JP2002311406A - 液晶パネルパラメータ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、液晶パネルにおける液晶分子
が基板面に対してなすプレチルト角や反射型液晶パネル
における液晶分子配向のねじれの角度等のパラメータを
容易に検出することができる装置を提供する。 【解決手段】 コリメータ２、赤外線カットフィルタ３
を透過した白色光源１からの光を色フィルタ４１での単
色光（波長１）とし、偏光板（偏光子）５と偏光板（検
光子）８で挟んだ液晶パネル６１に対して、偏光板８及
び１／４波長板７１を用いてストークスパラメータＳ１
１、Ｓ２１、Ｓ３１を測定し、次に波長１とは異なる波
長の光（波長２）を透過する色フィルタ４２を用い、同
様に偏光板８及び１／４波長板７２を用いてストークス
パラメータＳ１２、Ｓ２２、Ｓ３２を測定し、（７）
式、（５）、（４）式の連立方程式を解くことで液晶パ
ネル６１における液晶層の厚みｄ、液晶分子配向のねじ
れの角度φ、及び平均のプレチルト角θを求める。反射
型液晶パネルの場合には同様の操作により液晶分子配向
のねじれの角度またはプレチルト角を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等に用
いられる液晶パネルにおけるパラメータを迅速に検出す
る液晶パネルパラメータ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の液晶表示装置に広く使われている
液晶パネルとしては、液晶分子が２枚の基板面に対して
平行に配向しており、その配向が両基板間で徐々にねじ
れて、９０度ねじれるようにしたツイステッドネマティ
ック液晶パネル（以下、「ＴＮパネル」という）や、１
８０度から２７０度程度ねじれているスーパーツイステ
ッドネマティック液晶パネル（以下、「ＳＴＮパネル」
という）等が広く使われている。また、液晶パネルの基
板面内方向の電界成分により液晶分子の配向がねじれる
ように制御することで表示を行う、インプレーンスイッ
チング液晶パネル（以下、「ＩＰＳパネル」という）が
広視野角特性を有することで広く使われている。このよ
うなＴＮパネルやＳＴＮパネルまたはＩＰＳパネルにお
いては、表示の品質は液晶層の厚みや液晶分子配向のね
じれの角度、基板面に対し液晶分子がある角度立ち上が
って初期配向しているプレチルト角等に関わる液晶パネ
ルパラメータに強く依存する。したがって、液晶パネル
を製造する際や、その特性を評価する際には、液晶層の
厚み及び液晶分子配向のねじれの角度、及びプレチルト
角等を迅速に検出することがきわめて重要である。

【０００３】従来、液晶層の厚みや液晶分子配向のねじ
れの角度を検出する方法としては、２枚の直線偏光板の
間に液晶パネルを配置し、光弾性変調素子により光路差
を可変して透過光強度特性を求めカーブフィッティング
することで液晶層の厚み及び液晶分子配向のねじれの角
度を検出する方法や、液晶パネル及び直線偏光板のいず
れかを回転させて透過光強度が最大もしくは最小となる
角度を求め、ジョーンズマトリクス法を用いて液晶層の
厚み及び液晶分子配向のねじれの角度を求める方法等が
知られている。これらは、「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３３，頁Ｌ４３４−４３６）、
「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３
３，頁Ｌ１２４２−Ｌ１２４４）、「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３５，頁４４３４−４４
３７）、「第２２回液晶討論会講演予稿集」（頁１３９
−１４０）等に記載されている。また、液晶パネルのス
トークスパラメータを求めて液晶層の厚み及び液晶分子
配向のねじれの角度を検出する方法が特開平１０−１５
３７８０号、特開平１１−８３７３０，特開平１１−８
４３３５に開示されている。

