JPS6236506A - 液晶膜厚測定方法 - Google Patents

液晶膜厚測定方法

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JPS6236506A
JPS6236506A JP17710785A JP17710785A JPS6236506A JP S6236506 A JPS6236506 A JP S6236506A JP 17710785 A JP17710785 A JP 17710785A JP 17710785 A JP17710785 A JP 17710785A JP S6236506 A JPS6236506 A JP S6236506A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
film thickness
crystal panel
light
analyzer
Prior art date
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Pending
Application number
JP17710785A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsu Ogawa
小川 鉄
Seiichi Taniguchi
誠一 谷口
Kazuo Yokoyama
和夫 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はTN液晶を用いた液晶表示装置に関する。
従来の技術 TN液晶を用いた液晶表示装置において、TN液晶の屈
折率異方性Δnと液晶の膜厚dは、表示コントラスト、
視野角特性等の性能を決定する大きな要因となる。この
意味でΔnとdの値を正確に知ることは重要である0Δ
nの値は液晶単独で屈折率計等を用いて容易に測定出来
るが、dは液晶パネルに液晶を封入した後で測定しなけ
れば、真の値は得られない。というのは、液晶パネルに
液晶を封入しない空の状態で、セルの厚みを測定するの
は比較的容易であるが、液晶を封入し、だ後の液晶膜厚
ば、空のセルの厚みとは一致しない。
このことから、液晶が封入された状態で液晶膜厚を測定
しなければ、正しい液晶膜厚は得られない。
従来は薄膜の干渉法等る利用して液晶膜厚を決定してい
た。
発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのような従来の液晶膜厚測定法では、通
常液晶パネルが、ガラス、表示用透明電極、絶縁膜、配
向膜、液晶などからなる多層構造となるため、薄膜の干
渉法では液晶膜厚を分離して固定することが非常に困難
であった。
゛本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、比較的簡
単な原理に基き、液晶パネルにTI液晶を封入した状態
で正確にTN液晶の膜厚を決定する液晶膜厚測定方法を
提供することを目的と1〜でいる0 問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するために、概ね900のツ
イスト角を有するTN液晶パネルに対し、液晶パネルの
光の入射側の偏光子と出射型の検光子が互いにその透過
軸が平行若しくは垂直にかつ透過軸はTN液晶の表面分
子配向方向に45゜の角度をなすように設定し、通過す
る光の分光透過特性のピークの値から液晶膜厚を求める
ものである。
作用 本発明は、液晶が光学的異方性の複屈折媒体であること
に着目して、複屈折媒体の屈折主軸(今の場合ではTN
液晶の表面分子配向方向とそれに直交する方向がこれに
該当する)に45°の方向で入射した光が屈折主軸方向
の2成分に分かれて。
進み、2つの屈折主軸の方向で屈折率が異なるために光
の進行速度が異なり、その2成分で干渉をおこすことを
利用し液晶パネル通過光の分光透過特性を測り、そのピ
ークの値から複屈折媒体の厚み、即ち液晶の膜厚を知る
ものである。これは、通常の液晶パネルが多層構造から
なっていても、一般に液晶以外の層はガラスにしろ、表
示用透明電極にしろ、絶縁膜にしろ、配向膜にしろ、す
べて光学的に等方性で、このような測定を行なった際に
は光学的異方性の膜だけを分離して測定できるという訳
である。尚かつ、通常は液晶の膜厚が3〜10μm位で
あり、その程度であれば可視光の範囲にピッチの大きい
大きなピークが1つ以上現われ、液晶膜厚の同定は非常
に容易でちる。また、偏光色としても観測されることか
ら、その色から液晶膜厚を推測することも出来る。
実施例 第1図は本発明の測定光学系を示した図で、1は偏光子
、10は偏光子1の透過軸、2はTN液晶の封入された
液晶パネル、20は2つの屈折主軸で、この系では光入
射側と光出射側で概ね900の角度をなす表面分子配向
方向がこの屈折主軸20に対応する。3は検光子で、3
0は検光子3の透過軸である。光は図中の矢印の如く進
み、偏光子1、液晶パネル2.検光子3をそれぞれこの
順に垂直に通過するものとする。
第2図は、このような光学系における偏光子1の透過軸
方向P1液晶パネル2の屈折主軸方向X。
Y、検光子3の透過軸方同人の相対関係を示した図であ
る。偏光子、検光子の透過軸29人は、屈折主軸のX軸
