(57)【要約】【課題】  短時間に高精度の劣化試験を実施することができる劣化試験装置を提供する。【解決手段】  本発明の劣化試験装置１００は、液晶パネル１５の耐光性評価のための劣化試験装置であって、前記液晶パネル１５の劣化処理に用いるレーザ光ＬＢを出力するレーザ光源１０と、前記液晶パネル１５の光学特性の評価に用いる観察光ＯＢを出力する観察光源３１と、前記液晶パネル１５に照射した後の前記観察光ＯＢを検出する観察光検出部３４と、前記観察光検出部３４に対して斜めに入射する前記観察光ＯＢの位相差を補償する位相補償手段５０とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2007093438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの耐光性評価のための劣化試験装置であって、
前記液晶パネルの劣化処理に用いるレーザ光を出力するレーザ光源と、
前記液晶パネルの光学特性の評価に用いる観察光を出力する観察光源と、
前記液晶パネルに照射した後の前記観察光を検出する観察光検出部と、
前記観察光検出部に対して斜めに入射する前記観察光の位相差を補償する位相補償手段とを備えたことを特徴とする劣化試験装置。
【請求項２】
前記液晶パネルから前記観察光検出部に至る前記観察光の光路上にレンズが設けられており、前記位相補償手段は、前記レンズに対して斜めに入射する前記観察光の位相差を補償することを特徴とする請求項１記載の劣化試験装置。
【請求項３】
前記レーザ光の光路と前記観察光の光路とが、前記レンズを共用するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の劣化試験装置。
【請求項４】
前記位相補償手段は、前記観察光の光路に対して進退自在に構成されていることを特徴とする請求項３記載の劣化試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劣化試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶パネルの信頼性評価の１つとして耐光性試験が行われている。例えば、液晶プロジェクタにおいてライトバルブとして用いられる液晶パネルは、強い光が長時間に渡って照射されて各構成要素（部品、部材）に劣化が生じやすいので、耐光性試験は所望の品質を確保する上で重要である。
【０００３】
このような液晶パネルの耐光性においては、長い場合には数ヶ月といったオーダでの試験期間を要する場合がある。しかし、製品開発期間の短縮化が求められる状況ではこのような長期間の試験は許容しがたい。
【０００４】
これに対して、評価期間を短縮する手法の１つとして、実際の使用状況よりも過酷な条件による負荷をかけて試験を行い、その結果から長期間の使用後における劣化を予測する、いわゆる加速試験が知られている。このような液晶パネルの耐光性評価に関する従来技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−４５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の耐光性評価の方法では、メタルハイドロランプ、ＵＨＰランプあるいはハロゲンランプなどの光源を用いて液晶パネルに光を照射しているため、集光性が低く、高エネルギー密度が得られず、短時間で劣化現象を発現させることが難しかった。このため、液晶パネルの耐光性の評価に長時間を要することとなり、製品開発期間の短縮化の妨げとなっていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、短時間に高精度の劣化試験を実施することができる劣化試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の劣化試験装置は、液晶パネルの耐光性評価のための劣化試験装置であって、前記液晶パネルの劣化処理に用いるレーザ光を出力するレーザ光源と、前記液晶パネルの光学特性の評価に用いる観察光を出力する観察光源と、前記液晶パネルに照射した後の前記観察光を検出する観察光検出部と、前記観察光検出部に対して斜めに入射する前記観察光の位相差を補償する位相補償手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、劣化処理用の光源としてレーザ光源を用いているので、レーザ光の強いエネルギーによって被検物である液晶パネルに対して短時間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。
