專利名稱：偏光板軸向量測裝置與量測方法
技術領域：
本發明涉及的是一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，尤指一種能在不需 旋轉待測偏光板的情況下，很迅速地量測所述的待測偏光板的軸向偏轉角度，進 而達到對于偏光板制程的實時監控功能。
背景技術：
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display;簡稱LCD )已廣泛4吏用在各式電子信 息裝置上，例如電視、計算機、手機、個人數字助理(PDA)等等。而市售的液 晶面板，由于液晶分子介在固態與液態之間，不但具有液體易受外力作用而流動 的特性，也具有晶體特有的光學異方向性質，所以能夠利用外加電場來驅使液晶 的排列狀態改變至其它指向，造成光線穿透液晶層時的光學特性發生改變，此即 是利用外加的電場來產生光的調變現象，稱的為液晶的光電效應。利用此效應可 制作出各式的液晶顯示面板，如扭轉向列型TN-Twisted Nematic液晶顯示面板、 超扭轉向列型STN-Super TN液晶顯示面板、與薄膜晶體管TFT-Thin Film Transistor液晶顯示面板等。如圖1A所示，其為現有的扭轉向列型液晶顯示面板未外加電壓前的動作示 意圖，其中扭轉向列型液晶顯示器100包括有經由研磨rubbing而形成極細溝 紋105、 106的配向膜110、 120，可將散射光源方向極性化的偏光板130、 140。 當向列型液晶150灌注在配向膜110、 120之間時，由于向列型液晶150其分子具 有液體的流動特性，因此容易順溝紋105、 1()6方向排列。在4妻近溝紋105、 106 位置時，向列型液晶150所受的束縛力較大，所以會沿著溝紋105、 106方向排列； 而中間部份的向列型液晶150束縛力較小，因而扭轉排列；且由于配向膜IIO、 120內的向列型液晶150共扭轉90度，故稱扭轉向列型。因此在配向膜IIO、 120 間不施加電壓情形下，光線160由偏光+反140與配向膜120進入后，其方向隨液 晶的排列旋轉90度，便和配向膜110與偏光板130的極化方向相同，故光線可順 利穿透偏光板130。再請參閱圖1B所示，其為現有的扭轉向列型液晶顯示面板外加電壓后的動作示意圖，當配向膜IIO、 120施加一電壓后，向列型液晶150將傾向在與施加電 場方向平行如圖所示，因此向列型液晶150——垂直在配向膜110、 120表面。而 光線160由偏光板140與配向膜120進入后，其方向不會旋轉，故到偏光板130 后，光線無法穿透偏光纟反130。由以上所述，可知二偏光板130、 ]40間的夾角是呈90度，二偏光板130、 140間的夾角對液晶顯示面板的質量影響很大，因此偏光板的軸向偏轉角度精準 度便顯格外重要。請再參閱圖2所示，其為現有的偏光板軸向偏轉角度的量測裝置側視結構示 意圖。現有偏光板軸向偏轉角度的量測裝置2包括有 一光產生器21、 一濾光片 211、 一或數片位相差板22、已知軸向偏光角度的一偏光板23以及一接收計算器 24。由光產生器21所產生的光在經過濾光片211后，將成為波長范圍很窄的單色 光源26。將一待測偏光板25置在所述的濾光片211與位相差板22之間，而單色 光源26通過所述的待測偏光板25會形成線偏振光261。所述的線偏振光261在 通過位相差板22后會產生預定偏振態的橢圓偏光262。由于現有技術是采用單色 光源26其所產生的橢圓偏光262的光強度為一定值。所以，憑借旋轉已知軸向偏 光角度的所述的偏光板23，而可改變其具有不同穿透率。因此，在現有技術中， 當在量測所述的待測偏光板25的軸向偏光角度時，必須將所述的位相差板22、 所述的待測偏光板25或所述的已知偏光板23的其中的I進行旋轉，而由所述的 接收計算器24量取一窄波段(或稱為單色光)的光穿透率的變化。當旋轉完180 度或甚至轉完一整圏360度后，取其所量測到的光穿透率與旋轉角度的關系，得 以分析出待測偏光4反25的偏光角度。上述現有偏光板軸向量測裝置2由于需要進行部份組件的旋轉，在量測時需 花費極長時間(通常達一秒或甚至數秒)，因此不適合應用在實時監控(Real-Time Audit)上。如何去解決上述的問題， 一直是業者所急迫在尋求解決的方案以及改 進的處。發明內容本發明的主要目的是，提供一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，以非旋轉 光學組件的量測方式，快速擷取訊號，以達到降低量測所需時間的目的。本發明的次要目的是，提供一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，可適用在不同規格偏光板軸向大量檢測，以降低檢測成本，且減少錯誤發生，本發明的另一目的是，提供一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，可將量測 所需時間降低至0.1秒以下，以方便應用實時監控的生產制程上。