JPH1184335A - 液晶セルパラメータ検出方法及び装置 - Google Patents
液晶セルパラメータ検出方法及び装置Info
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- JPH1184335A JPH1184335A JP24882497A JP24882497A JPH1184335A JP H1184335 A JPH1184335 A JP H1184335A JP 24882497 A JP24882497 A JP 24882497A JP 24882497 A JP24882497 A JP 24882497A JP H1184335 A JPH1184335 A JP H1184335A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で、短時間に精度よく液晶層の厚
みや液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメ−
タを検出することができる液晶セルパラメ−タ検出方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液
晶セル3を透過した光の透過光強度が極値(最大値また
は最小値)となる位置に液晶セル3を回転させ、その時
の透過光強度Ixを測定する。次に、偏光板4の偏光方
向をY軸方向とした時、X軸及びY軸と45度の角度を
なすようにした時、偏光板4の偏光方向をX軸及びY軸
と45度の角度をなすようにした状態で偏光板4と液晶
セル3との間に1/4波長板5をその軸方向を偏光板4
の偏光方向に対して45度傾けて挿入した時の透過光強
度Iy、I45、Iq45を測定する。そして、各測定値I
x、Iy、I45、Iq45に基づいてスト−クスパラメ−
タを求め、求めたスト−クスパラメ−タに基づいて液晶
層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等を求める。
みや液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメ−
タを検出することができる液晶セルパラメ−タ検出方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液
晶セル3を透過した光の透過光強度が極値(最大値また
は最小値)となる位置に液晶セル3を回転させ、その時
の透過光強度Ixを測定する。次に、偏光板4の偏光方
向をY軸方向とした時、X軸及びY軸と45度の角度を
なすようにした時、偏光板4の偏光方向をX軸及びY軸
と45度の角度をなすようにした状態で偏光板4と液晶
セル3との間に1/4波長板5をその軸方向を偏光板4
の偏光方向に対して45度傾けて挿入した時の透過光強
度Iy、I45、Iq45を測定する。そして、各測定値I
x、Iy、I45、Iq45に基づいてスト−クスパラメ−
タを求め、求めたスト−クスパラメ−タに基づいて液晶
層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等を求める。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等に用
いられる液晶セルのパラメータ、特に液晶層の厚みや液
晶分子の配向の捩れの角度を検出する液晶セルパラメー
タ検出方法及び液晶セルパラメータ検出装置に関する。
いられる液晶セルのパラメータ、特に液晶層の厚みや液
晶分子の配向の捩れの角度を検出する液晶セルパラメー
タ検出方法及び液晶セルパラメータ検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶セルとしては、例えば、すべての液
晶分子が2枚の基板面に対し平行に配向しているが、そ
の配向方向が両基板間で徐々に捩れ、丁度90度捩れた
ツイステッドネマティック液晶セル(以下、「TNセ
ル」という)や、180度から270度程度捩れている
スーパーツイステッドネマティック液晶セル(以下、
「STNセル」という)等があり、ワードプロセッサや
パーソナルコンピュータのディスプレイ等の各種の液晶
表示装置に広く使われている。このようなTNセルやS
TNセルにおいては、表示の品質は2枚の基板間の距
離、すなわち液晶層の厚み及び液晶分子の配向の捩れの
角度等の液晶セルパラメータに強く依存する。また、液
晶セルの重要なパラメータの一つであるアンカリングエ
ネルギ−(液晶セル基板面における方位角方向の配向規
制力)は、2枚の基板間における液晶層の厚みと液晶分
子の配向の捩れの角度から求めることができる。したが
って、液晶セルを製造する際には、液晶層の厚み及び液
晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータを迅
速且つ正確に検出することがきわめて重要である。
晶分子が2枚の基板面に対し平行に配向しているが、そ
の配向方向が両基板間で徐々に捩れ、丁度90度捩れた
ツイステッドネマティック液晶セル(以下、「TNセ
ル」という)や、180度から270度程度捩れている
スーパーツイステッドネマティック液晶セル(以下、
「STNセル」という)等があり、ワードプロセッサや
パーソナルコンピュータのディスプレイ等の各種の液晶
表示装置に広く使われている。このようなTNセルやS
TNセルにおいては、表示の品質は2枚の基板間の距
離、すなわち液晶層の厚み及び液晶分子の配向の捩れの
角度等の液晶セルパラメータに強く依存する。また、液
晶セルの重要なパラメータの一つであるアンカリングエ
ネルギ−(液晶セル基板面における方位角方向の配向規
制力)は、2枚の基板間における液晶層の厚みと液晶分
子の配向の捩れの角度から求めることができる。したが
って、液晶セルを製造する際には、液晶層の厚み及び液
晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータを迅
速且つ正確に検出することがきわめて重要である。
【0003】従来、液晶層の厚みを検出する方法として
は、液晶セルの静電容量や光学的位相差を測定すること
によって液晶層の厚みを検出する方法、液晶を封入する
前の空セルの状態で光干渉や静電容量を測定することに
よって液晶層の厚みを検出する方法、3次元形状測定法
を用いて2枚の基板の間隔を測定することによって液晶
層の厚みを検出する方法等が知られている。また、液晶
分子の配向の捩れの角度を検出する方法としては、2枚
の偏光板の間に液晶セルを配置し、光弾性変調素子によ
り光路差を調節して透過光強度特性のカ−ブフィッティ
ングを行うことによって液晶分子の配向の捩れの角度を
検出する方法等が知られている。また、2枚の偏光板の
間に液晶セルを配置し、液晶セル及び偏光板のいずれか
を回転させて透過光強度が最大もしくは最小となる角度
を求め、ジョーンズマトリクス表示を用いて液晶層の厚
み及び液晶分子の配向の捩れの角度を求める方法等が知
られている。これらは、「J.Appl.Phys.」
(Vol.69,頁1304)、「Jpn.J.App
l.Phys.」(Vol.33,頁L434−L43
6)、「Jpn.J.Appl.Phys.」(Vo
l.33,頁L1242−L1244)、「Jpn.
