CN101825785A - 反射型液晶盒的倾角测定方法以及测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反射型液晶盒的倾角测定方法以及测定装置。从光源(21)的光中取出直线偏振分量的光，以使该光的光轴(B)成为与反射型液晶盒(23)的法线倾斜的角度(θ)的方式，对反射型液晶盒(23)照射该偏振分量的光，根据被反射型液晶盒(23)的反射层(23a)反射的光的与偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度，求出光强度反射率(R_c)，使用该光强度反射率(R_c)、液晶的正常光折射率(n_o)及异常光折射率(n_e)、角度(θ)、液晶的厚度(d)、以及反射层(23a)的折射率(n_r)，求出液晶的倾角(β)。能够对反射型液晶盒的倾角进行测定。

Description

反射型液晶盒的倾角测定方法以及测定装置

技术领域

本发明涉及对在面板中封入了垂直取向(VA，VerticalAlignment)模式的液晶(以下称为“VA”液晶)或者水平取向(IPS，In Plane Switching)模式的液晶(以下称为“IPS液晶”)的状态下的反射型液晶盒的倾角进行测定的方法以及装置。特别涉及在具有多畴(multi domain)结构的VA反射型液晶盒中，对该反射型液晶盒的倾角进行测定的方法以及装置。

背景技术

VA液晶盒的多畴结构是指，如图9所示，针对在对置的玻璃基板11、12之间注入了液晶的液晶盒的像素区域的每一个，在一个玻璃基板12上的取向膜的表面或基底设置突起状的结构物31，从而使处于像素内的各区域(称为畴)中的液晶分子a的取向按畴向各个方向倾斜的结构。

在电压截止时，各液晶分子a为了结构物31而相对于基板面按畴向各自不同的方向稍微倾斜(将该角度称为“倾角”，特别是在不施加电压时的倾角的意义下，也称为“预倾角”)。在施加了电压时，液晶分子大幅倒向预先倾斜的方向。由于按像素中的畴将该倒向的方向设定成各自不同的方向，所以得到视场角宽的优良的液晶显示器。

作为以往的VA液晶盒的预倾角测定方法，在液晶盒的两面配置了偏振镜以及检偏镜的状态下，从配置了偏振镜的一侧向液晶盒照射具有单一波长的光束。此时，一边将偏振镜以及检偏镜各自的透射轴相互维持为规定的角度(正交或平行)，一边使液晶盒在该液晶盒的明视方向上倾斜，从而对在各倾斜角下在检偏镜侧检测的液晶盒的透射光强度的视场依赖性进行测定，根据其对称点的角度来确定液晶分子的预倾角(所谓晶体旋转法)。

专利文献1：日本特开2008-58865号公报

专利文献2：国际公开第01/22029号文本

但是，在上述以往的方法中，由于一边改变液晶盒的角度一边多次测定液晶盒的透射光强度，所以测定花费时间。

另外，在具有多畴结构的液晶盒的情况下，在上述以往方法的光学系统中，抵消了各畴各自的倾斜，而仅能够测定平均的倾角。因此，如果希望按畴分别测定倾角，则需要使用显微光学系统使测定点对应于畴的大小。因此，需要精密的显微光学系统。

另外，以往不知以反射型液晶盒为对象的倾角测定方法以及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需显微光学系统的反射型液晶盒的倾角测定方法以及装置，其无需改变角度，而仅测定一次反射型液晶盒的反射光强度即可。

以下，括号内的参照标号表示后述的发明的实施方式中的对应结构要素的参照标号，并不意味着通过这些参照标号来限定权利要求的范围。

本发明提供一种反射型液晶盒的倾角测定方法，从光源(21)的光中取出直线偏振分量的光，以使该光的光轴(B)成为与反射型液晶盒(23)的法线倾斜的入射角(θ)的方式，对反射型液晶盒(23)照射该偏振分量的光，根据被反射型液晶盒(23)的反射层(23a)反射的光的与偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度，求出光强度反射率(R_c)，使用该光强度反射率(R_c)、液晶的正常光折射率(n_o)及异常光折射率(n_e)、入射角(θ)、液晶的厚度(d)、以及反射层的折射率(n_r)，求出液晶的倾角(β)。

