JPH0989760A - ネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法 - Google Patents
ネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法Info
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- JPH0989760A JPH0989760A JP24938795A JP24938795A JPH0989760A JP H0989760 A JPH0989760 A JP H0989760A JP 24938795 A JP24938795 A JP 24938795A JP 24938795 A JP24938795 A JP 24938795A JP H0989760 A JPH0989760 A JP H0989760A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶セルの方位角方向のアンカリングエネル
ギ−を求めること。 【解決手段】 レ−ザ光源から放射されるレ−ザ光を偏
光子を介して偏光させた後、液晶セルに入射させ、この
液晶セルから出射したレ−ザ光を検光子を介して光透過
率Ｔを光検出器で測定することにより上記液晶セルの方
位角方向のアンカリングエネルギ−強度測定方法におい
て、ＴＮ液晶セル24を回転させる第１の工程と、検光子
25をＴＮ液晶セル24より２倍の速度で同一方向に回転さ
せる第２の工程、位相差板27を挿入して、ＴＮ液晶セル
24を少しずつ回転させる毎に、検光子25をスキャンさせ
ることにより得られたψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp
(2)，ψ0 (2) に基づいて、理論式よりツイスト角Φt
を求め、このツイスト角ΦtよりＴＮ液晶セル24の方位
角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めるようにし
ている。
ギ−を求めること。 【解決手段】 レ−ザ光源から放射されるレ−ザ光を偏
光子を介して偏光させた後、液晶セルに入射させ、この
液晶セルから出射したレ−ザ光を検光子を介して光透過
率Ｔを光検出器で測定することにより上記液晶セルの方
位角方向のアンカリングエネルギ−強度測定方法におい
て、ＴＮ液晶セル24を回転させる第１の工程と、検光子
25をＴＮ液晶セル24より２倍の速度で同一方向に回転さ
せる第２の工程、位相差板27を挿入して、ＴＮ液晶セル
24を少しずつ回転させる毎に、検光子25をスキャンさせ
ることにより得られたψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp
(2)，ψ0 (2) に基づいて、理論式よりツイスト角Φt
を求め、このツイスト角ΦtよりＴＮ液晶セル24の方位
角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めるようにし
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばツイステッ
ドネマチック液晶セルの方位角方向のアンカリングエネ
ルギ−を測定するネマチック液晶素子の方位角方向のア
ンカリングエネルギ−測定方法に関する。
ドネマチック液晶セルの方位角方向のアンカリングエネ
ルギ−を測定するネマチック液晶素子の方位角方向のア
ンカリングエネルギ−測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は軽量・薄型、低消費電力
などの多くの利点を有することから、小型電子機器等の
表示素子として盛んに応用されている。現在実用化され
ている液晶表示素子のほとんどはＴＮ（Twisted Nemati
c ）方式とＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）方式であ
る。
などの多くの利点を有することから、小型電子機器等の
表示素子として盛んに応用されている。現在実用化され
ている液晶表示素子のほとんどはＴＮ（Twisted Nemati
c ）方式とＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）方式であ
る。
【０００３】液晶表示素子の電気光学特性を改善するた
めには、界面配向の制御が重要である。液晶分子の界面
における配向方法は、比較的簡単であることから、工業
的にはラビング法が広く用いられている。このラビング
強度が背面配向に与える影響は評価することは、液晶表
示素子の特性向上のためにも重要である。界面における
方位角方向のアンカリング強度測定は、界面配向評価の
重要なパラメ−タの一つである。
めには、界面配向の制御が重要である。液晶分子の界面
における配向方法は、比較的簡単であることから、工業
的にはラビング法が広く用いられている。このラビング
強度が背面配向に与える影響は評価することは、液晶表
示素子の特性向上のためにも重要である。界面における
方位角方向のアンカリング強度測定は、界面配向評価の
重要なパラメ−タの一つである。
【０００４】方位角方向のアンカリング強度を測定する
簡易な評価方法の一つとして、図１０に示したような捻
れ角測定方法がある。図１０において、上下配向膜界面
のラビング方向は平行である。カイラル材を添付した液
晶を楔形セルに注入すると図１０の様な配向となる。即
ち、界面アンカリング力によって液晶分子は平行配向す
るように固定されている。ここで、 Ａφ／Ｋ2 ＝（π−２φs ）／dsinψ より、アンカリング強度Ａφが求められる。ここで、Ｋ
2 はツイスト弾性定数、ψは捻れ角、ｄはセル厚であ
る。偏光顕微鏡を用い、偏向板を回転させψ（及び
φs ）を求め、上記式からアンカリング強度Ａφが評価
できる。
簡易な評価方法の一つとして、図１０に示したような捻
れ角測定方法がある。図１０において、上下配向膜界面
のラビング方向は平行である。カイラル材を添付した液
晶を楔形セルに注入すると図１０の様な配向となる。即
ち、界面アンカリング力によって液晶分子は平行配向す
るように固定されている。ここで、 Ａφ／Ｋ2 ＝（π−２φs ）／dsinψ より、アンカリング強度Ａφが求められる。ここで、Ｋ
2 はツイスト弾性定数、ψは捻れ角、ｄはセル厚であ
る。偏光顕微鏡を用い、偏向板を回転させψ（及び
