JP3420217B2 - 液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システム - Google Patents
液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システムInfo
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶アンカリング
強度測定方法及びその測定システムに関するものであ
る。
強度測定方法及びその測定システムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】このような分野の参考文献としては、以
下に挙げるようなものがあった。
下に挙げるようなものがあった。
【０００３】（１）横山 浩「界面アンカリング強度測
定の原理と実際−強電場法を中心に−」，液晶，４，６
３（２０００）． （２）横山 浩「液晶界面アンカリングの熱力学」，液
晶，３，２５（１９９９）． （３）Ｈ．Ｙｏｋｏｙａｍａ：Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌ
ｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，１６５，２６５（１９８８）． （４）Ｈ．Ｙｏｋｏｙａｍａ ａｎｄ Ｈ．Ａ．ｖａｎ
Ｓｐｒａｎｇ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５７，４
５２０（１９８５）． 基板−液晶界面におけるアンカリングには、基板法線を
ｚ軸としたときにダイレクタが成す極角θ、方位角φの
それぞれに対応して、界面自由エネルギーγを用いて以
下の式（１）で定義される３種のアンカリングエネルギ
ー係数が存在する〔上記先行文献（１）及び（２）参
照〕。
定の原理と実際−強電場法を中心に−」，液晶，４，６
３（２０００）． （２）横山 浩「液晶界面アンカリングの熱力学」，液
晶，３，２５（１９９９）． （３）Ｈ．Ｙｏｋｏｙａｍａ：Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌ
ｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，１６５，２６５（１９８８）． （４）Ｈ．Ｙｏｋｏｙａｍａ ａｎｄ Ｈ．Ａ．ｖａｎ
Ｓｐｒａｎｇ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５７，４
５２０（１９８５）． 基板−液晶界面におけるアンカリングには、基板法線を
ｚ軸としたときにダイレクタが成す極角θ、方位角φの
それぞれに対応して、界面自由エネルギーγを用いて以
下の式（１）で定義される３種のアンカリングエネルギ
ー係数が存在する〔上記先行文献（１）及び（２）参
照〕。
【０００４】
【数１】
【０００５】アンカリングエネルギーは、液晶の光電応
答性に影響するとともに、配向膜の最も基本的な物性値
として、長年にわたってその測定手法が開拓されてきて
いる〔上記先行文献（３）及び（４）参照〕。
答性に影響するとともに、配向膜の最も基本的な物性値
として、長年にわたってその測定手法が開拓されてきて
いる〔上記先行文献（３）及び（４）参照〕。
【０００６】なかでも極角のアンカリング強度について
は、Ｆｒａｎｋ弾性のスケール則を利用した強電場法が
開発され、弾性定数や誘電率などのバルク特性に影響さ
れずに界面アンカリングの性質を高精度に抽出できるよ
うになっている。
は、Ｆｒａｎｋ弾性のスケール則を利用した強電場法が
開発され、弾性定数や誘電率などのバルク特性に影響さ
れずに界面アンカリングの性質を高精度に抽出できるよ
うになっている。
【０００７】この強電場法とは、正の誘電異方性を持つ
ネマティック液晶を対象として、セルに垂直に電場を印
加し、そのときに基板界面近傍に残留する光学的リター
デーションＲを、電圧の関数としてフレデリックス転移
電圧以上の高電圧域で測定する手法である。
ネマティック液晶を対象として、セルに垂直に電場を印
加し、そのときに基板界面近傍に残留する光学的リター
デーションＲを、電圧の関数としてフレデリックス転移
電圧以上の高電圧域で測定する手法である。
【０００８】ここで、リターデーションＲは、λを光の
波長、Δｎeff （θ）を各点における光線に対する有効
複屈折として、各点からの寄与の総和で与えられる。す
なわち、
波長、Δｎeff （θ）を各点における光線に対する有効
複屈折として、各点からの寄与の総和で与えられる。す
なわち、
【０００９】
【数２】
【００１０】である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】弾性論によると、リタ
ーデーションに限らず、総和性のある物性値は一般に、
セルに印加されている電束密度の逆数に比例するという
スケール則が成り立つ。
ーデーションに限らず、総和性のある物性値は一般に、
セルに印加されている電束密度の逆数に比例するという
スケール則が成り立つ。
【００１２】また、バルクでは液晶は電場方向に配向
し、電場と平行に液晶を透過する光線に対してはリター