【０００４】また、液晶パネルにおけるプレチルト角の
測定方法としてはクリスタルローテーション法が知られ
ている（「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」，Ｖｏｌ．４
８，１７８３頁，１９７７年）。このクリスタルローテ
ーション法は、ねじれの無い水平配向液晶パネルを偏光
子と検光子との間に配置し、液晶パネルに入射する光の
入射角を変化させながら透過光強度を測定する。そし
て、透過光強度が極大又は極小となる入射角に基づいて
プレチルト角を算出する。このクリスタルローテーショ
ン法を改良したプレチルト角検出方法が、特開平８−９
４４４５号公報、特開平１１−１６０１９８号公報等に
開示されているが、クリスタルローテーション法は、基
本的には配向方向がねじれていない液晶パネルが対象で
あるため、ＴＮ液晶パネルやＳＴＮ液晶パネル等の配向
方向がねじれている液晶パネルのプレチルト角を検出す
ることはできない。液晶分子配向がねじれているＴＮパ
ネルやＳＴＮパネルにおけるプレチルト角を検出する方
法として、特開平９−１５２３２１号公報に液晶パネル
を傾けて液晶パネルを透過した光の分光特性を測定して
液晶パネルのプレチルト角を検出する方法が開示されて
いる。また、特開平１１−３５２４４９号公報には、複
数の波長の光を用いて液晶パネルの透過光強度を測定
し、透過光強度に基づいて液晶パネルのプレチルト角を
検出する方法が開示されている。

【０００５】また、液晶パネルの背面側に反射機能を有
する反射材を配置した構造の反射型液晶表示装置があ
り、背面からの照明装置を必要としないため省電力動作
ができるという特徴がある。ＴＮパネルやＳＴＮパネル
を用いた反射型液晶表示装置においても、透過型液晶パ
ネルと同様に、液晶層の厚みや液晶分子配向のねじれの
角度、プレチルト角等の液晶パネルパラメータが表示の
品質に大きく関与しているため、これらのパラメータを
迅速に検出することがきわめて重要である。反射型液晶
パネルにおける液晶層の厚みを検出する方法として、近
赤外線の波長域における光の干渉効果を利用する方法
「第１８回Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ａｂｓｔｒ
ａｃｔｓ」（２５Ｄ−５９Ｐ，３３０頁）が知られてい
る。また、ストークスパラメータを用いて液晶層の厚み
を検出する方法「第１８回Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ」（２５Ｄ−５５Ｐ，３２６
頁）も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法は、液晶パネルの透過光強度特性のカーブフィ
ッティングを行い、または液晶パネルや直線偏光板を回
転させて透過光強度が最大もしくは最小となる角度を測
定するものであり、装置が複雑で操作や処理が面倒であ
り、特に測定に長時間を要し、プレチルト角を検出する
ことが難しいという問題点があった。また、特開平１０
−１５３７８０号、特開平１１−８３７３０，特開平１
１−８４３３５に開示されている、液晶パネルのストー
クスパラメータを求め、ストークスパラメータの解析結
果に基づいて液晶パネルの液晶層の厚みや液晶分子配向
のねじれの角度を検出する方法では、プレチルト角を求
めることができないという問題点があった。

【０００７】また、特開平９−１５２３２１号公報に開
示されている方法は、液晶パネルを傾けて液晶パネルを
透過した光の分光特性を測定して液晶パネルのプレチル
ト角を検出するものであり計算量が膨大となり、液晶パ
ネルにおけるプレチルト角を２次元分布として検出する
ことは困難である。また、特開平１１−３５２４４９号
公報に開示されている方法は、多波長の光での透過光強
度を４×４行列法で計算する必要があり、特開平９−１
５２３２１号公報に開示されている方法と同様の問題点
を持っている。また、特開平１１−３５２４４９号公報
に開示されている方法には、プレチルト角を算出する具
体的方法が開示されておらず、液晶パネルにおけるプレ
チルト角を２次元分布として検出することは困難であ
る。また、反射型液晶パネルにおいては、液晶層におけ
る液晶分子のねじれの効果が入射過程と反射過程で互い
に相殺するように働くため、液晶パネルにおける光学的
特性に対する液晶分子配向のねじれの角度依存性は非常
に小さくなり、これらの従来の方法から液晶分子配向の
ねじれの角度を測定し検出することは困難であった。ま
た、液晶分子配向のねじれの角度が既知でないとプレチ
ルト角を正確に算出することができないため、反射型液
晶パネルにおけるプレチルト角を検出することも困難で
あった。

