JP3899874B2 - Evaluation method and apparatus for liquid crystal panel - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネルの評価方法及び評価装置に係り、特に、半透過型または透過型の液晶パネルに設けられた液晶層の厚さを調べるために好適な製造技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、液晶パネルは2枚の基板を貼り合わせ、両基板間に液晶を注入することによって形成される。これら2枚の基板には液晶層に電圧を印加するための電極パターンがそれぞれ形成されている。この液晶パネルを用いて液晶表示装置を構成する場合、液晶層の厚さ(セルギャップ)が表示特性に大きく影響するため、液晶層の厚さを高精度に設定するとともに、液晶層をパネル全体に亘って均一な厚さに形成することが非常に重要である。
【0003】
このため、従来の液晶表示装置の製造工程においては、液晶パネルを構成した後に液晶層の厚さ及びその均一性を評価するための検査が行われている。また、液晶層の内部に異物が混入すると表示欠陥を生じるので、液晶層の内部に異物があるか否かについても検査が行われる場合がある。
【0004】
ここで、上記検査は、単に製造された液晶パネルの良・不良を知り、不良品を排除するために行われる場合もあり、また、製造された液晶パネルの液晶層の厚さその他の特性値を獲得し、液晶パネルの品位の度合を特定し、クラス分けを行うために行われたり、結果をフィードバックして製造ラインの製造条件を微調整するための管理データを得るために行われる場合もあるなど、液晶パネルの評価を行うための行為として広く用いられているものである。
【0005】
従来の液晶表示装置の製造工程においては、液晶層を備えた液晶パネルを検査する場合には、環状の光源により輪帯照明を行い、光源から放出された光を偏光板によって直線偏光に変換し、この直線偏光を液晶パネルに照射し、その透過光を偏光板に通して、最終的に色彩計(その他CCDカメラやフォトマル、分光計でも構わない)によって透過光を解析するという方法が採用される場合がある。
【0006】
また、点状光源とみなすことができる光源から放出された光を、偏光板を介して液晶パネルに照射し、その透過光を、偏光板を介して斜めに設置された色彩計によって検出するという方法もある。
【0007】
上記の方法においては、光軸を基準とした場合の光入射側の偏光板の偏光透過軸の方向と、光検出側の偏光板の偏光透過軸の方向とが適宜の関係、例えば20〜60度の角度差を有する関係、になるように設置することによって検出光の色相が液晶層の厚さに応じて変化することから、色彩計によって撮影された画像の色相に基づいて液晶層の厚さの異常や異物の有無を検査するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶パネルの検査方法においては、色相の変化によりセル厚を算出していたが、液晶パネルに設けられる膜、例えばカラーフィルタなどの膜が存在することにより正確な値を得ることができないという問題点がある。
【0009】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、従来よりも液晶層に関する情報を精度良く獲得することのできる新規の液晶パネルの評価方法及び評価装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶パネルの評価方法は、第1基板と、前記第1基板に対向して配置された第2基板と、前記第2基板の前記第1基板側に形成されたカラーフィルタと、前記第1基板及び前記第2基板の間に配置された液晶層と、を有する液晶パネルにおいて前記液晶層の厚さを求めるための液晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネルに対して直線偏光を入射させ、前記カラーフィルタと前記液晶層とを通過した透過光から得た検出光の分光スペクトルにおいて、可視光領域中の極小値の得られる波長を元に前記液晶層の厚さを求める。
【0011】
本発明のこのような構成によれば、検出光の分光特性、例えば分光スペクトルの極値の波長若しくは周波数位置に基づいて、液晶層の特性、例えば液晶層の厚さ、液晶層のリタデーション△n・d、液晶層中の異物の有無の確認などを求めることによりパネル評価を行うことができる。すなわち、検出光の分光スペクトルの極値の波長位置及び周波数位置は、検出光の色相にはほとんど影響を受けないので、カラーフィルタを有するカラー液晶パネルなど、液晶層の厚さ以外の色相に影響を与える構造を有する液晶パネルに対しても、液晶層の厚さ測定を支障なく行うことが可能になる。
【0012】
上記液晶パネルの評価方法においては、前記液晶パネルに対して前記直線偏光を入射させる際には、0°より大きくかつ前記液晶パネルの表面に対する臨界角より小さな入射角で前記直線偏光を入射させてもよい。そうすれば、入射光の液晶層内の光路長を大きくすることができ、液晶層の厚さの検出感度を高めることができる。
【0018】
本発明の他の液晶パネルの評価方法は、上記液晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネルの複数箇所において前記液晶層の厚さを求め、当該厚さの場所による変化を元に前記液晶層内の異物を調べる。このように、液晶層内の異物(液晶パネルの基板内面上に付着した異物を含む。)を調べることもできる。
【0019】
本発明の液晶パネルの評価装置は、第1基板と、前記第1基板に対向して配置された第2基板と、前記第2基板の前記第1基板側に形成されたカラーフィルタと、前記第1基板及び前記第2基板の間に配置された液晶層と、を有する液晶パネルにおいて前記液晶層の厚さを求めるための液晶パネルの評価装置であって、直線偏光を前記液晶パネルに対して照射する光学系と、前記カラーフィルタと前記液晶層とを通過した透過光から検出光を得るための検光子と、該検出光を検出する光検出器と、前記検出光の分光スペクトルにおいて、可視光領域中の極小値の得られる波長に基づいて前記液晶層の厚さを求める評価処理部とを備えている。