J.Appl.Phys.」(Vol.35,頁443
4−4437)、「第22回液晶討論会講演予稿集」
(頁139−140)等に記載されている。
は、液晶セルの静電容量や光学的位相差を測定すること
によって液晶層の厚みを検出する方法、液晶を封入する
前の空セルの状態で光干渉や静電容量を測定することに
よって液晶層の厚みを検出する方法、3次元形状測定法
を用いて2枚の基板の間隔を測定することによって液晶
層の厚みを検出する方法等が知られている。また、液晶
分子の配向の捩れの角度を検出する方法としては、2枚
の偏光板の間に液晶セルを配置し、光弾性変調素子によ
り光路差を調節して透過光強度特性のカ−ブフィッティ
ングを行うことによって液晶分子の配向の捩れの角度を
検出する方法等が知られている。また、2枚の偏光板の
間に液晶セルを配置し、液晶セル及び偏光板のいずれか
を回転させて透過光強度が最大もしくは最小となる角度
を求め、ジョーンズマトリクス表示を用いて液晶層の厚
み及び液晶分子の配向の捩れの角度を求める方法等が知
られている。これらは、「J.Appl.Phys.」
(Vol.69,頁1304)、「Jpn.J.App
l.Phys.」(Vol.33,頁L434−L43
6)、「Jpn.J.Appl.Phys.」(Vo
l.33,頁L1242−L1244)、「Jpn.
J.Appl.Phys.」(Vol.35,頁443
4−4437)、「第22回液晶討論会講演予稿集」
(頁139−140)等に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法は、液晶セルの静電容量や光学的位相差を測定
するものであるため液晶層の厚みを正確に検出すること
が難しい、光弾性変調素子や位相補償素子等の光路差変
調素子を必要とするため装置が複雑、高価となる、透過
光強度特性のカ−ブフィッティングを行いあるいは偏光
板や液晶セルを回転させて透過光強度が最大もしくは最
小となる角度を測定するものであるため装置が複雑、高
価であり、誤差が発生し易く、測定に長時間を要する等
の問題点があった。本出願人は、前記問題点を解決する
ために、液晶層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等
の液晶セルパラメータをスト−クスパラメータに基づい
て検出する液晶セルパラメータ検出方法を開発し、出願
した(特願平8−313720号)。しかしながら、こ
の方法は、液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を定
めることが必要であるため、操作や処理が面倒である。
そこで、本発明は、液晶セルの入射側の液晶分子の配向
方向を定める必要がなく、簡単な構成で、短時間に精度
よく液晶層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等の液
晶セルパラメータを検出することができる液晶セルパラ
メータ検出方法及び液晶セルパラメータ測定装置を提供
することを課題とする。
来の方法は、液晶セルの静電容量や光学的位相差を測定
するものであるため液晶層の厚みを正確に検出すること
が難しい、光弾性変調素子や位相補償素子等の光路差変
調素子を必要とするため装置が複雑、高価となる、透過
光強度特性のカ−ブフィッティングを行いあるいは偏光
板や液晶セルを回転させて透過光強度が最大もしくは最
小となる角度を測定するものであるため装置が複雑、高
価であり、誤差が発生し易く、測定に長時間を要する等
の問題点があった。本出願人は、前記問題点を解決する
ために、液晶層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等
の液晶セルパラメータをスト−クスパラメータに基づい
て検出する液晶セルパラメータ検出方法を開発し、出願
した(特願平8−313720号)。しかしながら、こ
の方法は、液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を定
めることが必要であるため、操作や処理が面倒である。
そこで、本発明は、液晶セルの入射側の液晶分子の配向
方向を定める必要がなく、簡単な構成で、短時間に精度
よく液晶層の厚みや液晶分子の配向の捩れの角度等の液
晶セルパラメータを検出することができる液晶セルパラ
メータ検出方法及び液晶セルパラメータ測定装置を提供
することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、液晶セルを透過した光の
透過光強度を極値において検出し、検出した透過光強度
に基づいて液晶セルのストークスパラメータを求め、求
めた液晶セルのストークスパラメータに基づいて液晶層
の厚み及び液晶分子の配向の捩れの角度の少なくとも一
方を求めることを特徴とする液晶セルパラメータ検出方
法である。また、請求項2に記載の発明は、液晶セルを
透過した光の透過光強度を極値において検出する透過光
強度検出装置と、前記透過光強度検出装置により検出し
た透過光強度に基づいて液晶セルのストークスパラメー
タを求め、求めた液晶セルのストークスパラメータに基
づいて液晶セルの液晶層の厚み及び液晶分子の配向の捩
れの角度の少なくとも一方を求める処理装置とを備える
ことを特徴とする液晶セルパラメータ検出装置である。
請求項1に記載の液晶セルパラメータ検出方法及び請求
項2に記載の液晶セルパラメータ検出装置を用いれば、
液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を定める必要が
なく、簡単な構成で、短時間に精度よく液晶層の厚みや
液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータを
検出することができる。
に、請求項1に記載の発明は、液晶セルを透過した光の
透過光強度を極値において検出し、検出した透過光強度
に基づいて液晶セルのストークスパラメータを求め、求
めた液晶セルのストークスパラメータに基づいて液晶層
の厚み及び液晶分子の配向の捩れの角度の少なくとも一
方を求めることを特徴とする液晶セルパラメータ検出方
法である。また、請求項2に記載の発明は、液晶セルを
透過した光の透過光強度を極値において検出する透過光
強度検出装置と、前記透過光強度検出装置により検出し