根据该方法，能够将入射角(θ)设定为规定值而仅通过一次测定就求出液晶的倾角(β)。

如果反射型液晶盒(23)是在一个像素内包括多个畴(D)、液晶按畴(D)向不同的方向倾斜的反射型液晶盒(23)，则光强度反射率(R_c)优选包含反射型液晶盒(23)的所有畴的面积中的朝向倾角(β)不与光轴(B)平行的方向的畴的面积的比例作为系数(A)。通过考虑该系数(A)，在对反射型液晶盒(23)照射了光的范围内，不会抵消而能够求出朝向各自不同的方向的倾角(β)。

光强度反射率(R_c)能够通过将被反射型液晶盒(23)反射的光的与偏振分量正交的偏振分量中的光强度除以被反射型液晶盒(23)反射的原样的光的光强度而计算出。

另外，光强度反射率(R_c)也可以通过将被反射型液晶盒(23)反射的光的与偏振分量正交的偏振分量中的光强度，除以被反射型液晶盒(23)反射的光的与偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度、和被反射型液晶盒(23)反射的光的与偏振分量平行的方向的偏振分量中的光强度的合计值而计算出。

在本发明的反射型液晶盒的倾角测定方法中，也可以是，将液晶的正常光折射率(n_o)以及异常光折射率(n_e)以及反射层的折射率(n_r)作为波长(λ)的函数，使用入射角(θ)与液晶的厚度(d)，以液晶分子的倾角(β)为参数，求出光强度反射率(R_c)与波长(λ)的关系(R_c(λ，β))，针对多个波长(λ)测定光强度反射率(R_c)，将该测定点(λ，Rc)代入该关系(R_c(λ，β))，从而求出倾角(β)。在该方法中，在多个波长下测定光强度反射率(Rc)，并将其代入光强度反射率(Rc)和波长(λ)的关系(R_c(λ，β))，能够更准确地求出倾角(β)。

本发明提供一种倾角测定装置，具备：偏振镜(22)，从光源(21)的光中取出直线偏振分量；光轴设定部件，能够以使该光的光轴(B)成为与反射型液晶盒(23)的法线倾斜的入射角(θ)的方式，对反射型液晶盒(23)照射该偏振镜(22)的光；检偏镜(24)，取出被反射型液晶盒(23)的反射层(23a)反射的光的与偏振分量成直角的方向的偏振分量；检测器(26)，对透过了检偏镜(24)的光的光强度反射率(R_c)进行测定；以及数据处理装置(27)，使用该光强度反射率(R_c)、液晶的正常光折射率(n_o)及异常光折射率(n_e)、入射角(θ)、液晶的厚度(d)、以及反射层(23a)的折射率，求出液晶的倾角(β)。

另外，也可以是，本发明的倾角测定装置还包括对透过了检偏镜的光进行分光的分光器(25)，数据处理装置(27)将液晶的正常光折射率(n_o)及异常光折射率(n_e)存储为波长(λ)的函数，使用入射角(θ)和液晶的厚度(d)，以液晶分子的倾角(β)为参数，求出光强度反射率(R_c)与波长(λ)的关系(R_c(λ，β))，将针对多个波长(λ)测定的光强度反射率(R_c)的测定点代入该关系，从而求出倾角。

如上所述，根据本发明，获得以下的良好效果：无需显微光学系统，而在宏点(macro spot)的光学系统中也能够进行液晶的倾角测定。

本发明的上述以及其他优点、特征以及效果通过参照附图如下所述的实施方式的说明将更加明确。

附图说明

图1是实施预倾角测定方法的测定装置的结构图。

图2是实施预倾角测定方法的其他实施方式的测定装置的结构图。

图3是示出多畴垂直取向(MVA)模式的反射型液晶盒中的电压截止时的像素内的倾斜方向的俯视图。

图4是从光轴B观察的描绘了液晶分子a1～a4的朝向的示意图。

图5是示出光在填充于玻璃基板11、12之间的液晶中行进的样子的光路图。

图6是描绘了液晶内部的光传播的光轴B与各坐标轴x、y、z的坐标图。

图7是用于说明本发明的测定步骤的流程图。

图8是将液晶的倾角β作为参数而计算出波长λ与光强度反射率R_c的关系R_c(λ，β)而得到的图形。

图9是示出在对置的玻璃基板11、12之间设置了突起状的结构物的液晶盒的多畴结构的剖面图。

具体实施方式

(装置结构)

