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発明の名称 複合層試料の光学軸ずれ検査方法及び複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−57307(P2007−57307A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−240968(P2005−240968)
出願日 平成17年8月23日(2005.8.23)
代理人 【識別番号】100105647
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 昌平
発明者 岡本 恵
要約 課題
光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することを可能にする。

解決手段
第1の良品の複合層試料Aを透過した光と第2の良品の複合層試料Bを透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第1の干渉光と、第1の良品の複合層試料Aを透過した光と検査対象となる複合層試料Cを透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第2の干渉光とを検出し、これらの干渉光の強度の差分に基づいて、複合層試料Cの光学軸同士のずれを算出する。
特許請求の範囲
【請求項1】
光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
基準となる前記複合層試料である基準複合層試料を透過した光源からの第1の光と偏光状態及び強度がほぼ等しく且つ反対位相の第2の光を生成する第2の光生成工程と、
前記第1の光と前記第2の光を干渉させる第1の干渉工程と、
前記第1の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第1の干渉光検出工程と、
検査対象となる前記複合層試料である被検査複合層試料を前記基準複合層試料と同一条件で透過した前記光源からの第3の光と、前記第2の光とを干渉させる第2の干渉工程と、
前記第2の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第2の干渉光検出工程と、
前記第1の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度と、前記第2の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度との差分に基づいて、前記光学軸ずれを算出する光学軸ずれ算出工程とを含む複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
【請求項2】
請求項1記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記複合層試料は、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
【請求項3】
請求項2記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記第2の光生成工程では、前記基準複合層試料(以下、第1基準複合層試料という)の偏光子の透過軸と、前記第1基準複合層試料とは別の基準となる基準複合層試料(以下、第2基準複合層試料という)の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となるように、前記光源からの光が通る2つの光路を有する干渉計の一方の光路上に前記第1基準複合層試料を設置し、他方の光路上に前記第2基準複合層試料を設置し、該設置後、前記第1基準複合層試料を透過した前記第1の光と前記第2基準複合層試料を透過した光とが互いに反対位相で干渉するように、前記一方の光路の光路長と、前記第1基準複合層試料を透過した前記第1の光の偏光方向及び前記第2基準複合層試料を透過した光の偏光方向の少なくとも一方とを調整することで、前記第2基準複合層試料を透過した光を前記第2の光として生成し、
前記第2の干渉工程では、前記一方の光路上に設置した前記第1基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記第2基準複合層試料と同一条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第2の光と前記第3の光を干渉させる複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
【請求項4】
請求項3記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記同一条件とは、前記第2基準複合層試料の偏光子の透過軸と前記被検査複合層試料の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となる状態である複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
