JPH0713114A - 液晶のプレティルト角の測定方法と測定装置 - Google Patents

液晶のプレティルト角の測定方法と測定装置

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JPH0713114A
JPH0713114A JP15063493A JP15063493A JPH0713114A JP H0713114 A JPH0713114 A JP H0713114A JP 15063493 A JP15063493 A JP 15063493A JP 15063493 A JP15063493 A JP 15063493A JP H0713114 A JPH0713114 A JP H0713114A
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liquid crystal
angle
crystal cell
pretilt angle
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Hideo Kataoka
秀雄 片岡
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 液晶のプレティルト角の測定精度を向上さ
せ、配向膜の作成条件とプレティルト角との相関関係な
どを明らかにし、ひいては液晶表示装置の品質向上を図
ることができる液晶のプレティルト角の測定方法と測定
装置を提供する。 【構成】 液晶セルを測定装置の回転軸回りに回転させ
つつ、この液晶セルに偏光を入射させ、その透過光の透
過率を計測し、対称点角ψx を読み取る。この対称点角
ψx からプレティルト角αを算出する。次に、このプレ
ティルト角αに相当する角度α’で、単軸結晶体の光学
軸34をサンプルホルダー38に対して傾斜させて取り
付けて標準サンプル組立体42を構成する。この標準サ
ンプル組立体42を、測定装置の回転軸に取り付けて、
対称点角ψx ’を計測する。液晶セルの対称点角ψx と
標準サンプル組立体の対称点角ψx ’とを比較すること
により、プレティルト角αの測定の信頼性を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板間に液晶が封入し
てある液晶セルにおいて、基板との界面に対する液晶分
子の長軸の角度であるプレティルト角を正確に測定する
ための測定方法および測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、略平行な基板間に液晶
が封入してある。基板間に封入された液晶分子の長軸方
向は、液晶と基板との界面において、所定の角度(プレ
ティルト角)で傾斜することが必要である。
【0003】たとえばTN型液晶表示装置では、プレテ
ィルト角が所定値より小さいと、光散乱効果を生じ好ま
しくない。また、プレティルト角が所定値より大きい
と、しばしばカラー干渉障害を生じ易いと共に、多重容
量の減少を生じ易い。したがって、プレティルト角は、
液晶表示装置の性能を決定する上で重要な因子となり、
このプレティルト角を所定の値に制御することが、所望
の性能の液晶表示装置を製造する上で重要となる。
【0004】プレティルト角は、基板表面に形成される
配向膜のラビング条件あるいは斜め蒸着条件など(以下
ラビング条件などと言う)により制御される。ところ
が、プレティルト角は、ラビング条件などによって大き
く変化し、また配向膜の種類および作成条件などにも影
響を受ける。したがって、プレティルト角が正確に制御
された液晶表示装置を作成することは困難であった。
【0005】プレティルト角を測定するための方法とし
て、基板間でホモジニアス配向するように液晶セルを作
成し、この液晶セルをサンプルとして、そのプレティル
ト角を光学的な測定装置を用いて測定する方法が開発さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法で
測定したプレティルト角が、本当に正確であるかを確か
めるための簡便な手段が、従来では開発されておらず、
この測定結果を真実なものとして液晶表示装置を製造し
ていた。すなわち、従来では、正確にプレティルト角を
測定するための簡便な方法が確立されていなかった。
【0007】なお、プレティルト角が既知である液晶標
準サンプルを作成することができた場合には、この液晶
標準サンプルを用いて、測定装置の補正などを行ない、
より正確なプレティルト角の測定が可能になる可能性が
ある。ところが、前述したように、液晶のプレティルト
角が、配向膜の作成条件などによって大きく影響を受け
ることから、プレティルト角が既知である液晶標準サン
プルを作成することは困難である。
【0008】また、仮に液晶標準サンプルを作成するこ
とができたとしても、液晶セルを構成する透明基板と液
晶のバルク屈折率に差異がある場合に、レーザ偏光のセ
ル入射角と、透明基板を通過した光が液晶に入射する角
度とに差異が生じ、正確なプレティルト角の測定が困難
であるなどの課題を有している。
【0009】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、液晶のプレティルト角の測定精度を向上させ、配向
