JP3813834B2

JP3813834B2 - 液晶パネルパラメータ検出装置

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Publication number: JP3813834B2
Application number: JP2001118521A
Authority: JP
Inventors: 河村希典; 佐藤　　進
Original assignee: 佐藤進
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP2002311406A

Description

【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、１８０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．Ｐｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３３，頁Ｌ４３４−４３６）、「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３３，頁Ｌ１２４２−Ｌ１２４４）、「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（Ｖｏｌ．３５，頁４４３４−４４３７）、「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１０−１５３７８０号、特開平１１−８３７３０，特開平１１−８４３３５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．４８，１７８３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８−９４４４５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ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＡｂｓｔｒａｃｔｓ」（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ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＡｂｓｔｒａｃｔｓ」（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１１−８４３３５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９−１５２３２１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６３３ｎｍ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６１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Ｅｙｉｎ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、ｎｅ２、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Ｉｑ４５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、Ｓ２、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１１−８４３３５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、Ｓ２１、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、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▲１▼、反射型液晶パネルから出射する光を▲２▼とすると、▲１▼の場合は図３の場合と同一となるが、反射光▲２▼については入射側と出射側それぞれが▲１▼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、Ｓ２２、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６６．４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、６６．２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＝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▲１▼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▲２▼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
７１１／４波長板：波長１
７２１／４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）

Claims

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。
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。