(57)【要約】【課題】高輝度入射光下における液晶パネルの性能を検査可能とする液晶パネル検査装置及び液晶パネル検査方法を提供する。【解決手段】液晶パネル１０８に光源１０１から射出された光を入射させ、液晶パネル１０８から射出される光を投射用レンズ１１１に入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により液晶パネル１０８を検査する液晶パネル検査装置において、ガラスプリズムから構成される偏光ビームスプリッタ１０６を経た偏光光を液晶パネル１０８に入射させ、この液晶パネル１０８から射出された光をガラスプリズムから構成される偏光ビームスプリッタ１０９で検光して取り出し、投射用レンズ１１１に入射させるようにした。【選択図】　図３
2004020602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光を液晶パネルに入射させ、このパネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記光源からの光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置と
を備えていることを特徴とする液晶パネル検査装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から射出される光源光を複数の光束に分割する複数のレンズで構成される第１レンズ板と、前記第１レンズ板によって分割された複数の光束を入射して射出する複数のレンズで構成される第２レンズ板と、前記第２レンズ板から射出される複数の光束を単一の偏光光束に変換するための偏光分離膜と反射膜との組合せを内部に複数組有する複合プリズムとこの複数プリズムの特定の射出面に配置される１／２波長位相板とで構成される単一偏光変換照明装置とを備え、
前記単一偏光変換照明装置から射出された光を液晶パネルに入射させて、この液晶パネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記単一偏光変換装置から射出された光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置と
を備えていることを特徴とする液晶パネル検査装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源から射出される光源光を複数の光束に分割する複数のレンズで構成される第１レンズ板と、前記第１レンズ板によって分割された複数の光束を入射して射出する複数のレンズで構成される第２レンズ板とで構成される照明装置とを備え、
前記照明装置から射出された光を液晶パネルに入射させて、この液晶パネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記照明装置から射出された光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、
少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置と
を備えていることを特徴とする液晶パネル検査装置。
【請求項４】
前記第１偏光分離装置の他方の第１偏光分離部材は偏光板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項５】
前記第２偏光分離装置の他方の第２偏光分離部材は偏光板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項６】
前記第１偏光分離装置の他方の第１偏光分離部材も偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項７】
前記第２偏光分離装置の他方の第２偏光分離部材も偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項８】
前記第２偏光分離装置を構成する複数の第２偏光分離部材は一体化され、且つ、光軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項９】
前記第１偏光分離装置を構成する複数の第１偏光分離部材は一体化され、且つ、光軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１又は３記載の液晶パネル検査装置。
【請求項１０】
前記単一偏光変換照明装置は前記液晶パネルの形状によってユニット化されて交換可能となっていることを特徴とする請求項２記載の液晶パネル検査装置。
【請求項１１】
前記液晶パネルの形状によってユニット化されて交換可能となっていることを特徴とする請求項３記載の液晶パネル検査装置。
【請求項１２】
前記投射レンズは内部に開口絞りを有し、前記第１偏光分離装置、前記第２偏光分離装置及び前記液晶パネルは、前記投射レンズの開口絞りによって定義される主光線が光軸に平行であるテレセントリックな位置に全て配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置。
【請求項１３】