图1是实施本发明的预倾角测定方法的测定装置的结构图。

该测定装置具有：卤素灯等光源21；从光源21的出射光中取出直线偏振光的偏振镜22；设置在样本设置台上的VA反射型液晶盒23；从被在VA反射型液晶盒23的底面玻璃基板上形成的反射层23a反射的光中取出直线偏振光的检偏镜24；用于从通过了检偏镜24的光中得到单色光的单色仪25；对从单色仪25出射的光的强度进行检测的检测器26；以及数据处理装置27。另外，也可以代替单色仪25，而配置多色仪。另外，在使用单色仪25的情况下，单色仪25的位置也可以是在偏振镜22之前。上述反射层23a的材质只要是铝、银、镍、以及铬等反射光的材质，则可以是任意材质。

在对VA反射型液晶盒23照射光源21的出射光的情况下，照射点的大小没有限定。无需缩小成仅包含一个畴那样的窄的点。也可以是包含多个畴的点。

偏振镜22设置其偏振方向，以制作使光的电场相对入射面(包括光的行进方向与反射型液晶盒的法线y的面)平行地振动的偏振光(p偏振光)。检偏镜24由于在相对偏振镜22垂直的方向上设置其偏振方向，所以可以对在所谓“正交尼科耳”的状态下通过了检偏镜24的光进行检测。

偏振镜22以及检偏镜24被分别固定在框架上，通过电动机使这些框架旋转，从而可以改变在VA反射型液晶盒23上的入射角θ_in、出射角θ_out。

在作为反射层23a使用了通常的平面反射层的液晶盒的情况下，成为θ_in＝θ_out的测定，但在使用了扩散反射层的液晶盒的情况下，不一定必须是θ_in＝θ_out。但是，在以下的例子中，只要没有特别说明，则反射层23a是平面，且视为在θ_in＝θ_out的条件下进行测定。

电动机的旋转角的数据与检测器26的输出信号一起被输入给数据处理装置27。

另外，为了改变在VA反射型液晶盒23上的入射角θ_in，也可以采用固定框架并使载置VA反射型液晶盒23的样本设置台倾斜的机构。

图2是示出测定装置的变形例的图。该测定装置与图1的装置的不同点在于，偏振镜22的偏振方向被设置成可产生使光的电场相对入射面垂直地振动的偏振光(s偏振光)。检偏镜24由于将其偏振方向设置在相对偏振镜22垂直的方向上，所以能够对在所谓“正交尼科耳”的状态下通过了检偏镜24的光进行检测。

(测定原理)

图3是示出多畴垂直取向(MVA)模式的反射型液晶盒中的电压截止时的像素内的倾斜方向的从y方向观察的俯视图。

四角的框表示一个像素P，其中被分成四个畴D1～D4。此处，在进行角度的定义时，将上方向设为0度，并绕顺时针按照90度、180度、以及270度列举。在四个畴D1～D4中，设为右上的畴D1处于0～90度的区域，右下的畴D2处于90～180度的区域，左下的畴D3处于180～270度的区域，左上的畴D4处于270～360度(0度)的区域。

在右上的畴D1中，预倾斜的液晶分子a1向右上45度的方向取向，在右下的畴中，预倾斜的液晶分子a2向右下135度的方向取向，在左下的畴中，预倾斜的液晶分子a3向左下225度的方向取向，在左上的畴中，预倾斜的液晶分子a4向左上315度的方向取向。这样，可以使液晶分子的取向按畴向四个方向倾斜。