また、観察光源と観察光検出部とを備えているので、液晶パネルの劣化処理と、劣化部位の検査（光学特性の検査）とを並行して行なうことができる。この際、観察光検出部に対して斜めに入射する観察光の位相差を位相補償手段によって補償しているので、より精度の高い耐光性評価が可能である。つまり、レーザ光の照射される領域（試験対象領域）は非常に小さいため、当該領域を観察する場合には観察光をレンズ等の拡大光学系によって拡大させてから観察する必要があるが、このようにすると、観察光のうちかなり大きな開き角を持つ光までが観察されてしまい、観察によって得られる光学特性の変化を正確に見積もることができない場合がある。例えば、光学特性としてコントラストを測定する場合には、液晶パネルの設計値よりも大きく異なったリタデーションを持つ光までが観測されてしまい、劣化された部分と劣化されない部分とのコントラストが低下して劣化の判断が的確に行なえなくなるが、本発明のように観察光検出部に斜めに入射される観察光を位相補償手段によって補償した場合には、このような入射角度によるリタデーションのずれが解消されるので、より正確な評価を行なうことができるようになる。
【０００８】
なお、位相補償手段としては、一般に液晶パネルの視覚補償フィルムとして用いられている公知の位相補償フィルムを採用することができるが、フィルム以外の他の形態を有する位相補償手段を採用することも可能である。係る位相補償手段は、劣化試験を行なう液晶パネルの液晶のモード、すなわちＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の液晶のモードに従って、最も効果のあるタイプを選定することができる。
【０００９】
本発明においては、前記液晶パネルから前記観察光検出部に至る前記観察光の光路上にレンズが設けられており、前記位相補償手段は、前記レンズに対して斜めに入射する前記観察光の位相差を補償するものとすることができる。
この構成によれば、観察光の光路上にレンズが設けられているので、より拡大した状態で液晶パネルの劣化部位を観察することができる。この際、レンズに斜めに入射する観察光の位相差は位相補償手段によって補償されるため、レンズのＮＡ（開口数）が大きくても正確な光学特性の評価を行なうことが可能である。
【００１０】
本発明においては、前記レーザ光の光路と前記観察光の光路とが、前記レンズを共用するように構成されているものとすることができる。
この構成によれば、レーザ光を液晶パネル上に集光することができる。すなわち、レーザ光のスポット径を絞ることによって、液晶パネルに対するレーザ光の照射領域（試験対象領域）を微小化できるため、例えば、液晶パネルに形成された特定の構造物を避けて所望の領域のみに選択的にレーザ光を照射するといったことも可能になる。例えば、ブラックマトリクス（遮光膜）を避けて画素内のみにレーザ光を照射することで、ブラックマトリクスの温度上昇による測定誤差の影響をなくすことが可能である。また、レーザ光の光路と観察光の光路とが１つのレンズを共用するので、試験対象領域と観察視野の中心とが一致し、観察を行ない易くなるという利点もある。
【００１１】
本発明においては、前記位相補償手段は、前記観察光の光路に対して進退自在に構成されているものとすることができる。
観察光の光路とレーザ光の光路とがレンズの部分で重なるように構成されている場合には、位相補償手段を観察光の光路上（すなわちレーザ光の光路上）に固定してしまうと、レーザ光の強いエネルギーによって位相補償手段が劣化する可能性があるが、本発明のように位相補償手段を観察光の光路に対して進退自在に構成した場合には、例えば劣化処理中は当該光路から位相補償手段を退避させ、劣化部位を観察するときにのみ当該光路に挿入するようにすることで、このような問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の劣化試験装置、及びそれを用いた劣化試験方法の実施の形態について説明する。以下の実施形態で説明する劣化試験方法は、被検物に対してレーザ光を照射し、これにより劣化された前記被検物の劣化部位を光学的に観察することによって、前記被検物の劣化度合いを評価するものである。ここでは、被検物として、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶パネルを用いる。
【００１３】
［第１の実施の形態］
［劣化試験装置］
図１は、本実施形態の劣化試験装置の概略構成を示す図である。
図１に示す劣化試験装置１００は、レーザ光ＬＢを出力するレーザ光源１０と、観察光ＯＢを出力する観察光源３１との２つの光源を備えている。被検物である液晶パネル１５は被検物支持部１９に支持されており、光学系により導光されたレーザ光ＬＢと観察光ＯＢとは、いずれも液晶パネル１５に導かれるようになっている。