た透過光強度に基づいて液晶セルのストークスパラメー
タを求め、求めた液晶セルのストークスパラメータに基
づいて液晶セルの液晶層の厚み及び液晶分子の配向の捩
れの角度の少なくとも一方を求める処理装置とを備える
ことを特徴とする液晶セルパラメータ検出装置である。
請求項1に記載の液晶セルパラメータ検出方法及び請求
項2に記載の液晶セルパラメータ検出装置を用いれば、
液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を定める必要が
なく、簡単な構成で、短時間に精度よく液晶層の厚みや
液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータを
検出することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を用いて説明する。図1は、本発明の液晶セルパラメ
ータ検出方法を実施するための液晶セルパラメータ検出
装置の一実施の形態の概略構成図である。図1におい
て、1は光源であり、例えば波長が632.8nmのH
e−Neレ−ザが用いられる。光源1からの光は、X軸
及びY軸と直交するZ軸に沿って照射される。2は、偏
光板(偏光子)であり、偏光方向がY軸方向に設定され
ている。3は、TNセル、STNセル等の液晶セルであ
る。4は、偏光板(検光子)であり、偏光方向をX軸方
向、Y軸方向、X軸及びY軸と45度の角度に設定可能
に設けられている。5は、1/4波長板であり、その軸
方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾けて液晶セ
ル4と偏光板5との間に挿入可能に設けられている。6
は、フォトダイオ−ド等の光検出器であり、液晶セル3
や偏光板4等を透過した透過光の強度を検出し、透過光
強度検出信号を出力する。7は、デ−タ処理用のパ−ソ
ナルコンピュ−タ等の処理装置であり、光検出器6から
出力された透過光強度検出信号に基づいて液晶セル3に
おけるスト−クスパラメータ、さらに液晶層の厚みや液
晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパタメータを演
算する。
面を用いて説明する。図1は、本発明の液晶セルパラメ
ータ検出方法を実施するための液晶セルパラメータ検出
装置の一実施の形態の概略構成図である。図1におい
て、1は光源であり、例えば波長が632.8nmのH
e−Neレ−ザが用いられる。光源1からの光は、X軸
及びY軸と直交するZ軸に沿って照射される。2は、偏
光板(偏光子)であり、偏光方向がY軸方向に設定され
ている。3は、TNセル、STNセル等の液晶セルであ
る。4は、偏光板(検光子)であり、偏光方向をX軸方
向、Y軸方向、X軸及びY軸と45度の角度に設定可能
に設けられている。5は、1/4波長板であり、その軸
方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾けて液晶セ
ル4と偏光板5との間に挿入可能に設けられている。6
は、フォトダイオ−ド等の光検出器であり、液晶セル3
や偏光板4等を透過した透過光の強度を検出し、透過光
強度検出信号を出力する。7は、デ−タ処理用のパ−ソ
ナルコンピュ−タ等の処理装置であり、光検出器6から
出力された透過光強度検出信号に基づいて液晶セル3に
おけるスト−クスパラメータ、さらに液晶層の厚みや液
晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパタメータを演
算する。
【0007】次に、本発明の液晶セルパラメータ検出方
法の基本原理を説明する。ここで、図2に示すような座
標系をとる。図2に示す座標系において、入射側の偏光
板2の偏光方向はY軸方向とする。そして、液晶セル3
の光入射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)とX軸
とのなす角度をα、液晶セル4における液晶分子の配向
の捩れの角度をφとする。したがって、液晶セル4の出
射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)は角度φだけ
捩れていることになる。また、入射光は、Z軸(XY平
面に垂直)に入射されるものとする。
法の基本原理を説明する。ここで、図2に示すような座
標系をとる。図2に示す座標系において、入射側の偏光
板2の偏光方向はY軸方向とする。そして、液晶セル3
の光入射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)とX軸
とのなす角度をα、液晶セル4における液晶分子の配向
の捩れの角度をφとする。したがって、液晶セル4の出
射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)は角度φだけ
捩れていることになる。また、入射光は、Z軸(XY平
面に垂直)に入射されるものとする。
【0008】光入射側の液晶分子のダイレクタがX軸と
平行となるように液晶セル3を配置すると、液晶セル3
の偏光作用を示すジョーンズマトリクスは(1)式のよ
うに表される。
平行となるように液晶セル3を配置すると、液晶セル3
の偏光作用を示すジョーンズマトリクスは(1)式のよ
うに表される。
【数1】 なお、a* はaの共役複素数(虚数部の符号を反転させ
たもの)を表す。(1)式において、a、bは、
たもの)を表す。(1)式において、a、bは、
【数2】 であり、また、x、u、wは、
【数3】 である。ここで、ne は液晶分子の長軸に平行な偏波面
をもつ光(異常光)に対する屈折率、no は液晶分子の
長軸に垂直な偏波面をもつ光(常光)に対する屈折率、
λは光源1から照射される光の波長、θs はプレティル
ト角(液晶分子が基板から傾いている角度)、dは液晶
層の厚みである。(1)式における位相因子exp[j
(πd/λ)(ne ' +no )]は、この場合には重要
でないので、以下では省略する。
をもつ光(異常光)に対する屈折率、no は液晶分子の
長軸に垂直な偏波面をもつ光(常光)に対する屈折率、
λは光源1から照射される光の波長、θs はプレティル
ト角(液晶分子が基板から傾いている角度)、dは液晶
層の厚みである。(1)式における位相因子exp[j