φs ）を求め、上記式からアンカリング強度Ａφが評価
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１０の方法は簡便な
測定方法としては優れている。しかし、測定試料として
は平行配向セルを制作しなければならず、工場において
作製されたＴＮセル製品自体のアンカリング強度を検査
するような用途には不向きである。また、アンカリング
強度が強い場合には、上記の方法で検出されるφs は微
小であり、偏光顕微鏡による目視は測定不可能である。
測定方法としては優れている。しかし、測定試料として
は平行配向セルを制作しなければならず、工場において
作製されたＴＮセル製品自体のアンカリング強度を検査
するような用途には不向きである。また、アンカリング
強度が強い場合には、上記の方法で検出されるφs は微
小であり、偏光顕微鏡による目視は測定不可能である。
【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ＴＮ液晶セルのツイスト角を求めて、
そのツイスト角より方位角アンカリングエネルギ−を演
算により求めるようにした液晶素子の方位角方向のアン
カリングエネルギ−測定方法を提供することにある。
で、その目的は、ＴＮ液晶セルのツイスト角を求めて、
そのツイスト角より方位角アンカリングエネルギ−を演
算により求めるようにした液晶素子の方位角方向のアン
カリングエネルギ−測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる液晶セ
ルの方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法は、
レ−ザ光源から放射されるレ−ザ光を偏光子を介して偏
光させた後、液晶セルに入射させ、この液晶セルから出
射したレ−ザ光を検光子を介して光透過率Ｔを光検出器
で測定することにより上記液晶セルの方位角方向のアン
カリングエネルギ−測定方法において、上記液晶セルを
上記レ−ザ光の光軸を中心に１回転させて上記光検出器
で検出される光透過率Ｔが最小とする上記液晶セルの回
転角度ψ00を求める第１の工程と、上記液晶セルと上記
検光子を上記レ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速
度が１：２の比率で１回転させて上記光検出器で検出さ
れる光透過率Ｔが最小とする上記検光子の回転角度ψp
(1) を求める第２の工程と、上記偏光子と４５度となる
様に位相差板を上記液晶セルと上記検光子との間に挿入
し、上記液晶セルを少しずつ回転させ、少しずつ回転さ
せる毎に上記レ−ザ光の光軸を中心に上記検光子を１回
転させて、上記光検出器で検出される光透過率Ｔが最小
とする上記検光子の回転角度ψp (2) 及びその時の上記
液晶セルの回転角度ψ0 (2) を求める第３の工程と、上
記第１の工程で求めた上記液晶セルの回転角度ψ00、上
記第２の工程で求めた上記検光子の回転角度ψp (1) 、
上記第３の工程で求めた上記検光子の回転角度ψp (2)
及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2) に基づい
て上記液晶セルのツイスト角Φt を求める第４の工程
と、この第４の工程で求められたツイスト角Φt に基づ
いて上記液晶セルの方位角方向のアンカリングエネルギ
−を所定の計算式より求める第５の工程とを具備したこ
とを特徴とする。
ルの方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法は、
レ−ザ光源から放射されるレ−ザ光を偏光子を介して偏
光させた後、液晶セルに入射させ、この液晶セルから出
射したレ−ザ光を検光子を介して光透過率Ｔを光検出器
で測定することにより上記液晶セルの方位角方向のアン
カリングエネルギ−測定方法において、上記液晶セルを
上記レ−ザ光の光軸を中心に１回転させて上記光検出器
で検出される光透過率Ｔが最小とする上記液晶セルの回
転角度ψ00を求める第１の工程と、上記液晶セルと上記
検光子を上記レ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速
度が１：２の比率で１回転させて上記光検出器で検出さ
れる光透過率Ｔが最小とする上記検光子の回転角度ψp
(1) を求める第２の工程と、上記偏光子と４５度となる
様に位相差板を上記液晶セルと上記検光子との間に挿入
し、上記液晶セルを少しずつ回転させ、少しずつ回転さ
せる毎に上記レ−ザ光の光軸を中心に上記検光子を１回
転させて、上記光検出器で検出される光透過率Ｔが最小
とする上記検光子の回転角度ψp (2) 及びその時の上記
液晶セルの回転角度ψ0 (2) を求める第３の工程と、上
記第１の工程で求めた上記液晶セルの回転角度ψ00、上
記第２の工程で求めた上記検光子の回転角度ψp (1) 、
上記第３の工程で求めた上記検光子の回転角度ψp (2)
及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2) に基づい
て上記液晶セルのツイスト角Φt を求める第４の工程
と、この第４の工程で求められたツイスト角Φt に基づ
いて上記液晶セルの方位角方向のアンカリングエネルギ
−を所定の計算式より求める第５の工程とを具備したこ
とを特徴とする。
【０００８】請求項２に係わる液晶セルの方位角方向の
アンカリングエネルギ−測定方法は、請求項１の第４の
工程は、光透過率Ｔを求める一般式Ｔ（Φt ，ｕ，
ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψp でそれぞれ偏微分した式を
零とする条件より、ツイスト角Φt とｕとの関係を、ツ
イスト角が９０度より小さい値について算出し、上記位
相差板を挿入したことを条件に入れて上記光透過率Ｔを
求める一般式Ｔ（Φt ，ｕ，ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψ
p でそれぞれ偏微分した式を零とする式に、上記ツイス
ト角Φt とｕとの関係を代入することにより上記液晶セ
ルの回転角度ψ0 及び上記検光子の回転角度ψp との演
算して求めるようにしたことを特徴とする。
アンカリングエネルギ−測定方法は、請求項１の第４の
工程は、光透過率Ｔを求める一般式Ｔ（Φt ，ｕ，
ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψp でそれぞれ偏微分した式を
