査方法によって達成される。
（７）上記（６）に記載の基準複屈折計測装置を使用する光学特性測定方法であって、前記基準複屈折計測装置にて設定された基準値と同じ光学特性検査用基準チャートに対する被較正複屈折計測装置による測定値との対応を予めメモリーに記憶し、前記被較正複屈折計測装置による測定対象サンプルの測定値と前記メモリーの値を比較して同値である場合には該サンプルの光学特性を前記光学特性検査用基準チャートから特定することを特徴とする光学特性検査方法。
【００１８】
（８）前記被較正複屈折計測装置による測定対象サンプルの測定値と前記メモリーの値を比較して直近の前記メモリーの値を選択し、補間演算にて該サンプルの光学特性を特定することを特徴とする上記（７）に記載の光学特性検査方法。
【００１９】
上記光学特性検査方法によれば、基準複屈折計測装置にて設定された基準値と同じ光学特性検査用基準チャートに対する被較正複屈折計測装置による測定値との対応を予めメモリーに記憶しておく。そして、被較正複屈折計測装置による測定対象サンプルの測定値をメモリーの値と比較し、同値である場合には該サンプルの光学特性を光学特性検査用基準チャートから特定し、同値でない場合には直近のメモリーの値を選択して直線補間演算又は非線形補間演算により該サンプルの光学特性を特定するようにしたので、被較正複屈折計測装置間の機差を解消してどの被較正複屈折計測装置で測定しても同一の測定対象サンプルに対して同一の測定値を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の目的は、下記光学特性測定方法によって達成される。
（９）上記（６）に記載の基準複屈折計測装置を使用する光学特性測定方法であって、被較正複屈折計測装置により前記光学特性検査用基準チャートを平均積算測定回数を変化させて計測して標準偏差をメモリーに記憶し、測定対象サンプルの必要性に応じて再現性限度値に対応する標準偏差を設定し、前記メモリーから測定対象サンプルに対する設定標準偏差に収まる積算測定回数を設定し、前記積算測定回数で前記測定対象サンプルを測定した測定値を平均して測定対象サンプルの光学特性を特定することを特徴とする光学特性測定方法。
【００２１】
上記光学特性測定方法によれば、被較正複屈折計測装置により光学特性検査用基準チャートを平均積算測定回数を変化させて計測し、そのときの標準偏差をメモリーに記憶する。メモリーから測定対象サンプルに対して設定された標準偏差に収まる平均積算測定回数を設定し、該平均積算測定回数で測定対象サンプルを測定した測定値を平均して測定対象サンプルの光学特性を特定するようにしたので、再現性が悪い条件でも、測定値の標準偏差を設定された標準偏差に収めることができ、高精度での測定が可能となる。また、波長板を抜き差しした場合の再現性も同様に、平均加算回数を変更して精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば複数台の複屈折計測装置によるリタデーション（Ｒｅ）、光学軸の測定において、リタデーション（Ｒｅ）、光学軸の領域に依存することのない絶対値精度および再現精度がどの複屈折計測装置においても得ることができる光学特性検査用基準チャート、基準複屈折計測装置、光学特性検査方法、および光学特性測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は本実施形態の光学特性検査用基準チャートの説明図、図２は基準複屈折計測装置により光学特性検査用基準チャートを測定した基準値に基づいて較正される複屈折計測装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の光学特性検査用基準チャート１０は、リタデーション（Ｒｅ）が２０ｎｍ間隔で、また、光学軸角度が２０°間隔で徐々に変化させた複数のゼロオーダー波長板１１、１１、・・・が二次元配置されて構成されている。
【００２５】
このような光学特性検査用基準チャート１０は、以下のようにして作成される。