【０００８】本発明の目的は、上述の各問題を解決し、
簡単な構成できわめて容易に液晶パネルにおけるプレチ
ルト角や反射型液晶パネルにおける液晶分子配向のねじ
れの角度等のパラメータを検出することができる液晶パ
ネルパラメータ検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、液晶パネルにおける液晶
層を透過した光の強度を複数箇所で検出し、検出した透
過光強度からストークスパラメータを求め、複数箇所に
おけるストークスパラメータの解析結果に基づいて液晶
パネルの複数箇所におけるパネルパラメータを求める方
法または装置において、波長が異なる複数の光に対する
ストークスパラメータを用いて液晶パネルにおけるプレ
チルト角度を求めることを特徴とする液晶パネルパラメ
ータ検出装置である。また、請求項２に記載の発明は、
液晶パネルにおける液晶層を透過した光が背面の反射材
により反射され、再度液晶層を透過した光の強度を複数
箇所で検出し、検出した透過光強度からストークスパラ
メータを求め、複数箇所におけるストークスパラメータ
の解析結果に基づいて液晶パネルの複数箇所におけるパ
ネルパラメータを求める方法または装置において、波長
が異なる複数の光に対するストークスパラメータを用い
て液晶パネルにおける液晶分子配向のねじれの角度及び
プレチルト角度の少なくとも一方を求めることを特徴と
する液晶パネルパラメータ検出装置である。

【００１０】請求項１及び２に記載の液晶パネルパラメ
ータ検出装置を用いれば、簡単な構成で精度よく液晶パ
ネルにおけるプレチルト角や液晶分子配向のねじれの角
度を複数箇所で二次元分布として同時に検出することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１には本発明における透
過型液晶パネルにおけるプレチルト角等のパネルパラメ
ータ検出装置の一実施形態の概略構成図を示している。
図１において、１は白色光源等の光源であり、たとえば
ハロゲンランプが用いられる。光源１からの光は２のコ
リメータで平行光線とされ、Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ
軸に沿って照射される。液晶パネル６１の基板の複数箇
所あるいは全面にほぼ垂直に光が照射されるようになっ
ていることが望ましい。３の赤外線遮断フィルタは熱線
成分を取り除くためのものである。４は、色フィルタで
あり、白色光源等の光源１から照射される光を単色光に
変換するもので、例えば波長が５８９ｎｍ又は６３３ｎ
ｍ等を透過波長帯とする干渉フィルタ等を用いることが
できる。図１では２種類の波長、波長１（５８９ｎｍ）
及び波長２（６３３ｎｍ）に対応する色フィルタ４１及
び４２を切り替える方法を示している。５は、偏光板
（偏光子）である。６は、ＴＮパネル、ＳＴＮパネル等
の液晶パネルである。図１では透過型液晶パネル６１に
ついて示してある。７は、１／４波長板であり、４１又
は４２の色フィルタで単色となった波長１又は波長２に
対応する１／４波長板７１、７２を切り替える。また、
１／４波長板の軸方向を偏光板（検光子）８の偏光方向
に対して４５度傾けて液晶パネル６１と偏光板（検光
子）８との間に挿入可能に設けられている。９は、レン
ズであり、液晶パネル６１の表面に焦点を合わせるよう
に配置される。１０は、ＣＣＤカメラ等の液晶パネル６
１の複数箇所の透過光強度を同時に検出することができ
る２次元の光検出器であり、液晶パネル６１の複数箇所
の透過光強度検出信号を同時に出力する。１１はデータ
処理用のパーソナルコンピュータ等の処理装置であり、
光検出器１０から出力される液晶パネル６１の複数箇所
におけるストークスパラメータ、さらに液晶パネル６１
の複数箇所における液晶層の厚みや液晶分子配向のねじ
れの角度及びプレチルト角等の液晶パネルパラメータを
同時に求め、それらの２次元分布図等を表示画面やプリ
ンタ等に出力する。