零とする条件より、ツイスト角Φt とｕとの関係を、ツ
イスト角が９０度より小さい値について算出し、上記位
相差板を挿入したことを条件に入れて上記光透過率Ｔを
求める一般式Ｔ（Φt ，ｕ，ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψ
p でそれぞれ偏微分した式を零とする式に、上記ツイス
ト角Φt とｕとの関係を代入することにより上記液晶セ
ルの回転角度ψ0 及び上記検光子の回転角度ψp との演
算して求めるようにしたことを特徴とする。
【０００９】本発明は、レ−ザ光源から放射されるレ−
ザ光を偏光子を介して偏光させた後、液晶セルに入射さ
せ、この液晶セルから出射したレ−ザ光を検光子を介し
て光透過率Ｔを光検出器で測定することにより液晶セル
の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法におい
て、液晶セルをレ−ザ光の光軸を中心に１回転させて光
検出器で検出される光透過率Ｔが最小とする上記液晶セ
ルの回転角度ψ00を求め、液晶セルと検光子をレ−ザ光
の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比率で１
回転させて光検出器で検出される光透過率Ｔが最小とす
る検光子の回転角度ψp (1) を求め、偏光子と４５度と
なる様に位相差板を液晶セルと検光子との間に挿入し、
液晶セルを少しずつ回転させ、少しずつ回転させる毎に
レ−ザ光の光軸を中心に検光子を１回転させて、光検出
器で検出される光透過率Ｔが最小とする検光子の回転角
度ψp (2) 及びその時の液晶セルの回転角度ψ0 (2) を
求め、求められた液晶セルの回転角度ψ00、求められた
検光子の回転角度ψp (1)、求めた検光子の回転角度ψ
p (2) 及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2) に
基づいて上記液晶セルのツイスト角Φt を求め、このツ
イスト角Φt に基づいて液晶セルの方位角方向のアンカ
リングエネルギ−を所定の計算式より求めるようにして
いる。
ザ光を偏光子を介して偏光させた後、液晶セルに入射さ
せ、この液晶セルから出射したレ−ザ光を検光子を介し
て光透過率Ｔを光検出器で測定することにより液晶セル
の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法におい
て、液晶セルをレ−ザ光の光軸を中心に１回転させて光
検出器で検出される光透過率Ｔが最小とする上記液晶セ
ルの回転角度ψ00を求め、液晶セルと検光子をレ−ザ光
の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比率で１
回転させて光検出器で検出される光透過率Ｔが最小とす
る検光子の回転角度ψp (1) を求め、偏光子と４５度と
なる様に位相差板を液晶セルと検光子との間に挿入し、
液晶セルを少しずつ回転させ、少しずつ回転させる毎に
レ−ザ光の光軸を中心に検光子を１回転させて、光検出
器で検出される光透過率Ｔが最小とする検光子の回転角
度ψp (2) 及びその時の液晶セルの回転角度ψ0 (2) を
求め、求められた液晶セルの回転角度ψ00、求められた
検光子の回転角度ψp (1)、求めた検光子の回転角度ψ
p (2) 及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2) に
基づいて上記液晶セルのツイスト角Φt を求め、このツ
イスト角Φt に基づいて液晶セルの方位角方向のアンカ
リングエネルギ−を所定の計算式より求めるようにして
いる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００１１】液晶分子は形状、誘電率、屈折率及び導電
率に異方性を持つ物質である。液晶に電界などの外場を
加えると、分子軸の配列転移、液晶分子の流れを伴う不
安定現象が生じる。これらが原因で、電界の加えられた
液晶の光学的物質が変化する。これを一般に液晶の電気
光学効果と呼んでいる。具体的には、ＩＴＯ（IndiumTi
n Ｏxide）のような透明電極の被覆を施した２枚のガラ
ス基板に数μｍ〜１０数μｍの厚さで挟んでＴＮ液晶セ
ル１０を構成し、薄膜状態の液晶に対する光透過率、光
偏光面変化などで光学的変化が記述されている。
率に異方性を持つ物質である。液晶に電界などの外場を
加えると、分子軸の配列転移、液晶分子の流れを伴う不
安定現象が生じる。これらが原因で、電界の加えられた
液晶の光学的物質が変化する。これを一般に液晶の電気
光学効果と呼んでいる。具体的には、ＩＴＯ（IndiumTi
n Ｏxide）のような透明電極の被覆を施した２枚のガラ
ス基板に数μｍ〜１０数μｍの厚さで挟んでＴＮ液晶セ
ル１０を構成し、薄膜状態の液晶に対する光透過率、光
偏光面変化などで光学的変化が記述されている。
【００１２】図８を参照してＴＮ（Twisted Nematic ）
効果について説明する。このＴＮ効果は液晶ディスプレ
イの基本型とも言えるモ−ドである。ＴＮモ−ドでは液
晶分子軸をガラス電極面に平行に配列させ、図８（Ａ）
に示すように、一方の基板面から他方の基板面にかけて
分子軸が９０°ねじれるように上下の配向処理方向を直
交させるようにしている。
効果について説明する。このＴＮ効果は液晶ディスプレ
イの基本型とも言えるモ−ドである。ＴＮモ−ドでは液
晶分子軸をガラス電極面に平行に配列させ、図８（Ａ）
に示すように、一方の基板面から他方の基板面にかけて
分子軸が９０°ねじれるように上下の配向処理方向を直
交させるようにしている。
【００１３】そして、偏光軸が直交するように偏光板１
１ａ、１１ｂを配置させた場合に、図８（Ａ）に示すよ
うに電圧が無印加時には、ＴＮ液晶セル１０の旋光性に
よって入射光は通過する。しかし、しきい値以上の電圧
を印加した場合には、図８（Ｂ）に示すように液晶分子
が電場方向に配列して旋光性はなくなるため、液晶セル
を通過した光は出射側の偏光板１１ｂによりブロックさ
れる。
１ａ、１１ｂを配置させた場合に、図８（Ａ）に示すよ
うに電圧が無印加時には、ＴＮ液晶セル１０の旋光性に
よって入射光は通過する。しかし、しきい値以上の電圧
を印加した場合には、図８（Ｂ）に示すように液晶分子
が電場方向に配列して旋光性はなくなるため、液晶セル
を通過した光は出射側の偏光板１１ｂによりブロックさ
れる。
【００１４】ところで、液晶セルの基板表面に物理的ま