デーションを生じない（Ｒ→０ｆｏｒＶ→∞）。強電場
法は、これら２つの性質に基づく手法である。
し、電場と平行に液晶を透過する光線に対してはリター
デーションを生じない（Ｒ→０ｆｏｒＶ→∞）。強電場
法は、これら２つの性質に基づく手法である。
【００１３】一方、方位角アンカリングに対しては、総
和性を持つとともに強電場の極限で自動的に消失する物
性が実際的には知られていない。このため、強電場法を
方位角アンカリングにそのまま適用することはできず、
現状では、シミュレーションとの比較によってバルクの
影響を取り除く幾つかの便法が用いられているに過ぎな
い。
和性を持つとともに強電場の極限で自動的に消失する物
性が実際的には知られていない。このため、強電場法を
方位角アンカリングにそのまま適用することはできず、
現状では、シミュレーションとの比較によってバルクの
影響を取り除く幾つかの便法が用いられているに過ぎな
い。
【００１４】また、極角アンカリングについても、光線
と電場とのずれや、基板の残留リターデーションなど、
Ｒ→０を阻害する様々な要因があり、強いアンカリング
においては、これらの影響を無視し得ないという問題が
ある。
と電場とのずれや、基板の残留リターデーションなど、
Ｒ→０を阻害する様々な要因があり、強いアンカリング
においては、これらの影響を無視し得ないという問題が
ある。
【００１５】本発明は、これまで用いられてきた、強電
場法等に比較して、強磁場を用いることにより、原理が
透明で、かつバイアス補正処理が不要であり、任意形状
の液晶を対象として測定可能である磁界誘起トルク測定
による液晶アンカリング強度測定方法及びその測定シス
テムを提供することを目的とする。
場法等に比較して、強磁場を用いることにより、原理が
透明で、かつバイアス補正処理が不要であり、任意形状
の液晶を対象として測定可能である磁界誘起トルク測定
による液晶アンカリング強度測定方法及びその測定シス
テムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕液晶アンカリング強度測定方法において、液晶セ
ルに対して強磁場を印加することにより、磁界誘起トル
ク測定を行い、液晶アンカリング強度測定を行うことを
特徴とする。
成するために、 〔１〕液晶アンカリング強度測定方法において、液晶セ
ルに対して強磁場を印加することにより、磁界誘起トル
ク測定を行い、液晶アンカリング強度測定を行うことを
特徴とする。
【００１７】〔２〕上記〔１〕記載の液晶アンカリング
強度測定方法において、前記強磁場は１０Ｔ程度である
ことを特徴とする。
強度測定方法において、前記強磁場は１０Ｔ程度である
ことを特徴とする。
【００１８】〔３〕液晶アンカリング強度測定システム
において、液晶セルに対して光を照射する光学系と、前
記液晶セルに対して強磁場を印加する手段と、磁界誘起
トルクの測定手段とを具備することを特徴とする。
において、液晶セルに対して光を照射する光学系と、前
記液晶セルに対して強磁場を印加する手段と、磁界誘起
トルクの測定手段とを具備することを特徴とする。
【００１９】〔４〕上記〔３〕記載の液晶アンカリング
強度測定システムにおいて、前記液晶セルの角度を調整
する手段を具備することを特徴とする。
強度測定システムにおいて、前記液晶セルの角度を調整
する手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の実施例を示す液晶アンカリ
ング強度測定の要部模式図、図２はその液晶アンカリン
グ強度測定システムの構成図、図３は本発明の実施例を
示す磁場により誘起される界面トルクを示す図である。
ング強度測定の要部模式図、図２はその液晶アンカリン
グ強度測定システムの構成図、図３は本発明の実施例を
示す磁場により誘起される界面トルクを示す図である。
【００２２】これらの図において、１は液晶セル、２，
３は固定台、４，５はトージョンワイヤー、６は鏡、７
は磁場、８はレーザー、９は位置検出２分割フォトダイ
オード、１０，１１は増幅器、ＶA ，ＶB は出力電圧、
１２は超伝導マグネット、２１は基板である。
３は固定台、４，５はトージョンワイヤー、６は鏡、７
は磁場、８はレーザー、９は位置検出２分割フォトダイ
オード、１０，１１は増幅器、ＶA ，ＶB は出力電圧、
１２は超伝導マグネット、２１は基板である。
【００２３】このように、液晶セル１に磁場７が印加さ
れると、その磁場７によりトージョンワイヤー５が捩じ
れるので、その捩れによりトージョンワイヤー５に取付
けられた鏡６が変位し、その鏡６によって反射されるレ
ーザー８からのレーザー光の変化が位置検出２分割フォ
トダイオード９によって検出される。つまり、位置検出
２分割フォトダイオード９からの出力が増幅器１０，１
１によって増幅され、それらの出力電圧がＶA ，ＶB で
あるとすると、磁界誘起トルクは鏡回転角に比例し、そ
の鏡回転角はＶA −ＶB に比例することになり、磁界誘
起トルクをその鏡回転角に基づいて求めることができ、
液晶アンカリング強度を測定することができる。このよ
うにして、誘起されるトルクに基づいて強磁場法を再構
築するようにする。
れると、その磁場７によりトージョンワイヤー５が捩じ
