JP4013709B2 - Gap thickness measuring device, gap thickness measuring method, and liquid crystal device manufacturing method - Google Patents

Gap thickness measuring device, gap thickness measuring method, and liquid crystal device manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リターデーションの非常に小さい電気光学パネルのギャップを適切に測定できるギャップ厚測定装置およびギャップ厚測定方法および液晶装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示パネルのムラの原因として、セルギャップの不均一を挙げることができ、従来から液晶表示パネルのギャップ測定を容易に行える装置が要望されている。このようなギャップ厚測定装置としては、次のような技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。図5は、従来の液晶表示パネルのギャップ厚測定装置の一例を示す構成図である。このギャップ厚測定装置500は、光源1と、第一偏光板2と、測定対象の液晶表示パネル501を挟んで配置した第二偏光板5と、分光測定器6の光検出器7とを直線上に配置し、光検出器7に測定器8が接続される。測定器8の測定結果は、パーソナルコンピュータ9に送られる。
【0003】
第一偏光板2はその偏光角が45度であり、第二偏光板5の偏光角は、第一偏光板2の偏光角に対して90度で直交したものとなる。第一偏光板2を通過した直線偏光光は、更に液晶表示パネル501を通過することで、楕円偏光になり、第二偏光板5に入射する。第二偏光板5は、楕円偏光光の当該偏光角成分のみを透過させる。ここで、液晶表示パネル501の光の透過は、図6に示すように、時間軸Tに対してxy方向(偏光角が第一偏向板2と第二偏向板5で直交しこれをxy軸とした場合)の成分の一方がθだけ遅れ、これが直線偏向を楕円偏向に変換させる。
【0004】
ここで、光源の光線の波長をλ、液晶表示パネルの厚さをd、正常屈折率をno、異常屈折率をneとすると、これらの関係は、次式
θ=2π・Δn・d/λ・・・(1)
で表される。Δn=no−neである。Δn・dは常光線と異常光線との複屈折位相差(リターデーションR)である。
【0005】
前記波長λは光源1により一定範囲となり、Δnは液晶表示パネル501により既知である。液晶表示パネル501のギャップdが求める値であり、上式(1)において、所定範囲の波長の光を照射する光源により、透過率がピークを示す波長λp、即ちθが2π遅れることで液晶表示パネル501を通過した光が第二偏光板5の偏光方向と直交する偏光光となる波長λpが、λ=Δn・dとなる場合である。
【0006】
このため、第二偏光板5を通過した偏光光を分光測定器6で測定した場合に、透過率が最低ピークを示す波長λpをΔn・dとみればよい。ここで、λpは分光測定器6の最低ピーク値により特定でき、Δnが既知であるから、液晶表示パネル501のギャップdを導くことができる。例えば、分光測定器6による測定結果が図7に示すようなものであり、波長λp=550nmのとき、Δn・d=550であり、このため、液晶表示パネル501のギャップdは550/Δnとなる。
【0007】
図8は、上式(1)による波長λとリターデーションΔn・dの関係例を示す表図である。例えば、波長λを0.3,0.6,0.9とし、リターデーションΔn・dを0.3,0.6,0.9とした場合を考える。まず波長λが0.3のとき、リターデーションΔn・dが0.3であれば、上記同様にλ=Δn・dとなるので、θ=2πとなりピークが出る。また、波長λが0.6のとき、リターデーションΔn・dが0.3であっても4π遅れることになるので、ピークが得られる。同様に、波長λが0.9であっても同様である。
【0008】
次に、波長λが0.6のとき、リダデーションΔn・dが0.3のときはπしか遅れないのでピークが出ない。同じく、リダデーションΔn・dが0.9のときは3π遅れるのでピークが出ない。しかし、リダデーションΔn・dが0.6のときは、λ=Δn・dとなるので、2π遅れてピークが出る。更に、波長λが0.9のとき、リダデーションΔn・dが0.3のときは2/3π、0.6のときは4/3πしか遅れないのでピークが出ない。しかし、リダデーションΔn・dが0.9のときは、λ=Δn・dとなるので、2π遅れてピークが出る。以上から、リターデーションΔn・dによっては、ピークのλpは複数現れることもあり、そのような場合は設計値に近い波長λを採用し、リターデーションΔn・dを決定する。
【0009】
【特許文献1】
特開平4−307312号公報
【特許文献2】
特開平4−80641号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のギャップ厚測定装置500は、TFD(薄膜ダイオード)を含めた透過型LCD(=TNモード)はリターデーションが大きいため、これらの測定に適しているが、最近の反射型や半透過型のLCD(=内面反射モード)はリターデーションが小さい設計になっているため、これらの液晶表示パネル等のギャップ測定には適していないという問題点があった。即ち、図4に示したように、通常の分光測定器6は測定できる波長λの実用的な範囲が380nm〜780nmであり、リターデーションの大きい液晶表示パネル501の場合のピークは当該範囲に現れるのに対し、リターデーションの小さい液晶表示パネルのピークは当該範囲を外れて190nm〜320nmの範囲で現れることが判っている。このため、リターデーションの小さい液晶表示パネルのギャップは通常の分光測定器6によっては測定することができない。一方、係る範囲の測定器は非常に高価である。