【0020】
本発明のこのような構成によれば、検出光の分光特性、例えば分光スペクトルの極値の波長若しくは周波数位置に基づいて、液晶層の特性、例えば液晶層の厚さ、液晶層のリタデーション△n・d、液晶層中の異物の有無の確認などを求めることによりパネル評価を行うことができる。すなわち、検出光の分光スペクトルの極値の波長位置及び周波数位置は、検出光の色相にはほとんど影響を受けないので、カラーフィルタを有するカラー液晶パネルなど、液晶層の厚さ以外の色相に影響を与える構造を有する液晶パネルに対しても、液晶層の厚さ測定を支障なく行うことが可能になる。
【0021】
上記液晶パネルの評価装置において、前記光学系は、前記液晶パネルに対し、0°より大きくかつ前記液晶パネルの表面に対する臨界角より小さな入射角で前記直線偏光を照射してもよい。そうすれば、入射光の液晶層内の光路長を大きくすることができ、液晶層の厚さの検出感度を高めることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る液晶パネルの評価方法及び評価装置の実施形態について詳細に説明する。尚、本発明の液晶パネルの評価方法及び評価装置は、透過型または半透過半反射型の液晶パネルの評価に用いられる。
【0029】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る液晶パネルの評価方法に用いる評価装置の第1実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【0030】
本実施形態の評価装置20は、液晶パネル10を載置する基台21の上方に、ハロゲンランプ、LED(発光ダイオード)、CFL(冷陰極管)等からなる光源22と、光ファイバー等からなる導光器23と、導光路23の先端に設けられた集光レンズ等からなる集光器24と、集光器24の先に配置された偏光子として用いられる偏光板25とを有する入射光学系が設けられている。
【0031】
また、基台21の下方には、上記入射光学系と対向するように、検光子として用いられる偏光板26と、この偏光板26の先に配置された集光レンズ等からなる集光器27と、集光器27に接続された光ファイバー等からなる導光器28と、導光器28に接続された分光計、分光ユニットからなる光検出器29とを有する検出光学系が設けられている。
【0032】
光検出器29によって得られた検出データは、評価処理部30に送られるようになっている。評価処理部30は、上記検出データの演算処理機能を有するものであることが好ましく、特に、MPU(マイクロプロセッサユニット)等のように動作プログラムに基づいて演算処理を行うように構成されたものであることが望ましい。
【0033】
基台21は、駆動機構31によって例えば図の紙面と直交する方向に移動可能に構成されている。一方、上記入射光学系及び検出光学系の少なくとも一部(例えば、集光器24、偏光板25、偏光板26及び集光器27)は、駆動機構32によって例えば図示左右方向に移動可能に構成されている。したがって、上記駆動機構31,32によって、入射光学系及び検出光学系と、基台21上に載置された液晶パネル10とを、液晶パネル10のパネル面と平行な仮想平面上において自由に相対移動させることができる。なお、入射光学系及び検出光学系と、基台21との少なくとも一方を適宜に移動可能に構成することによって、上記駆動機構31,32と機能的に等価な各種の駆動機構を構成することができる。 また、基台21は貫通孔21aを有した額縁状を有しており、基台21の内縁部分が液晶パネルの外縁部を支持する形態となっている。
【0034】
図2は、本実施形態の評価装置20によって液晶パネル10の評価を行う場合の光路を模式的に示すものである。ここでは、液晶パネル10はモノクロの半透過半反射型の液晶パネルである場合について説明する。液晶パネル10は、第1基板10bと、第2基板10cと、これら基板を貼りあわすシール材10dと、両基板10b,10c及びシール剤10dにより形成された空間に挟持された液晶層10aとを有している。第1基板10b上には第1電極としての対向透明電極10eが設けられ、第2基板10c上には、Alなどの反射層11aと、この反射層11a上に画素毎に設けられたITO等からなる第2電極としての透明電極11bが設けられている。更に反射層11aには、画素毎に開口部11cが設けられている。このような液晶パネルが組み込まれた液晶装置は半透過半反射型液晶装置として機能する。すなわち、外光が十分にある場合には、反射層11aに外光が反射し、この反射光を用いて表示する反射型として機能する。一方、外光が不十分である場合には、液晶装置としたときに第2基板10c側に位置するように組み込まれるバックライトからの照射された光が、第2基板10c、反射層11aの開口部11cを通過して、透明電極11b、液晶層10a、対向透明電極10e、第1基板10bを通過することによって、表示が行われる透過型として機能する。
【0035】
上記の入射光学系において偏光板25は所定方向(例えば、光軸と直交する平面と、入射光及び出射光の光軸を含む平面と交線の方向P)と平行な偏光透過軸25tを有するとともに、光軸と直交する平面及び上記の所定方向と直交する方向(例えば、上記方向P及び光軸と直交する方向S)と平行な偏光吸収軸25aを有する。この偏光板25を透過することによって上記偏光透過軸25tの方向を含む振動面を有する直線偏光Liが形成され、液晶パネル10に入射角θiで入射する。
【0036】