【００１２】次に、反射型液晶パネルに対する発明の実
施の形態について説明する。図２は、本発明の液晶パネ
ルパラメータ検出方法を反射型液晶パネルに実施するた
めの液晶パネルパラメータ検出装置の一実施の形態の概
略図である。図２において、６２は反射型液晶パネルで
ある。白色光源等の光源１からの光は２のコリメータで
平行光線とされ、３の赤外線遮断フィルタで熱線成分を
取り除かれ４の色フィルタ、５の偏光板（偏光子）等を
透過した後、ハーフミラー（半透過鏡）１２によりほぼ
半分の強度の光が反射型液晶パネル６２に垂直に入射す
るようにハーフミラー（半透過鏡）１２が配置されてい
る。反射型液晶パネル６２において液晶層を２度透過し
た光は反射光として１／４波長板７，偏光板（検光子）
８に垂直に入射し，レンズ９を通り，光検出器１０で検
出される。

【００１３】次に、本発明の液晶パネルパラメータ検出
装置の実施の形態の基本原理を説明する。ここで、図１
に示した透過型液晶パネルに対する場合について、図３
に示すような座標系をとる。図３に示す座標系におい
て、入射側の偏光板４の偏光方向はＹ軸方向とする。そ
して、液晶パネル６１の光入射側の液晶ダイレクタ（配
向方向）とＸ軸とのなす角度をα、液晶パネル６１にお
ける液晶分子の配向のねじれの角度をφとする。したが
って、液晶パネル６１の出射側の液晶のダイレクタ（配
向方向）は角度φだけねじれていることになる。また、
入射光はＺ軸（ＸＹ平面に垂直）に入射されるものとす
る。

【００１４】光入射側の液晶のダイレクタがＸ軸と平行
となるように液晶パネル６１を配置し液晶パネル６１の
偏光作用を示すジョーンズマトリクスを用いて液晶パネ
ル６１を透過した光の透過光強度のＸ軸及びＹ軸方向の
電界（偏光）成分Ｅｘ及びＥｙは（１）式のようなマト
リクスで表される。

【数１】 （１）式において、液晶パネル６１に入射する光強度の
Ｘ軸及びＹ軸方向の電界（偏光）成分Ｅｘｉｎ及びＥｙ
ｉｎは（２）式で表される。

【数２】 ここで、（１）式におけるａ、ｂを

【数３】 と定義する。ここで、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は（４）
式のように表される。

【数４】 （４）式でｕはそれぞれ異なる複数の波長λの関数であ
り、二つの異なる波長λ１、λ２に対して（５）式のよ
うに表される。

【数５】 ここで、ｄは液晶層の厚みである。ｎｅは液晶分子の長
軸に平行な偏波面をもつ光（異常光）に対する屈折率、
ｎｏは液晶分子の長軸に垂直な偏波面をもつ光（常光）
に対する屈折率であり、いずれも入射光の波長により変
わるため、波長λ１、λ２に対してそれぞれｎｅ１、ｎ
ｅ２、ｎｏ１、ｎｏ２と示している。θはプレチルト角
（液晶分子が基板から傾いている角度）であり、（６）
式で表される平均のプレチルト角である。

【数６】 図３に示した座標系において、ジョーンズ行列を用いる
ことで、液晶パネル６１を透過した光に対して、偏光状
態を示すストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３は
（７）式のように表される。