在图3的例子中，液晶按照90度间隔向四个方向倾斜，但使光学系统的光轴向它们中的一个方位倾斜。将这种倾斜的光轴称为“光轴B”。具体而言，将光从左上315度的方向朝向右下135度的方向照射。于是，从光轴B观察到的液晶分子a1～a4的朝向如图4所示。

在图4中，反射型液晶盒在上下的玻璃基板11、12之间填充有液晶分子。将与玻璃基板11、12的面垂直的法线方向设为y，将与光轴B垂直并且与玻璃基板11、12的面平行的方向设为x。对于液晶分子，在与四个预倾斜方向对应的方向上取向。如果从光轴B观察，则液晶分子a1在x-y面内向左倾斜。如果从光轴B观察，则液晶分子a3在x-y面内向右倾斜。如果从光轴B观察，则液晶分子a2、a4不倾斜。

图5是示出光在填充于玻璃基板11、12之间的液晶中行进的样子的光路图。将与玻璃基板11、12垂直的方向设为y，将包括光轴B并且与玻璃基板11的面平行的方向设为z，在y-z平面内从y轴倾斜角度θ而入射光。光被形成在玻璃基板12的内面上的反射层23a反射。在将液晶的折射率设为n时，用sinθ＝nsin θ’(式(1))来表示液晶内部的光轴倾斜角θ’。另外，在将玻璃基板11、12之间的距离(液晶盒间隙)设为“d”时，用d’＝d/cosθ’(式(2))来表示液晶内部中的光路长度d’。

图6是描绘了液晶内部的光传播的光轴B与各坐标轴x、y、z的坐标图。液晶分子a3相对玻璃基板11、12的法线方向y在x-y面内倾斜角度β，液晶分子a1相对方向y在x-y面内倾斜角度-β。角度β是液晶的倾角，用β＝tan^-1(x/y)(式(3))来表示。光轴B相对方向y在y-z面内倾斜角度θ’。

此处，定义与光轴B垂直的平面x-y’。然后，将处于平面x-y中的液晶分子a3投影到平面x-y’。将该投影的液晶分子记载为a3’。液晶分子a3’相对y’轴在平面x-y’上倾斜角度β’。角度β’表示从光轴B的方向观察的液晶分子的轴偏移，用式β’＝tan^-1(x/y’)(式(4))来表示。

另外，在考虑平面x-y’与平面x-y所成的角度是90度-θ’时，液晶分子a3’的平面x-y’上的座标y’、与平面x-y上的座标y的关系是y’＝ysinθ’(式(5))。

因此，如果使用上式(1)、(4)、以及(5)，则角度β’与角度β的关系成为β’＝tan^-1x/(ysinθ’)＝tan^-1(ntanβ)/(sinθ)(式(6))。入射角θ是既知的常数。

另一方面，在入射的偏振光是s偏振光(图2)的情况下，用下式(7)来表示液晶的折射率n，在入射的偏振光是p偏振光(图1)的情况下，用下式(8)来表示液晶的折射率n。

$n=\frac{n_e{n}_o}{\sqrt{{n_o}^2{\sin }^2\mathrm{\β}+{n_e}^2{\cos }^2\mathrm{\β}}}$ 式(7)

$n=\frac{n_e{n}_o}{\sqrt{{n_e}^2{\sin }^2\mathrm{\β}+{n_o}^2{\cos }^2\mathrm{\β}}}$ 式(8)

此处，“s偏振光”是指，光的电场相对入射面(包括光的行进方向与反射型液晶盒的法线y的面，y-z面)垂直地振动的偏振光，“p偏振光”是指，光的电场相对上述的入射面平行地振动的偏振光。另外，n_o是液晶的正常光折射率，n_e是液晶的异常光折射率，它们都是液晶的常数。

在光的偏振光是s偏振光的情况下，使用这些式(6)与式(7)，得知β与β’的关系。另外，在光的偏振光是p偏振光的情况下，使用这些式(6)与式(8)，得知β与β’的关系。