【請求項5】
請求項1又は2記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記第2の光生成工程は、前記光源からの光が通る2つの光路を有する干渉計の一方の光路上に、前記基準複合層試料を、前記光源からの光が所定条件で入射されるように設置し、該設置後、前記他方の光路を通過する光と前記基準複合層試料を透過した前記第1の光とが反対位相となり、且つ、それぞれの光の偏光方向及び強度がほぼ一致するように前記干渉計を設定することで、前記他方の光路を通過する光を前記第2の光として生成し、
前記第2の干渉工程は、前記一方の光路上に設置した前記基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記所定条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第2の光と前記第3の光を干渉させる複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
【請求項6】
光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
光源と、
前記光源からの光を2つに分離し、前記光の光路を第1光路と第2光路に分離する分離手段と、
前記2つの光を結合する結合手段と、
前記結合手段によって結合された光を検出する光検出手段と、
前記第1光路上に前記複合層試料を設置するための第1の設置部と、
前記第2光路上に前記複合層試料を設置するための第2の設置部と、
前記第2光路上に設置され、前記結合手段で結合される2つの光が互いに反対位相となるように、前記第2光路の光路長を調整するための光路長調整素子と、
前記第2の設置部と前記結合手段との間の前記第2光路上に設置され、前記結合手段で結合される2つの光の各々の偏光方向が一致するように、前記第2光路を通過する光の偏光方向を調整するための偏光方向調整素子とを備える複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。
【請求項7】
請求項6記載の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
前記第1の設置部及び前記第2の設置部の少なくとも一方が、前記複合層試料の光学軸を変位可能に構成される複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。
【請求項8】
請求項6又は7記載の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
前記複合層試料は、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合層試料の光学軸ずれ検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
2つの偏光板と、この間に配置された液晶パネルとを含んで構成される液晶表示装置では、視野角特性等の向上のために、バックライト光源と光入射側の偏光板との間に、位相差フイルムや光学補償フイルムのような一定の方向に光学軸を持つ光学フイルムが配置されるのが一般的である。偏光板は、2つの保護フイルムと、これらによって挟まれる偏光子とから構成される。液晶表示装置メーカーでは、偏光板と光学フイルムを別々に購入して組み立てる場合もあるが、偏光板加工された光学フイルムを部材メーカーから購入して、これを液晶パネルに貼り付ける場合もある。偏光板加工された光学フイルムとは、偏光板の偏光子を保護する2つの保護フイルムの一方に光学フイルムを用いた構成の光学フイルムである。偏光板加工された光学フイルムは、光学フイルムの光学軸と偏光子の透過軸が一致するように貼り合わせて製造される。この際、工程上の問題から、光学軸と透過軸がぴったり重なり合わず、微小にずれることが多々起こる。光学軸と透過軸がずれた部材を液晶パネルに使用すると、液晶パネル黒状態のときに光が漏れて輝度ムラが発生し、パネル品質の低下を招いてしまう。
【0003】
そこで、部材メーカーでは、光学軸と透過軸とのずれ度合いを検査して、偏光板加工された光学フイルムを良品と不良品とに区別をする必要がある。特許文献1には、光学軸を有する2つの素子を積層した複合層試料において、各素子の光学軸同士のずれ量を定量的に測定する方法が提案されているが、この方法では、1つの複合層試料を透過した光の変化に基づいてずれ量を測定しているため、微小なずれを測定することが難しい。そこで、従来では、液晶パネルに偏光板加工された光学フイルムを貼り付けた状態で、光の漏れ度合い等を目視で確認して、上記ずれ度合いを検査していたが、目視による検査のため、その検査精度が良くなかった。
【0004】