【数７】 なお、Ｓ０は通常は「１」であり、完全偏光に対しては
Ｓ０^２＝Ｓ１^２＋Ｓ２^２＋Ｓ３^２となる。

【００１５】次に、図１に示した透過型液晶パネルパラ
メータ検出装置を用い、本発明の液晶パネルパラメータ
検出方法の第１の実施の形態により透過型液晶パネルに
おけるプレチルト角を検出する処理を説明する。まず、
透過型液晶パネル６１と光検出器１０との間に配置した
偏光板８の偏光方向をＸ軸方向とし、その時の光検出器
１０からの透過光強度検出信号により液晶パネル６１の
複数箇所の透過光強度Ｉｘを測定する。次に、偏光板８
の偏光方向をＹ軸方向とし、その時の光検出器１０から
の透過光強度信号により液晶パネル６１の複数箇所の透
過光強度Ｉｙを測定する。次に、偏光板８の偏光方向を
Ｘ軸及びＹ軸と４５度の角度をなすようにし、その時の
光検出器１０からの透過光強度検出信号により液晶パネ
ル６１の複数箇所の透過光強度Ｉ４５を測定する。次
に、偏光板８の偏光方向をＸ軸及びＹ軸と４５度の角度
をなすようにした状態で、偏光板８と液晶パネル６１の
間に１／４波長板７をその軸方向を偏光板８の偏光方向
に対して４５度傾けて（すなわちＹ軸方向に向けて）配
置し、その時の光検出器１０からの透過光強度検出信号
により液晶パネル６１の複数箇所の透過光強度Ｉｑ４５
を測定する。これらの測定値Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉ４５及びＩ
ｑ４５を用いてストークスパラメータを表すと、（８）
式のようになる。

【数８】 ここで（Ｉｘ＋Ｉｙ）は透過光強度の値であり、（８）
式に示すストークスパラメータは（Ｉｘ＋Ｉｙ）で正規
化を行っている。

【００１６】したがって、液晶パネル６１の複数箇所の
測定値Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉ４５及びＩｑ４５に基づき（８）
式により液晶パネル６１の複数箇所におけるストークス
パラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３、を求めることができる。
そして求めた液晶パネル６１の複数箇所のストークスパ
ラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３に基づき、（７）式、（４）
式、（５）式により、液晶パネル６１の複数箇所の液晶
層の厚みｄ及び液晶分子配向のねじれの角度φを同時に
求めることができる。これらの処理は処理装置１１で行
われる。処理装置１１は、液晶パネルの複数箇所の液晶
層の厚み及び液晶分子配向のねじれの角度を表示画面や
プリンタ等に２次元分布又はグラフや図で出力すること
も可能である。

【００１７】以上の、ストークスパラメータＳ１、Ｓ
２、Ｓ３から、液晶パネル６１の複数箇所の液晶層の厚
みｄ及び液晶分子配向のねじれの角度φを同時に求める
ことは、特開平１１−８３７３０及び特開平１１−８４
３３５等に開示されている。しかし、単一波長の光を用
いた場合には、液晶パネル６１の複数箇所の液晶層の厚
みｄ及び液晶分子配向のねじれの角度φを同時に求める
ことができるが、たとえαが既知であったとしても液晶
分子が基板面に対してなす角度であるプレチルト角を同
時に求めることはできない。プレチルト角を求めるため
には、少なくとももう一組の方程式が必要とされる。し
たがって、図１に示した第１の実施の形態による透過型
液晶パネルパラメータ検出装置を用い、まず始めに波長
１（λ１）の光を透過する色フィルタ４１及び１／４波
長板７１を用いてストークスパラメータＳ１１、Ｓ２
１、Ｓ３１を測定し、次に波長１とは異なる波長である
波長２（λ２）の光を透過する色フィルタ４２及び１／
４波長板７２を用いてストークスパラメータＳ１２、Ｓ
２２、Ｓ３２を測定し、（７）式、（５）、（４）式の
連立方程式を解くことで液晶パネル６１における液晶層
の厚みｄ、液晶分子配向のねじれの角度φ、及び平均の
プレチルト角θを求めることができる。次に、平均のプ
レチルト角θと液晶分子配向のねじれの角度φからから
（６）式の関係により液晶分子が基板面に対してなす角
度、すなわちプレチルト角を求めることができる。互い
に異なる２波長の光を用いることで、透過型液晶パネル
６１における複数箇所の液晶層の厚みｄや液晶分子配向
のねじれの角度φ及びプレチルト角を同時に求めること
ができるが、測定波長を増やすことで、さらに精度よく
これらのパネルパラメータを検出することが可能とな
る。