為達前述目的，本發明是提供一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，所述的 量測裝置可提供置入一待測偏光板，且包括有 一光產生裝置、 一偏光裝置以及 一量測比對裝置。所述的光產生裝置是可提供一光源。所述的偏光裝置是相對應 所述的光產生裝置設置，可承載所述的待測偏光板，且可在一不需轉動待測偏光 板的情況下，去量測光源穿透待測偏光板后的一光訊號，并轉換成可供判讀的數 據。所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接，且預設有至少一比對數據， 可接收所述的偏光裝置所提供的數據，且與所述的比對數據相比對。因此可憑借 所述的偏光裝置所提供的數據以及所述的比對數據相比對后，以快速且精確量測 計算出待測偏光板的一軸向偏轉角度。以上所述的偏光裝置還包括有 一光擷取單元、至少一位相差板、 一預設偏 光板以及一光訊號轉換部。所述的光擷取單元其是接收所述的光源；所述的位相 差板以及所述的預設偏光板其是位于所述的光產生裝置與所述的光擷取單元之 間，可使所述的光源通過；所述的光訊號轉換部其是連接在所述的光擷取單元， 將所述的光源的光訊號，轉換成可供判讀的數據。在本發明的偏光板軸向量測方法的第 一較佳實施例中，其是包括有下列步驟步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置，包括有 一光產生裝置、 一偏光裝置 以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置可提供一光源，所述的偏光裝置對應所 述的光產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接；步驟b:將一樣本偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間，以 所述的光源通過所述的樣本偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一第一曲線，儲 存在所述的量測比對裝置中；步驟c:取出所述的樣本偏光板；步驟d:將一待測偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間，以 所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一第二曲線，儲 存在所述的量測比對裝置中；以及步驟e:所述的量測比對裝置比對所述的第一曲線以及所述的第二曲線，計 算出所述的待測偏光板的 一 軸向偏轉角度。在本發明的偏光板軸向量測方法的第二較佳實施例中，其是包括有下列步驟 步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置，包括有 一先產生裝置、 一偏光裝置 以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置可提供一光源，所述的偏光裝置對應所 述的光產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接，且預設 有若干個比對數據；步驟b:將一待測偏光板置于所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間；量測數據，儲存在所述的量測比對裝置中；步驟d:將所述的量測比對裝置進行所述的量測數據以及所述的比對數據的 比對，使若干個比對數據其中的 一為最接近所述的量測資料。
圖1A為現有的扭轉向列型液晶顯示面板未外加電壓前的動作示意圖； 圖1B為現有的扭轉向列型液晶顯示面板外加電壓后的動作示意圖； 圖2為現有的偏光板軸向量測裝置側視結構示意圖； 圖3A為本發明的偏光板軸向量測裝置示意圖；圖3B為本發明的偏光板軸向量測裝置形成的線偏振光與橢圓偏光的波長-偏 振態比較示意圖；圖3C為本發明的偏光板軸向量測裝置形成的波長-穿透率的比較曲線函數示 意圖；圖4為本發明的偏光板軸向量測方法第一較佳實施例流程示意圖； 圖5為本發明的偏光板軸向量測方法第二較佳實施例流程示意圖。 附圖標記說明100-扭轉向列型液晶顯示器；105、 106-溝纟丈；110、 120 -配向膜；130、 140-偏光板；150-向列型液晶；160-光線；2 -現有偏光板軸 向量測裝置；21-光產生器；22-位相差板；23-已知偏光板；24-接收計算器； 25-待測偏光板；26-單色光源；261 -線偏振光；262、 312、 312a-橢圓偏光； 3-偏光板軸向量測裝置；31-光產生裝置；311-光源；314、 314a-穿透率的曲 線函數圖形；32-偏光裝置；33-量測比對裝置；321-光擷取單元；322a、 322b -位相差板；323 -預設偏光板；324-光訊號轉換部；325 -承載座；400~406、 500~504-步驟。
具體實施方式