先ず、リタデーション（位相差Ｒｅ），光学軸角度が各々２０ｎｍ間隔、および２０°間隔で変化している１０×１０ｍｍサイズの複数のゼロオーダー波長板１１を製作する。この波長板１１は、２枚の水晶板を各々、遅相軸と進相軸を重ね合わせることで、低いＲｅの光学特性を持つ。１枚の波長板１１は目標の光学軸角度に対応する角度で切り取られ、その厚さは０．３ｍｍ以下になるように、また、目標のＲｅに近づけるように研磨、加工されている。また、波長板１１の両側は、全て可視域に反射率を低減するためのＡＲコートを行う。２枚の水晶板の貼り合わせは、オプティカルコンタクトする。そして、貼り合わせの境界の外郭部に接着剤にてシールする。この光学特性検査用基準チャート１０樹脂系などの枠に保持されて使用する。
なお、この水晶板に替えて、一軸配向膜を使用することもできる。
【００２６】
このとき、片側の水晶板の厚さを研磨の程度を変化させることにより、リタデーションＲｅを１０ｎｍ，３０ｎｍ，５０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍ，１１０ｎｍ，１３０ｎｍ，１５０ｎｍ，１７０ｎｍ，１９０ｎｍ，２１０ｎｍと変化させる。また、水晶板の切り取り角度を変化させることにより光学軸角度を０°、２０°、４０°、６０°、８０°、１００°、１２０°、１４０°、１６０°と変化させる。そして、これらの波長板１１を図１に示すように、二次元配列させて透明アクリル製の枠を加工製作し、光学特性検査用基準チャート１０とする。
【００２７】
尚、ＦＰＤ用光学部材のリタデーション（Ｒｅ）は、光学フィルムと液晶セルの正面と斜めからの光の入射／出射を考慮すると０ｎｍ〜６００ｎｍで十分であり、また光学フィルムのみ考慮すると、０ｎｍ〜３００ｎｍで十分である。また、光学軸角度は、１８０°以上は０°と光学的に一致するために０°〜１８０°未満が網羅されている波長板であれば１８０°以上の波長板は不要となる。光学軸角度４５°と１３５°は同一の計測値を与えるように思えるが、現実の複屈折計測装置では、計測装置の偏光の対象性が完全でないことによる差があり、これにより計測値が異なるので、精度管理の面からは０°〜９０°未満と９０°〜18０°両方の差を検証、較正することが必要である。
なお、本実施形態は、水晶板も一軸配向膜も光学的に一軸性を備えるが、２軸性を備える材料を使用することも可能である。
【００２８】
次に、このような光学特性検査用基準チャート１０に基づいて測定値を較正する複屈折計測装置１００の構成について説明する。
【００２９】
図２に示すように、複屈折計測装置１００は、被較正複屈折計測装置２０Ａと、較正演算を行うマイクロコンピュータ３０とを備える。マイクロコンピュータ３０は、メモリー３１と、中央演算装置（ＣＰＵ）３２を有し、メモリー３１に予め記憶されている較正用データに基づいて中央演算装置（ＣＰＵ）３２が演算により測定値を較正する。そして、較正された測定値をプリンタなどの出力装置４０に出力するようになっている。
【００３０】
次に、複屈折計測装置１００による光学特性検査方法について、図３に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。図３は光学特性検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【００３１】
図２に破線で示すように、マイクロコンピュータ３０と基準複屈折計測装置２０Ｂとを接続し、光学特性検査用基準チャート１０のすべての波長板１１（図１に示す実施形態では１１×９＝９９箇所）のリタデーションＲｅおよび光学軸角度を測定して基準リタデーションおよび基準光学軸角度を求める（ステップＳ１）。
【００３２】
次いで、図２に実線で示すように、マイクロコンピュータ３０に被較正複屈折計測装置２０Ａを接続し直して、ステップＳ１と同様に光学特性検査用基準チャート１０のすべての波長板１１のリタデーションＲｅおよび光学軸角度を測定して較正用リタデーションおよび較正用光学軸角度を求め（ステップＳ２）、基準リタデーションおよび基準光学軸角度と較正用リタデーションおよび較正用光学軸角度とを１：１に対応させてメモリー３１に記憶させる（ステップＳ３）。
【００３３】
被較正複屈折計測装置２０Ａを用いて測定対象サンプルのリタデーションおよび光学軸角度を測定して測定リタデーションおよび測定光学軸角度を求め（ステップＳ４）、該測定リタデーションと較正用リタデーション、および測定光学軸角度と較正用光学軸角度とを比較する（ステップＳ５）。
【００３４】