【0011】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リターデーションの非常に小さい電気光学パネルのギャップを適切に測定できるギャップ厚測定装置およびギャップ厚測定方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるギャップ厚測定装置は、光源と、光源から出射された光の直線偏光成分を透過させる第一偏光子と、第一偏光子との間にリターデーションΔn1・d1(d1は求めるギャップ厚)の測定対象物が位置し、そのリターデーションΔn2・d2が既知である光学異方体と、前記第一偏光子と直交する方向の直線偏光成分を透過させる第二偏光子と、第二偏光子を透過した透過光の強度を測定する測定器とを光路上に配置し、前記測定された光強度に基づいてリターデーションΔn・dを求め、このリターデーションΔn・dと、光学異方体のリターデーションΔn2・d2と、既知である測定対象物の複屈折位相差Δn1から測定対象物のギャップ厚d1を求める演算手段を有することを特徴とする。
【0013】
つぎの発明によるギャップ厚測定装置は、上記構成において、前記光学異方体は、リターデーションが既知の複数の光学異方体からなることを特徴とする。
【0014】
つぎの発明によるギャップ厚測定方法は、光源と、光源から出射された光の直線偏光成分を透過させる第一偏光子と、リターデーションΔn2・d2が既知である光学異方体と、前記第一偏光子と直交する方向の直線偏光成分を透過させる第二偏光子と、第二偏光子を透過した透過光の強度を測定する測定器とを光路上に配置し、前記第一偏光子と第二偏光子との間に、リターデーションΔn1・d1(d1は求めるギャップ厚)の測定対象物を入れて、第二偏光子を透過してきた光を測定器で測定し、この測定された光強度に基づいてリターデーションΔn・dを求め、このリターデーションΔn・dと、光学異方体のリターデーションΔn2・d2と、既知である測定対象物の複屈折位相差Δn1から測定対象物のギャップ厚d1を求めることを特徴とする。
【0015】
つぎの発明によるギャップ厚測定方法は、上記構成において、前記光学異方体を、リターデーションが既知の複数の光学異方体で構成し、いずれか又は全部の光学異方体を光路上に入れることで、測定対象物および光学異方体全てのリターデーションを調整することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、所謂当業者により置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一なものが含まれる。
【0017】
図1は、この発明の実施の形態1に係るギャップ測定装置の構成図である。このギャップ厚測定装置100は、光源1と、第一偏光板2と、測定対象のリターデーションの小さいTFD液晶表示パネル3を挟んで配置した光学異方体板4と、第二偏光板5と、分光測定器6の光検出器7とを直線上に配置し、光検出器7に測定器8が接続される。測定器8の測定結果は、パーソナルコンピュータ9に送られる。第一偏光板2はその偏光角が45度であり、第二偏光板5の偏光角は、第一偏光板2の偏光角に対して90度で直交したものとなる。
【0018】
光学異方体板4は、リターデーションΔn・dが既知である、測定対象であるTFD液晶表示パネル等のリターデーションの非常に小さいものと同じものを用いるようにしても良いし、専用の光学異方体板4を用いても良い。測定対象であるTFD液晶表示パネル3のリターデーションΔn1・d1と、光学異方体板4のリターデーションΔn2・d2とは加算することで、第一偏光板2と第二偏光板5との間に存在する一つの光学異方体として考えることができる。
【0019】
即ち、第一偏光板2と第二偏光板5との間のリターデーションΔn・dは、
Δn・d=Δn1・d1+Δn2・d2・・・(2)
により表される。なお、以下はTFD液晶表示パネル3が0度ツイストの場合の説明である。
【0020】
また、上記したように、光源1の光線の波長をλ、液晶表示パネル3の厚さをd、正常屈折率をno、異常屈折率をneとする。これらの関係は、上式
θ=2π・Δn・d/λ・・・(1)
で表される。従って、式(1)および式(2)から
θ=2π・(Δn1・d1+Δn2・d2)/λ・・・(3)
と表せる。
【0021】
上記波長λは光源1により一定範囲となり、Δn1は液晶表示パネル3により既知である。また、光学異方体板4のΔn2・d2も既知である。液晶表示パネル3のギャップd1が求める値である。上式(3)において、所定範囲の波長の光を照射する光源1により、透過率がピークを示す波長λp、即ちθが2π遅れることで液晶表示パネル3を通過した光が第二偏光板5の偏光方向と直交する偏光光となる波長λpが、λ=Δn1・d1+Δn2・d2となる場合である。
【0022】
このため、第二偏光板5を通過した偏光光を分光測定器6で測定した場合に、透過率が最低ピークを示す波長λpをΔn1・d1+Δn2・d2とみればよい。ここで、λpは分光測定器6の最低ピーク値により特定でき、Δn1,Δn2・d2が既知であるから、液晶表示パネル3のギャップd1を導くことができる。この光学異方体板4の機能を、図2のグラフ図に示す例を用いて説明する。TFD液晶表示パネル100に係るリターデーションΔn1・d1によるピーク波長λpou t(320nm)は分光測定器6の実用範囲外に在り、ギャップの測定ができないから、このTFD液晶表示パネル3のリターデーションΔn1・d1に光学異方体板4のリターデーションΔn2・d2を加えることで、全体のリターデーションΔn・dをΔn1・d1+Δn2・d2とし、ピーク波長λpin(640nm)を分光測定器6の実用範囲に入れる。
【0023】
このようにすれば、分光測定器6の実用範囲にてTFD液晶表示パネル3のセルギャップを測定できる。例えばΔn1・d1+Δn2・d2=λpin(640nm)となり、求めるギャップd1は、
1=(λpin−Δn2・d2)/Δn1・・・(4)
となる。なお、TFD液晶表示パネルおよび光学異方体板を合せた全体のリターデーションは、Δn・d=Δn1・d1+Δn2・d2=λpinである。この式(4)に測定値、既知を入れることで、実際のTFD液晶表示パネル3のギャップが求められる。
【0024】
以上、このギャップ厚測定装置100では、リターデーションが非常に小さい電気光学パネル(例えばTFDやTFTの反射型LCDや半透過型LCDなど)であっても、リターデーションが既知である光学異方体板4を入れることで、分光測定器6の実用範囲までピーク波長をシフトできるので、係る電気光学パネル3であってもセルギャップを適切に測定できる。
【0025】