【００１４】
レーザ光源１０は、例えば発振波長４０６ｎｍの青紫レーザ光を出力するレーザ光源であり、レーザ光ＬＢをその波長、照射エネルギー、及び照射時間のうち、少なくとも１つを可変パラメータとして出力可能なものとされる。本実施形態の劣化試験装置１００は、レーザ光照射により液晶パネル１５の配向膜等を劣化させ、液晶の配向性低下の程度を観測して液晶パネル１５の耐光性を評価するものであるから、レーザ光源１０には、液晶パネル１５に対し短時間で所望の劣化を生じさせることができるものが用いられる。
【００１５】
レーザ光源１０から出力されたレーザ光ＬＢは、ＮＤフィルタ１２により測定に必要な光量に絞られた後、ハーフミラー１３により反射されて集光レンズ１４に入射し、集光レンズ１４により所定のスポット径に調整された後、液晶パネル１５の試験対象領域（レーザ光照射領域）ＰＳに照射される。
【００１６】
レーザ光源１０とＮＤフィルタ１２との間に設けられたシャッタ１１は、レーザ光ＬＢの光路に対し進退自在の遮光素子である。シャッタ１１は、シャッタ１１を駆動するシャッタ駆動部４１を介して制御装置４０に接続されている。制御装置４０は、シャッタ駆動部４１を介してシャッタ１１の動作を制御することができ、かかるシャッタ１１により任意のタイミングでレーザ光ＬＢを遮断することで、液晶パネル１５に入射させる光（レーザ光ＬＢ／観察光ＯＢ）を切り替えることができるようになっている。
【００１７】
観察光源３１は、例えば蛍光ランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、発光ダイオード等を用いた光源であり、液晶パネル１５が搭載される実機（液晶表示装置、プロジェクタ）が備える光源と同種のものを用いることもできる。液晶パネル１５の劣化状態を目視観察するには、観察光源３１に白色光を出力する光源を用いると、実機での表示状態を再現しやすくなり、また目視観察も容易になる。
【００１８】
観察光源３１は、液晶パネル１５を支持する被検物支持部１９の背面側（集光レンズ１４と反対側）に設けられており、観察光源３１から出力された観察光ＯＢは、同じく被検物支持部１９の背面側に設けられた偏光板１７を介して液晶パネル１５に照射される。液晶パネル１５に照射された観察光ＯＢは、その一部が液晶パネル１５を透過し、集光レンズ１４及びハーフミラー１３を介して、後述のＣＣＤカメラ３４によって検出される。この場合、集光レンズ１４は、ＣＣＤカメラ３４に設けられた図示略の結合レンズと共に、観察光ＯＢを拡大する拡大光学系を構成する。すなわち、集光レンズ１４は、レーザ光ＬＢを液晶パネル１５上に集光させる集光光学系として機能すると共に、観察光ＯＢを拡大してＣＣＤ面上に結像させる拡大光学系としても機能する。レーザ光ＬＢの光路と観察光ＯＢの光路は、１つの集光レンズ１４を共用するように構成されており、これにより試験対象領域ＰＳと観察視野の中心とが一致するようになっている。
【００１９】
ミラー３３の外側（液晶パネル１５と反対側）には、レーザ光ＬＢ及び観察光ＯＢの光学系を一部共有するＣＣＤカメラ３４が設けられている。ＣＣＤカメラ３４は、液晶パネル１５の少なくとも表面の一部を撮像し、その撮像用光源としては観察光源３１が使用される。液晶パネル１５を透過した観察光ＯＢの光量はＣＣＤカメラ３４によって検出可能であり、この点においてＣＣＤカメラ３４は、液晶パネル１５に照射した後の観察光ＯＢを検出する観察光検出手段として機能する。
【００２０】
ＣＣＤカメラ３４は、制御装置４０と接続されている。ＣＣＤカメラ３４で撮像された画像情報は、必要に応じて画像処理された後、制御装置４０のモニタに表示される。ＣＣＤカメラ３４及びモニタは、例えば、液晶パネル１５の試験対象領域ＰＳを目視観察するための画像観察手段、液晶パネル１５，２５上の試験対象領域ＰＳとレーザ光ＬＢの光軸との位置合わせをするための位置決め手段、及び前記試験対象領域ＰＳと観察光ＯＢとの位置合わせをするための位置決め手段等として用いられる。
【００２１】
ハーフミラー１３からＣＣＤカメラ３４に至る光路上には、偏光板３６が設けられている。偏光板３６は、液晶パネル１５の背面側に設けられた偏光板１７と対をなすものである。偏光板１７及び偏光板３６は、レーザ光ＬＢを照射することによる液晶パネル１５の劣化状態を、液晶パネル１５の液晶層のΔｎ（屈折率；光学異方性）の変化として検出するために設けられるものである。すなわち、液晶パネル１５の配向膜等が劣化されると、液晶の配向状態も変化するので、偏光板３６を透過した観察光ＯＢの光量を劣化処理の前後で比較すれば、液晶パネル１５の劣化量を透過光量の変化量として容易に調べることができる。この場合、ＣＣＤカメラ３４による撮像情報をコンピュータ等で解析すれば、劣化部位の光学的特性等を正確に評価することが可能になる。なお、液晶パネル１５に予め偏光板が設けられている場合には、偏光板１７及び偏光板３６は省略することができる。
