專利名稱：光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，尤其涉及在制造過程中可能產(chǎn)生雙折射及厚度變形的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
用于液晶顯示裝置的如玻璃基板的板狀光學(xué)器件在制造過程中經(jīng)過各種檢測(cè)過程。這種檢測(cè)項(xiàng)包括發(fā)生在光學(xué)器件內(nèi)外部的氣泡、劃痕、點(diǎn)缺陷、污染、貼附雜質(zhì)等，通過測(cè)定所述項(xiàng)目來(lái)評(píng)價(jià)及改進(jìn)光學(xué)器件的質(zhì)量。
這種光學(xué)器件的質(zhì)量除了根據(jù)上述的外部因素以外，還根據(jù)水平方向的偏振程度分布等內(nèi)部因素來(lái)決定。隨著顯示裝置逐漸地被大型化，制造過程中可能產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力與光學(xué)器件的質(zhì)量有著密切的關(guān)系。發(fā)生在光學(xué)器件的內(nèi)部或外部的應(yīng)力引起透過光學(xué)器件的光的雙折射，這種雙折射導(dǎo)致光學(xué)器件的面方向的變形變得嚴(yán)重，從而降低透過該光學(xué)器件的光的均勻度。并且，除了雙折射以外，如果板狀光學(xué)器件的厚度分布不均勻，則降低映像的亮度和所播放圖像的品質(zhì)。
因此，不僅需要檢測(cè)光學(xué)器件的各種缺陷，還需要檢測(cè)由熱和壓力所引起的殘留應(yīng)力而產(chǎn)生的雙折射及光學(xué)器件各位置的厚度變化。但是，使用現(xiàn)有的光學(xué)檢測(cè)裝置不能進(jìn)行該項(xiàng)目，或即使能進(jìn)行該項(xiàng)目也需要較多的時(shí)間并伴隨著復(fù)雜的過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以測(cè)定板狀光學(xué)器件的雙折射和厚度變形程度的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明所提供的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，包含用于向所述光學(xué)器件射出光的激光器；對(duì)于所述激光器射出光的相位進(jìn)行變更的相位變更部；用于將通過所述光學(xué)器件的光按特定方向偏振的偏振部；用于集中所偏振光的集光部；用于將所集中的光變換為電信號(hào)的光二極管；用于處理所述電信號(hào)的信號(hào)處理部。
并且，所述激光器可以為外差激光器或作為外差激光器的一種形態(tài)的塞曼激光器。外差激光器同時(shí)射出偏振方向相垂直、頻率互不相同的兩條光，各光具有垂直于自身偏振方向的如干擾的偏振成分。
并且，可以進(jìn)一步包含用于調(diào)節(jié)由所述激光器射出光的光量的光量調(diào)節(jié)部，所述光量調(diào)節(jié)部可以采用用于減少射出光的光量的光衰減器(opticalattenuator)或用于將光密度濾光為期望值的光密度濾光器(neutral densityfilter)。
并且，所述相位變更部為四分之一波板(QWPquarter wave plate)，所述相位變更部將射出光的特定偏振方向的相位延遲λ/4。
并且，所述集光部包含集光器和用于傳遞由所述集光器所集中的光的光纖維，以用于將通過偏振部而偏振的光傳遞到光二極管。
并且，所述信號(hào)處理部為過濾所述電信號(hào)，以將多個(gè)電信號(hào)變換及處理為特定信號(hào)。
并且，進(jìn)一步包含用于顯示由所述信號(hào)處理部所處理的數(shù)據(jù)的顯示部，以使用戶易于掌握并利用光學(xué)器件性質(zhì)相關(guān)的信息。
并且，進(jìn)一步包含用于支持所述光學(xué)器件的臺(tái)架，以使射出光可以掃描整個(gè)光學(xué)器件的前面，并相對(duì)于所述激光器而移動(dòng)所述光學(xué)器件。
另外，為了實(shí)現(xiàn)所述目的依據(jù)本發(fā)明所提供的光學(xué)器件的檢測(cè)方法，包含射出光的光射出階段；變更所射出光相位的相位變更階段；將通過所述光學(xué)器件的光按特定方向偏振的偏振階段；集中所偏振光的集光階段；將所集中的光變換為電信號(hào)的信號(hào)變換階段；處理所述電信號(hào)的信號(hào)處理階段；顯示所處理的數(shù)據(jù)的顯示階段。
并且，光最好由外差激光器射出。