たは化学的処理を施すことにより、液晶分子を基板に平
行な一定方向に配列しやすい方向をつくり出すことがで
きる。この方向を配向容易軸という。例えば、基板表面
をラビングすると、液晶分子はラビングした方向に配向
しやすくなる。これは、表面層において、液晶分子がこ
の方向に配列したとき、ねじれなどによる弾性エネルギ
−が最小の状態になるからである。基板表面において、
このように液晶分子配向を束縛する力をアンカリングエ
ネルギ−という。
たは化学的処理を施すことにより、液晶分子を基板に平
行な一定方向に配列しやすい方向をつくり出すことがで
きる。この方向を配向容易軸という。例えば、基板表面
をラビングすると、液晶分子はラビングした方向に配向
しやすくなる。これは、表面層において、液晶分子がこ
の方向に配列したとき、ねじれなどによる弾性エネルギ
−が最小の状態になるからである。基板表面において、
このように液晶分子配向を束縛する力をアンカリングエ
ネルギ−という。
【００１５】このアンカリングエネルギ−は図９に示す
ように、その束縛方向から極角方向のアンカリングエネ
ルギ−Ａθ及び方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａ
φとに分けられる。
ように、その束縛方向から極角方向のアンカリングエネ
ルギ−Ａθ及び方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａ
φとに分けられる。
【００１６】本発明は前述したように液晶セルの方位角
方向のアンカリングエネルギ−Ａφを測定することにあ
る。方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを測定す
るには、セル内での液晶分子のツイスト角Φt を測定す
れば良い。
方向のアンカリングエネルギ−Ａφを測定することにあ
る。方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを測定す
るには、セル内での液晶分子のツイスト角Φt を測定す
れば良い。
【００１７】次に、図１を参照して液晶セルの方位角方
向のアンカリングエネルギ−を測定する装置について説
明する。図１において、２１はHe−Neレ−ザ−を出力す
るレ−ザ発振器である。このレ−ザ発振器２１から出力
されるレ−ザ光は、チョッパ２２、偏光子２３を介して
ＴＮ液晶セル２４に入射される。
向のアンカリングエネルギ−を測定する装置について説
明する。図１において、２１はHe−Neレ−ザ−を出力す
るレ−ザ発振器である。このレ−ザ発振器２１から出力
されるレ−ザ光は、チョッパ２２、偏光子２３を介して
ＴＮ液晶セル２４に入射される。
【００１８】そして、ＴＮ液晶セル２４から出射される
レ−ザ光は検光子２５を介して光の透過率Ｔを検出する
光検出器２６に入射される。
レ−ザ光は検光子２５を介して光の透過率Ｔを検出する
光検出器２６に入射される。
【００１９】また、破線で示した２７はλ／４の位相差
板である。
板である。
【００２０】ところで、ＴＮ液晶セル２４はレ−ザ発振
器２１から出力されるレ−ザ光の光軸２１ａを中心とし
て回転可能に構成されている。このＴＮ液晶セル２４は
所定角度ずつステッピングモ−タｍ１により駆動され
る。このステッピングモ−タｍ１の駆動はコンピュ−タ
３１により制御される。
器２１から出力されるレ−ザ光の光軸２１ａを中心とし
て回転可能に構成されている。このＴＮ液晶セル２４は
所定角度ずつステッピングモ−タｍ１により駆動され
る。このステッピングモ−タｍ１の駆動はコンピュ−タ
３１により制御される。
【００２１】さらに、検光子２５は上記ＴＮ液晶セル２
４と同じように、レ−ザ発振器２１から出力されるレ−
ザ光の光軸２１ａを中心として回転可能に構成されてい
る。この検光子２５は設定角度ずつステッピングモ−タ
m2により駆動される。このステッピングモ−タm2の駆動
はコンピュ−タ３１により制御される。
４と同じように、レ−ザ発振器２１から出力されるレ−
ザ光の光軸２１ａを中心として回転可能に構成されてい
る。この検光子２５は設定角度ずつステッピングモ−タ
m2により駆動される。このステッピングモ−タm2の駆動
はコンピュ−タ３１により制御される。
【００２２】また、チョッパ２２はロックインアンプ３
２により制御される。
２により制御される。
【００２３】光検出器２６で検出されたレ−ザ光は、ロ
ックインアンプ３２で増幅された後、コンピュ−タ３１
に入力される。
ックインアンプ３２で増幅された後、コンピュ−タ３１
に入力される。
【００２４】また、ＴＮ液晶セル２４には、温度制御部
３３からの制御信号が入力されて、ＴＮ液晶セル２４の
温度が制御される。
３３からの制御信号が入力されて、ＴＮ液晶セル２４の
温度が制御される。
【００２５】また、図７を参照して座標系について説明
する。図７において、ｎi はＴＮ液晶セル２４の入射側
のｎディレクタ、ｎo はＴＮ液晶セル２４の出射側のｎ
ディレクタ、Ｐは偏光子２３、Ａは検光子２５、ψ1 は
ｘ軸と偏光子Ｐとのなす角度、ψ0 はＴＮ液晶セル２４
の入射側のｎi ディレクタと偏光子Ｐとのなす角度、ψ
p は偏光子Ｐと検光子Ａとのなす角度、Φt はＴＮ液晶
セル２４の入射側のｎディレクタｎi と出射側のｎディ
レクタｎo とのなす角度、つまりツイスト角を示してい
る。
する。図７において、ｎi はＴＮ液晶セル２４の入射側
のｎディレクタ、ｎo はＴＮ液晶セル２４の出射側のｎ
ディレクタ、Ｐは偏光子２３、Ａは検光子２５、ψ1 は
ｘ軸と偏光子Ｐとのなす角度、ψ0 はＴＮ液晶セル２４
の入射側のｎi ディレクタと偏光子Ｐとのなす角度、ψ
p は偏光子Ｐと検光子Ａとのなす角度、Φt はＴＮ液晶
セル２４の入射側のｎディレクタｎi と出射側のｎディ
レクタｎo とのなす角度、つまりツイスト角を示してい
る。
【００２６】以上のように構成された測定装置を用いて
液晶セルの方位角方向のアンカリングエネルギ−を測定
する測定方法について説明する。
液晶セルの方位角方向のアンカリングエネルギ−を測定
する測定方法について説明する。
【００２７】まず、透過率Ｔの理論式より、位相差板２
７を挿入しない場合に、透過率Ｔをψ0 ，ψp で偏微分
した場合に成立する式及び位相差板２７を挿入した場合
に、透過率Ｔをψ0 ，ψp で偏微分した場合に成立する
式について説明する。
７を挿入しない場合に、透過率Ｔをψ0 ，ψp で偏微分
した場合に成立する式及び位相差板２７を挿入した場合