【００２２】
液晶パネル１５から集光レンズ１４に至る観察光ＯＢの光路上には、位相補償フィルム５０が設けられている。位相補償フィルム５０は、液晶パネル１５中を斜めに通過した観察光ＯＢの位相差を補償する位相補償手段である。
【００２３】
前述のように、液晶パネル１５を透過した観察光ＯＢは、集光レンズを含む拡大光学系を通して結像させてからＣＣＤカメラ３４によって観察されるが、集光レンズ１４にはＮＡ（開口数）の高い顕微鏡レンズが使用されるため、液晶パネル１５内を透過する観察光ＯＢのうち、かなり大きな開き角を持つ光までが結像に寄与してしまい、観察によって得られる光学特性の変化を正確に見積もることができない場合がある。例えば、光学特性としてコントラストを測定する場合には、液晶パネル１５の設計値よりも大きく異なったリタデーションを持つ光までが観測されてしまい、劣化された部分と劣化されない部分とのコントラストが低下して劣化の判断が的確に行なえなくなるが、本実施形態のように集光レンズ１４に斜めに入射される観察光ＯＢを位相補償フィルム５０によって補償した場合には、このような入射角度によるリタデーションのずれが解消されるので、より正確な評価を行なうことができるようになる。
【００２４】
位相補償フィルム５０としては、一般に液晶パネルの視覚補償フィルムとして用いられている公知の位相補償フィルムを採用することができる（例えば、特許第３３４２９４０号）。ただし、フィルム以外の他の形態を有する位相補償手段を採用することも可能である。係る位相補償手段は、劣化試験を行なう液晶パネルの液晶のモード、すなわちＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の液晶のモードに従って、最も効果のあるタイプを選定することができる。
【００２５】
被検物支持部１９に支持された液晶パネル１５は、制御装置４０に接続されている。制御装置４０は、液晶パネル１５を駆動する図示略のパネル駆動部を介して液晶パネル１５に任意の動作を行なわせることができるようになっている。このため、観察光ＯＢを照射した状態で液晶パネル１５を動作させれば、液晶パネル１５の電気光学特性（電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）特性）を容易に得ることができ、レーザ光ＬＢの照射による劣化処理と並行して、あるいは劣化処理と交互に、電気光学特性の測定を行なうことができる。
【００２６】
以上に説明した劣化試験装置１００によれば、劣化処理用の光源としてレーザ光源１０を用いているので、レーザ光の強いエネルギーによって液晶パネル１５に対して短時間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。
【００２７】
また、レーザ光源１０と観察光源３１の双方を備えているので、レーザ光ＬＢを液晶パネル１５に照射することによる劣化処理と、観察光ＯＢを液晶パネル１５に照射することによる液晶パネル１５の劣化状態の検査とを１台の試験装置で行うことができる。特に、液晶パネル１５の検査を、液晶パネル１５を被検物支持部１９に支持した状態で行なうことができることから、液晶パネル１５の加速劣化試験を簡便且つ正確に実施することが可能である。
【００２８】
また、液晶パネル１５からＣＣＤカメラ３４に至る観察光ＯＢの光路上に位相補償フィルム５０を設けて、ＣＣＤカメラ３４に対して斜めに入射する観察光の位相差を位相補償手段によって補償しているので、大きな開き角によって入射される観察光ＯＢのリタデーションのずれを解消することができ、より精度の高い耐光性評価を行なうことが可能である。
【００２９】
なお、図１に示すレーザ光ＬＢ及び観察光ＯＢの光学系は、その主要部のみを簡略化して表示したものであり、試験装置の設計に応じた構成部材の変更／追加を妨げるものではない。例えば、液晶パネル１５を支持する被検物支持部１９には、液晶パネル１５の温度制御を行なう温度制御部を設けることができる。かかる温度制御部により液晶パネル１５を冷却ないし加熱し、試験中の液晶パネル１５の温度を一定に保持するようにすることで、レーザ光照射での加熱に起因する液晶パネル１５の劣化を抑制しつつ劣化試験を行なうことができるので、液晶パネル１５の劣化因子から熱に起因する部分を排除し、光照射による液晶パネル１５の劣化現象を正確に観測することが可能になる。
【００３０】
［液晶パネル］
ここで、被検物である液晶パネルの構成について説明する。