并且，所述光射出階段與所述相位變更階段之間可以進(jìn)一步包含調(diào)節(jié)射出光光量的光量調(diào)節(jié)階段，由于這種光量可以在激光器中調(diào)節(jié)，因而所述階段可以選擇性設(shè)置。
并且，為了消除干擾所述相位變更階段最好將所射出光的特定偏振方向的相位延遲λ/4。
并且，所述信號(hào)處理階段可以通過軟件來(lái)處理。


圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的光學(xué)器件檢測(cè)裝置的概略示意圖；圖2a至圖2c為用于說明依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的相位變更部的示意圖；圖3為用于說明依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的偏振部的示意圖；圖4為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的檢測(cè)方法所示出的光學(xué)器件的截面圖；圖5為用于說明依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的檢測(cè)方法的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的光學(xué)器件檢測(cè)裝置的概略示意圖，如圖所示，光學(xué)器件的檢測(cè)裝置包含激光器10、光量調(diào)節(jié)部20、相位變更部30、偏振部40、集光部50、光二極管60、信號(hào)處理部70、顯示部80及用于支持光學(xué)器件100的臺(tái)架90。
激光器10為向光學(xué)器件100射出光的光源，本發(fā)明使用作為外差激光器(heterodyne laser)的一種形態(tài)的塞曼激光器(Zeeman laser)。外差激光器同時(shí)射出偏振方向相互垂直、頻率互不相同的兩條光，所射出的兩條光的頻率雖然類似但不相同。本實(shí)施例中第一光(E1)的波長(zhǎng)約為632.8nm，第二光(E2)的波長(zhǎng)約為632.5nm。
圖2a表示從激光器射出的初始光的偏振狀態(tài)，如圖所示，從外差激光器射出的光由朝y軸方向偏振的第一光(E1)和垂直于第一光(E1)而朝x軸方向偏振的第二光(E2)構(gòu)成。如第一光(E1)及第二光(E2)，下面所闡述的指出偏振成分的所有成分均為具有方向及大小的矢量。
在初始狀態(tài)，第一光(E1)及第二光(E2)均表示為約橢圓形的偏振狀態(tài)。即，第一光(E1)作為朝y軸方向偏振的光，除了向y軸的偏振成分A以外，還存在朝x軸方向的約a大小的偏振成分。與其類似，第二光(E2)也除了朝x軸的偏振成分B以外，還存在朝y軸方向的b大小的偏振成分。如此，包含這種具有橢圓形偏振成分的兩個(gè)垂直光的性質(zhì)稱為外差激光器的特征。
從激光器10射出的光在光量調(diào)節(jié)部20調(diào)節(jié)光量。光量調(diào)節(jié)部20位于激光器10的前部(head)，采用用于減少射出光光量的光衰減器(opticalattenuator)或?qū)⒐饷芏葹V光(filtering)為期望量的光密度濾光器(neutral densityfilter)。
這種光量調(diào)節(jié)部20并不是本實(shí)施例所必需的構(gòu)成因素，由于從激光器10射出光時(shí)可以進(jìn)行光量調(diào)節(jié)，因而可以選擇性地設(shè)置。
相位變更部30用于將從激光器10射出并在光量調(diào)節(jié)部20調(diào)節(jié)其光量的光相位進(jìn)行變更。如上所述，外差激光器射出具有相垂直的偏振方向的光(E1，E2)，并且各自具有垂直于自身偏振成分(A，B)的如干擾成分的光成分(a，b)。垂直于偏振成分(A，B)的如干擾成分的這種成分(a，b)通過光學(xué)器件100而被集光時(shí)，成為產(chǎn)生殘留電流的原因。由于因這種殘留電流不能正確地檢測(cè)光學(xué)器件100的狀態(tài)，因而相位變更部30調(diào)節(jié)光的相位，將光的偏振狀態(tài)從橢圓變更為直線。
下面參照?qǐng)D2b及圖2c進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2b為表示光相位在相位變更部30延遲約λ/4的示意圖，圖2c表示通過相位變更部30的光偏振狀態(tài)的示意圖。
雖然圖2b中為了便于說明而只示出了第一光(E1)，但下面的描述同樣適用于第二光(E2)。如圖所示，第一光(E1)具有y軸偏振成分(A)和x軸偏振成分(a)。小于y軸偏振成分(A)振幅的x軸偏振成分(a)對(duì)于整個(gè)射出光作為干擾而作用。由于y軸偏振成分(A)和x軸偏振成分(a)具有約λ/4的相位差，因而相位變更部30將兩個(gè)偏振成分中的任意一個(gè)相位延遲，使兩個(gè)偏振成分振幅為零的位置相一致。本實(shí)施例中使y軸偏振成分(A)延遲約λ/4，從而獲得使x軸偏振成分(a)提前約λ/4時(shí)相同的效果。結(jié)果，變更相位的x軸偏振成分(a)和y軸偏振成分(A)相對(duì)于z軸方向在相同位置具有最大及最小的振幅。