(πd/λ)(ne ' +no )]は、この場合には重要
でないので、以下では省略する。
【0009】また、液晶セル3を透過した光の透過光強
度のX軸方向及びY軸方向の電界(偏光)成分Ex 及び
Ey は(4)式のようなマトリクスで表される。
度のX軸方向及びY軸方向の電界(偏光)成分Ex 及び
Ey は(4)式のようなマトリクスで表される。
【数4】 ここで、(4)式におけるa、bを
【数5】 と定義すると、(2)式からa1、a2、b1、b2は
(6)式のように表される。
(6)式のように表される。
【数6】
【0010】また、(4)式のマトリクスの積から透過
光強度のX軸方向及びY軸方向の電界成分Ex 及びEy
は(7)式のように表される。
光強度のX軸方向及びY軸方向の電界成分Ex 及びEy
は(7)式のように表される。
【数7】 (7)式に表されているように、透過光強度のX軸方向
及びY軸方向の電界成分Ex 及びEy はαの正弦形関数
を含んでおり、極値(最大値または最小値)となる時の
条件は(8)式で与えられる。
及びY軸方向の電界成分Ex 及びEy はαの正弦形関数
を含んでおり、極値(最大値または最小値)となる時の
条件は(8)式で与えられる。
【数8】 ここで、αmは、Ex及びEyが極値となる時のαであ
る。この(8)式を(7)式に代入することにより、透
過光強度のX軸方向及びY軸方向の電界成分Ex 及びE
y は、液晶セル3の入射側の液晶分子の配向方向αと無
関係に表わすことができる。
る。この(8)式を(7)式に代入することにより、透
過光強度のX軸方向及びY軸方向の電界成分Ex 及びE
y は、液晶セル3の入射側の液晶分子の配向方向αと無
関係に表わすことができる。
【0011】次に、この透過光強度のX軸方向及びY軸
方向の電界成分Ex 及びEy を、スト−クスパラメータ
S0〜S3を透過光強度のX軸方向及びY軸方向の電界
成分Ex 及びEy で表した(9)式に代入することによ
り、スト−クスパラメータS0〜S3は、液晶セル3の
入射側の液晶分子の配向方向αと無関係にa1、a2、
b1、b2のみによって表される。
方向の電界成分Ex 及びEy を、スト−クスパラメータ
S0〜S3を透過光強度のX軸方向及びY軸方向の電界
成分Ex 及びEy で表した(9)式に代入することによ
り、スト−クスパラメータS0〜S3は、液晶セル3の
入射側の液晶分子の配向方向αと無関係にa1、a2、
b1、b2のみによって表される。
【数9】 一例として、αmが0度〜45度の間である時のスト−
クスパラメータは(10)式のように表される。
クスパラメータは(10)式のように表される。
【数10】 なお、S0は通常は「1」であり、完全偏光に対しては
S02 =S12 +S2 2 +S32 となる。スト−クスパ
ラメータS0〜S3は、図3に示すようにポアンカレ球
の球面上の位置Pを表す。したがって、ポアンカレ球の
球面上の位置によって偏光状態がわかる。
S02 =S12 +S2 2 +S32 となる。スト−クスパ
ラメータS0〜S3は、図3に示すようにポアンカレ球
の球面上の位置Pを表す。したがって、ポアンカレ球の
球面上の位置によって偏光状態がわかる。
【0012】ここで、ストークスパラメータS0〜S3
は(10)式に示されているようにa1、a2、b1、
b2の関数であり、a1、a2、b1、b2は(6)式
に示されているように液晶分子の配向の捩れの角度φ、
x、uの関数であり、x、uは(3)式に示されている
ように液晶層の厚みdの関数である。また、基本的には
スト−クスパラメータS1、S2、S3の内の2組が独
立したパラメータである。したがって、ストークスパラ
メータS1、S2、S3の中の2組の値を求めることに
よって液晶分子の配向の捩れの角度φ、液晶層の厚みd
を求めることができる。
は(10)式に示されているようにa1、a2、b1、
b2の関数であり、a1、a2、b1、b2は(6)式
に示されているように液晶分子の配向の捩れの角度φ、
x、uの関数であり、x、uは(3)式に示されている
ように液晶層の厚みdの関数である。また、基本的には
スト−クスパラメータS1、S2、S3の内の2組が独
立したパラメータである。したがって、ストークスパラ
メータS1、S2、S3の中の2組の値を求めることに
よって液晶分子の配向の捩れの角度φ、液晶層の厚みd
を求めることができる。
【0013】次に、図1に示した液晶セルパラメータ検
出装置を用いて液晶分子の配向の捩れの角度φ及び液晶
層の厚みd等の液晶セルパラメータを検出する方法を説
明する。まず、液晶セル3と光検出器6との間に配置し
た偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液晶セル3を透
過した光の透過光強度が極値となる位置(最も高くなる
位置または最も低くなる位置)に液晶セル3を回転さ
せ、その位置での光検出器6からの透過光強度検出信号
を読み取って透過光強度Ixを測定する。この場合、透
過光強度を表示する表示器を光検出器6等に設けると、
透過光強度が極値となる位置を容易に判別することがで
きる。次に、透過光強度が極値となる位置に液晶セル3
を回転させた状態で偏光板4の偏光方向をY軸方向と
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度Iyを測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすように
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度I45を測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすようにし
た状態で、偏光板4と液晶セル3との間に1/4波長板
6をその軸方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾
けて(すなわちY軸方向に向けて)配置し、その時の光
検出器6からの透過光強度検出信号を読み取って透過光
強度Iq45を測定する。
出装置を用いて液晶分子の配向の捩れの角度φ及び液晶
層の厚みd等の液晶セルパラメータを検出する方法を説
明する。まず、液晶セル3と光検出器6との間に配置し
た偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液晶セル3を透