以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。請參閱圖3A所示，其為本發明的偏光板軸向量測裝置側視結構示意圖。本 發明的偏光板軸向量測裝置3，包括有 一光產生裝置31、 一偏光裝置32以及一 量測比對裝置33。所述的光產生裝置31其是可提供一光源311,所述的光源311 可具有若干種不同波長(也即，多色光，或是白光等)。而所述的偏光裝置32 其是相對應所述的光產生裝置31設置，可接收所述的光源311的光訊號，轉換成 可供判讀的數據。本發明較佳實施例中，所述的偏光裝置32還包括有 一光擷取 單元321、至少一位相差寺反322a、 322b、 一預設偏光板323軸向偏光角度為已知 以及一光訊號轉換部324。所述的光擷取單元321是用以接收穿透位相差板322a、 322b與預設偏光板323后的光源311，其通常包括有透鏡組與光纖等組件。而所 述的位相差板322a、 322b以及所述的預設偏光板323是位于所述的光產生裝置 31與所述的光擷取單元321之間，可使所述的光源311在通過的后，不同波長的 光會被改變成不同的偏振態。其中，兩位相差板322a、 322b的偏轉角度可以有一 小角度差為較佳。所述的光訊號轉換部324是連接在所述的光擷取單元321，將 所接收到的光訊號，轉換成可供判讀的數據，所述的光訊號轉換部324較佳者可 包括有由電荷耦合器CCD或互補式金屬氧化半導體CMOS所構成的影像擷取 裝置、以及光譜儀等。所述的量測比對裝置33其是與所述的偏光裝置32電訊連接，且在量測比對 裝置33內預設有至少一比對數據。所述的量測比對裝置33可接收所述的偏光裝 置32所提供的數據，且與所述的比對數據相比對，本發明較佳實施例中，所述的 量測比對裝置33是可為一計算機。在本發明較佳實施例中，所述的偏光裝置32還包括有一承載座325,其是設 在所述的光產生裝置31與所述的位相差板322之間。所述的承栽座325在本較佳 實施例并不是用來旋轉的，其是用來使操作人員或是自動化機械設備可以很迅速 地把待測偏光板34置放或是取離光裝置32的定位。請再參閱圖3B與圖3C所示， 為本發明的偏光板軸向量測裝置，在待測樣品的角度產生改變時，所形成的線偏 振光與橢圓偏光的波長-偏振態比較示意圖，以及波長-穿透率的比較曲線函數示 意圖。首先在所述的承栽座325上置放一樣本偏光板軸向偏光角度為0度或已知，由所述的光源31 1通過樣本偏光4反后，形成線偏振光.，而此線偏-振光再通過所述的位相差板322后，由于所述的位相差板322會對不同波段產生不同的相位差值， 因此線偏振光通過所述的位相差板322后，4，因為波長的不同，而產生不同的偏 振態312。最后再通過所述的預設偏光板323，而呈現樣本偏光板穿透率的曲線函 數圖形314,此曲線函數圖形314為光譜儀所示出，且憑借所述的量測比對裝置 33紀錄為一比對數據。因此，當欲量測一待測偏光板34時，只要將所述的承載座325上置放所述的 待測偏光板34，由所述的光源311通過所述的待測偏光板34以及位相差板322 的后，各波長的光形成橢圓線偏振光312a。請再參閱圖3B與圖3C所示，此橢圓 線偏振光312a再通過所述的預設偏光板323，而呈現所述的待測偏光板34穿透 率的曲線函數圖形314a。最后，再以所述的量測比對裝置33直接與所述的比對 數據以峰點所在波長與(或)光語振幅變化進行比較，以計算出所述的待測偏光 板34的軸向偏光角度。當然，在本發明的另一具體實施方式
中，也可以先依序置入各個不同軸向偏 光角度的樣本偏光板后，由所述的量測比對裝置33紀錄此若干筆比對數據。因此， 當日后置入所述的待測偏光板34求出穿透率的曲線函數圖形314后，即可找尋此 若干筆比對數據對應出最相似的圖形，即為所述的待測偏光板34的軸向偏光角 度。由于本發明的偏光板軸向量測裝置3完全不需去旋轉任一組件，便能直接以 數據比對與計算的方式來求出軸向偏光角度值，因此，本發明的偏光板軸向量測 裝置3可以將量測所需時間降低到0.1秒以下，以利應用生產偏光板制程的實時 監控、或是進行大量偏光板的量測工作上。請參閱圖4，其為本發明偏光板軸向量測方法第一較佳實施例流程圖，其是 包括有下列步驟步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置400,包括有 一光產生裝置、 一偏光裝 置以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置可提供一光源，所述的偏光裝置對應 所述的光產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接。步驟b:將一樣本偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間401, 以所述的光源通過所述的樣本偏光板至所述的偏光裝置，并量測出 一 第 一 曲線， 儲存在所述的量測比對裝置中；所述的偏光裝置是以一光譜儀量測出所述的第一 曲線，因此所述的第一曲線為一穿透率函數曲線，所述的穿透率函數曲線以橫坐才示為>皮長，且舌從坐才示為穿透率所只t應出的函婆t曲線。步驟c:取出所述的樣本偏光板402。