膜の作成条件とプレティルト角との相関関係などを明ら
かにし、ひいては液晶表示装置の品質向上を図ることが
できる液晶のプレティルト角の測定方法と測定装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る液晶のプレティルト角の測定方法は、透
明基板間に、液晶をホモジニアスに配向させて封入し液
晶セルを構成する工程と、この液晶セルを測定装置の回
転軸回りに回転させつつ、この液晶セルに偏光を入射さ
せ、その透過光の透過率を計測し、液晶セルの回転角と
透過率との関係から、対称点角を読み取る工程と、この
対称点角からプレティルト角を算出する工程と、上記プ
レティルト角に相当する角度で、単軸結晶体の光学軸を
サンプルホルダーに対して傾斜させて取り付けて標準サ
ンプル組立体を構成する工程と、この標準サンプル組立
体を、上記測定装置の回転軸に取り付けて、上記液晶セ
ルの場合と同様にして対称点角を計測する工程と、上記
液晶セルの対称点角と上記標準サンプル組立体の対称点
角とを比較する工程とを有する。
【0011】また、本発明の測定装置は、透明基板間
に、液晶が、透明基板との界面でホモジニアスに配向さ
せて封入してある液晶セルと、単軸結晶体の光学軸をサ
ンプルホルダーに対して任意の角度で傾斜させることが
可能なように、単軸結晶体をサンプルホルダーに対して
取り付けた標準サンプル組立体と、上記液晶セルおよび
標準サンプル組立体のいずれかを任意の回転角度で保持
する回転手段と、この回転手段に保持された液晶セルお
よび標準サンプル組立体のいずれかに、偏光を入射する
光源と、上記液晶セルおよび標準サンプル組立体のいず
れかを通過した偏光の透過率を、検出する検出手段とを
有する。
【0012】
【作用】本発明に係る液晶のプレティルト角の測定装置
を用いた測定方法では、まず、プレティルト角を求めよ
うとする液晶セルを準備する。次に、この液晶セルを測
定装置にセットし、液晶セルを回転させつつ、回転角と
透過率との関係から、対称点角を求める。この対称点角
に基づき、液晶セルにおけるプレティルト角を算出す
る。従来では、このようにして求めたプレティルト角の
信頼性を確認するための簡便な手法が確立されていなか
った。
【0013】本発明では、単軸結晶体の光学軸をサンプ
ルホルダーに対して任意の角度で傾斜させることが可能
なように、単軸結晶体をサンプルホルダーに対して取り
付けた標準サンプル組立体を用いることにより、上記測
定装置で求めたプレティルト角の信頼性を確認すること
ができる。すなわち、上記プレティルト角に相当する角
度で、単軸結晶体の光学軸をサンプルホルダーに対して
傾斜させ、この標準サンプル組立体を、上記測定装置に
取り付け、上記液晶セルの場合と同様にして対称点角を
計測する。
【0014】次に、液晶セルの対称点角と上記標準サン
プル組立体の対称点角とを比較することで、上記測定装
置で求めたプレティルト角の測定値の信頼性を確認する
ことができる。すなわち、液晶セルの対称点角の測定値
と標準サンプル組立体の対称点角の測定値とが等しけれ
ば、測定装置による液晶セルのプレティルト角の算出値
が正確であることを確認することができる。また、これ
らが等しくない場合には、測定装置のセッテイングなど
が正しくなかったことなどを確認することができ、この
結果に基づき測定装置の微調整などを行うことにより、
高精度でプレティルト角の測定を行うことができる。ま
た、測定装置のセッティングが正確な場合には、上記液
晶セルの対称点角と上記標準サンプル組立体の対称点角
とを比較し、これら対称点角が等しくなるように、上記
単軸結晶体の光学軸がサンプルホルダーに対して傾斜す
る傾斜角度を微調節し、対称点角が等しくなった際の傾
斜角度を、液晶セルにおけるプレティルト角として求め
ることもできる。
【0015】本発明の測定装置および測定方法によれ
ば、プレティルト角の測定精度が向上するので、液晶分
子の配向に関する有力な情報を得ることができ、液晶表
示装置の品質向上を図ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明に係る液晶のプレティルト角の
測定方法と測定装置を図面に示す実施例に基づき、詳細
に説明する。図1は本発明の一実施例に用いる液晶セル
の概略図、図2は本発明の一実施例に係る測定装置の全
体構成図、図3は液晶セルの回転角と透過率との関係を
示すグラフ、図4は本発明の一実施例で用いる標準サン
プルの分解斜視図、図5は標準サンプルを保持するサン
プルホルダーの概略図である。
【0017】図1に示すように、本発明の一実施例に係
る液晶のプレティルト角の測定方法では、まず、略平行
に配置された透明基板2,4間に、ホモジニアス配向さ
せた液晶6を封入した液晶セル10を準備する。透明基
板2,4は、たとえばガラス基板で構成してある。透明
基板2,4の液晶側表面には、実際の液晶表示装置に用
いる配向膜が形成してある。
【0018】たとえばTN型液晶表示装置では、一方の
基板2付近の液晶分子8の長軸と、他方の基板4付近の
液晶分子の長軸とは、90度の角度で交差するように、
