JPH06110027A - Method for measuring characteristic of liquid crystal cell - Google Patents
Method for measuring characteristic of liquid crystal cellInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特にネマチック液晶の特性を評価するのに適した液晶セ
ルの特性測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device,
Particularly, the present invention relates to a method for measuring characteristics of a liquid crystal cell suitable for evaluating characteristics of nematic liquid crystal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶セルの特性を評価する方法の１つと
して、アンカリングエネルギの測定を行なう方法があ
る。2. Description of the Related Art As one of the methods for evaluating the characteristics of a liquid crystal cell, there is a method of measuring anchoring energy.
【０００３】図３に、従来の技術によるアンカリングエ
ネルギの測定方法の１つであるリターデーション法を示
す。図３（Ａ）は測定系を示すブロック図であり、図３
（Ｂ）は測定結果からアンカリングエネルギを求める手
順を説明するためのグラフである。FIG. 3 shows a retardation method which is one of the conventional methods of measuring anchoring energy. FIG. 3A is a block diagram showing the measurement system.
(B) is a graph for explaining a procedure for obtaining anchoring energy from a measurement result.
【０００４】図３（Ａ）において、ヘリウム−ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ５１から発したレーザ光は、グラ
ム・トンプソンプリズム５２によって直線偏光とされた
後、チョッパ５３でチョップされてパルス光信号とな
る。このパルス光信号は、ビームサンプラ５４によって
２つの光ビームに分割され、その一方はそのままホトデ
テクタ６２によって検出される。In FIG. 3A, a laser beam emitted from a helium-neon (He-Ne) laser 51 is linearly polarized by a Gram-Thompson prism 52, and then chopped by a chopper 53 to obtain a pulsed optical signal. Become. This pulsed optical signal is split into two light beams by the beam sampler 54, one of which is directly detected by the photodetector 62.
【０００５】ビームサンプラ５４で分割された他方の光
ビームはグラムトンプソンプリズム５５を介してサンプ
ル５７に入射し、サンプル５７を透過した光をグラムト
ンプソンプリズム５８を介してホトデテクタ５９で検出
する。サンプル５７の温度は、温度調節回路６１によっ
て調節される。また、サンプル５７には電磁石５６ａ、
５６ｂによって磁界が印加される。The other light beam split by the beam sampler 54 enters the sample 57 through the Gram Thompson prism 55, and the light transmitted through the sample 57 is detected by the photodetector 59 through the Gram Thompson prism 58. The temperature of the sample 57 is adjusted by the temperature adjusting circuit 61. Further, the sample 57 has an electromagnet 56a,
A magnetic field is applied by 56b.
【０００６】ホトデテクタ５９、６２で検出されたサン
プル５７を透過した光と透過しない光の比をとってリタ
デーションを算出する。図示の構成においては、測定精
度を上げるため、ロックインアンプ６３、６４、ノイズ
アンプ６０を用いる。The retardation is calculated by taking the ratio of the light transmitted through the sample 57 detected by the photodetectors 59 and 62 and the light not transmitted through the sample 57. In the illustrated configuration, the lock-in amplifiers 63 and 64 and the noise amplifier 60 are used to improve the measurement accuracy.
【０００７】すなわち、ホトデテクタ５９で検出された
信号は、ノイズアンプ６０を介してロックインアンプ６
４に印加される。ロックインアンプ６４の参照信号とし
ては、チョッパ５３からの信号を用いる。That is, the signal detected by the photo detector 59 is transferred to the lock-in amplifier 6 via the noise amplifier 60.
4 is applied. The signal from the chopper 53 is used as the reference signal of the lock-in amplifier 64.
【０００８】また、ホトデテクタ６２で検出された信号
は、ロックインアンプ６３で検出され、さらにロックイ
ンアンプ６４に印加される。ロックインアンプ６３に
も、参照信号としてチョッパ５３からの信号が供給され
る。The signal detected by the photodetector 62 is detected by the lock-in amplifier 63 and further applied to the lock-in amplifier 64. The lock-in amplifier 63 is also supplied with the signal from the chopper 53 as a reference signal.
【０００９】ロックインアンプ６４で検出した２つの光
信号の検出信号は、マイコン６５に供給され、プリンタ
６６から出力される。The detection signals of the two optical signals detected by the lock-in amplifier 64 are supplied to the microcomputer 65 and output from the printer 66.