【特許文献1】特開平8−152399号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することが可能な複合層試料の光学軸ずれ検査方法及びこれを支援する光学軸ずれ検査支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合性試料の光学軸ずれ検査方法であって、基準となる前記複合層試料である基準複合層試料を透過した光源からの第1の光と偏光状態及び強度がほぼ等しく且つ反対位相の第2の光を生成する第2の光生成工程と、前記第1の光と前記第2の光を干渉させる第1の干渉工程と、前記第1の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第1の干渉光検出工程と、検査対象となる前記複合層試料である被検査複合層試料を前記基準複合層試料と同一条件で透過した前記光源からの第3の光と、前記第2の光とを干渉させる第2の干渉工程と、前記第2の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第2の干渉光検出工程と、前記第1の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度と、前記第2の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度との差分に基づいて、前記光学軸ずれを算出する光学軸ずれ算出工程とを含む。
【0007】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記複合層試料が、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである。
【0008】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記第2の光生成工程では、前記基準複合層試料(以下、第1基準複合層試料という)の偏光子の透過軸と、前記第1基準複合層試料とは別の基準となる基準複合層試料(以下、第2基準複合層試料という)の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となるように前記光源からの光が通る2つの光路を有する干渉計の一方の光路上に前記第1基準複合層試料を設置し、他方の光路上に前記第2基準複合層試料を設置し、該設置後、前記第1基準複合層試料を透過した前記第1の光と前記第2基準複合層試料を透過した光とが互いに反対位相で干渉するように、前記一方の光路の光路長と、前記第1基準複合層試料を透過した前記第1の光の偏光方向及び前記第2基準複合層試料を透過した光の偏光方向の少なくとも一方とを調整することで、前記第2基準複合層試料を透過した光を前記第2の光として生成し、前記第2の干渉工程では、前記一方の光路上に設置した前記第1基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記第2基準複合層試料と同一条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第2の光と前記第3の光を干渉させる。
【0009】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法において、前記同一条件とは、前記第2基準複合層試料の偏光子の透過軸と前記被検査複合層試料の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となる状態である。
【0010】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記第2の光生成工程が、前記光源からの光が通る2つの光路を有する干渉計の一方の光路上に、前記基準複合層試料を、前記光源からの光が所定条件で入射されるように設置し、該設置後、前記他方の光路を通過する光と前記基準複合層試料を透過した前記第1の光とが反対位相となり、且つ、それぞれの光の偏光方向及び強度がほぼ一致するように前記干渉計を設定することで、前記他方の光路を通過する光を前記第2の光として生成し、前記第2の干渉工程は、前記一方の光路上に設置した前記基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記所定条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第2の光と前記第3の光を干渉させる。
【0011】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、光源と、前記光源からの光を2つに分離し、前記光の光路を第1光路と第2光路に分離する分離手段と、前記2つの光を結合する結合手段と、前記結合手段によって結合された光を検出する光検出手段と、前記第1光路上に前記複合層試料を設置するための第1の設置部と、前記第2光路上に前記複合層試料を設置するための第2の設置部と、前記第2光路上に設置され、前記結合手段で結合される2つの光が互いに反対位相となるように、前記第2光路の光路長を調整するための光路長調整素子と、前記第2の設置部と前記結合手段との間の前記第2光路上に設置され、前記結合手段で結合される2つの光の各々の偏光方向が一致するように、前記第2光路を通過する光の偏光方向を調整するための偏光方向調整素子とを備える。