なお、上記例では、光学異方体板4を一枚入れることで分光測定器6の実用範囲までピーク波長をシフトするようにしているが、この光学異方体板4は1枚である必要はない。即ち、既知の光学異方体板を複数重ね合わせて一枚の光学異方体板4に相当させることができる。例えば2枚の光学異方体板4,4を重ね合せる場合、第一偏光板2と第二偏光板5との間のリターデーションは、
Δn・d=Δn1・d1+Δn2・d2+Δn3・d3・・・(5)
と表され、単純な加算で処理できる。3枚以上の光学異方体板4,4,4…を重ねた場合も同様である。この場合、複数の光学異方体4,4・・・のいずれかを選択的に光路上に入れて、全体のリターデーションΔn・d(=λpin)を調整し、分光測定器6の波長実用範囲に入れるようにすることもできる。即ち、一つの光学異方体4のみでは、TFD液晶表示パネルによっては分光測定器6の波長実用範囲にピーク波長λpinを表せない場合に、更に光学異方体4を追加してピーク波長λpinが分光測定器6の波長実用範囲に出るように調整する。これにより、比較的大きく異なるリターデーションのTFD液晶表示パネルであっても、それ専用の光学異方体4を用意しなくてもよくなり、装置を簡略化できる。
【0026】
次に、TFD液晶表示パネル3にはツイスト角が0度〜90度の範囲のものがあり、その場合、第一偏光板2と第二偏光板5との間のリターデーションは、液晶表示パネル3及び各光学異方体板4の単純加算では求められない。そのときの各要素の関係は、
θ=2π・(Δn1・d1,Δn2・d2)/λ・・・(6)
となる。特に、Δn1が、光が多くの液晶分子を通過することになるので、単純加算することができず、Δn1・d1およびΔn2・d2のトータルで考えざるをえない。その場合のギャップd1は、Δn1をシミュレーションにより決定した後に、求めるようにする。
【0027】
このギャップ厚測定装置100による測定に好適なものとしては、上記TFD液晶表示パネル3の他、リターデーションの大きいSTN液晶表示パネルやリタデーションフィルム等を挙げることができる。
【0028】
【実施例】
図3は、0°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップを測定した結果を示すグラフ図である。上記ギャップ測定装置により0°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップ厚が測定できることを確認した。
【0029】
[測定条件]
液晶表示パネル
Δn1:0.100
セル厚(d):5.0
Δn1・d1:0.500
ツイスト角:0°
光学異方体板
R(Δn2・d2):0.100
第一偏光板
θ=135°
第二偏光板
θ=45°
【0030】
光強度を測定した結果、光学異方体板のない状態では510nm付近でピークが現れたが、光学異方体板を入れることにより600nmでピークλpが現れた。
上記の測定条件を式(4)に代入すると、
1=(λpin−Δn2・d2)/Δn1・・・(4)
5.0=(0.600−0.100)/0.100
となり、式(4)の関係式を満たすことがわかった。なお、光学異方体板のない場合のピーク値が500nmでないこと、及び光学異方体板を追加しても単純に100nm変化しないのは、それぞれの光学異方体のもつ屈折率の波長分散特性のためである。
【0031】
図4は、40°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップを測定した結果を示すグラフ図である。上記ギャップ測定装置により40°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップ厚が測定できることを確認した。
【0032】
[測定条件]
液晶表示パネル
Δn1:0.065
セル厚(d):5.0
Δn1・d1:0.325
ツイスト角:−40°
光学異方体板
R(Δn2・d2):0.615
θ=0°
第一偏光板
θ=35°
第二偏光板
θ=75°
【0033】
この実験の結果より、光学異方体板を入れることで、光強度が平坦な特性から、550nmにピークを有する特性に変化した。このため、式(6)に上記条件を代入することで、同様にセル厚を求めることができるようになる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のギャップ厚測定装置およびギャップ厚測定方法では、リターデーションが非常に小さい測定対象物であっても、リターデーションが既知である光学異方体板を入れることで、光測定器の実用範囲までピーク波長をシフトできるので、セルギャップを適切に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るギャップ測定装置の構成図。
【図2】 波長シフトの説明のためのグラフ図。
【図3】 0°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップを測定した結果を示すグラフ図。
【図4】 40°ツイストの液晶表示パネルのセルギャップを測定した結果を示すグラフ図。
【図5】 従来の液晶表示パネルのギャップ厚測定装置の一例を示す構成図。
【図6】 θの遅れを示す説明図。
【図7】 透過率と波長の関係を示すグラフ図。
【図8】 波長λとリターデーションΔn・dの関係例を示す図表。
【符号の説明】
100 ギャップ厚測定装置
1 光源
2 第一偏光板
3 液晶表示パネル
4 光学異方体板
5 第二偏光板
6 分光測定装置
Δn・d リターデーション
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gap thickness measuring device, a gap thickness measuring method, and a liquid crystal device manufacturing method capable of appropriately measuring a gap of an electro-optical panel having a very small retardation.
[0002]
[Prior art]