図２（ａ）は液晶パネル１５の一例を示す模式図である。図２（ａ）は、ＴＮモードの液晶層を具備したＴＦＴアクティブマトリクス型の液晶パネル１５の部分断面構成図であるが、液晶パネル１５はＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の他の液晶モードのものであってもよく、その駆動形式（アクティブマトリクス型／パッシブマトリクス型）も限定されない。また液晶パネル１５は、透過型に限らず、反射型、半透過反射型のものであってもよい。反射型の液晶パネルの劣化試験を行う場合にも、観察光の検出手段の配置を変更するのみで容易に対応できる。
【００３１】
なお、図２では、３つの画素Ｐ１〜Ｐ３のみを示しているが、実際には画素Ｐ１〜Ｐ３と同様の構成の画素が平面視マトリクス状に配列形成された構成を備えている。また、各画素Ｐ１〜Ｐ３に対応して設けられるスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）についての図示は省略している。
【００３２】
図２（ａ）に示す液晶パネル１５は、液晶層１５５を挟持して対向する一対の基板１５１，１５２を備えている。基板１５１，１５２は、石英、ガラス、プラスチック等の透明基板であり、両基板の対向面に介在させた図示略のスペーサにより所定の間隔に離間されている。基板１５１の内面側（液晶層１５５側）に、複数の画素電極１５６と、画素電極１５６を覆う配向膜１５３とが形成されている。基板１５２の内面側に、遮光膜（ブラックマトリクス）１５８と、対向電極１５７と、配向膜１５４とが積層形成されている。
【００３３】
液晶層１５５は、ネマチック液晶を主体としてなり、配向膜１５３、１５４の配向規制力によって、基板１５１，１５２間でツイスト配向している。配向膜１５３，１５４は、ポリイミド膜や酸化シリコン膜により形成することができ、ポリイミド膜を用いる場合には、液晶を所望の方向に配向させるためのラビング処理を施される。また、酸化シリコン膜を用いる場合には、斜方蒸着法等によって膜面に凹凸形状を付与し、かかる形状に起因する配向規制力により液晶を配向させる。
【００３４】
画素電極１５６は、各画素ごとに形成されて、当該領域内の液晶層１５５に駆動電圧を印加する。画素電極１５６は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電膜を基板１５１上に成膜し、パターニングすることによって形成できる。そして、各画素電極１５６には、図示しないＴＦＴ（スイッチング素子）が電気的に接続され、かかるＴＦＴのスイッチング動作に基づき画像信号に応じた電圧が書き込まれるようになっている。対向電極１５７は、上記の各画素電極１５６と共に液晶層１５５に電圧を印加するものであり、基板１５２上の略全面に形成されている。この対向電極１５７は、各画素に共用される共通電極となっており、接地電位等の所定電位に接続される。対向電極１５７についても、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成することができる。
【００３５】
遮光膜１５８は、各画素の境界を覆い、当該領域における漏れ光を遮断するためのものであり、基板１５２上に形成されている。この遮光膜１５８には、低反射の金属材料（例えばクロム）が用いられ、各画素に対応する領域に開口部を有する平面視略格子状に形成されている。
【００３６】
［劣化試験方法］
次に、液晶パネル１５における劣化試験方法について説明する。
この劣化試験方法では、液晶パネル１５に対して波長、照射時間等の条件を種々に設定してレーザ光を照射して劣化を生じさせ、この劣化処理と並行して、観察光ＯＢを液晶パネル１５に照射し、その透過光をモニタすることにより液晶パネル１５の耐光性を評価する。具体的には、液晶パネル１５に照射した観察光ＯＢの透過率変化を観測することにより劣化に至るΔｎの変化を観測する検査と、パネル駆動部により液晶パネル１５を駆動して電気光学特性（Ｖ−Ｔ特性）の変化を観測する検査と、ＣＣＤカメラ３４により液晶パネル１５を撮影することで液晶パネル１５を目視観察する検査とを行なうことができる。
【００３７】
例えば、液晶パネル１５に照射した観察光ＯＢの透過率変化を観測する検査では、レーザ光の照射時間を横軸にとり、液晶パネル１５を通過する光の強度（透過率）を縦軸にとったグラフをプロットすることにより、液晶パネルの耐光性の評価が可能である。かかる評価結果から加速係数を算出することにより、液晶パネル１５の耐用時間を推定することができる。以下、この試験方法について図面を参照して説明する。
【００３８】