測定リタデーションと較正用リタデーション、および測定光学軸角度と較正用光学軸角度が同じ値である場合、メモリー３１に記憶されている較正用リタデーションおよび較正用光学軸角度に対応する基準リタデーションおよび基準光学軸角度に変換して（ステップＳ６）、出力装置４０に出力する（ステップＳ８）。
【００３５】
測定リタデーションと較正用リタデーション、および測定光学軸角度と較正用光学軸角度が異なる場合、メモリー３１に記憶されている直近の値を選択し、直線補間演算を行って補間された基準リタデーションおよび基準光学軸角度に変換して（ステップＳ７）、出力装置４０に出力する（ステップＳ８）。もしくは、その差を被較正複屈折計測装置２０Ａにフィードバックし、後の測定については基準光学軸角度と基準リタデーションに従うように設定する。なお、本実施形態では直線補間演算を使用しているが、サンプルによっては非線形補間演算を使用することもできる。
【００３６】
上記光学特性検査方法によれば、被較正複屈折計測装置２０Ａ間の機差を解消してどの被較正複屈折計測装置２０Ａで測定しても同一の測定対象サンプルに対して同一の測定値を得ることができる。これにより、リタデーションおよび光学軸角度の絶対値精度が、測定領域に依存することなく、高精度に保たれる。
【００３７】
次に、再現性を高めるための光学特性測定方法について、図４に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。図４は光学特性測定方法の手順を示すフローチャート図である。
【００３８】
先ず、被較正複屈折計測装置２０Ａにより光学特性検査用基準チャート１０のすべての波長板１１（図に示す実施形態では１１×９＝９９箇所）のリタデーションＲｅおよび光学軸角度を、平均積算測定回数を変化させて計測し (ステップＳ１１)、平均積算測定回数とそのときの標準偏差とを１：１に対応させてメモリー３１に記憶する(ステップＳ１２)。
【００３９】
測定対象サンプルの必要性に応じて再現性限度値に対応する標準偏差を設定し(ステップＳ１３)、メモリー３１から測定対象サンプルに対する設定標準偏差に収まる平均積算測定回数を求め(ステップＳ１４)、その平均積算測定回数で測定対象サンプルのリタデーションＲｅおよび光学軸角度を測定し、測定値を平均して測定対象サンプルのリタデーションＲｅおよび光学軸角度を特定する(ステップＳ１５)。
【００４０】
上記光学特性測定方法によれば、再現性が悪い条件でも、再現精度が設定された精度を満たすように平均加算回数を増加させて測定するので、測定値の標準偏差が設定された標準偏差に収められ、精度よく測定することができる。また、波長板を抜き差しした場合の再現性も同様に、平均加算回数を変更して精度のよい測定が可能となる。これにより、測定値の再現性が、測定領域に依存することなく一定に保たれる。
【００４１】
上記実施形態においては、リタデーションＲｅと光学軸角度のマッピングテーブルを作成したが、リタデーションＲｅのみのマッピングテーブルとしてもよい。また、波長板有り／無しとした一次元配列、波長、温度、湿度などを追加したマッピングテーブルとすることもできる。
【００４２】
なお、偏光の測定方式は、回転検光子法、回転位相子法、平行ニコル法、ＰＥＭ法などの方式が使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態の光学特性検査用基準チャートの説明図である。
【図２】基準複屈折計測装置により光学特性検査用基準チャートを測定した基準値に基づいて較正される複屈折計測装置の構成を示す構成図である。
【図３】光学特性検査方法の手順を示すフローチャート図である。
【図４】光学特性測定方法の手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０       光学特性検査用基準チャート
１１       波長板（ゼロオーダー波長板）
２０Ａ     被較正複屈折計測装置
２０Ｂ     基準複屈折計測装置
３１       メモリー
１００     複屈折計測装置
Ｒｅ       リタデーション
【図１】
2008008837.tif 000003
【図２】
2008008837.tif 000004
【図３】
2008008837.tif 000005
【図４】
2008008837.tif 000006