As a cause of unevenness of the liquid crystal display panel, a non-uniform cell gap can be cited, and an apparatus capable of easily measuring the gap of a liquid crystal display panel has been demanded. As such a gap thickness measuring apparatus, the following techniques are known (for example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2). FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional gap thickness measuring apparatus for a liquid crystal display panel. This gap thickness measuring apparatus 500 is a linear arrangement of the light source 1, the first polarizing plate 2, the second polarizing plate 5 disposed with the liquid crystal display panel 501 to be measured interposed therebetween, and the photodetector 7 of the spectrometer 6. A measuring instrument 8 is connected to the photodetector 7. The measurement result of the measuring device 8 is sent to the personal computer 9.
[0003]
The first polarizing plate 2 has a polarization angle of 45 degrees, and the polarization angle of the second polarizing plate 5 is orthogonal to the polarization angle of the first polarizing plate 2 by 90 degrees. The linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate 2 further passes through the liquid crystal display panel 501, becomes elliptically polarized light, and enters the second polarizing plate 5. The second polarizing plate 5 transmits only the polarization angle component of the elliptically polarized light. Here, as shown in FIG. 6, the transmission of light through the liquid crystal display panel 501 is in the xy direction with respect to the time axis T (the polarization angles are perpendicular to each other between the first deflection plate 2 and the second deflection plate 5). ) Is delayed by θ, which converts linear deflection into elliptical deflection.
[0004]
Here, assuming that the wavelength of the light beam of the light source is λ, the thickness of the liquid crystal display panel is d, the normal refractive index is no, and the extraordinary refractive index is ne, these relationships are expressed by the following equation: θ = 2π · Δn · d / λ ... (1)
It is represented by Δn = no−ne. Δn · d is a birefringence phase difference (retardation R) between an ordinary ray and an extraordinary ray.
[0005]
The wavelength λ is in a certain range by the light source 1, and Δn is known by the liquid crystal display panel 501. The gap d of the liquid crystal display panel 501 is a value to be obtained. In the above formula (1), the wavelength λp at which the transmittance reaches a peak, that is, θ is delayed by 2π by the light source that irradiates light with a wavelength in a predetermined range. This is a case where the wavelength λp at which the light passing through the panel 501 becomes polarized light orthogonal to the polarization direction of the second polarizing plate 5 is λ = Δn · d.