本實(shí)施例所提供的相位變更部30采用將特定偏振成分的相位變更λ/4的四分之一波板(QWPquarter wave plate)，用于消除干擾成分。
如果觀察這種相位進(jìn)行變更的光的偏振狀態(tài)，如圖2c所示，可以獲知第一光(E1)及第二光(E2)的偏振軸全部偏移預(yù)定角度。并且，第一光(E1)及第二光(E2)的偏振狀態(tài)不再是橢圓形，而是相互垂直的直線。這表示可能被測(cè)定為殘留電流的干擾成分被消除。
在相位變更部30變更相位的光被照射到板狀的光學(xué)器件100上。光學(xué)器件100可以為主要用于液晶顯示裝置的薄膜晶體管基板或?yàn)V色基板上的玻璃基板。
臺(tái)架90用于支持光學(xué)器件100，并對(duì)應(yīng)于從激光器10所射出的光進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。臺(tái)架90由圖中未示出的驅(qū)動(dòng)部及控制部驅(qū)動(dòng)，并且移動(dòng)光學(xué)器件100以使光學(xué)器件100的全部面積被射出光進(jìn)行掃描(scan)。
最近，隨著顯示裝置的大型化玻璃基板也逐漸地被大型化，而與其相應(yīng)還需要伴隨玻璃基板可靠性的檢測(cè)。并且，為了滿足消費(fèi)者對(duì)畫質(zhì)越來(lái)越高的要求，需要對(duì)基本的光學(xué)器件進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。本實(shí)施例中，通過將從激光器10所射出的光照射到光學(xué)器件100的前面，從而以非接觸的方式測(cè)定光學(xué)器件100的雙折射程度及厚度變化。
通過光學(xué)器件100的光包含光學(xué)器件100內(nèi)部狀態(tài)的信息，而這些狀態(tài)是由熱及壓力等所引起的。本實(shí)施例所提供的光學(xué)器件檢測(cè)裝置1雖然用于測(cè)定光學(xué)器件100內(nèi)部的雙折射或厚度變化，但檢測(cè)項(xiàng)目并不限定于此。換句話說，可以包含露在光學(xué)器件100外表面的缺陷、顏色變化等有關(guān)事項(xiàng)，還可以包含通過光可以獲知的其他檢測(cè)項(xiàng)目。光學(xué)器件100在制造過程中因熱及壓力等可能發(fā)生不期望的應(yīng)力，這將導(dǎo)致光學(xué)器件100的雙折射及厚度變化。雙折射及厚度變化分布可能根據(jù)應(yīng)力的強(qiáng)弱或光學(xué)器件100的面積而互不相同，而通過光學(xué)器件100的光包含所有這些信息。
偏振部40將通過光學(xué)器件100并包含光學(xué)器件100內(nèi)部狀態(tài)信息的光按特定方向偏振。如圖3所示，通過相位變更部30的第一光(E1)在經(jīng)過光學(xué)器件100時(shí)由內(nèi)部環(huán)境而變換為第三光(E3)。如果將第三光(E3)分解為單位矢量，則分為通過相位變更部30的成分(E1′)和由光學(xué)器件100的內(nèi)部影響而被追加或變更的成分(D)。
這種變更成分(D)的光通過偏振部40而被提出。偏振部40的偏振方向并不固定為一個(gè)，在反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)的過程中可以根據(jù)所提取的光成分進(jìn)行調(diào)節(jié)。
集光部50包含集光器51及光纖維53，用于集中在偏振部40被偏振的光。集光器51最好為可以集中光的透鏡如凸透鏡，由集光器51收集到的光通過光纖維53傳遞到光二極管60。
光二極管60將從光纖維53所傳遞的定量的光變換為電信號(hào)。光二極管60為如果收光二極管接收到光就產(chǎn)生電流的電子元件，本實(shí)施例中電信號(hào)為電流。根據(jù)傳遞到光二極管60的光量來(lái)產(chǎn)生不同大小的電流，并根據(jù)光學(xué)器件100內(nèi)部的雙折射及厚度變化的信息將具有不同振幅、頻率等性質(zhì)的電流輸入到信號(hào)處理部70。電信號(hào)并不限定于電流，可以利用于分析通過光學(xué)器件100的光資料的均可適用。