前記テレセントリックな構成は、前記第１偏光分離装置と前記単一偏光変換照明装置又は第１レンズ板と第２レンズ板とから構成される前記照明装置の間に配置されるコンデンサレンズとフィールドレンズとの機能を兼用するレンズと前記投射レンズ中において前記開口絞りより前記液晶パネル側に配置されたレンズ群との関係にて形成されることを特徴とする請求項１２記載の液晶パネル検査装置。
【請求項１４】
請求項８記載の液晶パネル検査装置において、前記第２偏光分離装置を光軸の回りに回転させながら投射像を観察、検査することを特徴とする液晶パネルの検査方法。
【請求項１５】
請求項９記載の液晶パネル検査装置において、前記第１偏光分離装置を光軸の回りに回転させながら投射像を観察、検査することを特徴とする液晶パネルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶パネル検査装置及びそれを用いる液晶パネル検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネル検査装置としては特開２００１−２５５２６号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
図１１は従来の液晶パネル検査装置の基本構成を示す図である。
【０００４】
液晶パネル検査装置５００は、光源装置５４０と、２つの矩形レンズからなる均一照明光学系５４１と、検査対象となる液晶パネル７００を水平に載置する液晶パネル載置部５７２と、液晶パネル７００を挟むように配置される一対の偏光板５４５、５４６と、液晶パネル７００及び１対の偏光パネル５４５、５４６を通過した光源装置５４０からの光をミラー５４７を経て投射する投射手段とを具備する。
【０００５】
また、液晶パネル検査装置５００は偏光板５４５、５４６のそれぞれの偏光軸がなす角度を任意に設定することができる機構を有している。この機構を利用して偏光板５４５、５４６の偏光軸を回転させてスクリーン５４９上に液晶パネル７００を通過した光を拡大投射することにより、液晶パネル７００内に混入されたゴミなどの異物の検査をすることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昨今の液晶パネルを用いたプロジェクターにおいては、使用する光源としてのランプのパワーの高出力化による投射像の高輝度化が要求されている。そのため、高輝度投射プロジェクターに使用する液晶パネルの検査においても高輝度の入射光を液晶パネルに入射させて液晶パネルの検査をする必要が生じている。
【０００７】
しかし、前述の従来の技術で示した構成の液晶パネル検査装置に用いられる偏光板に対して高輝度化した光が入射したとき、その入射光の一部を吸収した偏光板の偏光分離性能が劣化し、液晶パネルの検査自体が不可能となるという問題があった。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は高輝度入射光下における液晶パネルの性能を検査可能とする液晶パネル検査装置及び液晶パネル検査方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光源から射出された光を液晶パネルに入射させ、このパネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記光源からの光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、光源と、前記光源から射出される光源光を複数の光束に分割する複数のレンズで構成される第１レンズ板と、前記第１レンズ板によって分割された複数の光束を入射して射出する複数のレンズで構成される第２レンズ板と、前記第２レンズ板から射出される複数の光束を単一の偏光光束に変換するための偏光分離膜と反射膜との組合せを内部に複数組有する複合プリズムとこの複数プリズムの特定の射出面に配置される１／２波長位相板とで構成される単一偏光変換照明装置とを備え、前記単一偏光変換照明装置から射出された光を液晶パネルに入射させて、この液晶パネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記単一偏光変換装置から射出された光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、光源と、前記光源から射出される光源光を複数の光束に分割する複数のレンズで構成される第１レンズ板と、前記第１レンズ板によって分割された複数の光束を入射して射出する複数のレンズで構成される第２レンズ板とで構成される照明装置とを備え、前記照明装置から射出された光を液晶パネルに入射させて、この液晶パネルから射出される光を投射用レンズに入射させて拡大投射させ、この拡大投射像により前記液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第１偏光分離部材と、他方の第１偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記一方の第１偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに前記照明装置から射出された光を入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第１