[0006]
For this reason, when the polarized light that has passed through the second polarizing plate 5 is measured by the spectrometer 6, the wavelength λp at which the transmittance exhibits the lowest peak may be regarded as Δn · d. Here, λp can be specified by the lowest peak value of the spectrometer 6 and Δn is known, so that the gap d of the liquid crystal display panel 501 can be derived. For example, the measurement result by the spectrometer 6 is as shown in FIG. 7, and when the wavelength λp = 550 nm, Δn · d = 550, and therefore the gap d of the liquid crystal display panel 501 is 550 / Δn. Become.
[0007]
FIG. 8 is a table showing an example of the relationship between the wavelength λ and the retardation Δn · d according to the above equation (1). For example, consider a case where the wavelength λ is 0.3, 0.6, 0.9 and the retardation Δn · d is 0.3, 0.6, 0.9. First, when the wavelength λ is 0.3 and the retardation Δn · d is 0.3, λ = Δn · d as in the above case, so that θ = 2π and a peak appears. Further, when the wavelength λ is 0.6, even if the retardation Δn · d is 0.3, it is delayed by 4π, so that a peak is obtained. Similarly, even if the wavelength λ is 0.9.
[0008]
Next, when the wavelength λ is 0.6, when the retardation Δn · d is 0.3, only π is delayed, so no peak appears. Similarly, when the reduction Δn · d is 0.9, there is no peak because it is delayed by 3π. However, when the reduction Δn · d is 0.6, since λ = Δn · d, a peak appears with a delay of 2π. Further, when the wavelength λ is 0.9, the retardation Δn · d is 0.3, and when it is 0.3, it is delayed by 2 / 3π, and when it is 0.6, no peak appears. However, when the reduction Δn · d is 0.9, λ = Δn · d, so that a peak appears with a delay of 2π. From the above, depending on the retardation Δn · d, a plurality of peaks λp may appear. In such a case, the wavelength λ close to the design value is adopted to determine the retardation Δn · d.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-4-3071212 [Patent Document 2]
JP-A-4-80641
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional gap thickness measuring apparatus 500 is suitable for these measurements because a transmissive LCD (= TN mode) including a TFD (thin film diode) has a large retardation. Since the transmissive LCD (= internal reflection mode) is designed to have a small retardation, there is a problem that it is not suitable for the gap measurement of these liquid crystal display panels. That is, as shown in FIG. 4, the practical range of the wavelength λ that can be measured by the ordinary spectrometer 6 is 380 nm to 780 nm, and the peak in the case of the liquid crystal display panel 501 having a large retardation appears in this range. On the other hand, it is known that the peak of the liquid crystal display panel having a small retardation appears in the range of 190 nm to 320 nm outside the range. For this reason, the gap of the liquid crystal display panel having a small retardation cannot be measured by the ordinary spectrometer 6. On the other hand, a measuring instrument in such a range is very expensive.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a gap thickness measuring apparatus and a gap thickness measuring method capable of appropriately measuring a gap of an electro-optical panel having a very small retardation. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a gap thickness measuring apparatus according to the present invention includes a retardation between a light source, a first polarizer that transmits a linearly polarized component of light emitted from the light source, and the first polarizer. An optical anisotropic body in which an object to be measured of Δn 1 · d 1 (d 1 is a desired gap thickness) is located, and its retardation Δn 2 · d 2 is known, and a straight line in a direction orthogonal to the first polarizer A second polarizer that transmits the polarization component and a measuring instrument that measures the intensity of the transmitted light that has passed through the second polarizer are arranged on the optical path, and the retardation Δn · d is calculated based on the measured light intensity. Calculation means for obtaining the gap thickness d 1 of the measurement object from the retardation Δn · d of the optical anisotropic body Δn 2 · d 2 and the known birefringence phase difference Δn 1 of the measurement object. It is characterized by having.
[0013]
The gap thickness measuring apparatus according to the next invention is characterized in that, in the above configuration, the optical anisotropic body is composed of a plurality of optical anisotropic bodies with known retardations.
[0014]
A gap thickness measurement method according to the next invention includes a light source, a first polarizer that transmits a linearly polarized component of light emitted from the light source, an optical anisotropic body having a known retardation Δn 2 · d 2 , A second polarizer that transmits a linearly polarized component in a direction orthogonal to the first polarizer and a measuring instrument that measures the intensity of transmitted light that has passed through the second polarizer are arranged on the optical path, and the first polarizer An object to be measured with retardation Δn 1 · d 1 (d 1 is a gap thickness to be obtained) is inserted between the second polarizer and the light transmitted through the second polarizer. The retardation Δn · d is obtained based on the measured light intensity, the retardation Δn · d, the retardation Δn 2 · d 2 of the optical anisotropic body, and the known birefringence phase difference Δn of the measurement object. 1 to obtain the gap thickness d 1 of the object to be measured It is a sign.