步驟d:將一待測偏光板置在所述的光產生裝置與所迷的偏光裝置之間403, 以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并量測出 一 第二曲線， 儲存在所述的量測比對裝置中，所述的第二曲線也為一穿透率函數曲線。步驟e:所述的量測比對裝置比對所述的第一曲線以及所述的第二曲線404， 計算出所述的待測偏光板的 一 軸向偏轉角度，由于所述的量測比對裝置為 一 計算 機，可以將所述的第一曲線峰點以及所述的第二曲線峰點所位于的波長差值、以 及(或)光譜振幅變化，計算出所述的待測偏光板的軸向偏轉角度。由于本發明可應用生產偏光板制程的實時監控上，因此隨時會放置另 一待測 偏光板，本發明較佳者步驟e的后還包括有下列步驟步驟f:取出所述的待測偏光板405。步驟g:將另一待測偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間 406，以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一第三曲 線，儲存在所述的量測比對裝置中。步驟h:所述的量測比對裝置比對所述的第一曲線以及所述的第三曲線407， 計算出所述的待測偏光板的一軸向偏轉角度。步驟i:重復步驟f至步驟h。如此，便能迅速地測量多數個待測偏光板的軸 向偏轉角度。請參閱圖5，其為本發明偏光板軸向量測方法第二較佳實施例流程圖，其是 包括有下列步驟步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置500,包括有 一光產生裝置、 一偏光裝 置以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置可提供一光源，所述的偏光裝置對應 所述的光產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接，且預 設有若干個比對數據；所述的比對數據是以至少一已知軸向偏轉角度的樣本偏光 板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間，以所述的光源通過所述的樣本 偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一比對數據，儲存在所述的量測比對裝置中； 所述的偏光裝置是以一光譜儀量測出所述的比對數據，因此所述的比對數據，為 一穿透率函數曲線，所述的穿透率函數曲線以橫坐標為波長，且縱坐標為穿透率 所對應出的函數曲線。步驟b:將一^f寺測偏光纟反置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間501。 步驟c:以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并獲得一 量測數據502,儲存在所述的量測比對裝置中所述的量測資料，是也為一穿透 率函數曲線，所迷的穿透率函數曲線以橫坐標為波長，且縱坐標為穿透率所對應 出的函數曲線。步驟d:將所述的量測比對裝置進行所述的量測數據以及所述的比對數據的 比對，使若干個比對數據其中的一為最接近所述的量測資料503。步驟e:以最接近所述的量測數據的比對數據對應出所述的待測偏光板的一 軸向偏轉角度504;當然也可以用所述的量測比對裝置比對所述的量測數據以及 最接近所述的量測數據的比對數據，以所述的量測數據的峰點以及所述的比對數 據的峰點所位于的波長差值、以及(或)光譜振幅變化，計算出所述的待測偏光 板的軸向偏轉角度。以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限 制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和范圍內可對其 進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1. 一種偏光板軸向量測裝置，其是置入一待測偏光板，其特征在于所述的偏光板軸向量測裝置包括有一光產生裝置，其提供一光源；一偏光裝置，其是相對應所述的光產生裝置設置，所述的偏光裝置承載所述的待測偏光板，且接收所述的光源的光訊號，轉換成供判讀的數據；以及一量測比對裝置，其是與所述的偏光裝置電訊連接，且預設有至少一比對數據，所述的量測比對裝置接收所述的偏光裝置所提供的數據，且與所述的比對數據相比對，以求出所述的待測偏光板的一軸向偏轉角度值。
2、 根據權利要求1所述的偏光板軸向量測裝置，其特征在于所述的偏光裝 置還包括有一光擷取單元，其是接收所述的光源；至少一位相差板以及一預設偏光板，其是位于所述的光產生裝置與所述的光 擷取單元之間，使所述的光源通過；一光訊號轉換部，其是連接在所述的光擷取單元，將所述的光源的光訊號， 轉換成判讀的數據；與一承載座，其是設在所述的光產生裝置與所述的位相差板之間，用以承載所 述的4寺測偏光氺反。