偏光分離部材に入射させ、その第１偏光分離部材から射出された光を前記液晶パネルに入射させる第１偏光分離装置と、少なくともガラスプリズムで構成される偏光ビームスプリッタを有する一方の第２偏光分離部材と、他方の第２偏光分離部材とを光軸上に直列に配置することによって構成され、前記液晶パネルから射出された光を前記一方の第２偏光分離部材の偏光ビームスプリッタに入射させ、その偏光ビームスプリッタから射出された光を前記他方の第２偏光分離部材に入射させ、その第２偏光分離部材から射出された光を前記投射レンズに入射させる第２偏光分離装置とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記第１偏光分離装置の他方の第１偏光分離部材は偏光板であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜第３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記第２偏光分離装置の他方の第２偏光分離部材は偏光板であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜第３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記第１偏光分離装置の他方の第１偏光分離部材も偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜第３のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記第２偏光分離装置の他方の第２偏光分離部材も偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１〜第７のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記第２偏光分離装置を構成する複数の第２偏光分離部材は一体化され、且つ、光軸の回りに回転可能であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１又は３記載の液晶パネル検査装置において、前記第１偏光分離装置を構成する複数の第１偏光分離部材は一体化され、且つ、光軸の回りに回転可能であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の液晶パネル検査装置において、前記単一偏光変換照明装置は前記液晶パネルの形状によってユニット化されて交換可能となっていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項３記載の液晶パネル検査装置において、前記液晶パネルの形状によってユニット化されて交換可能となっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜第１１のいずれか１項記載の液晶パネル検査装置において、前記投射レンズは内部に開口絞りを有し、前記第１偏光分離装置、前記第２偏光分離装置及び前記液晶パネルは、前記投射レンズの開口絞りによって定義される主光線が光軸に平行であるテレセントリックな位置に全て配置されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の液晶パネル検査装置において、前記テレセントリックな構成は、前記第１偏光分離装置と前記単一偏光変換照明装置又は第１レンズ板と第２レンズ板とから構成される前記照明装置の間に配置されるコンデンサレンズとフィールドレンズとの機能を兼用するレンズと前記投射レンズ中において前記開口絞りより前記液晶パネル側に配置されたレンズ群との関係にて形成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の発明の液晶パネルの検査方法は、請求項８記載の液晶パネル検査装置において、前記第２偏光分離装置を光軸の回りに回転させながら投射像を観察、検査することを特徴とする。
【００２３】
請求項１５記載の発明の液晶パネルの検査方法は、請求項９記載の液晶パネル検査装置において、前記第１偏光分離装置を光軸の回りに回転させながら投射像を観察、検査することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１はこの発明の第１実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図、図２は単一変換照明装置の拡大図、図３は液晶パネル検査装置の光線図、図４は単一変換照明装置の拡大斜視図である。
【００２６】
なお、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図１及び図２に示すように定義する。Ｚ軸は紙面に垂直な軸である。
【００２７】
ランプと楕円形状の凹面鏡とからなる光源１０１から射出された光源光は凹レンズ１０２に入射して略平行光束に変換され、紫外線カットフィルターを兼用するミラー１０３を経て単一偏光変換照明装置１０４に入射する。
【００２８】
なお、この実施形態では楕円形状の凹面鏡を用いた光源を使用したが、光源１０１としてランプと放物面鏡とを用いてもよい。その際、平行光束が光源から射出されるので、平行光束に変換する成形光学系を使用する必要はない。