に、透過率Ｔをψ0 ，ψp で偏微分した場合に成立する
式について説明する。
【００２８】まず、図７に示すような座標系及び図１に
示すようなＴＮ液晶セル２４の配置の場合の透過率は公
知の手法により次式のように求められる。
示すようなＴＮ液晶セル２４の配置の場合の透過率は公
知の手法により次式のように求められる。
【００２９】Ｔ＝数１ となる。
【００３０】
【数１】
【００３１】そして、位相差板２７を挿入しない場合
に、透過率Ｔをψ0 ，ψp について最小化したときは、
透過率Ｔのψ0 での偏微分値、透過率Ｔのψp での偏微
分値は零になる。
に、透過率Ｔをψ0 ，ψp について最小化したときは、
透過率Ｔのψ0 での偏微分値、透過率Ｔのψp での偏微
分値は零になる。
【００３２】つまり、数２、数３に示すような関係とな
る。
る。
【００３３】
【数２】
【００３４】
【数３】
【００３５】そして、位相差板２７を挿入しない場合に
は、δ＝０であるから、（１）式をψ0 で偏微分した値
を零とすると、数４の関係が成り立つ。
は、δ＝０であるから、（１）式をψ0 で偏微分した値
を零とすると、数４の関係が成り立つ。
【００３６】
【数４】
【００３７】ここで、（４）式を満たすためには、sin
2(Φt ＋２ψ0 −ψp ）＝０を満たせば良い。
2(Φt ＋２ψ0 −ψp ）＝０を満たせば良い。
【００３８】従って、数５
【数５】
【００３９】なる関係が成り立つ。
【００４０】また、位相差板２７を挿入しない場合に
は、δ＝０であるから、（１）式をψp で偏微分した値
を零とすると、数６の関係が成り立つ。
は、δ＝０であるから、（１）式をψp で偏微分した値
を零とすると、数６の関係が成り立つ。
【００４１】
【数６】
【００４２】つまり、透過率Ｔをψp で極小となるとき
は、（６）式の関係が成り立つ。
は、（６）式の関係が成り立つ。
【００４３】次に、位相差板２７を挿入したときは、ψ
1 ＝−π／４とし、位相差板２７としてλ／４板を用い
れば、δ＝π／２だから透過率Ｔは数７のようになる。
1 ＝−π／４とし、位相差板２７としてλ／４板を用い
れば、δ＝π／２だから透過率Ｔは数７のようになる。
【００４４】
【数７】
【００４５】よって、２Ｔは数８のようになる。
【００４６】
【数８】
【００４７】そして、位相差板２７を挿入した場合に、
ＴＮ液晶セル２４を回転させて、（８）式の透過率Ｔを
最小するψ0 を検出した場合には、（８）式をψ0 で偏
微分したものが零になる。
ＴＮ液晶セル２４を回転させて、（８）式の透過率Ｔを
最小するψ0 を検出した場合には、（８）式をψ0 で偏
微分したものが零になる。
【００４８】つまり、数９の関係が成り立つ。
【００４９】
【数９】
【００５０】また、位相差板２７を挿入した場合に、Ｔ
Ｎ液晶セル２４を固定させて、検光子２５を回転させ
て、（８）式の透過率Ｔを最小にするψp を検出した場
合には、（８）式をψp で偏微分したものが零になる。
Ｎ液晶セル２４を固定させて、検光子２５を回転させ
て、（８）式の透過率Ｔを最小にするψp を検出した場
合には、（８）式をψp で偏微分したものが零になる。
【００５１】つまり、数１０の関係が成り立つ。
【００５２】
【数１０】
【００５３】次に、図１の測定装置を用いて動作につい
て具体的に説明する。まず、偏光子２３と検光子２５と
のなす角ψp は適当に設定する。
て具体的に説明する。まず、偏光子２３と検光子２５と
のなす角ψp は適当に設定する。
【００５４】コンピュ−タ３１によりステッピングモ−
タｍ１が駆動されて、液晶セル２４が所定角度ずつ１回
転するまで、回転制御される。このように液晶セル２４
が１回転する間に、光検出器２６でＴＮ液晶セル２４及
び検光子２５を介する光が検出される。つまり、ＴＮ液
晶セル２４を回転させることにより、ＴＮ液晶セル２４
の入射側のディレクタと検光子２５とのなす角度ψ0 を
変化させている。
タｍ１が駆動されて、液晶セル２４が所定角度ずつ１回
転するまで、回転制御される。このように液晶セル２４
が１回転する間に、光検出器２６でＴＮ液晶セル２４及
び検光子２５を介する光が検出される。つまり、ＴＮ液
晶セル２４を回転させることにより、ＴＮ液晶セル２４
の入射側のディレクタと検光子２５とのなす角度ψ0 を
変化させている。
【００５５】このようにして、図２に示すようなＴ−ψ
0 特性が得られる。
0 特性が得られる。
【００５６】図２に示すように、ψ0 ＝ψ00で透過率Ｔ
が極小値を持つ。このように、透過率Ｔを最小とする回
転角度ψ00を求めている（第１の工程）。
が極小値を持つ。このように、透過率Ｔを最小とする回
転角度ψ00を求めている（第１の工程）。
【００５７】つまり、ψ0 ＝ψ00では透過率Ｔをψ0 で
偏微分した値が零となる前述した（４）式の関係が成り
立つ。
偏微分した値が零となる前述した（４）式の関係が成り
立つ。
【００５８】従って、透過率Ｔがψ0 に対して極小値を
持つψ0 ＝ψ00では前述したように、（５）式の関係が
成り立つ。
持つψ0 ＝ψ00では前述したように、（５）式の関係が
成り立つ。
【００５９】次に、ＴＮ液晶セル２４と検光子２５をレ
−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比
率で１回転させて光検出器２６で検出される光透過率Ｔ
が最小とする検光子の回転角度ψp (1) ，ψ0 (1) を求
めている（第２の工程）。
−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比
率で１回転させて光検出器２６で検出される光透過率Ｔ
が最小とする検光子の回転角度ψp (1) ，ψ0 (1) を求
めている（第２の工程）。
【００６０】次に、（５）式の条件を満たしたまま、透
過率Ｔをψp で偏微分した値を零に工程に移行する。偏
光子２３と検光子２５との反対方向へ同じ角度ずつ回転
（ψ0 は固定）させて透過率Ｔを測定することを想定す
ると、ψ0 ，ψp はそれぞれ ψ′0 ＝ψ0 ＋θ …（１１） ψ′p ＝ψp ＋２θ …（１２） と変化する。
過率Ｔをψp で偏微分した値を零に工程に移行する。偏
光子２３と検光子２５との反対方向へ同じ角度ずつ回転
（ψ0 は固定）させて透過率Ｔを測定することを想定す
ると、ψ0 ，ψp はそれぞれ ψ′0 ＝ψ0 ＋θ …（１１） ψ′p ＝ψp ＋２θ …（１２） と変化する。
【００６１】ここで、（１１）式と（１２）式は（５）
式の関係を満たしているから、θを連続的に変化させて