【００１８】次に、本発明の液晶パネルパラメータ検出
装置により、図２に示す反射型液晶パネルにおけるパネ
ルパラメータを検出する方法として、第２の実施の形態
の基本原理を説明する。ここで、図４に示すような座標
系において,反射型液晶パネル６２に入射する光を、
反射型液晶パネルから出射する光をとすると、の場
合は図３の場合と同一となるが、反射光については入
射側と出射側それぞれがの場合と反転する。図２にお
いて、ハーフミラー（半透明鏡）１２で反射して反射型
液晶パネル６２に垂直に入射し、反射型液晶パネル６２
の液晶層を２回透過して出射した光強度のＸ軸及びＹ軸
方向の電界（偏光）成分Ｅｘ及びＥｙは、図４のような
座標系を考慮して（９）式のようなマトリクスで表され
る。

【数９】 （９）式を（１）式と比べると、反射型液晶パネルの場
合には入射光が液晶層を２回透過し、座標変換されてい
るため、その項が新たに加わっている点が異なってい
る。反射型液晶パネル６２に入射する光強度のＸ軸及び
Ｙ軸方向の電界（偏光）成分Ｅｘｉｎ及びＥｙｉｎは
（２）式で表される。また、（９）式におけるａ、ｂは
（３）式で表され、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は（４）式
のように表される。（４）式でｕはそれぞれ異なる複数
の波長λの関数であり、二つの異なる波長λ１、λ２に
対して（５）式のように表されることも、透過型液晶パ
ネルの場合における実施の形態１で説明したことと同様
である。プレチルト角についても同様に（６）式で表さ
れる平均のプレチルト角を用いている。また、図４に示
した座標系において、ジョーンズ行列を用いることで、
反射型液晶パネル６２から出射した光に対しても、偏光
状態を示すストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３は同
様に（７）式のように表される。

【００１９】次に、図２に示した反射型液晶パネルにお
けるパネルパラメータ検出装置を用い、本発明の液晶パ
ネルパラメータ検出方法の第２の実施の形態により反射
型液晶パネルにおける液晶分子配向のねじれの角度等の
パラメータを検出する処理を説明する。反射型液晶パネ
ル６２と光検出器１０との間に配置した偏光板８及び１
／４波長板７等をそれぞれ所定の角度及び位置に設定す
ることでＩｘ、Ｉｙ、Ｉ４５及びＩｑ４５等の光強度を
測定しする操作は図１に示した透過型液晶パネル６１の
それぞれの透過光強度を測定する場合と同様である。こ
れらの測定値Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉ４５及びＩｑ４５を用いて
ストークスパラメータを表すと、同様に（８）式のよう
になる。

【００２０】したがって、反射型液晶パネル６２の複数
箇所の測定値Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉ４５及びＩｑ４５に基づき
（８）式により反射型液晶パネル６２の複数箇所におけ
るストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３、を求めるこ
とができる。そして求めた反射型液晶パネル６２の複数
箇所のストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３に基づ
き、（７）式、（４）式、（５）式により、液晶パネル
６２の複数箇所の液晶層の厚みｄを求めることができ
る。しかし、反射型液晶パネルにおいては、液晶層にお
ける液晶分子のねじれの効果が入射過程と反射過程で互
いに相殺するように働くため、液晶パネルにおける光学
的特性に対する液晶分子配向のねじれの角度依存性は非
常に小さくなり、単一の波長の光を用いる方法では、液
晶分子配向のねじれの角度を測定し検出することは困難
である。また、液晶分子配向のねじれの角度が既知でな
いとプレチルト角を正確に算出することができないた
め、反射型液晶パネルにおけるプレチルト角を検出する
ことも困難である。反射型液晶パネルにおいて、液晶分
子配向のねじれの角度を検出するためには、少なくとも
もう一組の方程式が必要とされる。したがって、図２に
示した第２の実施の形態による反射型液晶パネルパラメ
ータ検出装置を用い、まず始めに波長１（λ１）の光を
透過する色フィルタ４１及び１／４波長板７１を用いて
ストークスパラメータＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１を測定
し、次に波長１とは異なる波長の波長２（λ２）の光を
透過する色フィルタ４２及びその波長に対応する１／４
波長板７２を用いてストークスパラメータＳ１２、Ｓ２
２、Ｓ３２を測定し、（７）式、（５）、（４）式の連
立方程式を解くことで反射型液晶パネル６２における液
晶層の厚みｄ、液晶分子配向のねじれの角度φを求める
ことができる。このように互いに異なる２波長の光を用
いることで、反射型液晶パネル６２における複数箇所の
液晶層の厚みｄや液晶分子配向のねじれの角度φを同時
に求めることができるが、測定波長を２波長からさらに
増やすことで、平均のプレチルト角θも同時に求めるこ
とができる。この場合には、平均のプレチルト角と液晶
分子配向のねじれの角度φから（６）式の関係により液
晶分子が基板面に対してなす角度、すなわちプレチルト
角を求めることができる。