由于本发明的测定方法的目的在于确定β，所以如果得知β’，则能够确定β。

因此，以下，求出光强度反射率R_c与β’的关系。如果使用琼斯矩阵，则用下式(9)来表示反射光的偏振状态E。

式(9)

此处，偏振状态E是以s偏振光分量的电场强度E_s与p偏振光分量的电场强度E_p为分量的矢量。

在上式中，偏振镜(φ_p)是1行2列(1×2)的矩阵，检偏镜(φ_a)是2行2列(2×2)的矩阵。偏振镜(φ_p)与检偏镜(φ_a)如下所示。

式(10)

此处，φ_p是偏振镜的旋转角，φ_a是检偏镜的旋转角。

去程J(Δnd’、β’)、M、以及返程J(Δnd’、β’)分别是2行2列(2×2)的矩阵。此处，折射率差Δn是倾斜入射时的异常光线(extraordinary wave)的折射率n_e与正常光线(ordinarywave)的折射率n_o之差。

在将光轴B与液晶分子a3所成的角度设为θ_a(参照图6)时，在角度θ_a与光的入射角β’与液晶分子的倾角β之间，存在下式(11)的关系。

式(11)

θ_a＝cos^-1(cosθ′cosβ)

如果使用该角度θ_a，则使用液晶的正常光折射率n_o、与液晶的异常光折射率n_e，通过下式(12)，提供该折射率差Δn。

式(12)

$\mathrm{\Δn}=\frac{n_e{n}_o}{\sqrt{{n_o}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{n_e}^2{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_a}}-n_o$

该式可以适用于p偏振光(图1)、s偏振光(图2)两者。这样，折射率差Δn是θ_a的函数，θ_a是β的函数，所以折射率差Δn是β的函数。

J是液晶层的琼斯矩阵，在去程、返程中，都用下式(13)来表示。

式(13)

$J=R(-{\mathrm{\β}}^{\′})\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \exp (-\mathrm{\Δ}{\mathrm{nd}}^{\′}\·i)\end{array}\right)\·R\left({\mathrm{\β}}^{\′}\right)$

此处，i是虚数单位。另外，R(β’)是旋转矩阵，用下式(14)来表示。

式(14)

$R\left({\mathrm{\β}}^{\′}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}& \sin {\mathrm{\β}}^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& \cos {\mathrm{\β}}^{\′}\end{array}\right)$

M是反射层23a的琼斯矩阵，用下式(15)来表示。

式(15)

$M=\left(\begin{array}{cc}{r}_s& 0\\ 0& r_p\end{array}\right)$

其中，

式(16)

$r_s=\frac{-n_r\cos {\mathrm{\θ}}_r+\sqrt{{n_o}^2-{n_r}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_r}}{n_r\cos {\mathrm{\θ}}_r+\sqrt{{n_o}^2-{n_r}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_r}}$

$r_p=\frac{-n_e{n}_o\cos {\mathrm{\θ}}_r+n_r\sqrt{{n_e}^2-{n_r}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_r}}{n_e{n}_o\cos {\mathrm{\θ}}_r+n_r\sqrt{{n_e}^2-{n_r}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_r}}$

此处，n_r是反射层23a的折射率，θ_r是在反射层23a内的光轴倾斜角。另外，光实际上几乎不会侵入到反射层23a的内部，所以θ_r可以理解成无法图示的假想的角度。如下式所示根据Snel1法则导出sinθ_r，根据与sinθ_r的关系式(17)导出cosθ_r。

式(17)

sinθ＝n_rsinθ_rsin²θr+cos²θr＝1

其中，反射层中使用的物质具有吸收的情况较多，此时，对虚数部加上衰减系数k_r，通过n_r+ik_r来定义折射率即可。表(1)示出铝的折射率n_r与衰减系数k_r的例子。

表(1)

λ(nm)	Nr	Kr
			450	0.618	5.47
550	0.958	6.69
			650	1.47	7.79

通过计算出下式(18)，理论上求出反射光强度I。

式(18)