【００２９】
単一偏光変換照明装置１０４は第１レンズ板１０４Ａ、第２レンズ板１０４Ｂ、複合プリズム部材１０４Ｃと１／２波長位相板１０４Ｄとからなる偏光変換部材から構成される。平行光束は複数のレンズ１０４Ａ−ａをマトリックス形状に平面状に配置した第１レンズ板１０４Ａに入射して複数の光束に分割される。
【００３０】
第１レンズ板１０４Ａと相対して同様にマトリクス形状に複数のレンズ１０４Ｂ−ａを配置した第２レンズ板１０４Ｂが配置されている。第２レンズ板１０４Ｂのレンズ１０４Ｂ−ａが第１レンズ板１０４Ａの各レンズ１０４Ａ−ａの焦点位置近傍になるように第１レンズ板１０４Ａと第２レンズ板１０４Ｂとが間隔Ｄをおいて配置されている。なお、第１レンズ板１０４Ａのレンズ１０４Ａ−ａの入射光軸方向から眺めた外形は後述の検査対象の液晶パネル１０８の照明領域の比例縮小形状である。液晶パネル１０８の照明領域は通常長方形なので、レンズ１０４Ａ−ａの外形はこの実施形態では長方形である。
【００３１】
第１レンズ板１０４Ａによって分割されて形成された各光束はそれぞれ対応の第２レンズ板１０４Ｂのレンズ１０４Ｂ−ａに集光し、集光部に輝点が形成される。第２レンズ板１０４Ｂの各輝点から射出された光は第２レンズ板１０４Ｂの射出面近傍に配置された複合プリズム部材１０４Ｃと１／２波長位相板１０４Ｄとから構成される偏光変換部材に入射する。
【００３２】
偏光変換部材を構成する複合プリズム部材１０４Ｃは、内部にそれぞれ平行に配置された偏光分離面１０４Ｃ−Ｐと反射面１０４Ｃ−Ｒとの組合せの複数組と、複合プリズム部材１０４Ｃの特定射出面に配置された１／２波長位相板１０４Ｄとから構成される（図２参照）。
【００３３】
第２レンズ板１０４Ｂ−ａ上の輝点から射出された光は、隣接する複合プリズム１０４Ｃの入射面から入射し、偏光分離面１０４Ｃ−Ｐを透過するＸ軸に平行な方向に振動方向を有するＰ偏光と、偏光分離面１０４Ｃ−Ｐで反射されて隣接する反射面１０４Ｃ−Ｒに入射し、反射面１０４Ｃ−Ｒで反射され、Ｐ偏光と同一方向に進行するＺ軸に平行な方向に振動方向を有するＳ偏光とに偏光分離される。この実施形態では複合プリズム１０４ＣのＰ偏光の射出面部に１／２波長位相板１０４Ｄが配置されているので、Ｐ偏光はＳ偏光に変換される。すなわち、偏光変換部材によって、入射光は単一偏光であるＳ偏光に変換される。
【００３４】
図２を用いて偏光変換を説明する。
【００３５】
第１レンズ板１０４Ａのレンズ１０４Ａ−ａによって分割された光束は間隔Ｄをおいて対向配置された第２レンズ板１０４Ｂのレンズ１０４Ｂ−ａに集光して輝点が形成され、この輝点から射出された光は複合プリズム１０４Ｃの偏光分離面１０４Ｃ−Ｐに入射して偏光分離される。透過光は射出面に配置された１／２波長位相板１０４ＤによってＳ偏光に変換され、反射光は反射面１０４Ｃ−ＲによってＳ偏光として反射されて進行し、レンズ１０５に入射する（図１参照）。
【００３６】
凹レンズ１０２によって略平行光束に変換された光源光束を光軸に垂直な面で切断した断面形状は円形であり（図４に実線で記載）、この光源光束が第１レンズ板１０４Ａの内接円（図４に点線で記載）となるように第１レンズ板１０４Ａに入射する。図４からわかるように、第１レンズ板１０４Ａのレンズ１０４Ａ−ａは全て有効に使用される訳ではないが、レンズ１０４Ａ−ａに入射し、各レンズ１０４Ａ−ａで形成された各光束は図２に示すように進行して全てＳ偏光に変換されて単一偏光変換照明装置１０４から射出される。
【００３７】
単一偏光変換照明装置１０４から射出されたＳ偏光は、コンデンサレンズとフィールドレンズとの機能を兼用するレンズ１０５に入射し、レンズ１０５を経て偏光ビームスプリッタ１０６に入射する。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ１０６の偏光分離面は、入射光のうちの振動方向がＺ軸に平行であるＳ偏光を透過するようにＹＺ平面に垂直に、且つ、光軸に対して４５度の角度をなすように配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ１０６を透過したＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０６のＳ偏光の射出面に固着された、Ｓ偏光を透過するように偏光軸が配置された偏光板１０７に入射する。偏光板１０７を透過したＳ偏光は被検査体である液晶パネル１０８に入射する。
【００３９】
偏光ビームスプリッタ１０６は２つの直角３角プリズムを直角の頂角と相対する底面の間に偏光分離面を挟んだ構成をしている。２つのプリズムを構成する硝材は通過する偏光の偏光状態を変化させないことが重要であり、硝材の有する光弾性常数Ｃの値の絶対値が通過する光に対して１．５×１０−８ｃｍ２／Ｎ以下の値であることが望ましい。
【００４０】