【００１０】図３（Ｂ）は、測定結果からアンカリング
エネルギを算出する方法を説明するグラフである。図３
（Ｂ）において、横軸は１／ＣＶを示し、縦軸はリター
デーションの比Ｒ／Ｒ0 を示す。FIG. 3B is a graph for explaining a method of calculating the anchoring energy from the measurement result. Figure 3
In (B), the horizontal axis represents 1 / CV and the vertical axis represents the retardation ratio R / R 0 .
【００１１】Ｒは、サンプルを透過した光のリターデー
ションであり、Ｒ0 はサンプルを透過しない光のリター
デーションである。駆動電圧、磁界、もしくは誘電率に
対するリターデーションの変化から、図３（Ｂ）に示す
ように外挿長ｄｅを求め、アンカリングエネルギを得
る。R is the retardation of light that has passed through the sample, and R 0 is the retardation of light that does not pass through the sample. An extrapolation length de is obtained from the change in the retardation with respect to the driving voltage, the magnetic field, or the dielectric constant to obtain the anchoring energy.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】図３に示したような方
法によって、液晶セルのリターデーションを測定するこ
とができるが、この方法には種々の制限が伴う。Although the retardation of a liquid crystal cell can be measured by the method shown in FIG. 3, this method has various limitations.
【００１３】すなわち、液晶セルのセル厚が約５０μｍ
以上と厚くないと測定をすることが困難である。また、
液晶セルがホモジニアス配向でなければ、測定をするこ
とが困難である。That is, the cell thickness of the liquid crystal cell is about 50 μm.
If it is not thicker than the above, it is difficult to measure. Also,
It is difficult to measure unless the liquid crystal cell is in a homogeneous alignment.
【００１４】すなわち、ツイステドネマチック、スーパ
ツイステドネマチック等の液晶セルの測定は行なうこと
ができない。また、アンカリングエネルギが大きいもの
は、外挿長がほとんど０になり、差が判らない。このた
め、アンカリングエネルギが小さいものしか精度のある
測定を行なうことができない。さらに、図３（Ａ）に示
すような測定系は高価である。That is, measurement of liquid crystal cells such as twisted nematic and super twisted nematic cannot be performed. Also, for those with large anchoring energy, the extrapolation length is almost 0, and the difference cannot be seen. For this reason, accurate measurement can be performed only with a small anchoring energy. Furthermore, the measurement system as shown in FIG. 3 (A) is expensive.
【００１５】本発明の目的は、比較的安価な測定系を用
いて、アンカリングエネルギを精度良く測定することの
できる液晶セルの特性測定方法を提供することである。It is an object of the present invention to provide a liquid crystal cell characteristic measuring method capable of accurately measuring anchoring energy using a relatively inexpensive measuring system.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶セルの特性
測定方法は、ネマチック液晶セルに電圧を印加した時
の、光透過率と過渡的誘電率とを測定することによりア
ンカリングエネルギを求めることを特徴とする。According to the liquid crystal cell characteristic measuring method of the present invention, the anchoring energy is obtained by measuring the light transmittance and the transient dielectric constant when a voltage is applied to the nematic liquid crystal cell. It is characterized by
【００１７】[0017]
【作用】ネマチック液晶セルに電圧を印加した時の、光
透過率と過渡的誘電率とを測定することにより、アンカ
リングエネルギを精度良く求めることができる。The anchoring energy can be accurately obtained by measuring the light transmittance and the transient dielectric constant when a voltage is applied to the nematic liquid crystal cell.
【００１８】[0018]
【実施例】図１に、本発明の実施例によるアンカリング
エネルギの測定を示す。図１（Ａ）は過渡的誘電率の測
定装置を示し、図１（Ｂ）は電圧を印加した液晶セルか
ら得られる光透過率と過渡的誘電率の測定結果の例を示
す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows measurement of anchoring energy according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an apparatus for measuring transient dielectric constant, and FIG. 1B shows an example of measurement results of light transmittance and transient dielectric constant obtained from a liquid crystal cell to which a voltage is applied.