I＝Es·Es^*+Ep·Ep^*

此处，“*”表示复数共轭。

使用反射光强度I，在s偏振光入射的情况下，用下式(19)来求出光强度反射率R_c，在p偏振光入射的情况下，用下式(20)来求出光强度反射率R_c。

式(19)

$R_c=\frac{I({\mathrm{\φ}}_p=0\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=90\mathrm{deg})}{(I({\mathrm{\φ}}_p=0\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=0\mathrm{deg})+I({\mathrm{\φ}}_p=0\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=90\mathrm{dge}))}$

式(20)

$R_c=\frac{I({\mathrm{\φ}}_p=90\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=0\mathrm{deg})}{(I({\mathrm{\φ}}_p=90\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=90\mathrm{deg})+I({\mathrm{\φ}}_p=90\mathrm{deg},{\mathrm{\φ}}_a=0\mathrm{deg}))}$

对于系数A，在后面叙述。

使用式(1)～式(20)，说明求出倾角β的步骤。

如果确定反射层23a的材质，则入射角θ、液晶的厚度d、液晶的正常光折射率n_o及异常光折射率n_e、以及反射层23a的折射率n_r是既知的。(1)能够将n_o以及n_e代入到式(7)、式(8)而用β的函数表示折射率n。如果将该折射率n代入到式(6)，则求出β与β’的一个关系式。(2)接下来，由于已知折射率n_r，所以能够通过式(17)用β、β’的函数来表示反射层23a内的光轴倾斜角θ_r。因此，能够使用式(15)、式(16)而用β、β’的函数来表示反射层23a的琼斯矩阵M。(3)在将偏振镜的旋转角φ_p设为90度并将检偏镜的旋转角φ_a设为0度时、以及将偏振镜的旋转角φ_p设为90度并将检偏镜的旋转角φ_a设90度时，使用式(10)来求出偏振镜(φ_p)与检偏镜(φ_a)的琼斯矩阵。(4)如果考虑式(2)、式(11)、以及式(12)，则用β、β’的函数来表示Δnd’，所以能够使用该Δnd’而用β、β’的函数来表示液晶层的琼斯矩阵。(5)能够将以上的反射层23a的琼斯矩阵M、偏振镜(φ_p)与检偏镜(φ_a)的琼斯矩阵、以及液晶层的琼斯矩阵J代入到式(9)而用β、β’的函数来表示反射光的偏振状态的矢量E。(6)能够将该矢量E代入到式(18)而用β、β’的函数来表示反射光强度I。(7)能够将反射光强度I代入到式(19)、式(20)而用β、β’的函数来表示光强度反射率R_c。在该情况下，由于如上所述得知β与β’的一个关系，所以能够用β的函数来表示光强度反射率R_c。(8)另一方面，由于光强度反射率R_c是能够通过检测器26测定的量，所以如果用该测定值R_c来置换通过上式(7)求出的理论值R_c，则能够求出倾角β。

此处，在说明上述系数A时，A是多畴垂直取向(MVA)模式的反射型液晶盒中的倾角β不与光轴B平行的液晶分子的存在比例。

即，在各像素内，如图4所示，存在倾角β与光轴B平行的液晶分子a2、a4、和倾角β不与光轴B平行的液晶分子a1、a3。倾角β与光轴B平行的液晶分子a2、a4在式(9)中成为β’＝0，而不反射光。

其直观上，如图4所示那样的向光轴B的方向入射的光不会由于液晶分子a2、a4而改变偏振状态，原样地通过反射型液晶盒。本发明的测定装置由于被设定为正交尼科耳的状态，所以原样地通过了反射型液晶盒的光被检偏镜24完全遮断。因此，倾角β与光轴B平行的液晶分子a2、a4不会帮助光的反射。

系数A可以称为“在液晶内部的所有液晶分子中，倾角β不与光轴B平行的液晶分子的比例”。如果设液晶分子均等地分布在反射型液晶盒内，则可以将该“比例”称为“在反射型液晶盒的所有畴的面积中，倾角β不与光轴B平行的液晶分子存在的畴的面积的比例”。