【0012】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、前記第1の設置部及び前記第2の設置部の少なくとも一方が、前記複合層試料の光学軸を変位可能に構成される。
【0013】
本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、前記複合層試料が、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することが可能な複合層試料の光学軸ずれ検査方法及びこれを支援する光学軸ずれ検査支援装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0016】
複合層試料とは、光学軸を有する素子を、その光学軸が一致するように複数積層した構成のものを言う。以下ではその一例を説明する。
図1は、複合層試料の一例である偏光板加工された光学補償フイルムの概略構成を示す断面図である。
図1に示す偏光板加工された光学補償フイルムは、偏光子bと、それを保護するための透明な保護フイルムaと、偏光子bを保護する機能を併せ持つ光学補償フイルムcとを備え、保護フイルムaと光学補償フイルムcとの間に偏光子bが配置された構造となっている。偏光子bと光学補償フイルムcは、偏光子bの透過軸と、光学補償フイルムcの光学軸とが一致するように積層されている。光学補償フイルムcは、例えばセルロースアセテートフイルムのみからなるものや、セルロースアセテートフイルムと液晶製化合物から形成された光学異方性層とを積層したもの等である。光学補償フイルムcを位相差フイルムにした複合層試料も存在する。
【0017】
ここで、図1に示すような複合層試料の偏光子bの透過軸に対して45°に交わる方向の直線偏光の光を、光学補償フイルムc側から入射する場合、ストークスパラメータは、以下の式によって計算することができる。
【0018】
【数1】


【0019】
上記式において、αは偏光子bの透過軸と光学補償フイルムcの光学軸との成す角度であり、δは光学補償フイルムcのリタデーション値である。又、上式右辺の最初の行列は偏光子bを示し、次の3つの行列は光学補償フイルムcを示し、最後の行列は偏光子bの透過軸に対して45°方向の直線偏光を入射したことを示す。
【0020】
上式より、複合層試料を透過した光の光強度Iは、以下の式のようになる
【数2】


【0021】
このため、複合層試料に光を入射して、これを透過した光を光検出器等によって検出することで、偏光子bの透過軸と光学補償フイルムcの光学軸との成す角度αを算出することが可能であるが、数2の第2項目に示す検出したい微小な信号−Isin4α(1−cosδ)が、第1項目の大きな信号Iの上に加算されているため、これを検出するのが難しく、角度αを正確に算出することは難しい。
【0022】
一方、良品の複合層試料を透過した光の光強度と、検査対象となる複合層試料を透過した光の光強度とをそれぞれ光検出器で検出し、2つの光強度の差分をとることで、上述した数2の第1項目の不必要な信号Iを除去しながら、良品と検査対象品との相対的な光学軸ずれ角度を定量値として算出することが理論的に可能である。
複合層試料が良品の場合、α=0であり、そのときの光強度Iは、
【数3】


【0023】
となり、不良品の場合、α≠0であるが、通常αはごく小さな値をとり、α=0のときの光強度に対する変化もわずかである。このため、良品の複合層試料を透過した光の光強度と、検査対象となる複合層試料を透過した光の光強度とをそれぞれ光検出器で検出したとしても、双方の光強度はほとんど同じであるため、その差分から、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを高精度に算出することは難しい。
【0024】
そこで、良品の複合層試料を透過した光と、検査対象となる複合層試料を透過した光との差分を直接とるのではなく、第1の良品の複合層試料を透過した光と第2の良品の複合層試料を透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第1の干渉光と、第1の良品の複合層試料を透過した光と検査対象となる複合層試料を透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第2の干渉光とを検出し、これらの差分を求めることで、良品の複合層試料を透過した光と検査対象となる複合層試料を透過した光との差分を求めることを考える。
【0025】
実際には、α=0の理想的な良品は用意できないので、光漏れが少なく、製品として使用可能であると判断される第1の良品の角度αをαとし、第2の良品の角度αをαとし、検査対象となる複合層試料の角度αをαとすると、第1の干渉光の光強度Icと、第2の干渉光の光強度Ic’は以下の式で計算される。
【数4】


【数5】


【0026】