これに対して、上記の検出光学系は、入射角θiで入射した直線偏光Liの透過光を検出するように設定されており、入射角θiとほぼ等しい出射角θoで液晶パネル10から出射される透過光が偏光板26に入射し、最終的に上記光検出器29に導かれるようになっている。偏光板26は、偏光板25の偏光透過軸25tに対して光路を基準として平行な偏光吸収軸26aを有し、偏光板25の偏光透過軸25tに対して光路を基準として直交する偏光透過軸26tを有する。
【0037】
上記の直線偏光Liが液晶パネル10の第1基板10b側から入射すると、第1基板10b、対向透明電極10e、液晶層10a、透明電極11b、反射層11aの開口部11c、第2基板10cを通過して、出射偏光Ltとなる。
【0038】
上記検出光学系では、出射偏光Ltが上記偏光板26に入射する。このとき、出射偏光Ltは、液晶層10aを通過することによって、液晶層10aの所定のリタデーション(液晶層10a内の液晶分子の光学異方性△nと、液晶層10aの厚さdとの積)によって直線偏光Liの偏光状態が変化し、当初の直線偏光Liとは異なる偏光(例えば楕円偏光)となっている。従って、出射偏光Ltのうち偏光板26の偏光透過軸26tと異なる偏光成分は、偏光吸収軸26aを有する偏光板26によって吸収される。一方、出射偏光Ltのうち偏光板26の偏光透過軸26tの方向に振動する偏光成分は偏光板26を透過し、検出光Loとして上記光検出器29において検出される。
【0039】
検出光Loは、液晶層10aのリタデーション△n・dに応じた光強度、或いは、リタデーション△n・dの色分散特性に応じた色相や分散スペクトルを備えている。したがって、検出光Loの光強度、色相又は分散スペクトルと、液晶層10aのリタデーションとの間には相関があることとなるので、この相関を理論的に定め、或いは実験若しくはシミュレーション等によって定めることにより、検出光Loの光強度、色相又は分散スペクトルに基づいて液晶層10aのリタデーション△n・d、或いは、液晶の△nが既知であれば液晶層10aの厚さdを求めることが可能になる。
【0040】
本実施形態においては、検出光の分散スペクトルの極値(極小値又は極大値)が上記検出光の偏光状態の変化量に応じて周波数が変化することを利用して液晶層の厚さdを求めており、詳細については後述する。
【0041】
ここで、上記の入射角θi=出射角θoは0度以上90度未満の適宜の角度で構わないが、その直線偏光Liにおける基板10bの表面に対する臨界角(全反射角)θthを越えると、直線偏光Liが基板10bの表面で全反射され、液晶層10aに光が入射しなくなるので、実際にはθi=θoが0度以上でθth未満である角度範囲で行う。この角度範囲内においても、なるべく角度を大きくすることが液晶層10a内の光路長を大きくでき、その結果、液晶層10aに対する検出感度を高めることができる点で好ましいが、液晶パネル10内の光路長が長くなる分、検出光Loの光強度そのものは低下する。
【0042】
本実施形態においては、光検出器29として分光ユニットを用い、透過光の分光特性データを得ている。この分光ユニットは、上記検出光Loの少なくとも可視光領域における分光スペクトル若しくはこれに対応する検出データを得ることができるものであり、例えば、分光素子を用いた分光計、マルチプレクス分光法を用いた分光装置、マルチチャンネル分光計などのいずれであってもよい。
【0043】
分光ユニットにおいては、上記の光路に沿って到達した光の可視光領域の分光スペクトル自体、若しくは、この分光スペクトルと等価な、すなわち所定の数学的演算によって分光スペクトルを導出可能な、種々の光学的パラメータ(複素誘電率等)が検出される。
【0044】
上記検出光Loの分光スペクトルの一例を図4に示す。この分光スペクトルにおいては、可視光領域中に極小値Mb、極大値Mpが存在する。これらの極小値Mbの得られる波長λb、極大値Mpの得られる波長λpは、液晶表示パネル10の液晶層10aの厚さdとの間に所定の相関を有している。
【0045】
一般に、液晶の光学特性、すなわち光学異方性△n、ツイスト角θ、液晶層10aの厚さd、偏光板25の透過偏光軸と偏光板26の透過偏光軸との間の光軸周りの角度φ(本実施形態の場合には90度)、光源の発光スペクトル、第1基板及び第2基板の光学特性に基づいて、ジョーンズベクトル法や、4×4マトリクス法を用いることにより、上記分光スペクトルを導出することができる。そして、この分光スペクトルにおける上記極小値Mb及び極大値Mpの位置、すなわち波長λb,λpを上記パラメータにて表すことができる。したがって、光源、入射側光学系及び出射側光学系の光学的条件が一定であれば、所定の△n、θ、φであるときの液晶層10aの厚さdを、上記波長λb又はλpの関数F(λ)で表すことができる。この厚さを示す関数d=F(λ)は、実用的には波長λb又はλpの1次から4次の関数で表すことが可能である。
【0046】
図4には、液晶層10aの厚さdを変化させたとき(d=d0、d=d0−△d)の2つの分光スペクトルを示してある。通常、可視光領域の上記波長λb,λpは、液晶層10aの厚さdが増加すると上記関数F(λ)に従って単調に増大する。なお、上記関数F(λ)は、あらかじめ実験を繰り返して得たデータから求められた実験式であっても構わない。
【0047】
図5は、液晶表示パネル10として図2に示すようなカラーフィルタを備えていないモノクロパネルAと、後述する図7に示すようなカラーフィルタを備えたカラーパネルB及びCとを用いた場合について、それぞれ上記の分光スペクトルを示したものである。ここで、カラーパネルBとカラーパネルCとは互いに異なる色相の着色層を備えたカラーフィルタを有するものである。この場合、測定ばらつきを低減するために、上記分光ユニットにて分光される光の範囲は、それぞれ液晶表示領域中における複数の画素を含む領域を通過した範囲に設定している。
【0048】