信號(hào)處理部70將由光二極管60所傳遞的電信號(hào)處理為用戶可采用的數(shù)據(jù)，并將其顯示于顯示部90。首先，信號(hào)處理部70將雙折射及厚度變化相關(guān)的混合信息進(jìn)行分離，并為了提取各信息將頻率限定為預(yù)定的頻率或特定區(qū)域而進(jìn)行電信號(hào)的過濾。這種過濾過程采用定性或定量地分析電信號(hào)并將其數(shù)據(jù)化的一般的方法，由于這是公知方法，因而省略其說明。
所述信號(hào)處理部70通常按照某一定邏輯制作而體現(xiàn)為軟件形式，并通過與光二極管60形成為一體或通過電連接設(shè)置為一個(gè)芯片。
顯示部80用于顯示由信號(hào)處理部70進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)，以使用戶可以用視覺進(jìn)行識(shí)別。顯示部80可以按照光學(xué)器件100的位置來(lái)顯示雙折射程度及厚度變化的表或曲線，也可以顯示光學(xué)器件100內(nèi)部的應(yīng)力程度的相關(guān)信息。
圖4為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的檢測(cè)方法所示出的光學(xué)器件的截面圖，表示顯示于顯示部80的光學(xué)器件100的厚度及應(yīng)力程度。按照原則，板狀光學(xué)器件100的上表面及下表面應(yīng)該相互平行，但根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果而顯示的截面呈現(xiàn)出有山有谷的曲線。由于光學(xué)器件100的內(nèi)部應(yīng)力并不一定，因而光學(xué)器件100的厚度也根據(jù)應(yīng)力而變化。
雖然附圖中沒有示出，但也可以將雙折射相關(guān)數(shù)據(jù)顯示于顯示部80。雖然雙折射顯示出與光學(xué)器件100的厚度無(wú)關(guān)的變化形狀，但雙折射的測(cè)定量與將厚度變化量延遲約λ/4時(shí)的形狀相類似。
圖5為用于說明依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的檢測(cè)方法的控制流程圖。
首先，從激光器10射出用于檢測(cè)光學(xué)器件100的光之后(S10)，利用光衰減器或光密度濾光器等光量調(diào)節(jié)部20調(diào)節(jié)射出光光量(S20)。
從激光器100射出的光包含具有相互垂直的偏振方向的兩條光，各光因具有垂直于自身偏振方向的偏振成分而具有橢圓形的偏振形態(tài)。使偏振形態(tài)變?yōu)闄E圓形的偏振成分通過光二極管60而變?yōu)殡娦盘?hào)時(shí)，作為干擾而作用。因此，為了消除這種干擾并呈現(xiàn)直線狀的偏振狀態(tài)，使光通過相位變更部30。
通過相位變更部30使光中的某一個(gè)偏振成分被延遲約λ/4(S30)，改變相位的光具有偏振方向相互垂直的直線狀的偏振狀態(tài)。變更相位的光掃描光學(xué)器件100的整個(gè)面積(S40)，并增加針對(duì)光學(xué)器件100內(nèi)部環(huán)境的信息。光包含光學(xué)器件100的雙折射及厚度變化的相關(guān)信息，含有這種信息的光按特定方向偏振(S50)?？梢酝ㄟ^偏振部40的偏振來(lái)提取針對(duì)用戶所要求的特定信息的光成分。
然后，由集光器51收集及集光(S60)的光通過光纖維53而輸入到光二極管60。光二極管60將所接收到的光變換為電信號(hào)，一般變換為電流值(S70)，并根據(jù)收光量使電流大小不同并傳遞到信號(hào)處理部70。
信號(hào)處理部70將從光二極管60所傳遞的電信號(hào)過濾為各種頻率或特定區(qū)域，并將其提取及處理為針對(duì)雙折射及厚度變化的數(shù)據(jù)(S80)。所提取的信息以用戶易于掌握的表或曲線等顯示于顯示部80上(S90)。
通過這種檢測(cè)方法，不用接觸光學(xué)器件100也容易并迅速地檢測(cè)光學(xué)器件100的性質(zhì)。
雖然本發(fā)明示出了多個(gè)實(shí)施例，但具有通常知識(shí)的本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)工作者應(yīng)該知道，在不脫離本發(fā)明的原則或精神的情況可以對(duì)以非接觸方式檢測(cè)光學(xué)器件的雙折射與否及厚度變化的本實(shí)施例進(jìn)行變更。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求和其等同物來(lái)決定。