[0015]
In the gap thickness measuring method according to the next invention, in the above configuration, the optical anisotropic body is formed of a plurality of optical anisotropic bodies whose retardation is known, and any or all of the optical anisotropic bodies are placed on the optical path. Thus, the retardation of all of the measurement object and the optical anisotropic body is adjusted.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. The constituent elements of this embodiment include those that can be easily replaced by a so-called person skilled in the art or those that are substantially the same.
[0017]
1 is a configuration diagram of a gap measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The gap thickness measuring apparatus 100 includes a light source 1, a first polarizing plate 2, an optical anisotropic plate 4 disposed with a TFD liquid crystal display panel 3 having a small retardation to be measured, a second polarizing plate 5, and the like. The photodetector 7 of the spectrometer 6 is arranged on a straight line, and the measuring device 8 is connected to the photodetector 7. The measurement result of the measuring device 8 is sent to the personal computer 9. The first polarizing plate 2 has a polarization angle of 45 degrees, and the polarization angle of the second polarizing plate 5 is orthogonal to the polarization angle of the first polarizing plate 2 by 90 degrees.
[0018]
The optically anisotropic plate 4 may have the same retardation Δn · d as that of a very small retardation such as a TFD liquid crystal display panel to be measured. An anisotropic plate 4 may be used. By adding the retardation Δn 1 · d 1 of the TFD liquid crystal display panel 3 to be measured and the retardation Δn 2 · d 2 of the optical anisotropic plate 4, the first polarizing plate 2 and the second polarizing plate 5 can be considered as one optical anisotropic body existing between the two.
[0019]
That is, the retardation Δn · d between the first polarizing plate 2 and the second polarizing plate 5 is
Δn · d = Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 (2)
It is represented by The following is a description when the TFD liquid crystal display panel 3 is twisted by 0 degrees.
[0020]
As described above, the wavelength of the light beam from the light source 1 is λ, the thickness of the liquid crystal display panel 3 is d, the normal refractive index is no, and the extraordinary refractive index is ne. These relationships are expressed by the above equation θ = 2π · Δn · d / λ (1)
It is represented by Therefore, from the equations (1) and (2), θ = 2π · (Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 ) / λ (3)
It can be expressed.
[0021]
The wavelength λ is in a certain range by the light source 1, and Δn 1 is known by the liquid crystal display panel 3. Further, Δn 2 · d 2 of the optical anisotropic plate 4 is also known. The gap d 1 of the liquid crystal display panel 3 is a required value. In the above equation (3), the light source 1 that emits light of a wavelength in a predetermined range causes the wavelength λp at which the transmittance reaches a peak, that is, the light that has passed through the liquid crystal display panel 3 due to the delay of θ by 2π to be the second polarizing plate 5. In this case, the wavelength λp of the polarized light orthogonal to the polarization direction is λ = Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 .
[0022]
For this reason, when the polarized light that has passed through the second polarizing plate 5 is measured by the spectrometer 6, the wavelength λp at which the transmittance exhibits the lowest peak may be regarded as Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 . Here, λp can be specified by the lowest peak value of the spectrometer 6 and Δn 1 and Δn 2 · d 2 are known, so that the gap d 1 of the liquid crystal display panel 3 can be derived. The function of the optical anisotropic plate 4 will be described using an example shown in the graph of FIG. Retardation peak by Δn 1 · d 1 wavelength λp of the TFD liquid crystal display panel 100 ou t (320nm) lies outside the practical range of the spectrometer 6, because it can not measure the gap, the TFD liquid crystal display panel 3 litter By adding the retardation Δn 2 · d 2 of the optical anisotropic plate 4 to the retardation Δn 1 · d 1 , the overall retardation Δn · d becomes Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 and the peak wavelength λp in (640 nm) is put in the practical range of the spectrometer 6.
[0023]
In this way, the cell gap of the TFD liquid crystal display panel 3 can be measured within the practical range of the spectrometer 6. For example, Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 = λp in (640 nm), and the required gap d 1 is
d 1 = (λp in −Δn 2 · d 2 ) / Δn 1 (4)
It becomes. The overall retardation of the combined TFD liquid crystal display panel and optically anisotropic plate is Δn · d = Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 = λp in. The actual gap of the TFD liquid crystal display panel 3 can be obtained by putting the measured value and known value into this equation (4).
[0024]
As described above, in the gap thickness measuring apparatus 100, an optical anisotropic body having a known retardation even in an electro-optical panel having a very small retardation (for example, a reflective LCD or a transflective LCD of TFD or TFT). By inserting the plate 4, the peak wavelength can be shifted to the practical range of the spectrometer 6, so that even the electro-optical panel 3 can appropriately measure the cell gap.