図5に示すように、カラーフィルタの有無、カラーフィルタの種類等によって分光スペクトルは大きく変化するが、上記極小値Mb及び極大値Mpの位置はほとんど変化せず、上記波長λb,λpはほぼ一定である。したがって、上記の関数F(λ)を用いて液晶層の厚さdを求める場合には、カラーフィルタの有無やフィルタ色調の変化によって検出値が影響を受けることはほとんどない。
【0049】
図6は、上記の評価処理部30を動作させるための動作プログラムの概略フローチャートを示すものである。まず、評価装置に液晶表示パネル10がセットされ、また、操作者等によりキーボード等の入力装置(図示せず)から所定のデータが入力されると、その入力データを評価処理部30内のメモリに保存する。この入力データは、セル条件、すなわち液晶の光学異方性△n及びツイスト角θ、偏光板25及び26の透過偏光軸の角度φ、パネル基板の厚さや材質或いは光学特性等である。また、評価処理部は液晶層10aの厚さdの目標値d0も受け、記録する。
【0050】
上記の入力されたセル条件や目標値に基づいて評価処理部30は上記関数F(λ)を求める。この関数F(λ)は、液晶層10aの厚さdと、上記波長λb又はλpとの関係を示すものである。本実施形態では分光スペクトルの極小値Mbに対応する波長λbを用いている。
【0051】
次に、外部から入力されるスタート指令を待ち、スタート指令が入力されると、測定位置を適宜の箇所にセットして、分光計測を開始する。そして、分光ユニットから分光データが評価処理部30に送出され、評価処理部は分光データに基づいて上記波長λbを求める。
【0052】
そして、上記波長λbから上記関数F(λ)を用いて液晶層10aの厚さdを算出し、この算出された厚さdや、目標値d0との差△d=│d−d0│(dとd0の差の絶対値)等を外部(例えば表示手段や記録手段等)に出力する。
【0053】
その後、予め定められた計測パターンに応じて計測箇所を変える場合、例えば液晶パネル10の複数の箇所において計測を行う場合には、駆動機構により液晶パネル10と光学系との相対的位置関係を変化させ、別の箇所にて上述と同様に繰り返し計測を行う。
【0054】
(第2実施形態)
次に、図3を参照して本発明に係る第2実施形態について説明する。ここで、評価する液晶パネル10は図2に示すものと同様のものであるので、その説明は省略する。また、光検出器29及び評価処理部30の構造も同様のものであるので、その説明は省略する。
【0055】
この実施形態の評価装置40は、光源41と、この光源41から放出される光を直線偏光に変換する偏光板42と、偏光板42から照射された直線偏光が液晶パネル10を通過してなる透過光を受ける偏光板44と、偏光板44を透過した光を検出する光検出器45と、光検出器45によって得られた検出データを処理する評価処理部46とを備えている。本実施形態においても、第1実施形態の光検出器29と同様に、光検出器45として分光ユニットを用いている。
【0056】
この実施形態において、偏光板42の偏光透過軸42tは図の紙面に直交する方向に設定され、偏光板44の偏光吸収軸44aも図の紙面と直交する方向に設定されている。
【0057】
この実施形態において、光源41から放出された光は偏光板42を通過して偏光透過軸42tと平行な振動面を有する直線偏光Liが液晶パネル10に入射する。この入射光Liは液晶パネル10を通過した後に偏光板44に入射し、ここで、偏光板44の偏光吸収軸44aと平行な振動面を有する偏光成分が吸収され、その残り成分が検出光Loとして光検出器45にて検出される。
【0058】
この実施形態は、液晶パネル10に対する光の入射角θi及び出射角θoが共に0度である場合を示している。ここで、透過光Ltは、液晶層10aを通過し液晶層10aのリタデーションに応じて入射光Liの直線偏光に対して偏光状態が変化するので、図の紙面と平行な振動面を有する偏光成分を備えている場合があり、この偏光成分は偏光板44を透過して光検出器45にて検出される。
【0059】
以上、説明した実施形態においては、モノクロ型ー半透過半反射型液晶装置用の液晶パネルを例にあげて説明したが、図7に示すようにはカラー半透過半反射型液晶装置用のパネルに、本発明の評価装置及び評価方法を用いることができる。
【0060】
図7に示すように、カラー半透過半反射型液晶装置用の液晶パネル100は、第1基板101と第2基板102をシール材103によって貼り合わせ、基板間に液晶層104を配置したものである。第1基板101の内面上には、ITO等の透明導電体からなる第1電極としての対向透明電極111が形成されている。この対向透明電極111の表面上にはSiO2等からなる硬質保護膜112が形成されている。さらに、硬質保護膜112の表面上に配向膜113が形成され、この配向膜113の表面にはラビング処理が施されている。
【0061】
一方、基板102の内面上には、Al等の金属膜からなる反射層114が形成され、この反射層114の上には絶縁層115が形成されている。絶縁層114の上には第2電極としての透明電極116が形成されている。反射層114には画素毎に開口部(図示せず)が設けられている。透明電極116の上には着色層117が形成され、この着色層117を、表面を平坦化するための保護膜118が被覆している。着色層117は適宜のパターンで異なる色調(例えば赤、緑、青)のものが配列するように構成されている。保護膜118の上には配向膜119が形成され、その表面にラビング処理が施されている。
【0062】
このように構成されたカラー半透過半反射型液晶パネル100においては、着色層117を備えたカラーフィルタが形成されていることにより、液晶層104を通過した光はカラーフィルタを通過することとなり、所定の色調を呈することとなる。
【0063】
着色層117は隣接する画素間で異なる色相を有するとともに、色相のばらつきやその再現性の低さが存在するので、検出光Loの色相を用いた液晶層の厚さを求める方法を用いることは難しい。しかしながら、上述の実施形態のように、検出光の分光特性を用いて液晶層104の厚さを求めることにより、従来より正確な値を求めることができる。