液晶分子が配向させられるが、本実施例で用いる液晶セ
ル10では、液晶分子8が全て同一方向にホモジニアス
配向させてある。液晶分子8の長軸と基板2または4の
表面とのなす角度をプレティルト角αと称するが、従来
では、このプレティルト角を高精度で測定することは困
難であった。以下に示す本実施例の方法により、この液
晶セル10のプレティルト角αを高精度で測定すること
ができる。
【0019】本実施例の方法では、図1に示す液晶セル
10を、図2に示す測定装置12の回転軸14に対し、
回転自在に取り付ける。本実施例の測定装置12は、回
転軸14により回転自在に保持された液晶セル10の前
後に、偏光子16,18が配置してある。レーザ光は、
光出射手段としてのHe−Neレーザ20から偏光子1
6を通し、偏光されたレーザ光が液晶セル10へ入力
し、液晶セル10を透過したレーザ光は、偏光子18を
通過して光検出器22へ入力するようになっている。な
お、偏光子16の偏光方向と偏光子18の偏光方向と
は、直角になっている。
【0020】レーザ20から出射され、偏光子16を通
過した偏光は、液晶セル10に対して、回転軸14の回
転角で決定される所定の角度で入射し、この液晶セル1
0および偏光子18を通過して検出器20へ至る。液晶
セル10の回転角θと、検出器で検出した光透過率T
(%)との関係を図3に示す。図3に示すように、回転
角θと透過率Tとの関係を示す曲線は、所定の回転角に
おいて、左右対象となる。この対称となる所定の回転角
が、対称点角ψxである。
【0021】対称点角ψx とプレティルト角αとの間に
は、下記に示すシェッァー(Scheffer)の理論式(1)
に示す関係がある。
【0022】
【数1】 α=1/2・sin -1[-2・ sin ψx/{(no +ne )・(1-sin ψx/no 1/2 }] … (1) したがって、上記理論式(1)に対称点角ψx を代入す
ることで、プレティルト角αを求めることができる。
【0023】なお、上記理論式(1)中、no は、液晶
における通常光反射率であり、neは液晶における異常
光反射率である。このようにして求めたプレティルト角
αは、測定装置12のセッティングなどの影響で正確で
ない場合がある。そこで、本実施例では、以下に示す手
法により、このプレティルト角αの信頼性を確認する。
【0024】まず、図4に示すように、単軸結晶体で構
成された光学結晶体24を、保持板26,28間に保持
し、標準サンプル36を得る。光学結晶体24は、Ca
CO 3 、TiO2 、 MgF2 などの単軸結晶体で構成さ
れ、単軸方向に光学軸を有し、本実施例では、結晶体2
4は、その長手方向に沿って光学軸34を有するように
加工される。光学結晶体24として、CaCO3 、Ti
2 、 MgF2 などの単軸結晶体を用いれば、加工が容
易である。また、CaCO3 、TiO2 、 MgF2 など
の単軸結晶体を用いれば、結晶の厚みを自由に設定でき
るので、任意のリタデーション値Δn・dの標準化が可
能である。
【0025】保持板26,28には、それぞれ光透過孔
30,32が形成してある。偏光子で偏光されたレーザ
光は、この光透過孔30を通して、光学結晶体24へ入
射し、光学結晶体24を通過した光は、光透過孔32を
通して出射される。この標準サンプル36は、図5に示
すように、サンプルホルダー38に対して、回転軸37
回りに回転自在に装着されて、標準サンプル組立体42
が形成される。標準サンプル36のホルダー38に対す
る回転角度、すなわち、標準サンプル36内に収容され
た光学結晶体の光学軸がホルダー38に対して傾斜する
角度は、角度目盛り40により計測され、回転軸37に
より自由に設定することができるようになっている。標
準サンプル36が、サンプルホルダー38に対して傾斜
する角度α’が、液晶におけるプレティルト角に対応す
る。
【0026】そこで本実施例では、前述した測定装置1
2により計測した液晶セル10のプレティルト角αに相
当する角度α’で、標準サンプル36を、サンプルホル
ダー38に対して傾斜させて取付ける。この標準サンプ
ル組立体42は、液晶セル10の代わりに、図2に示す
測定装置12の回転軸14に対して取り付けられ、液晶
セル10の場合と同様にして、図3に示すグラフと同様
な、回転軸14の回転角に対する透過率のグラフを得る
ことができる。そして、標準サンプル組立体42の場合
における対称点角ψx ’を求めることができる。この対
称点角ψx ’は、測定装置12のセッティングが正確で
あることなどを条件に、理論的には、液晶セル10の場
合の対称点角ψxと同一であるはずである。
【0027】したがって、以上のようにして測定した液
晶セル10の対称点角ψx と標準サンプル組立体42の
対称点角ψx ’とを比較することで、測定装置12で求
めたプレティルト角αの測定値の信頼性を確認すること
ができる。すなわち、液晶セル10の対称点角ψx の測
定値と標準サンプル組立体42の対称点角ψx ’の測定
値とが等しければ、測定装置12による液晶セル10の
プレティルト角αの算出値が正確であることを確認する
ことができる。また、これらが等しくない場合には、測
定装置12のセッテイングなどが正しくなかったことな