過した光の透過光強度が極値となる位置(最も高くなる
位置または最も低くなる位置)に液晶セル3を回転さ
せ、その位置での光検出器6からの透過光強度検出信号
を読み取って透過光強度Ixを測定する。この場合、透
過光強度を表示する表示器を光検出器6等に設けると、
透過光強度が極値となる位置を容易に判別することがで
きる。次に、透過光強度が極値となる位置に液晶セル3
を回転させた状態で偏光板4の偏光方向をY軸方向と
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度Iyを測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすように
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度I45を測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすようにし
た状態で、偏光板4と液晶セル3との間に1/4波長板
6をその軸方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾
けて(すなわちY軸方向に向けて)配置し、その時の光
検出器6からの透過光強度検出信号を読み取って透過光
強度Iq45を測定する。
【0014】以上のようにして透過光強度を極値におい
て測定する場合には、光検出器6が、本発明の液晶セル
を透過した光の透過光強度を極値において検出する透過
光強度検出装置に相当する。なお、処理装置7により液
晶セル3を回転させ、液晶セル3の位置及びその位置に
おける光検出器6からの透過光強度検出信号を記憶し、
検出した透過光強度信号の中から最高値の透過光強度検
出信号または最低値の透過光強度検出信号を測定値Ix
とし、その値をとる位置に液晶セル3を回転させる。そ
して、偏光板4の偏光方向の制御、1/4波長板6の挿
入制御等を行ってIy、I45及びIq45を測定するよう
にしてもよい。この場合には、光検出器6と処理装置7
が、本発明の液晶セルを透過した光の透過光強度を極値
において検出する透過光強度検出装置に相当する。ま
た、液晶セル3を固定し、偏光板2及び4を同時に回転
させて透過光強度を測定してもよい。この場合は、系の
座標を同時に回転して測定すればよい。
て測定する場合には、光検出器6が、本発明の液晶セル
を透過した光の透過光強度を極値において検出する透過
光強度検出装置に相当する。なお、処理装置7により液
晶セル3を回転させ、液晶セル3の位置及びその位置に
おける光検出器6からの透過光強度検出信号を記憶し、
検出した透過光強度信号の中から最高値の透過光強度検
出信号または最低値の透過光強度検出信号を測定値Ix
とし、その値をとる位置に液晶セル3を回転させる。そ
して、偏光板4の偏光方向の制御、1/4波長板6の挿
入制御等を行ってIy、I45及びIq45を測定するよう
にしてもよい。この場合には、光検出器6と処理装置7
が、本発明の液晶セルを透過した光の透過光強度を極値
において検出する透過光強度検出装置に相当する。ま
た、液晶セル3を固定し、偏光板2及び4を同時に回転
させて透過光強度を測定してもよい。この場合は、系の
座標を同時に回転して測定すればよい。
【0015】これらの測定値Ix、Iy、I45及びIq
45を用いてスト−クスパラメータを表すと、(11)式
のようになる。
45を用いてスト−クスパラメータを表すと、(11)式
のようになる。
【数11】 ここで、(Ix +Iy )は透過光強度の値であり、(1
1)式に示すスト−クスパラメータは(Ix+Iy)で
正規化を行っている。
1)式に示すスト−クスパラメータは(Ix+Iy)で
正規化を行っている。
【0016】したがって、測定値Ix、Iy、I45及び
Iq45に基づき、(11)式によりスト−クスパラメー
タS1、S2、S3を求めることができる。そして、求
めたスト−クスパラメータS1、S2、S3に基づき、
(10)式、(6)式、(3)式により液晶分子の配向
の捩れの角度φ及び液晶層の厚みdを検出することがで
きる。これらの処理は、処理装置8で行われる。なお、
処理装置8は、検出した液晶分子の配向の捩れの角度φ
や液晶層の厚みdを表示画面やプリンタ等より出力する
こともできる。
Iq45に基づき、(11)式によりスト−クスパラメー
タS1、S2、S3を求めることができる。そして、求
めたスト−クスパラメータS1、S2、S3に基づき、
(10)式、(6)式、(3)式により液晶分子の配向
の捩れの角度φ及び液晶層の厚みdを検出することがで
きる。これらの処理は、処理装置8で行われる。なお、
処理装置8は、検出した液晶分子の配向の捩れの角度φ
や液晶層の厚みdを表示画面やプリンタ等より出力する
こともできる。
【0017】なお、S0は1であり、ストークスパラメ
ータの性質からS12 +S22 +S32 =1となるの
で、測定誤差を少なくするためにこの関係を使用するこ
とができる。すなわち、測定値Ix、Iy、I45、Iq
45等に測定誤差がある場合にはS1 2 +S22 +S32
=1とならなくなるが、測定値から求めたスト−クスパ
ラメータに応じたポアンカレ球の位置に最も近いポアン
カレ球の球面上の位置を判断し、その位置のスト−クス
パラメータを用いる。これにより、測定誤差を少なくす
ることができる。
ータの性質からS12 +S22 +S32 =1となるの
で、測定誤差を少なくするためにこの関係を使用するこ
とができる。すなわち、測定値Ix、Iy、I45、Iq
45等に測定誤差がある場合にはS1 2 +S22 +S32
=1とならなくなるが、測定値から求めたスト−クスパ
ラメータに応じたポアンカレ球の位置に最も近いポアン
カレ球の球面上の位置を判断し、その位置のスト−クス
パラメータを用いる。これにより、測定誤差を少なくす
ることができる。
【0018】本発明を用いて液晶層の厚み及び液晶分子
の配向の捩れの角度を検出した場合のデ−タを図4の図
表に示す。(試料1)透明導電膜を付けたガラス基板に
配向膜としてポリビニルアルコール(PVA)膜をスピ
ンコート法により塗布し、加熱処理を行った後一方向に
摩擦(ラビング)することで液晶分子の配向処理を行っ
た。そして、2枚の基板をガラスファイバスペ−サを介