まず、図２（ｂ）に示すように、レーザ光源１０から射出したレーザ光ＬＢをその波長、照射エネルギー又は照射時間のうち少なくとも１つを可変パラメータとして設定して、液晶パネル１５の試験対象領域に照射する（第１工程）。試験対象領域は任意に設定可能であり、例えば図示の場合では液晶パネル１５の１画素Ｐ２に対応する領域を設定している。レーザ光ＬＢを用いて比較的高いエネルギーを液晶パネル１５に与えることにより、液晶パネル１５の画素Ｐ２に含まれる各部材（例えば配向膜や液晶分子等）に劣化が生じる。このとき、液晶パネル１５の劣化量は、レーザ光ＬＢの可変パラメータの設定内容によって異なることとなる。本実施形態では、主として、レーザ光ＬＢの照射によって画素Ｐ２内の配向膜を変質させ、液晶分子の配向性を局所的に低下させるという態様の劣化を想定する。レーザ光ＬＢを連続波（ＣＷ）とすることにより、エネルギーをより効率よく与えることが可能である。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、観察光ＯＢを液晶パネル１５に照射し、当該液晶パネル１５を通過した当該観察光ＯＢの状態を図１に示したＣＣＤカメラ３４により検出する（第２工程）。本実施形態では、検出対象とする観察光ＯＢの状態（光学的特性）として光量（光強度）を想定しているが、これに限定されず、偏光状態、分光特性など種々のものが考えられる。すなわち、観察光ＯＢの状態として検出したい内容に応じて観察光ＯＢを出力する光源と、その検出手段を用意すれば、種々の検出対象について測定が可能になる。検出対象（光量、偏光状態、分光特性等）を変更したとしても、液晶パネル１５の試験対象領域に劣化が生じていれば、レーザ光ＬＢを照射する前後で異なる光学的特性が検出されるので、液晶パネル１５の劣化量を観測することができる。
【００４０】
ここで、図３は、上記第２工程で、液晶パネル１５を透過する観察光ＯＢの光量を検出対象として測定を行なう場合の説明図であり、図３（ａ）は、レーザ光ＬＢを照射する前（劣化しない状態）の液晶パネル１５について上記第２工程を実施する場合について示す図であり、図３（ｂ）は、レーザ光ＬＢを照射した後（液晶パネル１５を劣化させた後）の液晶パネル１５について上記第２工程を実施する場合について示す図である。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、液晶パネル１５の光入射側及び光射出側には、それぞれ偏光板１７，３６が配置されている。偏光板１７と偏光板３６とは、互いの透過軸が略直交するように配置されており、光入射側の偏光板１７の透過軸は、液晶パネル１５の基板１５１側における液晶分子の平均的配向方向（ダイレクタ）と略平行となるように配置されている。また、偏光板３６の透過軸は、液晶パネル１５の基板１５２側における前記ダイレクタと略平行となるように配置されている。
【００４２】
観察光源３１から出力されて偏光板１７に入射した観察光ＯＢは、当該偏光板１７の光学的主軸に沿った振動成分のみが通過し、直線偏光となる。この直線偏光となった観察光ＯＢは、液晶層１５５を透過する際に、液晶層１５５の旋光作用によりその偏光方向が９０度回転されて液晶層１５５から射出される。その後、観察光ＯＢの偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板３６を透過し、ＣＣＤカメラ３４にて光量検出される。
【００４３】
一方、図３（ｂ）に示す場合では、図２（ｃ）に示したように、レーザ光ＬＢの照射によって配向膜１５３，１５４に劣化を生じているので、画素Ｐ２においては配向膜１５３，１５４の配向規制力低下に起因する液晶の配向乱れが生じている。そしてこれに伴って入射光に対する偏光変換作用が低下するため、液晶層１５５を透過した後の観察光ＯＢの偏光状態は、例えば図示のように楕円偏光となり、図３（ａ）に示したものと異なった状態となる。そのため、観察光ＯＢのうち偏光板３６を透過できる偏光成分が減少し、ＣＣＤカメラ３４で検出される光量も低下する。
【００４４】
図４は、図３（ａ）において観察光ＯＢを検出する様子を示す模式図である。
図４のように試験対象領域ＰＳをＣＣＤカメラ３４で観察する場合には、試験対象領域ＰＳが微小であるため、観察光源３１から射出された観察光ＯＢのうち、かなり大きな開き角を持つ光ＯＢ１までが結像に寄与する。一般に、液晶中の１点を通る光束であっても、光軸に対する傾き角が異なれば液晶の屈折率楕円体を切る角度が異なるため、リタデーションは異なったものとなる。集光レンズ１４で用いるような顕微鏡レンズの飲込みθは通常２５°程度あるので、リタデーションは２０ｎｍ程度変化することになる。そのため、結像されたＣＣＤ上のイメージは種々のリタデーションを持った光束の積分となり、コントラストが低下する。例えば、劣化が生じていない図３（ａ）のような場合であっても、位相補償フィルム５０を設けなければ、斜め方向から入射したリタデーションのずれた光ＯＢ１が結像に寄与する結果、黒は完全な黒とはならず、若干の白を含んだものとなる。劣化を生じている図３（ｂ）のような場合にも同様の現象が生じ、位相補償フィルム５０を設けなければ、実際の光学特性の変化よりも大きな変化が検出されることになる。