光強度Ic,Ic’は、微小な値であるが、感度の良い光検出器を使用すれば、これを検出することが可能である。
【0027】
そして、数4と数5の差分をとると、以下の数6のような値を得ることができ、光検出器で検出される光に含まれる上述した数2の第1項目の不必要な信号Iを除去した状態で、第2の良品の光学軸ずれに対する、検査対象品の光学軸ずれの相対的な比を算出することができる。角度αが既知の場合には、角度αを直接算出することもできる。
【数6】


【0028】
上述した2つの良品を用いる方法に限らず、第1の良品の複合層試料を透過した光と、第1の良品の複合層試料を透過した光に相当する光(第1の良品の複合層試料を透過した光と反対位相で且つ光強度及び偏光方向がほぼ同じである光)を干渉させたときの干渉光と、第1の良品の複合層試料を透過した光に相当する光と、検査対象となる複合層試料を透過した光を干渉させたときの干渉光とを検出し、これらの差分をとる方法であれば、数6のような値を得ることが可能である。
【0029】
以下、上述したような考えに基づいて複合層試料における光学軸ずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置及びこれを用いた光学軸ずれ検査方法について説明する。
(第一実施形態)
図2は、本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図である。
図2に示す光学軸ずれ検査支援装置は、光源1と、特許請求の範囲の分離手段に相当するビームスプリッタ(以下BSと略す)2と、複合層試料を設置するための設置部3と、特許請求の範囲の結合手段に相当するBS4と、特許請求の範囲の光路長調整素子に相当するガラス板5と、ミラー6,8と、複合層試料を設置するための設置部7と、特許請求の範囲の偏光方向調整素子に相当するλ/2板9と、特許請求の範囲の光検出手段に相当する光検出器10とを備える。光源1と、BS2,4と、ミラー6,8と、ガラス板5と、光検出器10は、公知の干渉計を構成する。光検出器10を含まない部分を干渉計ということもある。
【0030】
光源1は、直線偏光の光を出射するレーザー光源である。
【0031】
BS2は、光源1からの光の半分を透過し、残り半分を反射して、光を2つに分離する。BS4は、BS2で分離された2つの光を結合する。ミラー6,8は、BS2で反射された光を反射して、BS4まで導くためのものである。以下では、BS2を透過してBS4に入射する光の光路を第1光路といい、BS2で反射して、ミラー6,8で反射し、BS4に入射する光の光路を第2光路という。
【0032】
設置部3は、第1光路上に設けられ、ここに設置された複合層試料を第1光路に対して例えば垂直に固定する。設置部3は、ここに設置された複合層試料を、第1光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。
【0033】
ガラス板5は、第2光路上のBS2とミラー6の間に設けられ、BS4で結合される2つの光が互いに反対位相となるように、第2光路の光路長を調整するためのものである。ガラス板5は第2光路に対して傾斜可能であり、ガラス板5に対する光の入射角を自在に変えることができるようになっている。尚、ガラス板5は、第2光路上であればどこに設置してあっても良い。
【0034】
設置部7は、第2光路上のミラー6とミラー8の間に設けられ、ここに設置された複合層試料を第2光路に対して例えば垂直に固定する。設置部7は、ここに設置された複合層試料を、第2光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。
【0035】
λ/2板9は、第2光路上のミラー8とBS4の間に第2光路に対して垂直に設置され、第2光路に対して垂直な面内で回転可能である。λ/2板9は、BS4で結合される2つの光の各々の偏光方向が一致するように、第2光路を通過する光の偏光方向を調整するための素子であり、これは例えばλ/4板であっても良い。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第1光路上と第2光路上にそれぞれ複合層試料を設置したとき、複合層試料毎に、そこを透過した光の偏光方向は若干異なるものとなる。このため、この偏光方向の違いを無くすために、λ/2板9が必要となっている。λ/2板9は、設置部7とBS4との間、又は設置部3とBS4との間、又はその双方に設置することができる。設置部7とBS4との間に設置した場合は、λ/2板9を動かすことで、設置部3に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向に、設置部7に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向を一致させることができる。設置部3とBS4との間に設置した場合は、λ/2板9を動かすことで、設置部7に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向に、設置部3に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向を一致させることができる。双方に設置した場合は、少なくとも一方のλ/2板9を動かすことで、設置部3に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向と、設置部7に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向とを一致させることができる。