3、 根據權利要求1所述的偏光板軸向量測裝置，其特征在于所述的光源具 有若干種不同波長；且所述的光訊號轉換部為一光譜儀；且所述的量測比對裝置 為一計算機。
4、 一種偏光板軸向量測方法，其特征在于其包括有下列步驟步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置，包括有 一先產生裝置、 一偏光裝置 以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置一光源，所述的偏光裝置對應所述的光 產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接；步驟b:將一樣本偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間，以 所述的光源通過所述的樣本偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一第一曲線，儲 存在所述的量測比對裝置中；步驟c:取出所述的樣本偏光板；步驟d:將一待測偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間，以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并量測出一第二曲線，儲 存在所述的量測比對裝置中；以及步驟e:所述的量測比對裝置比對所述的第一曲線以及所述的第二曲線，計 算出所述的待測偏光板的 一 軸向偏轉角度。
5、 根據權利要求4所述的偏光板軸向量測方法，其特征在于所述的步驟b 與步驟d的所述的第一曲線以及所述的第二曲線為一穿透率函數曲線，其為以橫 坐標為波長，且縱坐標為穿透率所對應出的函數曲線。
6、 根據權利要求4所述的偏光板軸向量測方法，其特征在于所述的步驟e 是以所述的第一曲線峰點以及所述的第二曲線峰點所位于的波長差值或是光譜振 幅變化兩者至少其中之 一 ，來計算出所述的待測偏光板的軸向偏轉角度。
7、 根據權利要求4所述的偏光板軸向量測方法，其特征在于所述的步驟e 之后還包括有下列步驟步驟f:取出所述的待測偏光板；步驟g:將另一待測偏光板置于所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間， 以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并量測出 一 第三曲線， 儲存在所述的量測比對裝置中；步驟h:所述的量測比對裝置比對所述的第一曲線以及所述的第三曲線，計 算出所述的待測偏光板的一軸向偏轉角度。
8、 一種偏光板軸向量測方法，其特征在于其包括有下列步驟步驟a:提供一偏光板軸向量測裝置，包括有 一光產生裝置、 一偏光裝置 以及一量測比對裝置，所述的光產生裝置提供一光源，所述的偏光裝置對應所述 的光產生裝置設置，所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接，且預設有 若干個比對數據；步驟b:將一待測偏光板置于所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之間； 步驟c:以所述的光源通過所述的待測偏光板至所述的偏光裝置，并獲得一量測數據，儲存在所述的量測比對裝置中；步驟d:將所述的量測比對裝置進行所述的量測數據以及所述的比對數據的比對，使若干個比對數據其中的一為最接近所述的量測資料。
9、 根據權利要求8所述的偏光板軸向量測方法，其特征在于所述的步驟a 的比對數據是以至少一樣本偏光板置在所述的光產生裝置與所述的偏光裝置之3據，儲存在所述的量測比對裝置中；并且，所述的歩驟a與步驟c的所述的比對數據以及所述的量測數據為 一 穿透率函數曲線。
10、根據權利要求8所述的偏光板軸向量測方法，其特征在于所述的步驟 d之后還包括有下列步驟步驟e:以所述的量測數據的峰點以及所述的比對數據的峰點所位于的波長 差值與光譜振幅變化兩者至少其中之 一 ，來計算出所述的待測偏光板的軸向偏轉 角度。
全文摘要
本發明為一種偏光板軸向量測裝置與量測方法，所述的量測裝置可提供置入一待測偏光板，且包括有一光產生裝置、一偏光裝置以及一量測比對裝置。所述的光產生裝置是可提供一光源。所述的偏光裝置是相對應所述的光產生裝置設置，可承載所述的待測偏光板，且可在一不需轉動待測偏光板的情況下，去量測光源穿透待測偏光板后的一光訊號，并轉換成可供判讀的數據。所述的量測比對裝置與所述的偏光裝置電訊連接，且預設有至少一比對數據，可接收所述的偏光裝置所提供的數據，且與所述的比對數據相比對。因此可憑借所述的偏光裝置所提供的數據以及所述的比對數據相比對后，以快速且精確量測計算出待測偏光板的一軸向偏轉角度。
文檔編號G01B11/00GK101221038SQ20071000022
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月11日 優先權日2007年1月11日
發明者吳龍海, 張清森, 林家強, 林晴煌 申請人:力特光電科技股份有限公司