【0064】
尚、上述では、半透過半反射型液晶装置用の液晶パネルを例にあげて説明したが、上述の実施形態における評価装置及び評価方法は、透過型液晶装置用の液晶パネルに適用することもできる。
【0065】
以上説明した実施形態においては、精度良く、しかも、カラーフィルタの有無や色相のばらつきなどにほとんど影響されることなく、液晶パネルの液晶層の厚さを検出することができる。
【0066】
また、上記実施形態において、液晶層の厚さを求めるために分光スペクトルの波長λbを用いているが、λpを用いても良く、また、当該波長に相当する周波数や、これらに関連付けられた種々の対応値を用いても構わない。
【0067】
また、上記実施形態では液晶層の特性として液晶層の厚さを求める方法について詳述しているが、液晶層の厚さに限らず、液晶層の特性として、液晶層のリタデーション△n・dを求めたり、液晶層中の異物の有無を確認する場合などにも同様に用いることができる。例えば、液晶層中の異物の有無については、上記の関数F(λ)を複数箇所にて算出し、異物が存在すると関数F(λ)が目標値doよりも大きく変化することを利用するなどの方法によって異物の存在を確認する方法などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る評価装置の第1実施形態の構造を模式的に示す概略構成図である。
【図2】第1実施形態の測定原理を模式的に示す拡大説明図である。
【図3】本発明に係る評価装置の第2実施形態の構造を模式的に示す概略構成図である。
【図4】本発明の評価装置によって検出された分光スペクトルを示すグラフである。
【図5】カラーフィルタの有無その他の条件が異なる液晶パネルに対して、本発明の評価装置により検出した分光スペクトルの例を示すグラフである。
【図6】本発明に係る評価装置の動作プログラムの概要を示す概略フローチャートである。
【図7】カラー半透過半反射型液晶パネルの構造を模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
10…液晶パネル
10a、104…液晶層
10b、101…第1基板
10c、102…第2基板
11a、114…反射層
11b、116…透明電極
11c…開口部
10e、111…対向透明電極
20,40…評価装置
21…基台
22,41…光源
23…導光器(入射側)
24…集光器(入射側)
25,42…偏光板(入射側)
26,44…偏光板(出射側)
27…集光器(出射側)
28…導光器(出射側)
29,45…光検出器(分光ユニット)
30,46…評価処理部(MPU)
100…カラー半透過半反射型液晶パネル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal panel evaluation method and an evaluation apparatus, and more particularly to a manufacturing technique suitable for examining the thickness of a liquid crystal layer provided in a transflective or transmissive liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal panel is formed by bonding two substrates and injecting liquid crystal between both substrates. Electrode patterns for applying a voltage to the liquid crystal layer are respectively formed on these two substrates. When a liquid crystal display device is configured using this liquid crystal panel, the thickness of the liquid crystal layer (cell gap) greatly affects the display characteristics. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer is set with high accuracy and the liquid crystal layer is disposed on the entire panel. It is very important to form a uniform thickness throughout.
[0003]
For this reason, in the manufacturing process of the conventional liquid crystal display device, after the liquid crystal panel is constructed, an inspection for evaluating the thickness and uniformity of the liquid crystal layer is performed. In addition, when a foreign substance is mixed in the liquid crystal layer, a display defect is caused. Therefore, an inspection may be performed as to whether or not there is a foreign substance inside the liquid crystal layer.