【００１９】図１（Ａ）において、任意波形発生装置１
から発生した任意波形は、アンプ２を介して試料５を挟
む電極４ａ、４ｂ間に印加される。試料５は、ウィーン
ブリッジ発振回路の一部を構成している。In FIG. 1A, an arbitrary waveform generator 1
The arbitrary waveform generated from is applied between the electrodes 4a and 4b sandwiching the sample 5 via the amplifier 2. The sample 5 constitutes a part of the Wien bridge oscillation circuit.
【００２０】ウィーンブリッジ発振回路３の出力信号
は、周波数／電圧変換回路６を介してオシロスコープ７
に印加され、コンピュータ８に供給される。コンピュー
タ８は、得られた測定信号から過渡的誘電率を算出す
る。なお、コンピュータ８は任意波形発生装置１の制御
も行なう。The output signal of the Wien bridge oscillating circuit 3 is sent to the oscilloscope 7 via the frequency / voltage converting circuit 6.
And is supplied to the computer 8. The computer 8 calculates the transient dielectric constant from the obtained measurement signal. The computer 8 also controls the arbitrary waveform generator 1.
【００２１】試料５に連続的に変化する電圧を印加し、
セルの容量変化をウィーンブリッジ回路で発振周波数の
変化に変換し、過渡的誘電率の測定を行なう。Applying a continuously changing voltage to the sample 5,
The change in cell capacitance is converted to the change in oscillation frequency by the Wien bridge circuit, and the transient permittivity is measured.
【００２２】なお、同一または同様の電圧を印加した試
料５の光透過率を別途測定する。図１（Ｂ）は、このよ
うな測定系によって測定した結果の例を示す。なお、試
料５としては、ツイステドネマチックセル５ＣＢ、４．
５μｍ厚を用いた。The light transmittance of the sample 5 to which the same or similar voltage is applied is measured separately. FIG. 1B shows an example of a result measured by such a measuring system. Sample 5 was twisted nematic cell 5CB, 4.
A 5 μm thickness was used.
【００２３】図中横軸に時間をとり、縦軸に印加電圧、
光透過率、誘電率をとる。光透過率Ｔおよび誘電率εの
変化は、印加電圧ＶＳに対応しており、液晶セルに電圧
が印加されると、ネマチック液晶分子が基板表面に対し
て、ほぼ垂直に立つことに対応している。In the figure, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the applied voltage,
Takes light transmittance and dielectric constant. The changes in the light transmittance T and the permittivity ε correspond to the applied voltage VS, and when a voltage is applied to the liquid crystal cell, the nematic liquid crystal molecules stand substantially perpendicular to the substrate surface. There is.
【００２４】しかしながら、光透過率がある程度の印加
電圧でほぼ飽和しているのに対し、誘電率はより広い範
囲で印加電圧の変化と共に変化している。これは、印加
電圧によってツイステドネマチック液晶の螺旋がほどけ
ても、基板界面の液晶分子はまだ完全にはたっておら
ず、その変化が誘電率の変化として検出されたものであ
る。この光透過率と誘電率の変化のずれは、アンカリン
グ強度が強いほど顕著になる。However, while the light transmittance is almost saturated at a certain applied voltage, the permittivity changes in a wider range with the change of the applied voltage. This is because even if the twisted nematic liquid crystal is unwound by the applied voltage, the liquid crystal molecules at the substrate interface are not yet completely struck and the change is detected as a change in the dielectric constant. The difference between the changes in the light transmittance and the permittivity becomes more remarkable as the anchoring strength is higher.
【００２５】たとえば、フランクの連続体理論から基礎
方程式を導出し、オイラ−ラグランジェの方程式から自
由エネルギの極小値を求め、シミュレーション等でアン
カリング強度を求めることができる。For example, the basic equation can be derived from the Frank continuum theory, the minimum value of the free energy can be obtained from the Euler-Lagrange equation, and the anchoring strength can be obtained by simulation or the like.
【００２６】図２は、液晶セルの配向膜を変えた時の誘
電率の変化を示す測定結果である。図２（Ａ）は印加電
圧の変化に対する相対的電気容量の変化を種々の配向膜
に対して測定した結果を示す。液晶分子が基板表面に対
して立てば、垂直方向の誘電率が高くなり、電気容量は
増加する。FIG. 2 shows measurement results showing changes in the dielectric constant when the alignment film of the liquid crystal cell is changed. FIG. 2A shows the results of measuring changes in relative capacitance with respect to changes in applied voltage for various alignment films. If liquid crystal molecules stand upright with respect to the surface of the substrate, the dielectric constant in the vertical direction increases and the electric capacity increases.