透過率Ｔが最小となるψp を求めれば良い。
式の関係を満たしているから、θを連続的に変化させて
透過率Ｔが最小となるψp を求めれば良い。
【００６２】ところで、レ−ザ発振器２１は直線偏光な
ので、偏光子２３を回転させると偏光子２３を通過した
後の透過光強度が変化してしまう。そこで、本願発明で
は、偏光子２３を固定し、ψ0 をθ回転させたらψp を
２θだけ回転させるようにすることにより、偏光子２３
と検光子２５との反対方向へ同じ角度ずつ回転（ψ0は
固定）させて透過率Ｔを測定するのと同じ状態を作り出
すことができる。
ので、偏光子２３を回転させると偏光子２３を通過した
後の透過光強度が変化してしまう。そこで、本願発明で
は、偏光子２３を固定し、ψ0 をθ回転させたらψp を
２θだけ回転させるようにすることにより、偏光子２３
と検光子２５との反対方向へ同じ角度ずつ回転（ψ0は
固定）させて透過率Ｔを測定するのと同じ状態を作り出
すことができる。
【００６３】つまり、液晶セル２４と検光子２５とをレ
−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比
率で回転させるようにしている。
−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比
率で回転させるようにしている。
【００６４】前述したように液晶セル２４と検光子２５
とをレ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：
２の比率で回転させるということは、（１１）式と（１
２）式で現されている。この（１１）式と（１２）式は
（５）式の条件を満たしている。従って、液晶セル２４
と検光子２５とをレ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回
転速度が１：２の比率で回転させた場合でも、光透過率
Ｔのψ0 での偏微分値が零の状態を保つことができる。
とをレ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回転速度が１：
２の比率で回転させるということは、（１１）式と（１
２）式で現されている。この（１１）式と（１２）式は
（５）式の条件を満たしている。従って、液晶セル２４
と検光子２５とをレ−ザ光の光軸を中心に同一方向に回
転速度が１：２の比率で回転させた場合でも、光透過率
Ｔのψ0 での偏微分値が零の状態を保つことができる。
【００６５】液晶セル２４と検光子２５とをレ−ザ光の
光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比率で回転
させた場合でも、液晶セル２４をψ00に設定した状態を
保つことができる。
光軸を中心に同一方向に回転速度が１：２の比率で回転
させた場合でも、液晶セル２４をψ00に設定した状態を
保つことができる。
【００６６】このようにした状態で、透過率Ｔが最小と
なるψp ，ψ0 をそれぞれψp (1)，ψ0 (1) とする。
なるψp ，ψ0 をそれぞれψp (1)，ψ0 (1) とする。
【００６７】次に、位相差板（λ／４板）２７を挿入
し、ψ0 を少しずつ変えて、その都度ψp をスキャン
し、透過率Ｔを測定する。このとき、図４に示すよう
に、光透過率Ｔが最小となるψp ，ψ0 をそれぞれψp
(2) ，ψ0 (2) とする（第３の工程）。
し、ψ0 を少しずつ変えて、その都度ψp をスキャン
し、透過率Ｔを測定する。このとき、図４に示すよう
に、光透過率Ｔが最小となるψp ，ψ0 をそれぞれψp
(2) ，ψ0 (2) とする（第３の工程）。
【００６８】ところで、位相差板（λ／４板）２７を挿
入しない場合の光透過率Ｔのψp での偏微分値が零の理
論式は（６）式である。
入しない場合の光透過率Ｔのψp での偏微分値が零の理
論式は（６）式である。
【００６９】この（６）式には、変数が３つ（Φt ，ψ
p ，ｕ）ある。
p ，ｕ）ある。
【００７０】従って、第２の工程で求めたψp (1) を代
入すると、ツイスト角Φt とψ0 との関係式が求まる。
入すると、ツイスト角Φt とψ0 との関係式が求まる。
【００７１】ここで、ツイスト角Φt はほぼ９０°であ
るため、ツイスト角Φt ′を90.0°，88.8°，88.7°，
…とそれぞれ式（６）に代入したときのｕ′を求める。
この演算はコンピュ−タ３１での数値計算により行われ
る。
るため、ツイスト角Φt ′を90.0°，88.8°，88.7°，
…とそれぞれ式（６）に代入したときのｕ′を求める。
この演算はコンピュ−タ３１での数値計算により行われ
る。
【００７２】このようにして、図５のテ−ブルが完成す
る。
る。
【００７３】次に、位相差板２７を挿入した場合の透過
率Ｔのψ0 での偏微分値が零及び透過率Ｔのψp での偏
微分値が零の条件より導き出された理論式は前述したよ
うに（９）式と（１０）式である。
率Ｔのψ0 での偏微分値が零及び透過率Ｔのψp での偏
微分値が零の条件より導き出された理論式は前述したよ
うに（９）式と（１０）式である。
【００７４】これら２つの式には、それぞれ４つの変数
（Φt ，ｕ，ψ0 ，ψp ）がある。
（Φt ，ｕ，ψ0 ，ψp ）がある。
【００７５】ここで、ツイスト角Φt とｕとの関係は図
５に示したテ−ブルに記載された関係を持つ。
５に示したテ−ブルに記載された関係を持つ。
【００７６】従って、（９）式と（１０）式に図５に示
したテ−ブルのΦt ′，ｕ′を代入し、ψ0 とψp との
関係を数値計算により求める。このようにして、求めた
結果が、図６のテ−ブルとなる。図６では、計算により
求めたψ0 ，ψp をψ0 (c)，ψp (c) とする。
したテ−ブルのΦt ′，ｕ′を代入し、ψ0 とψp との
関係を数値計算により求める。このようにして、求めた
結果が、図６のテ−ブルとなる。図６では、計算により
求めたψ0 ，ψp をψ0 (c)，ψp (c) とする。
【００７７】この図６のテ−ブルよりψp (c) のうち、
第３の工程で求めたψp (2) に一番近いψp に対応する
ツイスト角Φt が実際のツイスト角となる（第４の工
程）。
第３の工程で求めたψp (2) に一番近いψp に対応する
ツイスト角Φt が実際のツイスト角となる（第４の工
程）。
【００７８】例えば、ψp (2) の値が図６のテ−ブルで
Ａに一番近い場合には、そのツイスト角Φt は89.8°と
なる。
Ａに一番近い場合には、そのツイスト角Φt は89.8°と