又、λ/2板9の代わりにλ/4板を用いる場合には、第1光路上と第2光路上にλ/4板を設置する必要がある。λ/4板の設置位置は、いずれも設置部3,7のとBS4との間である。そしてBS4で干渉後の光強度が最小値となるように、2つのλ/4板の少なくとも一方の光学軸を光路に垂直な面内で回転させば良い。
【0036】
光検出装置10は、BS4で干渉した干渉光を検出する。
【0037】
以下、図2に示す光学軸ずれ検査支援装置を用いて、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
まず、基準となる複合層試料である基準複合層試料A(特許請求の範囲の第2基準複合層試料に相当)と基準複合層試料B(特許請求の範囲の第1基準複合層試料に相当)を用意し、設置部3に基準複合層試料Aを設置し、設置部7に基準複合層試料Bを設置する。基準複合層試料A,Bは、それぞれ光漏れが少なく、製品として使用可能であると判断されている良品である。
【0038】
次に、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bそれぞれに、光源1からの光を同一条件で入射させるために、基準複合層試料A,Bの位置を調整する。ここで言う同一条件とは、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bそれぞれの偏光子の透過軸と、光源1からの光の偏光方向とが同じ角度(ここでは45°とする)で交わる状態のことを言う。
【0039】
複合層試料を透過した光源1からの光は、偏光子の透過軸と光源1からの光の偏光方向との成す角が0°のとき最大となり、90°のとき最小となる。このため、この角度を45°にするには、図3に示すように、第1光路を光遮蔽部材11で遮蔽し、光検出器10で検出される光強度が最大のときと最小のときの間の値になるように、設置部7を回転させて基準複合層試料Bの位置を調整すれば良い。基準複合層試料Aについても同様に、第2光路を遮蔽し、光検出器10で検出される光強度が最大のときと最小のときの間の値になるように、設置部3を回転させて位置を調整すれば良い。
【0040】
次に、BS4に入射する2つの光が干渉するように、λ/2板9を回転させて、BS4に入射する2つの光の各々の偏光方向を一致させる。2つの光の各々の偏光方向を一致させるには、光検出器10で検出される光強度が最小になる位置にλ/2板9を回転させれば良い。
【0041】
次に、BS4に入射する2つの光が互いに反対位相になるように、ガラス板5を動かして第2光路の光路長を調整する。この調整は、光検出器10で検出される光強度が最小になる位置にガラス板5を動かすことで行う。
【0042】
以上の工程を行うことにより、第1光路を通過してBS4に入射する光(特許請求の範囲の第2の光に相当)を、第2光路を通過してBS4に入射する光(特許請求の範囲の第1の光に相当)とほぼ同じ偏光方向及び強度で且つ反対位相の光とすることができる。この状態では、BS4において2つの光が干渉して弱め合い、光検出器10ではその干渉光が検出される。ここで検出された干渉光の光強度は、基準複合層試料Bの角度αをαとし、基準複合層試料Aの角度αをαをとしたとき、上記数4に示す値となる。
【0043】
次に、図4に示すように、設置部7に設置していた基準複合層試料Bを、光軸ずれの検査対象となる複合層試料である被検査複合層試料Cに交換する。そして、被検査複合層試料Cに対し、基準複合層試料Aと同じ条件で光源1からの光が入射するように、被検査複合層試料Cを回転させる。同じ条件とは、被検査複合層試料Cの透過軸と光源1からの光の偏光方向との成す角が、基準複合層試料Aの透過軸と光源1からの光の偏光方向との成す角と同じになることを言う。光検出器10で検出される光強度が最小となるときが上記同じ条件を満たすときである。このため、光検出器10で検出される光強度が最小となる位置に被検査複合層試料Cを回転させる。このようにすることで、基準複合層試料Aを透過した光と、被検査複合層試料Cを透過した光とがBS4において反対位相で干渉し、その干渉光が光検出器10で検出される。ここで検出された干渉光の光強度は、被検査複合層試料Cの角度αをαをとしたとき、上記数5に示す値となる。
【0044】
したがって、数4に示す光強度と数5に示す光強度との差分(数6参照)に基づいて、被検査複合層試料Cの偏光子の透過軸と光学補償フイルムの光学軸とのずれ角度を、定量値として算出することができる。ずれ角度を算出した後は、予め決めてある範囲内にずれ角度が収まっているか否かを判断し、収まっている場合は良品、収まっていない場合は不良品と判定する。
【0045】