綜上所述，依據(jù)本發(fā)明提供可以測(cè)定板狀光學(xué)器件的雙折射和厚度變形程度的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)光學(xué)器件的光學(xué)器件檢測(cè)裝置，其特征在于包含用于向所述光學(xué)器件射出光的激光器；對(duì)于所述激光器射出光的相位進(jìn)行變更的相位變更部；用于將通過所述光學(xué)器件的光按特定方向偏振的偏振部；用于集中所偏振光的集光部；用于將所集中的光變換為電信號(hào)的光二極管；用于處理所述電信號(hào)的信號(hào)處理部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述激光器為外差激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述激光器為塞曼激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于進(jìn)一步包含光量調(diào)節(jié)部，以用于調(diào)節(jié)由所述激光器射出光的光量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述相位變更部為四分之一波板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述相位變更部將射出光的特定偏振方向的相位延遲λ/4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述集光部包含集光器和光纖維，該光纖維用于將由所述集光器所集中的光傳遞到所述光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于所述信號(hào)處理部為過濾所述電信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于進(jìn)一步包含顯示部，以用于根據(jù)所述信號(hào)處理部所處理的電信號(hào)顯示數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，其特征在于進(jìn)一步包含臺(tái)架，以用于支持所述光學(xué)器件并相對(duì)于所述激光器而移動(dòng)所述光學(xué)器件。
11.一種用于檢測(cè)光學(xué)器件的光學(xué)器件檢測(cè)方法，其特征在于包含向所述光學(xué)器件射出光的光射出階段；變更所射出光相位的相位變更階段；將通過所述光學(xué)器件的光按特定方向偏振的偏振階段；集中所偏振光的集光階段；將所集中的光變換為電信號(hào)的信號(hào)變換階段；處理所述電信號(hào)的信號(hào)處理階段；根據(jù)所處理的電信號(hào)顯示數(shù)據(jù)的顯示階段。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)器件的檢測(cè)方法，其特征在于光由外差激光器射出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)器件的檢測(cè)方法，其特征在于所述光射出階段與所述相位變更階段之間進(jìn)一步包含調(diào)節(jié)射出光光量的光量調(diào)節(jié)階段。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)器件的檢測(cè)方法，其特征在于所述相位變更階段將所射出光的特定偏振方向的相位延遲λ/4。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)器件的檢測(cè)方法，其特征在于所述信號(hào)處理階段通過軟件來(lái)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。依據(jù)本發(fā)明所提供的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置，包含用于向所述光學(xué)器件射出光的激光器；對(duì)于所述激光器射出光的相位進(jìn)行變更的相位變更部；用于將通過所述光學(xué)器件的光按特定方向偏振的偏振部；用于集中所偏振光的集光部；用于將所集中的光變換為電信號(hào)的光二極管；用于處理所述電信號(hào)的信號(hào)處理部。據(jù)此提供可以測(cè)定板狀光學(xué)器件的雙折射和厚度變形程度的光學(xué)器件的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
文檔編號(hào)G01N21/00GK1904674SQ20061000730
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者普特波夫·維拉帝莫, 趙成訓(xùn), 李錫原, 李文九, 金洸秀 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社