なる。
【００７９】次に、ツイスト角Φt よりＴＮ液晶セルの
方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを数１１の理
論式より求める。
方位角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを数１１の理
論式より求める。
【００８０】
【数１１】
【００８１】（１１）式において、Ｋ2 はツイスト弾性
定数、ｄはセルギャップ、ΔΦ＝（Φr −Φt ）／２
（Φr は９０°とする）。
定数、ｄはセルギャップ、ΔΦ＝（Φr −Φt ）／２
（Φr は９０°とする）。
【００８２】以上のようにして、ＴＮ液晶セル２４の方
位角方向のアンカリングエネルギ−を測定することがで
きる。
位角方向のアンカリングエネルギ−を測定することがで
きる。
【００８３】以上のように、この発明では、ＴＮ液晶セ
ル２４を回転させる第１の工程、検光子２５をＴＮ液晶
セル２４より２倍の速度で同一方向に回転させる第２の
工程、位相差板２７を挿入して、ＴＮ液晶セル２４を少
しずつ回転させる毎に、検光子２５をスキャンさせるこ
とにより得られたψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp (2)
，ψ0 (2) に基づいて、理論式よりツイスト角Φt を
求め、このツイスト角Φt よりＴＮ液晶セル２４の方位
角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めるようにし
たので、ＴＮ液晶セル２４にＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）を実装した状態でも、ＴＮ液晶セル２４の方位角
方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めることができ
る。
ル２４を回転させる第１の工程、検光子２５をＴＮ液晶
セル２４より２倍の速度で同一方向に回転させる第２の
工程、位相差板２７を挿入して、ＴＮ液晶セル２４を少
しずつ回転させる毎に、検光子２５をスキャンさせるこ
とにより得られたψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp (2)
，ψ0 (2) に基づいて、理論式よりツイスト角Φt を
求め、このツイスト角Φt よりＴＮ液晶セル２４の方位
角方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めるようにし
たので、ＴＮ液晶セル２４にＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）を実装した状態でも、ＴＮ液晶セル２４の方位角
方向のアンカリングエネルギ−Ａφを求めることができ
る。
【００８４】また、図２乃至図４の透過率Ｔの最小値と
するψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp (2) ，ψ0 (2) を
求めるようにしているので、図２乃至図４の波形を他の
波形との一致を見るようなフィッテングプロセスが必要
ないので、処理が簡単とすることができる。
するψ00、ψp (1) ，ψ0 (1) 、ψp (2) ，ψ0 (2) を
求めるようにしているので、図２乃至図４の波形を他の
波形との一致を見るようなフィッテングプロセスが必要
ないので、処理が簡単とすることができる。
【００８５】なお、本発明はＴＮ液晶セルだけでなく、
ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）液晶素子にも応用が
可能である。
ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）液晶素子にも応用が
可能である。
【００８６】また、図１においてはＴＮ液晶セル２４，
検光子２５を別々のステッピングモ−タｍ１，ｍ２で回
転させるようにしたが、モ−タをｍ１一つだけにし、Ｔ
Ｎ液晶セル２４は減速機構で回転速度を減速させるよう
にしても良い。
検光子２５を別々のステッピングモ−タｍ１，ｍ２で回
転させるようにしたが、モ−タをｍ１一つだけにし、Ｔ
Ｎ液晶セル２４は減速機構で回転速度を減速させるよう
にしても良い。
【００８７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、液
晶セルのツイスト角を求めて、そのツイスト角よりアン
カリングエネルギ−を演算により求めるようにした液晶
セルの方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法を
提供することができる。
晶セルのツイスト角を求めて、そのツイスト角よりアン
カリングエネルギ−を演算により求めるようにした液晶
セルの方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法を
提供することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係わる液晶セルの方位
角方向のアンカリングエネルギ−測定方法に用いられる
装置を示す図。
角方向のアンカリングエネルギ−測定方法に用いられる
装置を示す図。
【図２】同実施の形態におけるＴ−ψ0 特性を示す図。
【図３】同実施の形態におけるＴ−ψp 特性を示す図。
【図４】同実施の形態におけるＴ−ψp 特性を示す図。
【図５】Φt ′−ｕ′特性を示す図。
【図６】Φt ′，ｕ′，ψ0 (c) ，ψp (c) 特性を示す
図。
図。
【図７】液晶セルの座標系を示す図。
【図８】ＴＮモ−ドの動作原理を示す図。
【図９】アンカリングエネルギ−を説明するための図。
【図１０】従来の捻れ角測定法を説明するための図。
２１…レ−ザ発振器、２２…チョッパ、２３…偏光子、
２４…ＴＮ液晶セル、２５…検光子、２６…光検出器。
２４…ＴＮ液晶セル、２５…検光子、２６…光検出器。
Claims (2)
- 【請求項１】 レ−ザ光源から放射されるレ−ザ光を偏
光子を介して偏光させた後、液晶セルに入射させ、この
液晶セルから出射したレ−ザ光を検光子を介して光透過
率Ｔを光検出器で測定することにより上記液晶セルの方
位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法において、 上記液晶セルを上記レ−ザ光の光軸を中心に回転させて