被検査対象の液晶パネル１０８はＴＦＴアレイ基板と対向基板とが対向配置されるとともに、両基板間にツイストネマティック（ＴＮＴ）液晶層が挟持された構成を有する。この検査装置においては、液晶パネル１０８の対向基板側に偏光ビームスプリッタ１０６、偏光板１０７を透過したＳ偏光が入射し、液晶パネル１０８の点灯が検査される。液晶パネル１０８を透過した光は偏光分離面がＸＹ平面に垂直に、且つ、光軸に対して４５度をなすように配置された偏光ビームスプリッタ１０９に入射する。偏光ビームスプリッタ１０９を透過したＸ軸の方向に振動方向を有するＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０９の斜出面をＰ偏光が透過するように偏光軸の方向を定めて配置した偏光板１１０に入射する。偏光板１１０から射出されたＰ偏光は投射レンズ１１１に入射する。投射レンズ１１１から射出されたＰ偏光をスクリーン１１２に投射して液晶パネル１０８の検査が行われる。
【００４１】
なお、図示していないが、偏光ビームスプリッタ１０６、偏光板１０７を経て液晶パネル１０８に入射するＳ偏光のうちで、液晶パネル１０８の表示領域外に入射する光を遮光するために、液晶パネル１０８の表示領域の外側部を覆うように遮光板を液晶パネル載置用治具を用いて配置する必要がある。液晶パネル１０８の外側に入射した光が投射レンズ１１１に入射してスクリーン１１２に投射されると、液晶パネル１０８の検査を精度良く行うことができないからである。
【００４２】
前述のように、この実施形態ではＴＮＴ液晶を用いているので、液晶パネル１０８の電圧無印加時にはノーマリーホワイト表示となるように、液晶パネル１０８に入射する偏光（Ｓ偏光）と射出される偏光（Ｐ偏光）との振動方向が直交する。すなわち、入射側に配置した偏光ビームスプリッタ１０６と射出側に配置された偏光ビームスプリッタ１０９との偏光分離部は互いにこの偏光分離部を透過する偏光の振動方向が直交する関係にあり、それぞれの偏光ビームスプリッタの射出面に配置された偏光板１０７、１１０の偏光軸は互いに直交する関係にある。
【００４３】
この実施形態では、液晶パネル１０８の射出面側に配置した偏光ビームスプリッタ１０９と偏光板１１０とは、一体的に光軸の回りに回転可能であるので、液晶パネル１０８に入射し、液晶パネル１０８から射出された光の偏光の状態を精度良く検査することができる。つまり、偏光ビームスプリッタ１０９に入射する液晶パネル１０８から射出された偏光の振動方向の観察では、その偏光が透過する偏光ビームスプリッタ１０９の偏光分離面を偏光板１１０とともに光軸の回りに回転させ、透過光の強度を観察することによって精度良く観察、検査することができる。従来例のように液晶パネル７００の射出面側に偏光板５４５だけを配置し、偏光板５４５だけを回転をさせたとしても、偏光ビームスプリッタと比較するとその感度は悪く、精度の良好な検査は不可能である。
【００４４】
また、光源光の光量が大きい場合であっても、この実施形態に係る偏光ビームスプリッタ１０９はガラス部材からなるプリズム部材で構成されるので、入射光量の増加にも十分耐えることが可能であり、偏光板で吸収される光量の増大によって偏光板の偏光分離機能が劣化し、検査自体ができなくなるという従来例の問題を解決することができる。この光量増加に対する問題解決手段において、液晶パネル１０８の射出面側に配置した偏光ビームスプリッタ１０９のみならず、入射面側に配置した偏光ビームスプリッタ１０６も同様の効果を奏することが可能であり、入射光の増加に係る偏光分離機能の担保に大きく貢献できる。この実施形態においては、偏光板１０７，１１０はそれぞれ偏光ビームスプリッタ１０６，１０９の射出面側に配置されているので、光源光量の増加によっても、偏光板による光の吸収をほとんど無くすことが可能となり、高輝度の光に対しての液晶パネルの検査に対応できる。
【００４５】
次に、図３に示した液晶パネル検査装置の光線図について説明する。
【００４６】
ここでは光線が投射レンズ１１１から光源方向へ逆行するものとして光線としてこの光線図を説明する。
【００４７】
投射レンズ１１１は、液晶パネル１０８側の前群レンズ１１１ａと、スクリーン側の後群レンズ１１１ｂと、前群レンズ１１１ａと後群レンズ１１１ｂの間であって、前記前群レンズ１１１ａの焦点距離位置に配置された開口絞り１１１ｃとを有する。
【００４８】
開口絞り１１１ｃの中心を通過する光軸と光軸に対して所定の角度を有する光線Ｌ１、Ｌ２とを考える。光線Ｌ１、Ｌ２は前群レンズ１１１ａによって光軸に平行な光線に変換されて逆行し、偏光板１１０、偏光ビームスプリッタ１０９、液晶パネル１０８の表示領域の両端部の位置関係が維持された状態で進行し、更に、偏光板１０７、偏光ビームスプリッタ１０６の位置関係が維持された状態で進行し、フィールドレンズとコンデンサレンズとを兼用するレンズ１０５に入射する。フィールドレンズとコンデンサレンズとの機能を兼用するためにレンズ１０５の焦点距離の位置にはそれぞれ液晶パネル１０８と第２レンズ板１０４Ｂとを配置する構成が採用されているので、光線Ｌ１、Ｌ２は第２レンズ板１０４Ｂの光軸の通過するレンズ１０４Ｂ−ａに集光し、この位置で交差して進行し、対応する第１レンズ板１０４Ａのレンズ１０４Ａ−ａの両端に進行して、光源の１０１のランプに集光する。
【００４９】
この光線Ｌ１、Ｌ２は定義から、投射レンズ１１１の開口絞り１１１ｃによって決定される主光線である。この主光線が光軸に平行な関係を有する、いわゆるテレセントリックな関係にある位置に偏光ビームスプリッタ１０６、偏光板１０７、液晶パネル１０８、偏光ビームスプリッタ１０９、偏光板１１０が配置されている。