【００４５】
一方、図４のように液晶パネル１５の光射出側に位相補償フィルム５０を設けた場合には、リタデーションのずれた観察光ＯＢ１は、位相補償によってリタデーションを正しい状態に修正されるため、位相補償フィルム５０を透過した状態の観察光ＯＢ２については、黒は略完全に近い黒となり、誤差を含まない状態とすることができる。図３（ｂ）の場合についても同様であり、位相補償フィルム５０を透過させることで、誤差の少ない正確な劣化量を見積もることが可能になる。
【００４６】
［位相補償フィルム］
ここで、位相補償フィルムの構成について説明する。
図５は、位相補償フィルム５０の一例として、ＴＮモードで採用される位相補償フィルムの概略構造を模式的に示す斜視図である。
【００４７】
図５に示す位相補償フィルム５０は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等からなる支持体５１上に配向膜（不図示）を設け、その配向膜上にトリフェニレン誘導体等のディスコティック化合物層５２を形成したものである。なお、配向膜はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等からなり、その表面にはラビング等が施されて、液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。一方、ディスコティック化合物層５２は、負の一軸性を示す誘電体であるディスコティック化合物５０ａの光軸５０ｂの傾斜角度が厚み方向に連続的に変化した光学的構造を有するものである。このようなハイブリッド配向構造は、支持体５１上に前記一軸性の誘電体である液晶性ディスコティック化合物（ディスコティック液晶）５０ａを塗布し、一定温度に加熱してディスコティックネマチック相（ＮＤ相）を形成した後、硬化させることによって得ることができる。なおディスコティック液晶５０ａは、支持体５１側で最小のチルト角θｍｉｎ（例えば０°〜１５°）を示し、その反対側である空気界面側で最大のチルト角θｍａｘ（例えば２０°〜６０°）を示す。なお、ディスコティック液晶５０ａの配向規制方向５３をＸ軸方向と定義する。このＸ軸方向は、位相補償フィルムを法線方向から見た場合の進相軸方向である。このような位相補償フィルム５０として、具体的には富士写真フィルム製のＷＶフィルムを採用することが可能である。
【００４８】
図６は、位相補償の説明図である。
液晶パネル１５に封入されたネマチック液晶１５５ａは、光学的に正の一軸性を示すものである。すなわち、光軸１５５ｂ方向の屈折率が他の方向の屈折率より大きく、屈折率楕円体ではラグビーボール型となる。そして、液晶パネル１５の液晶層１５５に選択電圧を印加すると、液晶層１５５の厚さ方向中央部から端部にかけて液晶分子が垂直配向する。ここで、ラグビーボール型の屈折率楕円体は、斜め方向から観察すると楕円になり、その長軸と短軸との差が複屈折となる。この斜め方向から観察した場合の位相差が、黒表示における光漏れの原因となり、液晶パネルのコントラスト比を低下させて、視角特性を悪化させることになる。
【００４９】
これに対して、位相補償フィルム５０を構成するディスコティック液晶５０ａは、光学的に負の一軸性を示すものである。すなわち、光軸５０ｂ方向の屈折率が他の方向の屈折率より小さく、屈折率楕円体では円盤型となる。ここで、位相補償フィルム５０における円盤型の屈折率楕円体５０ａの光軸５０ｂを、液晶パネル１５におけるラグビーボール型の屈折率楕円体１５５ａの光軸１５５ｂと平行に配置すれば、光学的な正負が逆になって、屈折率楕円体１５５ａの複屈折効果を打ち消すことができる。そこで、位相補償フィルム５０における配向膜の配向規制方向５３が、液晶パネル１５における配向膜の配向規制方向と略一致するように、位相補償フィルム５０を配置する。また図６に示すように、位相補償フィルム５０における液晶（ディスコティック化合物）５０ａの光軸５０ｂと位相補償フィルム５０の法線とのなす角度が大きい方の面が、液晶パネル１５と対向するように、位相補償フィルム５０を配置する。これにより、図６に矢印で対応関係を示すように、液晶パネル１５の光入射領域に位置する液晶１５５ａ（即ち、正の屈折率楕円体）の光軸１５５ｂに対して、位相補償フィルム５０を構成する負の屈折率楕円体５０ａの光軸５０ｂが平行に配置される。そのため、液晶パネル１５の光入射側領域に生じる光学的な位相差を３次元的に補償することが可能になる。