在如图4所示，一个像素P被分成四个畴D1～D4，在各畴D1～D4中液晶分子以相同数量存在，并朝向逐次改变90度的方向时，成为“系数A＝(在液晶分子a1～a4中的液晶分子a1、a3的比例)＝0.5”。

另外，即使在不具有畴，而向单一方向倾斜的反射型液晶盒的情况下，通过使光轴向与倾斜方向不同的方向倾斜，可以实现同等的测定。在该情况下，上述系数A的值设为“1”。

(测定步骤)

(1)测定步骤1

根据流程图(图7)，对本发明的测定步骤进行说明。

首先，在图1或图2的测定装置中，设置作为样本的反射型液晶盒23，从光源21按照规定范围点照射白色光，将入射角θ_in设为某值。

优选从30度～80度的范围内选择入射角θ_in。对优选为“30度～80度的范围”的理由进行说明。

一般来说，对于性能良好的偏振元件而言，其消光比也是10^-5左右。因此，可以认为，在成为光强度反射率R_c＜10^-4时，由于背景噪声(杂散光)而难以测定。因此，在下述表(2)的条件下预倾角＝1度时，作为成为光强度反射率R_c＜10^-4以上的入射角θ_in，设下限值为30度。

另外，玻璃基板11的表面处的反射率在θ＝80度时，在s偏振光中是约54％，在p偏振光中是约23％(将玻璃的折射率假设为1.5)，但在超过80°时，玻璃基板11的表面处的反射率急剧地上升，所以作为入射角θ_in，设上限值为80度。

在讨论更优选的范围时，为了尽可能减小玻璃基板11的表面的反射光，对于向液晶盒入射的光，与s偏振光相比，更优选为p偏振光，进而，在p偏振入射的情况下，入射角θ_in优选设定为极化角附近、例如极化角±10度。在玻璃的折射率是1.5的情况下，极化角约为56°，因此入射角θ_in的理想范围为46度～66度。

另外，优选从可见的波长区域中选定由单色仪25设定的波长。

首先，针对反射型液晶盒进行基准测定。在向反射型液晶盒照射了光的情况下，还有反射型液晶盒23的表面处的反射，除了表面处的反射以外还有滤色片基板的吸收等，所以在希望求出绝对的光反射率时，计算处理变得复杂。因此，(a)从图1、2的装置结构中仅拆下检偏镜24来求出光强度、或者(b)在图1、2的装置结构中将检偏镜24分别设为平行尼科耳状态和正交尼科耳状态而测定光强度，将两种光强度的合计值设为基准(步骤S0)。将该基准光强度记载为R。

接下来，对正交尼科耳的状态下的光的强度进行测定(步骤S1)。将该测定值除以基准的光强度R，将其商设为基于测定的光强度反射率R_c，作为以下计算的基础。

反射型液晶盒的液晶盒间隙d、异常光线(extra ordinary wave)的折射率n_e、以及正常光线(ordinary wave)的折射率n_o是反射型液晶盒的常数。反射层的折射率的数据也是既知的。入射角θ_in是设定为上述那样的范围的值且是常数，系数A也是常数。能够使用这些值，按照上述步骤求出倾角β。详细而言，该“倾角β”对于向VA反射型液晶盒23照射了光源21的出射光的点的范围中存在的液晶分子而言，是倾角β的平均值(步骤S2、S3)。

(2)测定步骤2-分光测定

液晶的异常光线(extraordinary wave)的折射率n_e、正常光线(ordinary wave)的折射率n_o、以及反射层的折射率n_r是波长λ的函数。入射角θ_in、液晶盒间隙d、以及系数A与波长无关，是既知的数值。因此，能够按照上述步骤，将液晶分子的倾角β作为参数，求出光强度反射率R_c与波长λ的关系R_c(λ、β)。

例如，将反射层设为铝，使用作为液晶的异常光折射率n_e、正常光折射率n_o的表(2)数据，设为入射角θ_in＝56度、液晶盒间隙d＝3.2μm、系数A＝1，将倾角β假设为1度、2度以及3度，而计算波长λ与光强度反射率R_c的关系R_c(λ、β)，此时，得到图8所示的图形。另外，该反射型液晶盒不具有畴，并向单一方向倾斜，所以设为A＝1。