【００２１】次に、本発明による液晶パネルパラメータ
検出装置の実施例１により透過型液晶パネルにおけるプ
レチルト角等のパネルパラメータを求める例を示す。ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）又はポリイミド（ＰＩ）
Ｅ膜を塗布した後ラビング処理を行ったガラス基板をラ
ビング方向がほぼ６５度となるように組み合わせ、２枚
の基板間に直径が１９ミクロンの球状のポリマースペー
サを挟んでネマティック液晶を封入した構造の透過型液
晶パネルを作製した。光干渉法で測定した基板の間隔は
１９．１ミクロン、ラビング時の傷跡から得られた組み
合わせ角度は６５．４度であった。測定波長としてλ１
＝５８９ｎｍ、λ２＝６３３ｎｍを透過する色フィルタ
を用い、これらの波長に対応する１／４波長板を用い
て、作製した透過型液晶パネルにおけるパネルパラメー
タを測定した。ＰＶＡ膜を用いた場合には、液晶層の厚
みが１８．８１ミクロン、分子配向のねじれの角度が６
６．４度、プレチルト角は０．５１度であった。ＰＩ膜
を用いた場合には、それぞれ１８．８３ミクロン、６
６．２度、４．３９度であり、プレチルト角を含めてほ
ぼ妥当な値を得ることができた。種々のポリイミド膜を
用いて平行配向の透過型液晶パネルを作製し、本発明に
よるパネルパラメータ測定装置を用いてプレチルト角を
測定し、クリスタルローテーション法による測定値と比
較した結果を図５に示す。図から比較的よい一致が得ら
れていることがわかる。また、ポリイミドＤ膜を用いた
場合のパネルパラメータを測定し、液晶層の厚みの２次
元分布特性を図６に、分子配向のねじれの角度の２次元
分布特性を図７に、プレチルト角の２次元分布特性を図
８に示すような結果が得られた。

【００２２】次に、本発明による液晶パネルパラメータ
検出装置の実施例２により、反射型液晶パネルにおける
分子配向のねじれの角度等のパネルパラメータを求める
例を示す。ポリイミド（ＰＩ）Ｄ膜を塗布した後ラビン
グ処理を行ったガラス基板をラビング方向がほぼ−７０
度となるように組み合わせ、２枚の基板間に直径が５．
５ミクロンの球状のポリマースペーサを挟んでネマティ
ック液晶を封入した構造の反射型液晶パネルを作製し
た。液晶を封入する前の２枚の基板の間隔を光干渉法で
測定した結果、５．５ミクロンであり、ラビング時の傷
跡から得られた組み合わせ角度は−７０．２度であっ
た。測定波長としてλ１＝５８９ｎｍ、λ２＝６３３ｎ
ｍを透過する色フィルタを用い、これらの波長に対応す
る２組の１／４波長板を用いて、作製した反射型液晶パ
ネルにおけるパネルパラメータを本発明による液晶パネ
ルパラメータ測定装置により測定した。反射型液晶パネ
ルにおける液晶層の厚みと分子配向のねじれの角度の２
次元分布特性を測定した結果、図９及び図１０に示すよ
うな結果が得られ、設定値とほぼ同様の結果が得られ
た。さらに、第３の波長の光としてλ３＝５４６ｎｍの
光を用いた３波長で測定したプレチルト角は２．５度で
あった。