して重ね合わせ、ネマティック液晶E7を封入したもの
で、液晶層の厚みを10μm、液晶分子の配向の捩れの
角度を90度に設定した液晶セル。この試料1につい
て、図1に示した液晶セルパラメータ測定装置によって
液晶層の厚みdと液晶分子の配向の捩れの角度φを検出
したところ、d=9.57μm、φ=89.26度とい
う値が得られた。(試料2)ネマティック液晶E7を用
い、液晶層の厚みが5μm、液晶分子の配向の捩れの角
度を80度に設定した液晶セル。試料2については、d
=5.51μm、φ=80.46度という値が得られ
た。
の配向の捩れの角度を検出した場合のデ−タを図4の図
表に示す。(試料1)透明導電膜を付けたガラス基板に
配向膜としてポリビニルアルコール(PVA)膜をスピ
ンコート法により塗布し、加熱処理を行った後一方向に
摩擦(ラビング)することで液晶分子の配向処理を行っ
た。そして、2枚の基板をガラスファイバスペ−サを介
して重ね合わせ、ネマティック液晶E7を封入したもの
で、液晶層の厚みを10μm、液晶分子の配向の捩れの
角度を90度に設定した液晶セル。この試料1につい
て、図1に示した液晶セルパラメータ測定装置によって
液晶層の厚みdと液晶分子の配向の捩れの角度φを検出
したところ、d=9.57μm、φ=89.26度とい
う値が得られた。(試料2)ネマティック液晶E7を用
い、液晶層の厚みが5μm、液晶分子の配向の捩れの角
度を80度に設定した液晶セル。試料2については、d
=5.51μm、φ=80.46度という値が得られ
た。
【0019】以上のように、本発明では、液晶層の厚み
や液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータ
をスト−クスパラメータに基づいて検出するようにした
ので、測定装置の構成が簡単となり、また短時間に測定
することができる。また、高価な素子や、複雑な制御装
置等が不要であるので、安価である。また、液晶セルを
透過した光の透過光強度を測定するだけでよいので、静
電容量や光学的位相差等を測定する場合に比して測定精
度が高い。さらに、透過光強度を極値において測定する
のみでよく、液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を
定める必要がないので、操作や処理が容易である。
や液晶分子の配向の捩れの角度等の液晶セルパラメータ
をスト−クスパラメータに基づいて検出するようにした
ので、測定装置の構成が簡単となり、また短時間に測定
することができる。また、高価な素子や、複雑な制御装
置等が不要であるので、安価である。また、液晶セルを
透過した光の透過光強度を測定するだけでよいので、静
電容量や光学的位相差等を測定する場合に比して測定精
度が高い。さらに、透過光強度を極値において測定する
のみでよく、液晶セルの入射側の液晶分子の配向方向を
定める必要がないので、操作や処理が容易である。
【0020】以上の実施の形態では、図1に示す測定装
置を用いて透過光強度の極値を測定したが、透過光強度
の極値を測定する測定装置はこれに限定されず、種々の
測定装置を用いることができる。
置を用いて透過光強度の極値を測定したが、透過光強度
の極値を測定する測定装置はこれに限定されず、種々の
測定装置を用いることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
液晶セルパラメータ検出方法及び請求項2に記載の液晶
セルパラメータ検出装置を用いれば、液晶セルの入射側
の液晶分子の配向方向を定める必要がなく、簡単な構成
で、容易に、短時間に、精度よく液晶セルパラメータを
検出することができる。
液晶セルパラメータ検出方法及び請求項2に記載の液晶
セルパラメータ検出装置を用いれば、液晶セルの入射側
の液晶分子の配向方向を定める必要がなく、簡単な構成
で、容易に、短時間に、精度よく液晶セルパラメータを
検出することができる。
【図1】液晶セルパラメータ検出装置の一実施の形態の
構成図である。
構成図である。
【図2】入射光の偏光方向、液晶分子の配向方向及び液
晶分子の配向の捩れの角度を示す図である。
晶分子の配向の捩れの角度を示す図である。
【図3】ポアンカレ球を示す図である。
【図4】本発明を用いて複数の液晶セルの液晶セルパラ
メータを検出した場合のデ−タを示す図表である。
メータを検出した場合のデ−タを示す図表である。
1 光源 2 偏光板(偏光子) 3 液晶セル 4 偏光板(検光子) 5 1/4波長板 6 光検出器 7 処理装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年10月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】次に、本発明の液晶セルパラメ−タ検出方
法の基本原理を説明する。ここで、図2に示すような座
標系をとる。図2に示す座標系において、入射側の偏光
板2の偏光方向はY軸方向とする。そして、液晶セル3
の光入射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)とX軸
とのなす角度をα、液晶セル3における液晶分子の配向
の捩れの角度をφとする。したがって、液晶セル3の出
射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)は角度φだけ
捩れていることになる。また、入射光は、Z軸(XY平
面に垂直)に入射されるものとする。
法の基本原理を説明する。ここで、図2に示すような座
標系をとる。図2に示す座標系において、入射側の偏光
板2の偏光方向はY軸方向とする。そして、液晶セル3
の光入射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)とX軸
とのなす角度をα、液晶セル3における液晶分子の配向
の捩れの角度をφとする。したがって、液晶セル3の出
射側の液晶分子のダイレクタ(配向方向)は角度φだけ
捩れていることになる。また、入射光は、Z軸(XY平
面に垂直)に入射されるものとする。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】次に、図1に示した液晶セルパラメ−タ検
出装置を用いて液晶分子の配向の捩れの角度φ及び液晶