【００５０】
これにより、液晶パネル１０８の検査用のスクリーン１１２への投射像に、これら部材の入射光線の入射角度に依存する特性の差によるカラーシェーディング等は発生しないので、投射像を検査することにより、液晶パネル自体の性能を明確に検査できるという効果を奏する。
【００５１】
更に、レンズ１０５は前述のように、コンデンサレンズの機能も有するので、第２レンズ板１０４Ｂの各レンズ１０４Ｂ−ａに形成された輝点から射出された光束を液晶パネル１０８上に重畳させて照射できるので、均一照明が可能となる。これにより、スクリーン１１２上の投射ムラを液晶パネル１０８自体の性能ムラとして明白に観察することが可能となる。
【００５２】
この第１実施形態の液晶パネル検査装置によれば、偏光ビームスプリッタ１０６を経た偏光光を液晶パネル１０８に入射させ、この液晶パネル１０８から射出された光を偏光ビームスプリッタ１０９で検光して取り出す構成を採用したので、光源光の光量が増大して高輝度の検査用投射像が形成されても、安定した検査が可能となる。
【００５３】
また、検光用の偏光ビームスプリッタを光軸の回りに回転できる構成としたので、被検査物たる液晶パネルの偏光特性を精度良く検査することも可能となる。
【００５４】
図５はこの発明の第２実施形態に係る液晶パネル検査装置の光線図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
この実施形態の液晶パネル１１８の大きさ及び形状は第１実施形態の液晶パネル１０８の大きさ及び形状と異なる。液晶パネル１１８は液晶パネル１０８より小さい。
【００５６】
また、この実施形態の単一偏光変換照明装置１１４の第１レンズ板１１４Ａのレンズ１１４Ａ−ａ、第２レンズ板１１４Ｂのレンズ１１４Ｂ−ａの大きさ及び形状は第１実施形態の第１レンズ板１０４Ａのレンズ１０４Ａ−ａ、第２レンズ板１０４Ｂのレンズ１０４Ｂ−ａの大きさ及び形状と異なる。なお、レンズ１１４Ａ−ａとレンズ１１４Ｂ−ａとの間隔は第１実施形態と同じくＤである。
【００５７】
また、第２レンズ板１１４Ｂのレンズ１１４Ｂ−ａの大きさ及び形状の変化に伴う、複合プリズム１１４Ｃの偏光分離面１１４Ｐと反射面１１４Ｒとの大きさ及び配置間隔も第１実施形態と異なる。
【００５８】
第１レンズ板１１４Ａと第２レンズ板１１４Ｂとの全体の大きさは実質的に同じであるが、前述のようにそれらを構成するレンズ１１４Ａ−ａとレンズ１１４Ｂ−ａとの外形の大きさは、液晶パネルの大きさに比例して第１実施形態より小さくなる。その外形の形状は使用する液晶パネルの形状の比例縮小形状であることは第１実施形態と同様である。
【００５９】
この実施形態の場合、重要なのは、輝点の形成される位置である第２レンズ板１１４Ｂの配置される位置であり、第１実施形態の第２レンズ板１０４Ｂと同様に第２レンズ板１１４Ｂをレンズ１０５の焦点距離に配置することである。
【００６０】
この実施形態では、第１レンズ板１１４Ａと第２レンズ板１１４Ｂとの間隔を第１実施形態と同様にしたレンズ板の組合せと、偏光分離面と反射面との組合せを複数組有する複合プリズム１１４Ｃと、複合プリズム１１４Ｃの所定射出面に配置した１／２波長位相板１１４Ｄとからなる偏光変換部材とからなる単一偏光変換照明装置を、液晶パネルの大きさ、形状に基づいてユニット化してそれぞれ用意しておき、被検査物たる液晶パネル１１８の形状、大きさに応じてそれを交換、配置することにより、液晶パネル１１８の検査を同一の検査装置で行う。
【００６１】
液晶パネル１１８の大きさ、形状の変化に応じて準備しておくユニット化された単一偏光変換照明装置を交換して配置する際には、そのユニット中の第１レンズ板１１４Ｂの位置をレンズ１０５の焦点位置に配置することにより、図５の光線図に示すように第１実施形態と同様に、被検査物である液晶パネル１１８に対して輝点から射出された光束を重畳させて均一照明が可能であり、投射レンズ１１１の開口絞り１１１Ｃで定義される主光線がテレセントリックな位置に液晶パネル１１８、偏光ビームスプリッタ１０６，１０９、偏光板１０７，１１０を配置することができるので、第１実施形態の検査装置と同様な効果を奏する液晶パネル検査装置を提供することができる。
【００６２】
図６はこの発明の第２実施形態の変形例に係る液晶パネル検査装置の光線図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
この変形例の単一偏光変換照明装置１２４においては、液晶パネル１１８の形状が液晶パネル１０８の比例縮小形状であるとすると、第１レンズ板１２４Ａのレンズ１２４Ａ−ａと、第２レンズ板１２４Ｂのレンズ１２４Ｂ−ａとの外形は第１実施形態の第１レンズ板１０４Ａ、第２レンズ板１０４Ｂの各レンズ１０４Ａ−ａ、１０４Ｂ−ａの外形と同じである。
【００６４】
上記第２実施形態では、レンズ１１４Ａ−ａと１１４Ｂ−ａとを間隔Ｄをおいて配置したが、この変形例では、レンズ１２４Ａ−ａとレンズ１２４Ｂ−ａとの間隔ＤＤを、レンズ１１４Ａ−ａに対するレンズ１２４Ａ−ａの大きさに比例する長さにした。
【００６５】
レンズ板１２４Ａ、１２４Ｂのそれぞれの全体の大きさを図４に示す大きさと実質的に同じとすることは第１実施形態と同様である。
【００６６】