【００２３】本発明による液晶パネルパラメータ検出装
置を用いると、液晶パネルにおける液晶層の厚みや液晶
分子配向のねじれの角度の他に、プレチルト角の２次元
分布等の液晶パネルパラメータを比較的容易に測定する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によると、簡単な構成できわめて
容易に液晶パネルにおけるプレチルト角及び液晶分子配
向のねじれの角度等のパラメータを検出することがで
き、特に反射型液晶パネルにおけるパラメータを検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における透過型液晶パネルパラメータ検
出装置の一実施の形態の構成図である。

【図２】本発明の反射型液晶パネルにおけるパネルパラ
メータ検出装置の一実施の形態の構成図である。

【図３】透過型液晶パネルにおける入射光の偏光方向、
液晶分子の配向方向及び液晶分子の配向の捻れの角度を
示す図である。

【図４】反射型液晶パネルに入射した光に対する液晶
分子の配向方向と液晶分子の配向のねじれの角度、及び
反射材により反射し液晶パネルから出射した光に対す
る液晶分子の配向方向と液晶分子の配向のねじれの角度
を示す図である。

【図５】種々の配向膜を用いて作製した平行配向液晶パ
ネルについて、クリスタルローテーション法により測定
したプレチルト角と本発明により検出したプレチルト角
の関係を示す図である。

【図６】透過型液晶パネルにおける液晶層の厚みの２次
元分布を示す図である。

【図７】透過型液晶パネルにおける液晶分子配向のねじ
れの角度の２次元分布を示す図である。

【図８】透過型液晶パネルにおけるプレチルト角の２次
元分布を示す図である。

【図９】反射型液晶パネルにおける液晶層の厚みの２次
元分布を示す図である。

【図１０】反射型液晶パネルにおける液晶分子配向の２
次元分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 白色光源 ２ コリメータ ３ 赤外線遮断フィルタ ４１ 色フィルタ：波長１ ４２ 色フィルタ：波長２ ５ 偏光板（偏光子） ６１ 透過型液晶パネル ６２ 反射型液晶パネル ７１ １／４波長板：波長１ ７２ １／４波長板：波長２ ８ 偏光板（検光子） ９ レンズ １０ 光検出器 １１ 処理装置（パーソナルコンピュータ） １２ ハーフミラー（半透過鏡）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 AA35 AA43 BB23 CC25 DD02 DD06 FF50 GG02 HH03 JJ03 JJ26 LL22 LL32 LL36 2G059 AA02 AA03 BB20 EE01 EE05 FF01 GG04 HH02 HH06 JJ02 JJ11 JJ19 JJ20 KK04 2G086 EE10 2H088 FA11 HA17 HA18 HA22 HA24 HA28 JA05 JA13 MA20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶パネルにおける液晶層を透過した光の
   強度を複数箇所で検出し、検出した透過光強度からスト
   ークスパラメータを求め、複数箇所におけるストークス
   パラメータの解析結果に基づいて液晶パネルの複数箇所
   におけるパネルパラメータを求める方法または装置にお
   いて、波長が異なる複数の光に対するストークスパラメ
   ータを用いて液晶パネルにおけるプレチルト角度を求め
   ることを特徴とする液晶パネルパラメータ検出装置。
2. 【請求項２】液晶パネルにおける液晶層を透過した光が
   背面の反射材により反射され、再度液晶層を透過して出
   射した光の強度を複数箇所で検出し、検出した透過光強
   度からストークスパラメータを求め、複数箇所における
   ストークスパラメータの解析結果に基づいて液晶パネル
   の複数箇所におけるパネルパラメータを求める方法また
   は装置において、波長が異なる複数の光に対するストー
   クスパラメータを用いて液晶パネルにおける液晶分子配
   向のねじれの角度及びプレチルト角度の少なくとも一方
   を求めることを特徴とする液晶パネルパラメータ検出装
   置。