【００２７】アンカリングエネルギが強いと言われるポ
リイミドを配向膜として用いた場合、液晶分子は立ちに
くいことが示されている。ポリイミドの特性と比較し
て、アンカリングエネルギが低いと言われるポリピロー
ルＰＰ、斜方蒸着ＳｉＯ、ラングミュアブロジェット膜
ＬＢは変化が急峻である。It has been shown that when polyimide, which is said to have high anchoring energy, is used as an alignment film, liquid crystal molecules are hard to stand. Compared with the properties of polyimide, polypyrrole PP, which is said to have a lower anchoring energy, oblique vapor deposition SiO, and Langmuir-Blodgett film LB, change sharply.
【００２８】すなわち、これらの配向膜に対しては液晶
分子が電圧印加に応じて立ちやすいことが示されてい
る。このような相対的電気容量の変化の様子から、アン
カリング強度を調べることができる。That is, it has been shown that liquid crystal molecules tend to stand up to these alignment films in response to voltage application. The anchoring strength can be checked from the state of such a change in the relative capacitance.
【００２９】図２（Ｂ）は、Ｖth／ＶＳに対するＣ／Ｃ
⊥を示す。ここで、Ｖthは液晶の閾値、ＶＳは印加電
圧、Ｃ⊥は液晶分子が水平配向の場合の液晶の電気容
量、Ｃは印加電圧ＶＳに応じて変化した液晶の電気容量
を示す。FIG. 2B shows C / C with respect to V th / VS.
Indicates ⊥. Here, V th is the threshold value of the liquid crystal, VS is the applied voltage, C⊥ is the electric capacity of the liquid crystal when the liquid crystal molecules are horizontally aligned, and C is the electric capacity of the liquid crystal that changes according to the applied voltage VS.
【００３０】通常、水平配向の液晶の電気容量に対する
電圧印加時の液晶の電気容量は、液晶の弾性定数によっ
て決まるため、Ｖth／ＶＳに対してリニアな特性を示す
ことが期待される。アンカリングエネルギの強いポリイ
ミドに対しては、図２（Ｂ）の特性はほぼ直線に乗って
おり、この推論を裏付けている。Usually, the electric capacity of the liquid crystal when a voltage is applied with respect to the electric capacity of the liquid crystal in the horizontal alignment is determined by the elastic constant of the liquid crystal, and therefore it is expected to show a linear characteristic with respect to V th / VS. For a polyimide having a high anchoring energy, the characteristic shown in FIG. 2B is almost linear, which supports this inference.
【００３１】しかしながら、アンカリングエネルギの弱
いポリピロールＰＰ、斜方蒸着ＳｉＯ、ラングミュアブ
ロジェット膜ＬＢに対しては、測定された関係に曲がり
が見られる。この曲がりによってアンカリングエネルギ
の強度が調べられる。However, for the polypyrrole PP having a low anchoring energy, the oblique vapor deposition SiO, and the Langmuir-Blodgett film LB, the measured relationship shows a bend. This bending allows the strength of the anchoring energy to be investigated.
【００３２】このように、図１に示した測定系を用いる
ことにより、セル厚の薄い液晶セルのアンカリングエネ
ルギを精度良く測定することができる。As described above, by using the measuring system shown in FIG. 1, the anchoring energy of a liquid crystal cell having a small cell thickness can be measured with high accuracy.
【００３３】特に、液晶製品としてよく用いられる１．
５〜１０μｍのセル厚を有する液晶セルに対しても測定
精度が高い。ツイステドネマチック液晶セルや、スーパ
ツイステドネマチック液晶セルに対しても測定を行なう
ことができる。また、アンカリングエネルギの大きい配
向膜についても、精度のよい測定を行なうことができ
る。Particularly, it is often used as a liquid crystal product.
The measurement accuracy is high even for a liquid crystal cell having a cell thickness of 5 to 10 μm. The measurement can also be performed on a twisted nematic liquid crystal cell or a super twisted nematic liquid crystal cell. In addition, it is possible to perform accurate measurement for an alignment film having a large anchoring energy.