上記光検出器で検出される光透過率Ｔが最小とする上記
液晶セルの回転角度ψ00を求める第１の工程と、 上記液晶セルと上記検光子を上記レ−ザ光の光軸を中心
に同一方向に回転速度が１：２の比率で回転させて上記
光検出器で検出される光透過率Ｔが最小とする上記検光
子の回転角度ψp (1) を求める第２の工程と、 上記偏光子と４５度となる様に位相差板を上記液晶セル
と上記検光子との間に挿入し、上記液晶セルを少しずつ
回転させ、少しずつ回転させる毎に上記レ−ザ光の光軸
を中心に上記検光子を１回転させて、上記光検出器で検
出される光透過率Ｔが最小とする上記検光子の回転角度
ψp (2) 及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2)
を求める第３の工程と、 上記第１の工程で求めた上記液晶セルの回転角度ψ00、
上記第２の工程で求めた上記検光子の回転角度ψp (1)
、上記第３の工程で求めた上記検光子の回転角度ψ
p (2) 及びその時の上記液晶セルの回転角度ψ0 (2) に
基づいて上記液晶セルのツイスト角Φt を求める第４の
工程と、 この第４の工程で求められたツイスト角Φt に基づいて
上記液晶セルの方位角方向のアンカリングエネルギ−を
所定の計算式より求める第５の工程とを具備したことを
特徴とするネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリ
ングエネルギ−測定方法。 - 【請求項２】 上記第４の工程は、光透過率Ｔを求める
一般式Ｔ（Φt ，ｕ，ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψp でそ
れぞれ偏微分した式を零とする条件より、ツイスト角Φ
t とｕとの関係を、ツイスト角が９０度より小さい値に
ついて算出し、上記位相差板を挿入したことを条件に入
れて上記光透過率Ｔを求める一般式Ｔ（Φt ，ｕ，
ψ0 ，ψp ，）をψ0 ，ψp でそれぞれ偏微分した式を
零とする式に、上記ツイスト角Φt とｕとの関係を代入
することにより上記液晶セルの回転角度ψ0 及び上記検
光子の回転角度ψp との演算して求めるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のネマチック液晶素子の方位
角方向のアンカリングエネルギ−測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24938795A JP2778935B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | ネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24938795A JP2778935B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | ネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989760A true JPH0989760A (ja) | 1997-04-04 |
| JP2778935B2 JP2778935B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17192249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24938795A Expired - Fee Related JP2778935B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | ネマチック液晶素子の方位角方向のアンカリングエネルギ−測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778935B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911619A2 (en) * | 1997-09-12 | 1999-04-28 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 2001-10-09 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| US7034940B1 (en) | 1999-12-03 | 2006-04-25 | Nec Electronics Corporation | Method for evaluating displaying element of liquid crystal, information storage medium for storing computer program representative of the method and evaluating system using the same |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP24938795A patent/JP2778935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911619A2 (en) * | 1997-09-12 | 1999-04-28 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 2001-10-09 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| US7034940B1 (en) | 1999-12-03 | 2006-04-25 | Nec Electronics Corporation | Method for evaluating displaying element of liquid crystal, information storage medium for storing computer program representative of the method and evaluating system using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2778935B2 (ja) | 1998-07-23 |
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