[0004]
Here, the above inspection may be performed simply to know whether the manufactured liquid crystal panel is good or defective and to eliminate defective products. Also, the thickness of the liquid crystal layer of the manufactured liquid crystal panel and other characteristic values. It may be used to obtain the management data for fine-tuning the manufacturing conditions of the production line by obtaining results and specifying the degree of quality of the liquid crystal panel and classifying it, or feeding back the results For example, it is widely used as an action for evaluating liquid crystal panels.
[0005]
In the manufacturing process of a conventional liquid crystal display device, when inspecting a liquid crystal panel having a liquid crystal layer, annular illumination is performed by an annular light source, and light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by a polarizing plate. The method of irradiating the liquid crystal panel with this linearly polarized light, passing the transmitted light through a polarizing plate, and finally analyzing the transmitted light with a colorimeter (other CCD camera, photomultiplier, or spectrometer) is adopted. May be.
[0006]
In addition, light emitted from a light source that can be regarded as a point light source is applied to a liquid crystal panel through a polarizing plate, and the transmitted light is detected by a colorimeter installed obliquely through the polarizing plate. There is also a method.
[0007]
In the above method, the direction of the polarization transmission axis of the polarizing plate on the light incident side with respect to the optical axis and the direction of the polarization transmission axis of the polarizing plate on the light detection side are appropriately related, for example, 20 to 60. Since the hue of the detection light changes according to the thickness of the liquid crystal layer by installing it so as to have an angle difference of degrees, the thickness of the liquid crystal layer is based on the hue of the image taken by the colorimeter. I check for abnormalities and the presence of foreign objects.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for inspecting a liquid crystal panel, the cell thickness is calculated based on the change in hue, but an accurate value can be obtained by the presence of a film such as a color filter provided on the liquid crystal panel. There is a problem that can not be.
[0009]
Therefore, the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a novel liquid crystal panel evaluation method and evaluation apparatus that can acquire information on a liquid crystal layer with higher accuracy than before.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal panel evaluation method of the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, a color filter formed on the first substrate side of the second substrate, A liquid crystal panel evaluation method for obtaining a thickness of the liquid crystal layer in a liquid crystal panel having a liquid crystal layer disposed between a first substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal panel is linearly polarized with respect to the liquid crystal panel The thickness of the liquid crystal layer is obtained based on the wavelength at which the minimum value in the visible light region is obtained in the spectral spectrum of the detection light obtained from the transmitted light that has passed through the color filter and the liquid crystal layer.
[0011]
According to such a configuration of the present invention, the characteristics of the liquid crystal layer, for example, the thickness of the liquid crystal layer, the retardation Δn of the liquid crystal layer, based on the spectral characteristics of the detection light, for example, the wavelength or frequency position of the extreme value of the spectral spectrum. Panel evaluation can be performed by obtaining confirmation of the presence or absence of foreign matter in the liquid crystal layer. In other words, the extreme wavelength position and frequency position of the spectral spectrum of the detection light are hardly affected by the hue of the detection light, so the hue other than the thickness of the liquid crystal layer, such as a color liquid crystal panel having a color filter, is affected. It is possible to measure the thickness of the liquid crystal layer without hindrance even for a liquid crystal panel having a structure that provides the above.
[0012]
In the liquid crystal panel evaluation method, when the linearly polarized light is incident on the liquid crystal panel, the linearly polarized light is incident at an incident angle larger than 0 ° and smaller than a critical angle with respect to the surface of the liquid crystal panel. Also good. Then, the optical path length in the liquid crystal layer of incident light can be increased, and the detection sensitivity of the thickness of the liquid crystal layer can be increased.
[0018]
Another liquid crystal panel evaluation method of the present invention is the above-described liquid crystal panel evaluation method, wherein the thickness of the liquid crystal layer is obtained at a plurality of locations of the liquid crystal panel, and the liquid crystal panel is based on the change of the thickness depending on the location. Check for foreign material in the layer. In this way, foreign matters in the liquid crystal layer (including foreign matters attached on the inner surface of the substrate of the liquid crystal panel) can be examined.
[0019]
The liquid crystal panel evaluation apparatus according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, a color filter formed on the first substrate side of the second substrate, An apparatus for evaluating a liquid crystal panel for obtaining a thickness of the liquid crystal layer in a liquid crystal panel having a liquid crystal layer disposed between a first substrate and the second substrate, wherein linearly polarized light is applied to the liquid crystal panel. In an optical system for irradiation, an analyzer for obtaining detection light from transmitted light that has passed through the color filter and the liquid crystal layer, a photodetector for detecting the detection light, and a spectrum of the detection light, And an evaluation processing unit that obtains the thickness of the liquid crystal layer based on the wavelength at which the minimum value in the visible light region is obtained.
[0020]
According to such a configuration of the present invention, the characteristics of the liquid crystal layer, for example, the thickness of the liquid crystal layer, the retardation Δn of the liquid crystal layer, based on the spectral characteristics of the detection light, for example, the wavelength or frequency position of the extreme value of the spectral spectrum. Panel evaluation can be performed by obtaining confirmation of the presence or absence of foreign matter in the liquid crystal layer. In other words, the extreme wavelength position and frequency position of the spectral spectrum of the detection light are hardly affected by the hue of the detection light, so the hue other than the thickness of the liquid crystal layer, such as a color liquid crystal panel having a color filter, is affected. It is possible to measure the thickness of the liquid crystal layer without hindrance even for a liquid crystal panel having a structure that provides the above.