どを確認することができ、この結果に基づき測定装置1
2の微調整などを行うことにより、高精度でプレティル
ト角αの測定を行うことができる。
【0028】また、測定装置12のセッティングが正確
な場合には、液晶セル10の対称点角ψx と標準サンプ
ル組立体42の対称点角ψx ’とを比較し、これら対称
点角が等しくなるように、標準サンプル組立体42にお
ける光学結晶体24の光学軸34がサンプルホルダー3
8に対して傾斜する傾斜角度α’を微調節し、対称点角
ψx 、ψx ’が等しくなった際の傾斜角度α’を、液晶
セル10におけるプレティルト角αとして求めることも
できる。
【0029】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、光学結晶体24を保持する保持板
26,28の構造および標準サンプルを保持するサンプ
ルホルダー38の構造は、上述した実施例に限定され
ず、種々に改変することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、液晶のプレティルト角の測定精度を向上させ、配向
膜の作成条件とプレティルト角との相関関係などを明ら
かにすることができ、ひいては液晶表示装置の品質向上
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に用いる液晶セルの概
略図である。
【図2】図2は本発明の一実施例に係る測定装置の全体
構成図である。
【図3】図3は液晶セルの回転角と透過率との関係を示
すグラフである。
【図4】図4は本発明の一実施例で用いる標準サンプル
の分解斜視図である。
【図5】図5は標準サンプルを保持するサンプルホルダ
ーの概略図である。
【符号の説明】
2,4… 透明基板 6… 液晶 8… 液晶分子 10… 液晶セル 12… 測定装置 14… 回転軸 16,18… 偏光子 20… レーザ 22… 検出器 24… 光学結晶体(単軸結晶体) 34… 光学軸 36… 標準サンプル 37… 回転軸 38… サンプルホルダー 40… 角度目盛り 42… 標準サンプル組立体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶が封入される基板の界面に対する液
    晶分子の長軸の角度であるプレティルト角を測定するた
    めの方法であって、 透明基板間に、液晶をホモジニアスに配向させて封入し
    液晶セルを構成する工程と、 この液晶セルを測定装置の回転軸回りに回転させつつ、
    この液晶セルに偏光を入射させ、その透過光の透過率を
    計測し、液晶セルの回転角と透過率との関係から、対称
    点角を読み取る工程と、 この対称点角からプレティルト角を算出する工程と、 上記プレティルト角に相当する角度で、単軸結晶体の光
    学軸をサンプルホルダーに対して傾斜させて取り付けて
    標準サンプル組立体を構成する工程と、 この標準サンプル組立体を、上記測定装置の回転軸に取
    り付けて、上記液晶セルの場合と同様にして対称点角を
    計測する工程と、 上記液晶セルの対称点角と上記標準サンプル組立体の対
    称点角とを比較する工程とを有するプレティルト角の測
    定方法。
  2. 【請求項2】 上記液晶セルの対称点角と上記標準サン
    プル組立体の対称点角とを比較し、これら対称点角が等
    しくなるように、上記単軸結晶体の光学軸がサンプルホ
    ルダーに対して傾斜する傾斜角度を微調節し、対称点角
    が等しくなった際の傾斜角度を、液晶セルにおけるプレ
    ティルト角として求めることを特徴とする請求項1に記
    載のプレティルト角の測定方法。
  3. 【請求項3】 液晶が封入される基板の界面に対する液
    晶分子の長軸の角度であるプレティルト角を測定するた
    めの測定装置であって、 透明基板間に、液晶が、透明基板との界面でホモジニア
    スに配向させて封入してある液晶セルと、 単軸結晶体の光学軸をサンプルホルダーに対して任意の
    角度で傾斜させることが可能なように、単軸結晶体をサ
    ンプルホルダーに対して取り付けた標準サンプル組立体
    と、 上記液晶セルおよび標準サンプル組立体のいずれかを任
    意の回転角度で保持する回転手段と、 この回転手段に保持された液晶セルおよび標準サンプル
    組立体のいずれかに、偏光を入射する光源と、 上記液晶セルおよび標準サンプル組立体のいずれかを通
    過した偏光の透過率を、検出する検出手段とを有するプ
    レティルト角測定のための測定装置。
JP15063493A 1993-06-22 1993-06-22 液晶のプレティルト角の測定方法と測定装置 Pending JPH0713114A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100246727B1 (ko) * 1997-02-13 2000-03-15 구본준, 론 위라하디락사 프리즘을 이용한 액정셀의 프리틸트각 측정방법
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