以上のように、本実施形態では、基準複合層試料Aを透過した光と基準複合層試料Bを透過した光を反対位相で干渉させたときの干渉光と、基準複合層試料Aを透過した光と被検査複合層試料Cを透過した光を反対位相で干渉させたときの干渉光とを検出し、これらの光強度の差分に基づいて、被検査複合層試料Cの光学軸のずれ角度を算出する。2つの干渉光の光強度は、それぞれ微量な差となるが、感度の良い光検出器を用いることによって、この微量な差を求めることが容易となる。又、この微量な差には上述した数2の第1項目の不必要な信号Iは含まれない。このため、被検査複合層試料Cの光学軸のずれ角度を定量値として正確に算出することができる。又、この微量な差を求めることが可能なため、角度αは、10°以下の小さい角度からそれ以上の大きい角度まで算出することが可能となる。そして、算出した定量値を基に、被検査複合層試料Cの光学軸ずれ検査を行うことができる。
【0046】
尚、本実施形態では、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bとに光源1からの光が同一条件で入射されるようにするために、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bの双方を回転させたが、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bのどちらか一方を固定し、もう一方を動かして、基準複合層試料Aと基準複合層試料Bとに光源1からの光が同一条件で入射されるようにすることも可能である。この場合は、例えば、第1光路を遮蔽部材11によって遮断したときの光検出器10で検出される光強度を覚えておき、次に、第2光路を遮蔽部材11によって遮断した状態で、先ほど覚えた光強度になる位置に、基準複合層試料Aを移動させれば良い。この場合、設置部3及び設置部7のいずれかは可動でなくても構わない。
【0047】
(第二実施形態)
第一実施形態では、2つの基準複合層試料を用いたが、本実施形態では、1つの基準複合層試料を用いて、被検査複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
図5は、本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図である。図2と同じ構成には同一符号を付した。
図5に示す光学軸ずれ検査支援装置は、光源1と、λ/2板12と、偏光ビームスプリッタ(以下PBSと略す)13と、λ/2板14と、BS15と、ガラス板16と、ミラー17,19と、複合層試料を設置するための設置部18と、光検出器10とを備える。光源1と、λ/2板12,14と、PBS13と、BS15と、ガラス板16と、ミラー17,19と、光検出器10は、公知の干渉計を構成する。光検出器10を含まない部分を干渉計ということもある。
【0048】
PBS13は、光源1からの光をその偏光状態に応じて、一部を透過し、残りを反射して、光を2つに分離する。BS15は、PBS13で分離された2つの光を結合する。ミラー17,19は、PBS13で反射された光を反射して、BS15まで導くためのものである。以下では、PBS13を透過してBS15に入射する光の光路を第1光路といい、PBS13で反射して、ミラー17,19で反射し、BS15に入射する光の光路を第2光路という。
【0049】
ガラス板16は、第2光路上のPBS13とミラー17の間に設置され、BS15で結合される2つの光が反対位相となるように、第2光路の光路長を調整するためのものである。ガラス板16は光路に対して傾斜可能であり、ガラス板16に対する光の入射角を自在に変えることができるようになっている。尚、ガラス板16は、第1光路上又は第2光路上であればどこに設置してあっても良い。
【0050】
設置部18は、第2光路上のミラー17とミラー19の間に設けられ、ここに設置された複合層試料を第2光路に対して例えば垂直に固定する。設置部18は、ここに設置された複合層試料を、第2光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。
【0051】
λ/2板14は、第1光路上のPBS13とBS15の間に設置され、BS15で結合される2つの光が干渉するように、該2つの光の偏光方向を一致させるためのものであり、これは例えばλ/4板であっても良い。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第2光路上に複合層試料を設置したとき、複合層試料を透過した光の偏光方向は若干変化する。このため、この偏光方向の違いを無くすために、λ/2板14が必要となっている。
又、λ/2板14の代わりにλ/4板を用いる場合には、第1光路上と第2光路上にλ/4板を設置する必要がある。λ/4板の設置位置は、λ/2板14の設置位置と同じ位置と、設置部18とBS15との間である。そしてBS15で干渉後の光強度が最小値となるように、2つのλ/4板の少なくとも一方の光学軸を光路に垂直な面内で回転させば良い。
【0052】