【００３４】特に、ポリイミド配向膜は多くの液晶製品
で用いられているが、アンカリングエネルギが大きいた
め、従来のリターデーション方法によっては測定が難し
かったが、上述の方法によってアンカリングエネルギを
容易に求めることができる。In particular, the polyimide alignment film is used in many liquid crystal products, but since the anchoring energy is large, it is difficult to measure by the conventional retardation method, but the anchoring energy can be easily obtained by the above-mentioned method. You can ask.
【００３５】さらに、図１に示した測定系は、従来の測
定系と比較して安価に構成することができる。Further, the measuring system shown in FIG. 1 can be constructed at a lower cost than the conventional measuring system.
【００３６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的安価な測定系を用い、容易に、精度良く液晶セル
のアンカリングエネルギを求めることができる。As described above, according to the present invention,
The anchoring energy of the liquid crystal cell can be easily and accurately obtained using a relatively inexpensive measuring system.
【図１】本発明の実施例によるアンカリングエネルギの
測定を説明するためのブロック図およびグラフである。FIG. 1 is a block diagram and a graph for explaining anchoring energy measurement according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した測定系を用いて求めた配向膜を変
えた時の誘電率の変化およびＣ／Ｃ⊥対Ｖth／ＶＳの関
係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a change in dielectric constant and a relationship of C / C⊥ vs. V th / VS when the orientation film was changed, which was obtained by using the measurement system shown in FIG.
【図３】従来の技術によるアンカリングエネルギの測定
系を示すブロック図およびグラフである。FIG. 3 is a block diagram and a graph showing an anchoring energy measuring system according to a conventional technique.
１ 任意波形発生装置 ２ アンプ ３ ウィーンブリッジ発振回路 ４ 電極 ５ 試料 ６ 周波数／電圧変換回路 ７ オシロスコープ ８ コンピュータ 1 Arbitrary waveform generator 2 Amplifier 3 Wien bridge oscillator circuit 4 Electrode 5 Sample 6 Frequency / voltage conversion circuit 7 Oscilloscope 8 Computer
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年４月７日[Submission date] April 7, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【図２】 [Fig. 2]
【図３】 [Figure 3]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 宗弘 新潟県長岡市下山２−2427−１ 高頭貸家 Ｂ棟 (72)発明者 都甲 康夫 神奈川県横浜市緑区荏田西１−３−１ ス タンレー電気株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Munehiro Kimura 2-2427-1, Shimoyama, Nagaoka-shi, Niigata Takagami Rental House B Building (72) Inventor Yasuo Toko 1-3-1 Eda Nishi, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Within Stanley Electric Co., Ltd.
Claims (2)
の、光透過率と過渡的誘電率とを測定することによりア
ンカリングエネルギを求めることを特徴とする液晶セル
の特性測定方法。1. A characteristic measuring method of a liquid crystal cell, characterized in that anchoring energy is obtained by measuring a light transmittance and a transient dielectric constant when a voltage is applied to the nematic liquid crystal cell.
ィーンブリッジの発振周波数の変化を用いて行なうこと
を特徴とする請求項１記載の液晶セルの特性測定方法。2. The method for measuring the characteristics of a liquid crystal cell according to claim 1, wherein the measurement of the light transmittance and the transient dielectric constant is performed by using a change in the oscillation frequency of a Wien bridge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7174592A JPH06110027A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Method for measuring characteristic of liquid crystal cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7174592A JPH06110027A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Method for measuring characteristic of liquid crystal cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06110027A true JPH06110027A (en) | 1994-04-22 |
Family
ID=13469372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7174592A Withdrawn JPH06110027A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Method for measuring characteristic of liquid crystal cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06110027A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08262385A (en) * | 1994-09-30 | 1996-10-11 | Toshiba Corp | Method and device for evaluating liquid crystal element |
| JPH09105703A (en) * | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Toshiba Corp | Liquid crystal element evaluating method and evaluating device |
| US6054870A (en) * | 1996-05-16 | 2000-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal device evaluation method and apparatus |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP7174592A patent/JPH06110027A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004079323A1 (en) * | 1996-05-16 | 2004-09-16 | Taeko Urano | Method and apparatus, for evaluating liquid crystal device |
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Legal Events
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