この構成の偏光変換装置をユニット化して、液晶パネル１１８の大きさに応じて準備しておき、このユニットを交換して第２レンズ板１２４Ｂの位置をレンズ１０５の焦点位置に配置することにより、図６の光線図に示すように第２実施形態と同様に、被検査物たる液晶パネル１１８に対して輝点から射出された光束を重畳させて均一照明が可能であり、投射レンズ１１１の開口絞り１１１Ｃにて定義される主光線がテレセントリックな位置に液晶パネル１１８、偏光ビームスプリッタ１０６，１０９、偏光板１０７，１１０を配置することができるので、第２実施形態の検査装置と同様な効果を奏する液晶パネル検査装置を提供することが可能となる。
【００６７】
図７はこの発明の第３実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図、図８は第１レンズの外形を示す図、図９は液晶パネル検査装置の光線図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
この実施形態では、第１実施形態で使用した単一偏光変換照明装置１０４の代わりに、第１レンズ板２０４Ａと第２レンズ板２０４Ｂとからなる照明装置２０４を採用した。
【００６９】
また、偏光変換部材としての複合プリズム部材と１／２波長位相板とを使用しない代わりに、レンズ１０５の後に、偏光ビームスプリッタ２０６を配置した。
【００７０】
更に、第１レンズ板２０４Ａと第２レンズ板２０４Ｂとを構成するレンズ２０４Ａ−ａ、レンズ２０４Ｂ−ａの光軸から見た外形は第１実施形態と異なる。レンズ２０４Ａ−ａ及びレンズレンズ２０４Ｂ−ａの外形はそれぞれ液晶パネルの照明領域形状の比例縮小形状ではなく、正六角形形状である。
【００７１】
図８に示す円形の外形は入射光束の外形と一致しており、レンズ２０４Ａに入射した光源光束はレンズ２０４Ａ−ａによって複数の光束に分割され、各光束は収束して、第２レンズ板２０４Ｂのレンズ２０４Ｂ−ａに入射し、輝点が構成される。
【００７２】
第２レンズ板２０４Ｂのレンズ２０４Ｂ−ａ上の輝点から射出された光はコンデンサレンズとフィールドレンズとの機能を兼用するレンズ１０５に入射し、レンズ１０５から射出されて紙面に対して垂直な方向に振動方向を有する偏光を入射光軸と同じ方向に透過するようにＹＺ平面に垂直に、且つ、光軸に対して４５度となるように偏光分離面を配置した偏光ビームスプリッタ２０６に入射し、偏光ビームスプリッタ２０６によって透過して進行する偏光と反射して廃棄される偏光とに偏光分離される。
【００７３】
偏光ビームスプリッタ２０６を透過して進行する偏光は偏光ビームスプリッタ２０６の射出面に配置された偏光ビームスプリッタ１０６に入射する。偏光ビームスプリッタ１０６の偏光分離面は偏光ビームスプリッタ２０６と同様に紙面に垂直な方向に振動する偏光を透過するように偏光ビームスプリッタ２０６の偏光分離面と平行に配置されているので、入射偏光は透過して進行し、同様に紙面に垂直な方向に振動する偏光を透過するように偏光軸を配置した偏光板１０７に入射して透過し、被検査対象の液晶パネル１０８に入射する。
【００７４】
液晶パネル１０８から射出された光は偏光ビームスプリッタ１０９に入射する。偏光ビームスプリッタ１０９の偏光分離面は紙面に平行な振動方向を有する偏光を透過するようにＸＺ平面に垂直に、且つ光軸に対して４５度をなすように配置されているので、紙面に平行な振動方向の偏光のみが透過して進行し、同様に紙面に平行な振動方向の光を透過するように偏光軸を配置した偏光板１１０に入射し、偏光板１１０を透過した偏光が投射レンズ１１１に入射し、スクリーン１１２に投射される。
【００７５】
この実施形態では、第１レンズ板２０４Ａを構成する複数のレンズ２０４Ａ−ａの外形は図８に示すとおりなので、図９の光線図に示すように、レンズ１０５のコンデンサレンズの機能から、液晶パネル１０８上で第２レンズ板２０４Ｂのレンズ２０４Ｂ−ａ上の輝点から射出された光を重畳させて均一照明が達成される。通常の液晶パネルの形状は長方形なので、その外周部も６角形状に照明される。液晶パネルの１０８には図示しないが、その外周部に入射する光をカットする遮光板を有した載置用治具に液晶パネルを配置して検査を行うことは上記各実施形態と同様である。
【００７６】
この実施形態においても、図９の光線図に示すように投射レンズ１１１の開口絞り１１１Ｃによって定義される主光線とレンズ１０５と投射レンズ１１１との間に配置される偏光ビームスプリッタ２０６、１０６、１０９、偏光板１０７、１１０及び液晶パネル１０８の光軸とは平行な関係にある。
【００７７】
この実施形態の特徴は、偏光ビームスプリッタ２０６，１０６及び偏光板１０７が一体化されて、光軸の回りに回転可能となっていることである。偏光ビームスプリッタ２０６，１０６及び偏光板１０７を光軸の回りに回転させることにより、液晶パネル１０８に入射させる偏光の振動方向を回転に伴って変化させることができる。この回転に伴って液晶パネル１０８に入射する偏光の振動方向を変化させながらスクリーン１１２上の投射像を観察することにより、液晶パネル１０８中の異物を容易に検出することができる。
【００７８】
また、偏光ビームスプリッタ１０９と偏光板１１０とが同様に光軸の回りに回転可能となっていることから、両部材１０９，１１０を回転させてスクリーン１１２上の投射像を観察、検査することにより液晶パネル１０８の射出光の偏光特性を精度良く調べることができる。