λ/2板12は、BS15に入射する2つの光の光強度が同じになるように調整する素子であり、ここに入射する光の進行方向に対して垂直な面内で回転可能に構成される。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第2光路上にのみ複合層試料が設置されるため、BS15に入射する2つの光の光強度は、第1光路を通過してきた光の方が強くなってしまうため、このλ/2板12が必要となっている。
【0053】
光検出装置10は、BS15で干渉した干渉光を検出する。
【0054】
以下、図5に示す光学軸ずれ検査支援装置を用いて、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
まず、基準複合層試料Bを用意し、設置部18に基準複合層試料Bを設置する。次に、基準複合層試料Bの偏光子の偏光軸と、光源1からの光の偏光方向とが45°で交わるように、基準複合層試料Bの位置を調整する。この調整の仕方は、第一実施形態と同様である。
【0055】
次に、BS15に入射する2つの光の各々の偏光方向を一致させるために、λ/2板14を回転させる。BS15に入射する2つの光の各々の偏光方向を一致させるには、光検出器10で検出される光強度が最小になる位置にλ/2板14を回転すれば良い。
【0056】
次に、BS15に入射する2つの光が互いに反対位相になるように、ガラス板16を動かして第2光路の光路長を調整する。この調整は、光検出器10で検出される光強度が最小になる位置にガラス板16を動かすことで行う。
【0057】
次に、BS15に入射する2つの光の各々の強度を一致させるために、λ/2板12を回転させる。BS15に入射する2つの光の各々の強度を一致させるには、光検出器10で検出される光強度が最小になる位置にλ/2板12を回転すれば良い。
【0058】
以上の工程を行うことにより、λ/2板14を透過した光は、基準複合層試料Bを透過した光と反対位相で、且つほぼ同じ偏光方向及び強度になり、λ/2板14を透過した光と基準複合層試料Bを透過した光は干渉して弱め合う。そして、この干渉による干渉光が光検出器10で検出される。尚、光検出器10のノイズや実験室の明るさによるノイズ等により、BS15に入射する2つの光は全く同じにはなっていないため、ここで検出された干渉光は零にはなっていない。
【0059】
次に、図6に示すように、設置部18に設置していた基準複合層試料Bを被検査複合層試料Cに交換する。そして、被検査複合層試料Cに対し、基準複合層試料Bと同じ条件で光源1からの光が入射するように、被検査複合層試料Cを回転させる。同じ条件とは、被検査複合層試料Cの透過軸と光源1からの光の偏光方向との成す角が、基準複合層試料Bの透過軸と光源1からの光の偏光方向との成す角と同じになることを言う。光検出器10で検出される光強度が最小となるときが上記同じ条件を満たすときである。このため、光検出器10で検出される光強度が最小となる位置に被検査複合層試料Cを回転させる。これにより、λ/2板14を透過した光と、被検査複合層試料Cを透過した光とがBS15において反対位相で干渉し、その干渉光が光検出器10で検出される。
【0060】
これら検出された2つの干渉光の光強度の差分を求めると、ノイズ成分はキャンセルされ、その値は数6で示すような値になる。この値に基づいて、角度αと角度αとの相対関係を算出することができる。又、角度αが既知の場合は、角度αを直接算出することもできる。
【0061】
以上のように、本実施形態によれば、基準複合層試料Bを透過した光と反対位相で且つほぼ同じ偏光方向及び強度の光を、ガラス板16とλ/2板12,14によって生成することができるため、第一実施形態と同様に被検査複合層試料Cの光学軸のずれ角度を正確に算出することができ、この算出値を被検査複合層試料の検査に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】複合層試料の一例である偏光板加工された光学補償フイルムの概略構成を示す断面図
【図2】本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図
【図3】本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図
【図4】本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図
【図5】本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図
【図6】本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【0063】
1 光源
4 ビームスプリッタ
3,7 複合層試料の設置部
5 ガラス板
6,8 ミラー
9 λ/2板
10 光検出器
A,B 基準複合層試料
C 被検査複合層試料
a 保護フイルム
b 偏光子
c 光学補償フイルム




 

 


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