[0025]
In the above example, the peak wavelength is shifted to the practical range of the spectrometer 6 by inserting one optical anisotropic plate 4, but this optical anisotropic plate 4 needs to be one. There is no. That is, a plurality of known optical anisotropic plates can be overlapped to correspond to one optical anisotropic plate 4. For example, when two optical anisotropic plates 4 and 4 are overlapped, the retardation between the first polarizing plate 2 and the second polarizing plate 5 is:
Δn · d = Δn 1 · d 1 + Δn 2 · d 2 + Δn 3 · d 3 (5)
It can be processed with simple addition. The same applies when three or more optical anisotropic plates 4, 4, 4,. In this case, any one of a plurality of optical anisotropic bodies 4, 4... Is selectively placed on the optical path, the overall retardation Δn · d (= λp in ) is adjusted, and the wavelength of the spectrometer 6 It can also be put in a practical range. That is, when only one optical anisotropic body 4 cannot express the peak wavelength λpin in the practical wavelength range of the spectrometer 6 depending on the TFD liquid crystal display panel, the optical anisotropic body 4 is further added to the peak wavelength λp. Adjust so that in falls within the practical wavelength range of the spectrometer 6. Thereby, even if it is a TFD liquid crystal display panel having a relatively different retardation, it is not necessary to prepare a dedicated optical anisotropic body 4 and the apparatus can be simplified.
[0026]
Next, the TFD liquid crystal display panel 3 has a twist angle in the range of 0 degrees to 90 degrees. In this case, the retardation between the first polarizing plate 2 and the second polarizing plate 5 is the liquid crystal display panel. 3 and each optical anisotropic plate 4 cannot be obtained by simple addition. The relationship between each element at that time is
θ = 2π · (Δn 1 · d 1 , Δn 2 · d 2 ) / λ (6)
It becomes. In particular, Δn 1 cannot be simply added because light passes through many liquid crystal molecules, and the total of Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 must be considered. In this case, the gap d 1 is obtained after Δn 1 is determined by simulation.
[0027]
Suitable examples of the measurement by the gap thickness measuring apparatus 100 include an STN liquid crystal display panel having a large retardation and a retardation film in addition to the TFD liquid crystal display panel 3.
[0028]
【Example】
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the cell gap of a 0 ° twist liquid crystal display panel. It was confirmed that the cell gap thickness of the 0 ° twist liquid crystal display panel can be measured by the gap measuring device.
[0029]
[Measurement condition]
Liquid crystal display panel Δn 1 : 0.100
Cell thickness (d): 5.0
Δn 1 · d 1 : 0.500
Twist angle: 0 °
Optical anisotropic plate R (Δn 2 · d 2 ): 0.100
First polarizing plate θ = 135 °
Second polarizing plate θ = 45 °
[0030]
As a result of measuring the light intensity, a peak appeared at around 510 nm without the optical anisotropic plate, but a peak λp appeared at 600 nm when the optical anisotropic plate was inserted.
Substituting the above measurement conditions into equation (4),
d 1 = (λp in −Δn 2 · d 2 ) / Δn 1 (4)
5.0 = (0.600-0.100) /0.100
Thus, it was found that the relational expression (4) was satisfied. Note that the peak value in the absence of the optical anisotropic plate is not 500 nm, and that even if an optical anisotropic plate is added, it does not change 100 nm simply because of the wavelength dispersion of the refractive index of each optical anisotropic plate. Because of the characteristics.
[0031]
FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the cell gap of a 40 ° twisted liquid crystal display panel. It was confirmed that the cell gap thickness of a 40 ° twisted liquid crystal display panel can be measured by the gap measuring device.
[0032]
[Measurement condition]
Liquid crystal display panel Δn 1 : 0.065
Cell thickness (d): 5.0
Δn 1 · d 1 : 0.325
Twist angle: -40 °
Optical anisotropic plate R (Δn 2 · d 2 ): 0.615
θ = 0 °
First polarizing plate θ = 35 °
Second polarizing plate θ = 75 °
[0033]
From the results of this experiment, the optical intensity changed from a flat characteristic to a characteristic having a peak at 550 nm by inserting an optical anisotropic plate. For this reason, the cell thickness can be similarly obtained by substituting the above condition into the equation (6).
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the gap thickness measuring device and the gap thickness measuring method of the present invention, even if the retardation is a very small measurement object, by inserting an optical anisotropic plate with known retardation, Since the peak wavelength can be shifted to the practical range of the optical measuring instrument, the cell gap can be measured appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a gap measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining wavelength shift.
FIG. 3 is a graph showing a result of measuring a cell gap of a 0 ° twist liquid crystal display panel.
FIG. 4 is a graph showing a result of measuring a cell gap of a 40 ° twist liquid crystal display panel.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional gap thickness measuring device for a liquid crystal display panel.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a delay of θ.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between transmittance and wavelength.