【００５０】
図２及び図３に戻る。以上のようにして液晶パネル１５にレーザ光ＬＢを照射する前後においてそれぞれ液晶パネル１５を透過する観察光ＯＢの光量を検出したら、レーザ光ＬＢの可変パラメータの設定内容に応じた観察光ＯＢの状態の差異に基づいて液晶パネルの耐光性を評価する（第３工程）。例えば、レーザ光ＬＢの照射時間の長短による観察光ＯＢの状態の差異を比較することにより経時劣化を評価することができる。また、レーザ光ＬＢの照射エネルギーの大小による観察光ＯＢの状態の差異を比較することにより、光強度に対する耐性を評価することができる。
【００５１】
以上説明した劣化試験方法は、上述の劣化試験装置１００を用いて行なわれるものである。すなわち、ＣＣＤカメラ３４に対して斜めに入射する観察光ＯＢの位相差を補償しつつ液晶パネル１５の試験対象領域ＰＳを観察することにより、液晶パネル１５の劣化量を評価するものである。この方法においては、レーザ光の強いエネルギーによって被検物である液晶パネル１５に対して短期間に十分な大きさの劣化を生じさせることができる。このため、従来のようにハロゲンランプ等を用いて試験を行なう場合に比べて、試験期間を大幅に短縮することが可能である。また、劣化部位の光学特性を行なう際に、大きな開き角を有する観察光ＯＢのリタデーションを補償しているので、精度の高い光学特性の評価が可能となっている。さらに、レーザ光ＬＢの照射中、あるいはレーザ光ＬＢの照射を一時的に停止した状態で観察光ＯＢを液晶パネルに照射することができ、レーザ光ＬＢにより劣化処理した液晶パネルの劣化量の検査を簡便にかつ迅速に行なうことができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る劣化試験装置の要部を示す概略図である。なお、第１実施形態の劣化試験装置１００と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の劣化試験装置２００の基本構成は第１実施形態の劣化試験装置１００と同じである。異なるのは、位相補償フィルム５０を観察光ＯＢの光路に対して進退自在に設けた点のみである。このため、図７では、位相補償フィルム５０の近傍の構成のみを示し、他を省略している。
【００５４】
図７に示す劣化試験装置２００は、位相補償フィルム５０を観察光ＯＢの光路に対して進退自在に移動させる移動手段（図示略）が設けられている。この移動手段は、例えば図１に示した制御装置４０に接続されており、制御装置４０によって、劣化処理（レーザ照射）を行なっている最中は当該光路から位相補償フィルム５０を退避させ、劣化処理を中断して劣化部位（試験対象領域ＰＳ）を観察する場合には当該光路に挿入するように駆動されるようになっている。
【００５５】
前述のように、観察光ＯＢの光路とレーザ光ＬＢの光路とは集光レンズ１４の部分で重なるため、第１実施形態のように位相補償フィルム５０を観察光ＯＢの光路、すなわちレーザ光ＬＢの光路に固定してしまうと、位相補償フィルム５０は劣化処理の間中ずっとレーザ光ＬＢに曝されることになるため、長時間使用していると、レーザ光の強いエネルギーによって位相補償フィルム５０は劣化する可能性がある。一方、図７のように位相補償フィルム５０に移動機構を設け、劣化処理中は位相補償フィルム５０を当該光路から退避させるようにすれば、位相補償フィルム５０の性能を長期間にわたって維持することが可能になる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係る劣化試験装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】被検物の一例である液晶パネルの断面構造を示す模式図である。
【図３】劣化試験方法の一例を示す模式図である。
【図４】位相補償フィルムの作用を説明するための模式図である。
【図５】位相補償フィルムの構成の一例を示す模式図である。
【図６】位相補償フィルムによる位相補償を説明するための模式図である。
【図７】第２実施形態に係る劣化試験装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…レーザ光源、１４…集光レンズ、１５…液晶パネル、３１…観察光源、３４…ＣＣＤカメラ（観察光検出部）、５０…位相補償フィルム（位相補償手段）、１００，２００…劣化試験装置、ＬＢ…レーザ光、ＯＢ…観察光、ＰＳ…試験対象領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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