表2

ne＝1.606，no＝1.502(λ＝450nm)ne＝1.589，no＝1.493(λ＝550nm)ne＝1.580，no＝1.488(λ＝650nm)

如果使用该曲线图，针对多个波长测定光强度反射率R_c，并在该曲线图中描绘其测定点并进行拟合时，则能够正确地求出倾角β。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明的实施方式不限于上述方式，可以在本发明的范围内实施各种变更。

Claims (8)

1.一种反射型液晶盒的倾角测定方法，对反射型液晶盒的倾角进行测定，其特征在于，

从光源取出直线偏振分量的光，

以使该光的光轴形成与上述反射型液晶盒的法线倾斜的入射角的方式，对反射型液晶盒照射该偏振分量的光，

对被上述反射型液晶盒的反射层反射的光的与上述偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度进行测定，而求出光强度反射率，

使用该光强度反射率、上述液晶的正常光折射率及异常光折射率、上述入射角、上述液晶的厚度、以及上述反射层的折射率，求出上述液晶的倾角。

2.根据权利要求1所述的反射型液晶盒的倾角测定方法，其特征在于，

上述反射型液晶盒在一个像素内包括多个畴，

上述液晶按上述畴向不同的方向倾斜，

上述光强度反射率包含上述反射型液晶盒的所有畴的面积中的、朝向倾角不与上述光轴平行的方向的畴的面积的比例而作为系数。

3.根据权利要求1所述的反射型液晶盒的倾角测定方法，其特征在于，

上述光轴与上述反射型液晶盒的法线所成的倾斜的入射角处于30度～80度的范围。

4.根据权利要求1所述的反射型液晶盒的倾角测定方法，其特征在于，

上述光强度反射率是将被上述反射型液晶盒反射的光的与上述偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度，除以被上述反射型液晶盒反射的光的光强度而得到的。

5.根据权利要求1所述的反射型液晶盒的倾角测定方法，其特征在于，

上述光强度反射率是将被上述反射型液晶盒反射的光的与上述偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度，除以被上述反射型液晶盒反射的光的与上述偏振分量成直角的方向的偏振分量中的光强度和被上述反射型液晶盒反射的光的与上述偏振分量平行的方向的偏振分量中的光强度的合计值而得到的。

6.根据权利要求1所述的反射型液晶盒的倾角测定方法，其特征在于，

使用作为波长的函数的上述液晶的正常光折射率以及异常光折射率的数据、上述入射角以及上述液晶的厚度，求出以液晶分子的倾角为参数的光强度反射率与波长的关系，

针对多个波长测定上述光强度反射率，并将其测定点代入上述关系，从而求出倾角。

7.一种反射型液晶盒的倾角测定装置，其特征在于，具备：

偏振镜，从光源取出直线偏振分量；

光轴设定部件，以使该光的光轴形成与反射型液晶盒的法线倾斜的入射角的方式，对反射型液晶盒照射该偏振镜的光；

检偏镜，取出被上述反射型液晶盒的反射层反射的光的与上述偏振分量成直角的方向的偏振分量；

检测器，对透过了上述检偏镜的光的光强度进行测定；以及

数据处理装置，根据由上述检测器检测的光强度，计算出光强度反射率，使用上述液晶的正常光折射率及异常光折射率、上述入射角、上述液晶的厚度、以及上述反射层的折射率，求出上述液晶的倾角。

8.根据权利要求7所述的反射型液晶盒的倾角测定装置，其特征在于，

还包括对透过了上述检偏镜的光进行分光的分光器，

上述数据处理装置使用作为波长λ的函数的上述液晶的正常光折射率及异常光折射率、上述入射角、以及上述液晶的厚度，以液晶分子的倾角为参数，求出光强度反射率与波长的关系，将针对多个波长测定的光强度反射率的测定点代入该关系，从而确定倾角。

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