【００７９】
この実施形態においては、液晶パネルの入射前に配置された偏光ビームスプリッタ２０６，１０６及び偏光板１０７を一体的に光軸の回りに回転させ、液晶パネル１０８に入射する偏光の振動方向を変化させながら投射像を観察することが可能となるので、液晶パネル１０８の中の異物の検出が可能となるとともに、液晶パネル１０８の入射偏光を形成するのに、ガラス材を用いたプリズムから構成される偏光ビームスプリッタ２０６，１０６を経由し、偏光板１０７を経た光を使用するので、偏光板１０７の性能を劣化させないで高輝度の偏光を液晶パネル１０８に入射させることが可能となり、高輝度の光による液晶パネル１０８の異物検査が可能となる。
【００８０】
図１０はこの発明の第４実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図であり、第３実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００８１】
上記第３実施形態では、偏光板１０７，１１０を使用したが、この第４実施形態では、偏光板を使用していない。液晶パネル１０８から射出された光は偏光ビームスプリッタ１０９，２０９を経て投射レンズ１１１に入射し、スクリーン１１２に投射されて液晶パネル１０８が検査される。
【００８２】
このように、本実施形態では偏光板を使用しないので、更なる高輝度の液晶パネル１０８への照明と、スクリーン１１２上への投射とが可能となる。偏光ビームスプリッタ２０９の偏光分離面の配置方向は、前側に配置されている偏光ビームスプリッタ２０６と平行であって、ＹＺ平面に垂直で光軸に対して４５度の傾きを有する。
【００８３】
レンズ１０５を経た光を偏光ビームスプリッタ２０６，１０６の透過光として取り出し、液晶パネル１０８に入射させ、液晶パネル１０８を透過した射出光のうちの偏光ビームスプリッタ１０９，２０９の透過光をスクリーン１１２に投射させる。
【００８４】
偏光ビームスプリッタ２０６，１０６は一体化され、偏光分離面は互いに平行でＸＹ平面に垂直で光軸に対して４５度の傾きを有している。偏光ビームスプリッタ２０６と偏光ビームスプリッタ１０６とは一体的に光軸の回りに回転可能であることは上記各実施形態と同様である。また、偏光ビームスプリッタ１０９と偏光ビームスプリッタ２０９とも同様に一体化され、同様に光軸の回りに回転可能である。
【００８５】
このような構成とすることによって、更なる高輝度照明が可能である他に、液晶パネルの偏光特性の検査の感度を更に良好にすることができる。全ての偏光ビームスプリッタ２０６、１０６、１０９、２０９及び液晶パネル１０８は同様に投射レンズ１１１の開口絞りによって決定される主光線が光軸に平行なテレセントリックな位置に配置されることは同様である。また、投射像の照度ムラとして液晶パネルの特性ムラを精度良く検査できる。
【００８６】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、高輝度入射光下における液晶パネルの性能を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は単一変換照明装置の拡大図である。
【図３】図３は液晶パネル検査装置の光線図である。
【図４】図４は単一変換照明装置の拡大斜視図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態に係る液晶パネル検査装置の光線図である。
【図６】図６はこの発明の第２実施形態の変形例に係る液晶パネル検査装置の光線図である。
【図７】図７はこの発明の第３実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図である。
【図８】図８は第１レンズの外形を示す図である。
【図９】図９は液晶パネル検査装置の光線図である。
【図１０】図１０はこの発明の第４実施形態に係る液晶パネル検査装置の基本構成を示す図である。
【図１１】図１１は従来の液晶パネル検査装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１　光源
１０４Ａ，１１４Ａ，１２４Ａ，２０４　第１レンズ板
１０４Ｂ、１１４Ｂ、１２４Ｂ，２０５　第２レンズ板
１０４Ｃ、１１４Ｃ、１２４Ｃ　複合プリズム部材
１０４Ｄ、１１４Ｄ、１２４Ｄ　１／２波長位相板
１０６，１０９，２０６，２０９　偏光ビームスプリッタ
１０７，１１０　偏光板
１０８　液晶パネル
１１１　投射用レンズ
【図１】
2004020602.tif 000003
【図２】
2004020602.tif 000004
【図３】
2004020602.tif 000005
【図４】
2004020602.tif 000006
【図５】
2004020602.tif 000007
【図６】
2004020602.tif 000008
【図７】
2004020602.tif 000009
【図８】
2004020602.tif 000010
【図９】
2004020602.tif 000011
【図１０】
2004020602.tif 000012
【図１１】
2004020602.tif 000013