FIG. 8 is a chart showing an example of the relationship between wavelength λ and retardation Δn · d.
[Explanation of symbols]
100 Gap thickness measuring device 1 Light source 2 First polarizing plate 3 Liquid crystal display panel 4 Optical anisotropic plate 5 Second polarizing plate 6 Spectrometer Δn · d retardation

Claims (5)

光源と、
光源から出射された光の直線偏光成分を透過させる第一偏光子と、
第一偏光子との間にリターデーションΔn1・d1(d1は求めるギャップ厚)の測定対象物が位置し、そのリターデーションΔn2・d2が既知である光学異方体と、
前記第一偏光子と直交する方向の直線偏光成分を透過させる第二偏光子と、
第二偏光子を透過した透過光の強度を測定する測定器と、
を光路上に配置し、
前記測定された光強度に基づいてリターデーションΔn・dを求め、このリターデーションΔn・dと、光学異方体のリターデーションΔn2・d2と、既知である測定対象物の複屈折位相差Δn1から測定対象物のギャップ厚d1を求める演算手段を有することを特徴とするギャップ厚測定装置。
A light source;
A first polarizer that transmits a linearly polarized component of light emitted from a light source;
An optical anisotropic body in which a measurement object of retardation Δn 1 · d 1 (d 1 is a required gap thickness) is positioned between the first polarizer and the retardation Δn 2 · d 2 is known;
A second polarizer that transmits a linearly polarized component in a direction orthogonal to the first polarizer;
A measuring instrument for measuring the intensity of transmitted light transmitted through the second polarizer;
On the light path,
The retardation Δn · d is obtained based on the measured light intensity, the retardation Δn · d, the retardation Δn 2 · d 2 of the optical anisotropic body, and the known birefringence phase difference of the measurement object. An apparatus for measuring a gap thickness, comprising a calculating means for obtaining a gap thickness d 1 of an object to be measured from Δn 1 .
前記光学異方体は、リターデーションが既知の複数の光学異方体からなることを特徴とする請求項1に記載のギャップ厚測定装置。2. The gap thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the optical anisotropic body is composed of a plurality of optical anisotropic bodies with known retardations. 光源と、光源から出射された光の直線偏光成分を透過させる第一偏光子と、リターデーションΔn2・d2が既知である光学異方体と、前記第一偏光子と直交する方向の直線偏光成分を透過させる第二偏光子と、第二偏光子を透過した透過光の強度を測定する測定器とを光路上に配置し、
前記第一偏光子と第二偏光子との間に、リターデーションΔn1・d1(d1は求めるギャップ厚)の測定対象物を入れて、
第二偏光子を透過してきた光を測定器で測定し、この測定された光強度に基づいてリターデーションΔn・dを求め、このリターデーションΔn・dと、光学異方体のリターデーションΔn2・d2と、既知である測定対象物の複屈折位相差Δn1から測定対象物のギャップ厚d1を求める
ことを特徴とするギャップ厚測定方法。
A light source, a first polarizer that transmits a linearly polarized component of light emitted from the light source, an optical anisotropic body with known retardation Δn 2 · d 2 , and a straight line in a direction perpendicular to the first polarizer A second polarizer that transmits the polarization component and a measuring instrument that measures the intensity of transmitted light that has passed through the second polarizer are arranged on the optical path,
Between the first polarizer and the second polarizer, put a measurement object of retardation Δn 1 · d 1 (d 1 is a desired gap thickness),
The light transmitted through the second polarizer is measured with a measuring instrument, and the retardation Δn · d is obtained based on the measured light intensity. The retardation Δn · d and the retardation Δn 2 of the optical anisotropic body are obtained. A gap thickness measurement method characterized in that a gap thickness d 1 of a measurement object is obtained from d 2 and a known birefringence phase difference Δn 1 of the measurement object.
前記光学異方体を、リターデーションが既知の複数の光学異方体で構成し、いずれか又は全部の光学異方体を光路上に入れることで、測定対象物および光学異方体全てのリターデーションを調整することを特徴とする請求項3に記載のギャップ厚測定方法。  The optical anisotropic body is composed of a plurality of optical anisotropic bodies with known retardations, and any or all of the optical anisotropic bodies are placed on the optical path, whereby the measurement object and all of the optical anisotropic bodies are retarded. The gap thickness measuring method according to claim 3, wherein the foundation is adjusted. 一対の基板間に液晶層を有する液晶装置において、請求項3又は4に記載のギャップ厚測定方法を用いて液晶層の厚さを測定する工程を備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。A liquid crystal device having a liquid crystal layer between a pair of substrates, comprising a step of measuring the thickness of the liquid crystal layer using the gap thickness measuring method according to claim 3 or 4.
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