[0021]
In the liquid crystal panel evaluation apparatus, the optical system may irradiate the liquid crystal panel with the linearly polarized light at an incident angle larger than 0 ° and smaller than a critical angle with respect to the surface of the liquid crystal panel. Then, the optical path length in the liquid crystal layer of incident light can be increased, and the detection sensitivity of the thickness of the liquid crystal layer can be increased.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of a liquid crystal panel evaluation method and evaluation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The liquid crystal panel evaluation method and evaluation apparatus of the present invention are used for evaluation of a transmissive or transflective liquid crystal panel.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a first embodiment of an evaluation apparatus used in a liquid crystal panel evaluation method according to the present invention.
[0030]
The
[0031]
Further, below the
[0032]
Detection data obtained by the
[0033]
The
[0034]
FIG. 2 schematically shows an optical path when the
[0035]
In the above incident optical system, the
[0036]
On the other hand, the above-described detection optical system is set so as to detect the transmitted light of the linearly polarized light Li incident at the incident angle θi, and is emitted from the
[0037]
When the linearly polarized light Li is incident from the
[0038]
In the detection optical system, the outgoing polarized light Lt enters the
[0039]
The detection light Lo has a light intensity corresponding to the retardation Δn · d of the
[0040]
In the present embodiment, the thickness d of the liquid crystal layer is set by utilizing the fact that the extreme value (minimum value or maximum value) of the dispersion spectrum of the detection light changes in frequency according to the amount of change in the polarization state of the detection light. Details are described later.
[0041]
Here, the incident angle θi = the outgoing angle θo may be an appropriate angle of 0 ° or more and less than 90 °, but when the critical angle (total reflection angle) θth with respect to the surface of the
[0042]
In this embodiment, a spectroscopic unit is used as the
[0043]
In the spectroscopic unit, the spectral spectrum itself in the visible light region of the light reaching along the optical path, or various optical spectra equivalent to the spectroscopic spectrum, that is, capable of deriving the spectroscopic spectrum by a predetermined mathematical operation. A parameter (such as a complex dielectric constant) is detected.
[0044]
An example of the spectrum of the detection light Lo is shown in FIG. In this spectrum, there are a minimum value Mb and a maximum value Mp in the visible light region. The wavelength λb from which the minimum value Mb is obtained and the wavelength λp from which the maximum value Mp is obtained have a predetermined correlation with the thickness d of the
[0045]
In general, the optical characteristics of the liquid crystal, that is, the optical anisotropy Δn, the twist angle θ, the thickness d of the
[0046]
FIG. 4 shows two spectral spectra when the thickness d of the
[0047]
FIG. 5 shows a case where a monochrome panel A not provided with a color filter as shown in FIG. 2 and color panels B and C provided with a color filter as shown in FIG. These show the above-mentioned spectral spectra. Here, the color panel B and the color panel C have color filters provided with colored layers having different hues. In this case, in order to reduce variation in measurement, the range of light split by the spectroscopic unit is set to a range that passes through an area including a plurality of pixels in the liquid crystal display area.
[0048]
As shown in FIG. 5, although the spectral spectrum changes greatly depending on the presence or absence of a color filter, the type of color filter, etc., the positions of the minimum value Mb and the maximum value Mp hardly change, and the wavelengths λb and λp are substantially constant. It is. Therefore, when the thickness d of the liquid crystal layer is obtained using the function F (λ), the detection value is hardly affected by the presence or absence of the color filter or the change in filter color tone.
[0049]
FIG. 6 shows a schematic flowchart of an operation program for operating the
[0050]
Based on the input cell condition and target value, the
[0051]
Next, it waits for a start command input from the outside. When the start command is input, the measurement position is set at an appropriate location, and spectroscopic measurement is started. Then, spectral data is sent from the spectroscopic unit to the
[0052]
Then, the thickness d of the
[0053]
Thereafter, when the measurement location is changed according to a predetermined measurement pattern, for example, when measurement is performed at a plurality of locations on the
[0054]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, the
[0055]
In the
[0056]
In this embodiment, the
[0057]
In this embodiment, light emitted from the
[0058]
This embodiment shows a case where both the incident angle θi and the outgoing angle θo of light with respect to the
[0059]
In the embodiment described above, the liquid crystal panel for the monochrome type-semi-transmissive semi-reflective liquid crystal device has been described as an example. However, as shown in FIG. 7, the panel for the color semi-transmissive semi-reflective liquid crystal device. In addition, the evaluation apparatus and the evaluation method of the present invention can be used.
[0060]
As shown in FIG. 7, a
[0061]
On the other hand, a
[0062]
In the color transflective
[0063]
Since the
[0064]
In the above description, the liquid crystal panel for the transflective liquid crystal device has been described as an example. However, the evaluation device and the evaluation method in the above embodiment may be applied to the liquid crystal panel for the transmissive liquid crystal device. it can.
[0065]
In the embodiment described above, it is possible to detect the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel with high accuracy and almost without being affected by the presence or absence of a color filter or variations in hue.