れるので、その捩れによりトージョンワイヤー５に取付
けられた鏡６が変位し、その鏡６によって反射されるレ
ーザー８からのレーザー光の変化が位置検出２分割フォ
トダイオード９によって検出される。つまり、位置検出
２分割フォトダイオード９からの出力が増幅器１０，１
１によって増幅され、それらの出力電圧がＶA ，ＶB で
あるとすると、磁界誘起トルクは鏡回転角に比例し、そ
の鏡回転角はＶA −ＶB に比例することになり、磁界誘
起トルクをその鏡回転角に基づいて求めることができ、
液晶アンカリング強度を測定することができる。このよ
うにして、誘起されるトルクに基づいて強磁場法を再構
築するようにする。
【００２４】（磁場誘起トルクに基づくアンカリング強
度測定）磁場７の存在下でのネマティック液晶の自由エ
ネルギーは、Ｆｒａｎｋ弾性エネルギーｆd 、磁場との
異方相互作用エネルギーｆF 、及び界面自由エネルギー
の和〔次式（３）〕で与えられる。
度測定）磁場７の存在下でのネマティック液晶の自由エ
ネルギーは、Ｆｒａｎｋ弾性エネルギーｆd 、磁場との
異方相互作用エネルギーｆF 、及び界面自由エネルギー
の和〔次式（３）〕で与えられる。
【００２５】
【数３】
【００２６】磁場との相互作用エネルギーは、磁気感受
率の異方性Δχ＝χ‖−χ⊥およびダイレクタｎを用い
て
率の異方性Δχ＝χ‖−χ⊥およびダイレクタｎを用い
て
【００２７】
【数４】
【００２８】
【数５】
【００２９】磁場の強さＨは、液晶セルに対して任意の
方向に与えることができることから、この結果は、極
角、方位角あるいはその混合について普遍的に適用可能
である。また、磁気感受率が１０-7と小さいために磁場
は液晶の配向に依らないことを考慮すると、式（５）は
任意の形状を持つ液晶試料に関して局所的に成立すると
見なすことができ、磁場の逆数に関する直線関係と、そ
のアンカリング強度との関係については、式（５）を界
面にわたる面積分で置き換えることで、上の性質はその
まま成立する。
方向に与えることができることから、この結果は、極
角、方位角あるいはその混合について普遍的に適用可能
である。また、磁気感受率が１０-7と小さいために磁場
は液晶の配向に依らないことを考慮すると、式（５）は
任意の形状を持つ液晶試料に関して局所的に成立すると
見なすことができ、磁場の逆数に関する直線関係と、そ
のアンカリング強度との関係については、式（５）を界
面にわたる面積分で置き換えることで、上の性質はその
まま成立する。
【００３０】また、磁場誘起トルクを磁場誘起トルク測
定装置を用いることで、アンカリング強度測定の残され
た課題は、原理的には全て解決できる。ただし、磁気感
受率が小さいために、現実的な測定を行うためには１０
Ｔ程度の強磁場が必要となる。
定装置を用いることで、アンカリング強度測定の残され
た課題は、原理的には全て解決できる。ただし、磁気感
受率が小さいために、現実的な測定を行うためには１０
Ｔ程度の強磁場が必要となる。
【００３１】そのために、超電導コイル及びその電源を
配置して、液晶セルに強磁場を印加する。
配置して、液晶セルに強磁場を印加する。
【００３２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、特に、トルク測定方法にはいろいろな方式があ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、特に、トルク測定方法にはいろいろな方式があ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３４】（Ａ）原理が透明（バルクと界面の応答を
分離可能）で、かつバイアス補正処理（光学測定では必
須）が不要であり、任意形状の液晶を対象として測定可
能である。
分離可能）で、かつバイアス補正処理（光学測定では必
須）が不要であり、任意形状の液晶を対象として測定可
能である。
【００３５】（Ｂ）市販の超電導マグネットと、トルク
測定天秤などの素子を用いることにより、各種寸法の液
晶を対象に具体的測定システムを構築することができ
る。
測定天秤などの素子を用いることにより、各種寸法の液
晶を対象に具体的測定システムを構築することができ
る。
【図１】本発明の実施例を示す液晶アンカリング強度測
定の要部模式図である。
定の要部模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す液晶アンカリング強度測
定システムの構成図である。
定システムの構成図である。
【図３】本発明の実施例を示す磁場により誘起される界
面トルクを示す図である。
面トルクを示す図である。
【図４】磁場の強さＨとトルクＴの関係を示す図であ
る。
る。
１ 液晶セル
２，３ 固定台
４，５ トージョンワイヤー
６ 鏡
７ 磁場
８ レーザー
９ 位置検出２分割フォトダイオード
１０，１１ 増幅器
ＶA ，ＶB 出力電圧
１２ 超伝導マグネット
２１ 基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−246693（ＪＰ，Ａ)
横山浩，アンカリング強度測定の原理
と実際−今日電場法を中心に−，液晶,
日本液晶学会，2000年 １月，Ｖｏｌ.