層の厚みd等の液晶セルパラメ−タを検出する方法を説
明する。まず、液晶セル3と光検出器6との間に配置し
た偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液晶セル3を透
過した光の透過光強度が極値となる位置(最も高くなる
位置または最も低くなる位置)に液晶セル3を回転さ
せ、その位置での光検出器6からの透過光強度検出信号
を読み取って透過光強度Ixを測定する。この場合、透
過光強度を表示する表示器を光検出器6等に設けると、
透過光強度が極値となる位置を容易に判別することがで
きる。次に、透過光強度が極値となる位置に液晶セル3
を回転させた状態で偏光板4の偏光方向をY軸方向と
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度Iyを測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすように
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度I45を測する。次に、偏光板4の偏
光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすようにした
状態で、偏光板4と液晶セル3との間に1/4波長板5
をその軸方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾け
て(すなわちY軸方向に向けて)配置し、その時の光検
出器6からの透過光強度検出信号を読み取って透過光強
度Iq45を測定する。
出装置を用いて液晶分子の配向の捩れの角度φ及び液晶
層の厚みd等の液晶セルパラメ−タを検出する方法を説
明する。まず、液晶セル3と光検出器6との間に配置し
た偏光板4の偏光方向をX軸方向とし、液晶セル3を透
過した光の透過光強度が極値となる位置(最も高くなる
位置または最も低くなる位置)に液晶セル3を回転さ
せ、その位置での光検出器6からの透過光強度検出信号
を読み取って透過光強度Ixを測定する。この場合、透
過光強度を表示する表示器を光検出器6等に設けると、
透過光強度が極値となる位置を容易に判別することがで
きる。次に、透過光強度が極値となる位置に液晶セル3
を回転させた状態で偏光板4の偏光方向をY軸方向と
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度Iyを測定する。次に、偏光板4の
偏光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすように
し、その時の光検出器6からの透過光強度検出信号を読
み取って透過光強度I45を測する。次に、偏光板4の偏
光方向をX軸及びY軸と45度の角度をなすようにした
状態で、偏光板4と液晶セル3との間に1/4波長板5
をその軸方向を偏光板4の偏光方向に対して45度傾け
て(すなわちY軸方向に向けて)配置し、その時の光検
出器6からの透過光強度検出信号を読み取って透過光強
度Iq45を測定する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】以上のようにして透過光強度を極値におい
て測定する場合には、光検出器6が、本発明の液晶セル
を透過した光の透過光強度を極値において検出する透過
光強度検出装置に相当する。なお、処理装置7により液
晶セル3を回転させ、液晶セル3の位置及びその位置に
おける光検出器6からの透過光強度検出信号を記憶し、
検出した透過光強度信号の中から最高値の透過光強度検
出信号または最低値の透過光強度検出信号を測定値Ix
とし、その値をとる位置に液晶セル3を回転させる。そ
して、偏光板4の偏光方向の制御、1/4波長板5の挿
入制御等を行ってIy、I45及びIq45を測定するよう
にしてもよい。この場合には、光検出器6と処理装置7
が、本発明の液晶セルを透過した光の透過光強度を極値
において検出する透過光強度検出装置に相当する。ま
た、液晶セル3を固定し、偏光板2及び4を同時に回転
させて透過光強度を測定してもよい。この場合は、系の
座標を同時に回転して測定すればよい。
て測定する場合には、光検出器6が、本発明の液晶セル
を透過した光の透過光強度を極値において検出する透過
光強度検出装置に相当する。なお、処理装置7により液
晶セル3を回転させ、液晶セル3の位置及びその位置に
おける光検出器6からの透過光強度検出信号を記憶し、
検出した透過光強度信号の中から最高値の透過光強度検
出信号または最低値の透過光強度検出信号を測定値Ix
とし、その値をとる位置に液晶セル3を回転させる。そ
して、偏光板4の偏光方向の制御、1/4波長板5の挿
入制御等を行ってIy、I45及びIq45を測定するよう
にしてもよい。この場合には、光検出器6と処理装置7
が、本発明の液晶セルを透過した光の透過光強度を極値
において検出する透過光強度検出装置に相当する。ま
た、液晶セル3を固定し、偏光板2及び4を同時に回転
させて透過光強度を測定してもよい。この場合は、系の
座標を同時に回転して測定すればよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】したがって、測定値Ix、Iy、I45及び
Iq45に基づき、(11)式によりスト−クスパラメ−
タS1、S2、S3を求めることができる。そして、求
めたスト−クスパラメ−タS1、S2、S3に基づき、
(10)式、(6)式、(3)式により液晶分子の配向
の捩れの角度φ及び液晶層の厚みdを検出することがで
きる。これらの処理は、処理装置7で行われる。なお、
処理装置7は、検出した液晶分子の配向の捩れの角度φ
や液晶層の厚みdを表示画面やプリンタ等より出力する
こともできる。
Iq45に基づき、(11)式によりスト−クスパラメ−
タS1、S2、S3を求めることができる。そして、求
めたスト−クスパラメ−タS1、S2、S3に基づき、
(10)式、(6)式、(3)式により液晶分子の配向
の捩れの角度φ及び液晶層の厚みdを検出することがで
きる。これらの処理は、処理装置7で行われる。なお、
処理装置7は、検出した液晶分子の配向の捩れの角度φ
や液晶層の厚みdを表示画面やプリンタ等より出力する
こともできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 何 戦 秋田県秋田市手形山西町 市営住宅21棟1 号 (72)発明者 富樫 義弘 愛知県名古屋市東区矢田南5丁目1番14号 名菱テクニカ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 液晶セルを透過した光の透過光強度を極
値において検出し、検出した透過光強度に基づいて液晶
セルのストークスパラメータを求め、求めた液晶セルの
ストークスパラメータに基づいて液晶層の厚み及び液晶
分子の配向の捩れの角度の少なくとも一方を求めること
を特徴とする液晶セルパラメータ検出方法。 - 【請求項2】 液晶セルを透過した光の透過光強度を極
値において検出する透過光強度検出装置と、前記透過光
強度検出装置により検出した透過光強度に基づいて液晶
セルのストークスパラメータを求め、求めた液晶セルの
ストークスパラメータに基づいて液晶セルの液晶層の厚
み及び液晶分子の配向の捩れの角度の少なくとも一方を
求める処理装置とを備えることを特徴とする液晶セルパ
ラメータ検出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09248824A JP3142805B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 液晶セルパラメータ検出方法及び装置 |
US09/151,062 US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-10 | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
EP98307361A EP0911619A3 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09248824A JP3142805B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 液晶セルパラメータ検出方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1184335A true JPH1184335A (ja) | 1999-03-26 |
JP3142805B2 JP3142805B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=17183974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09248824A Expired - Fee Related JP3142805B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 液晶セルパラメータ検出方法及び装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3142805B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267573A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Shintech Kk | 液晶セルの配向パラメータ測定方法および測定装置 |
KR100458613B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2004-12-03 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | 이방성각의 오정렬을 광학적으로 감지함에 의한액정디스플레이의 제조방법 및 그 시스템 |
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 |
CN113532280A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-10-22 | 华南师范大学 | 可用于纳米级位移测量的液晶光尺及其制备方法 |
CN117928399A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 基于偏振光成像的同轴热电偶绝缘层厚度测量装置及方法 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP09248824A patent/JP3142805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
KR100458613B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2004-12-03 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | 이방성각의 오정렬을 광학적으로 감지함에 의한액정디스플레이의 제조방법 및 그 시스템 |
JP2002267573A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Shintech Kk | 液晶セルの配向パラメータ測定方法および測定装置 |
CN113532280A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-10-22 | 华南师范大学 | 可用于纳米级位移测量的液晶光尺及其制备方法 |
CN117928399A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 基于偏振光成像的同轴热电偶绝缘层厚度测量装置及方法 |
CN117928399B (zh) * | 2024-03-22 | 2024-05-28 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 基于偏振光成像的同轴热电偶绝缘层厚度测量装置及方法 |
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JP3142805B2 (ja) | 2001-03-07 |
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