[0066]
In the above embodiment, the wavelength λb of the spectral spectrum is used to obtain the thickness of the liquid crystal layer. However, λp may be used, and the frequency corresponding to the wavelength and various values associated therewith. The corresponding value may be used.
[0067]
In the above embodiment, a method for obtaining the thickness of the liquid crystal layer as the characteristics of the liquid crystal layer is described in detail. However, the liquid crystal layer retardation Δn · d is not limited to the thickness of the liquid crystal layer. Can also be used in the same manner, for example, when determining the presence or absence of foreign matter in the liquid crystal layer. For example, for the presence or absence of foreign matter in the liquid crystal layer, the above function F (λ) is calculated at a plurality of locations, and the fact that the function F (λ) changes more than the target value do when there is foreign matter is used. A method for confirming the presence of a foreign substance by the above method can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a structure of a first embodiment of an evaluation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view schematically showing a measurement principle of the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram schematically showing the structure of a second embodiment of the evaluation apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a spectral spectrum detected by the evaluation apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an example of a spectral spectrum detected by the evaluation apparatus of the present invention for liquid crystal panels with different color filters and other conditions.
FIG. 6 is a schematic flowchart showing an outline of an operation program of the evaluation apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view schematically showing the structure of a color transflective liquid crystal panel.
[Explanation of symbols]
10 ... LCD panel
10a, 104 ... Liquid crystal layer
10b, 101 ... first substrate
10c, 102 ... second substrate
11a, 114 ... reflective layer
11b, 116 ... Transparent electrode
11c ... opening
10e, 111 ... opposite transparent electrode
20, 40 ... evaluation device
21 ... Base
22, 41 ... Light source
23. Light guide (incident side)
24 ... Condenser (incident side)
25, 42 ... Polarizing plate (incident side)
26, 44 ... Polarizing plate (outgoing side)
27 ... Condenser (outgoing side)
28: Light guide (outgoing side)
29, 45 ... Photodetector (spectral unit)
30, 46 ... Evaluation processing unit (MPU)
100: Color transflective liquid crystal panel
Claims (5)
前記液晶パネルに対して直線偏光を入射させ、前記カラーフィルタと前記液晶層とを通過した透過光から得た検出光の分光スペクトルにおいて、可視光領域中の極小値の得られる波長を元に前記液晶層の厚さを求めることを特徴とする液晶パネルの評価方法。A first substrate; a second substrate disposed opposite to the first substrate; a color filter formed on the first substrate side of the second substrate; and between the first substrate and the second substrate A liquid crystal layer disposed on the liquid crystal panel, and a liquid crystal panel evaluation method for determining the thickness of the liquid crystal layer in a liquid crystal panel comprising:
In the spectral spectrum of the detection light obtained from the transmitted light that has passed through the color filter and the liquid crystal layer, linearly polarized light is incident on the liquid crystal panel, based on the wavelength at which the minimum value in the visible light region is obtained. A method for evaluating a liquid crystal panel, comprising: obtaining a thickness of a liquid crystal layer.
前記液晶パネルに対して前記直線偏光を入射させる際には、0°より大きくかつ前記液晶パネルの表面に対する臨界角より小さな入射角で前記直線偏光を入射させることを特徴とする液晶パネルの評価方法。A method for evaluating a liquid crystal panel according to claim 1,
When the linearly polarized light is incident on the liquid crystal panel, the linearly polarized light is incident at an incident angle larger than 0 ° and smaller than a critical angle with respect to the surface of the liquid crystal panel. .
直線偏光を前記液晶パネルに対して照射する光学系と、前記カラーフィルタと前記液晶層とを通過した透過光から検出光を得るための検光子と、該検出光を検出する光検出器と、前記検出光の分光スペクトルにおいて、可視光領域中の極小値の得られる波長に基づいて前記液晶層の厚さを求める評価処理部とを備えていることを特徴とする液晶パネルの評価装置。A first substrate; a second substrate disposed opposite to the first substrate; a color filter formed on the first substrate side of the second substrate; and between the first substrate and the second substrate A liquid crystal panel, and a liquid crystal panel evaluation apparatus for determining the thickness of the liquid crystal layer in a liquid crystal panel having
An optical system for irradiating the liquid crystal panel with linearly polarized light; an analyzer for obtaining detection light from transmitted light that has passed through the color filter and the liquid crystal layer; and a photodetector for detecting the detection light; An evaluation apparatus for a liquid crystal panel, comprising: an evaluation processing unit that obtains a thickness of the liquid crystal layer based on a wavelength at which a minimum value in a visible light region is obtained in a spectral spectrum of the detection light.
前記光学系は、前記液晶パネルに対し、0°より大きくかつ前記液晶パネルの表面に対する臨界角より小さな入射角で前記直線偏光を照射することを特徴とする液晶パネルの評価装置。An evaluation apparatus for a liquid crystal panel according to claim 4,
The apparatus for evaluating a liquid crystal panel, wherein the optical system irradiates the liquid crystal panel with the linearly polarized light at an incident angle larger than 0 ° and smaller than a critical angle with respect to a surface of the liquid crystal panel.
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