４，Ｎｏ．１，63−72
Ｔａｋａｓｈｉ Ｓｕｇｉｙａｍａ
ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，1990年10月，Ｖｏｌ．29
Ｎｏ．10，2045−2051
Ｄ Ａｎｄｒｉｅｎｋｏ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｓ，1999年 １月，Ｖｏｌ.
321，271−281
Ｇｒｚｅｇｏｒｚ Ｄｅｒｆｅｌ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｓ，1997年 ３月，Ｖｏｌ．22 Ｎ
ｏ．３，297−300
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/72 - 27/90
G02F 1/13
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 液晶セルに対して強磁場を印加すること
により、磁界誘起トルク測定を行い、液晶アンカリング
強度測定を行うことを特徴とする液晶アンカリング強度
測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の液晶アンカリング強度測
定方法において、前記強磁場は１０Ｔ程度であることを
特徴とする液晶アンカリング強度測定方法。 - 【請求項３】 液晶アンカリング強度測定システムにお
いて、 （ａ）液晶セルに対して強磁場を印加する手段と、 （ｂ）磁界誘起トルクの測定手段とを具備することを特
徴とする液晶アンカリング強度測定システム。 - 【請求項４】 請求項３記載の液晶アンカリング強度測
定システムにおいて、前記液晶セルの角度を調整する手
段を具備することを特徴とする液晶アンカリング強度測
定システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082770A JP3420217B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システム |
| US10/276,303 US6710591B2 (en) | 2001-03-22 | 2001-09-28 | Method and system for measuring anchoring strength of liquid crystal by measuring magnetic field induced torque |
| PCT/JP2001/008504 WO2004083844A1 (ja) | 2001-03-22 | 2001-09-28 | 液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082770A JP3420217B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277846A JP2002277846A (ja) | 2002-09-25 |
| JP3420217B2 true JP3420217B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18938674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001082770A Expired - Fee Related JP3420217B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 液晶アンカリング強度測定方法及びその測定システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6710591B2 (ja) |
| JP (1) | JP3420217B2 (ja) |
| WO (1) | WO2004083844A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768192B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-10-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광 스위치와, 이를 적용한 디스플레이 장치 |
| KR100768193B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-10-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광 스위치와, 이를 적용한 디스플레이 장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965518A (en) * | 1989-05-03 | 1990-10-23 | Eastman Kodak Company | Modified viscometer for employment in torque magnetometry |
| JP3729845B2 (ja) * | 1992-03-10 | 2005-12-21 | レイケム・コーポレイション | 液晶素子 |
| EP0806698B1 (en) * | 1996-05-08 | 2005-01-12 | Hitachi, Ltd. | In-plane switching-mode active-matrix liquid crystal display |
| JPH10246693A (ja) | 1997-03-04 | 1998-09-14 | Jasco Corp | 液晶のアンカリングエネルギーの測定方法 |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001082770A patent/JP3420217B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-28 WO PCT/JP2001/008504 patent/WO2004083844A1/ja active Application Filing
- 2001-09-28 US US10/276,303 patent/US6710591B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Ｄ Ａｎｄｒｉｅｎｋｏ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，１９９９年 １月，Ｖｏｌ．３２１，２７１−２８１ |
| Ｇｒｚｅｇｏｒｚ Ｄｅｒｆｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，１９９７年 ３月，Ｖｏｌ．２２ Ｎｏ．３，２９７−３００ |
| Ｔａｋａｓｈｉ Ｓｕｇｉｙａｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９９０年１０月，Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．１０，２０４５−２０５１ |
| 横山浩，アンカリング強度測定の原理と実際−今日電場法を中心に−，液晶，日本液晶学会，２０００年 １月，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，６３−７２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002277846A (ja) | 2002-09-25 |
| WO2004083844A1 (ja) | 2004-09-30 |
| US6710591B2 (en) | 2004-03-23 |
| US20030150278A1 (en) | 2003-08-14 |
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