とそれぞれα、βの角度(0(記βくπ)をなすものと
する。又X軸とY軸のなす角は90oである。
この時、以下の事が言える。
偏光子1を通過した光は線傷光で、この光学ベクトルを Eo =lLcos ωt           (1
)とおく。ここで1は振巾、ωは角周波数、tは時間で
ある。この線傷光はX軸と角度αをなして液晶パネルに
入射し7、X、Y2つの屈折主軸方向の2成分に分れる
。X軸、Y軸方向の成分はそれぞれ次式で与えられる。
Exa= a coscxcos ωt  (X軸方向
)(2)Eyo二asinαcosωt  (Y軸方向
)(3)2成分に分かれた光は、光速をa、X軸方向の
屈折率をnxS Y軸方向の屈折率をnyとして、液晶
パネル中を各々、C/n  r  C/n  の速度で
進むx       y から、液晶膜厚dだけ進めば、 EX= a cosacosω(t−d−nx/C) 
   (4)Ey= a sinαcosω(t−d 
@ny/C)    (6)k=ωn)clo    
           (7)とおく。(6)式におい
てΔnは2つの屈折率nx+ n yの差で屈折率異方
性と呼ばれる。(6)式、(7)式によって(4)、 
(5)式は Kz = acosctcos (ωt−に−d ) 
   (8)Ky= a 5inctcos (ωt−
kd −t p)  (9)と書き直すことが出来る。
しかるにTN液晶パネルを通過する元は900その偏光
面を回転させるので、Ex とE、は入え替り、結局検
光子を出てくる元は Exa= a sin a cosβCo5(ωt−k
d−εp)(10)Eya: acosαsinβco
s (ωt−kd)   (11)となる。透過光強度
工は、同一直線上(人軸方向)に振動するEx!L+ 
’7aの二つの単色直線偏光板の合成となる。
いま、(10)、(11)式の両振動の合成によって得
られる振動を、 ]t=Ccos(ωt−kd−η)(12)とすると、
この合成振動では振巾がCであシ、位相が(kd+η)
で与えられることになる。この時、透過光強度工はI=
Cで求められる。ここで簡単のために θ=ωt −kd            (13)ム
= &5inctCO3β         (14)
B ==a cosαsinβ          (
15)とおく。
E = Ex、+ E。
であるから(1o)、(11)、(13)、(14)、
(15)式から E = asinαcosβcos (ωt−kd −
1) +acosαsinβCO5(ωt−kd) =
(人cosep+B)cosθ+As1ntp sin
θ(16)となる。一方(12)式は(13)式を使っ
てK : CCO5η005θ+0siny7 si、
nθ    (17)と書き直すことが出来る。これと
(16)式と比較して G cosη==AcosCp十B         
 (18)Csinη=ムsin tp       
    (19)となる。これからηを消去すれば、 02:A2−1− B2+ 2 A B 0O5tp 
    (20)即ち、 ニー人士B + 2AB 003 tp       
 (21)となる。よって(14)、  (16)式か
らI = (a sinαcosβ) + (acos
αsinβ)+2 (&SinαCO8β) (aco
sαsinβ) 005 Ep=(asinαcosβ
+1LQO5aSlnβC08tp)2+ (acos
αsinβsin tp) 2(22)となり、tp 
を含む項と含まない項に分ければI = a2sin2
(α+β)−22L2s=nacosβcosαsin
β(1−cosεp)=a sln  (α+β)−a
2sin 2α5in2β5in2(1/2) t’9
  (23)となる。ここで、偏光子1と検光子3に各
々その透過軸が平行で、かつ液晶パネル2の屈折主軸2
0に対し45°の角度になるように光学系を設定したと
すれば、(23)式においてα=β=π/4とおけるか
ら、(23)式は I = a2cos2(1/2) tp       
(24)となる。従ってki正の整数として Aεp二にπ           (25)のとき工
は極小値を、 Aεp= %(2に+1)π          (2
6)のときIは極太値をとる。即ち、(6)式を用いて
書き直すと、 Δn@d==に・λ              (2
7)で極小値を、 Δn−d:l(2に+1)−λ           
(28)で極大値をとる。
液晶のΔnの波長依存性は予め測定で求めておくことは
可能であるので、透過光の分光スペクトルの極小値ある
いは極太値のピーク波長とその波長でのΔnを(27)
あるいは(28)式に代入すれば液晶の膜厚dを決定す
ることが出来るわけである。
偏光子1と検光子3の透過軸が垂直の場合(α=π/4
.β=3π/4)には(27)+(28)式の極小・極
大値条件は逆になり、この場合も上と同様にして液晶の
膜厚dを決定することが可能である。
偏光子1.液晶パネル2.検光子3の光学的配置が、上
記以外の場合には、(23)式に立ち戻って液晶膜厚d
を決定すれば良い。
またこのような光学系では、上述のように液晶パネル透
過光が、極大、極小のピークをもつため、所謂偏光色が
観察され、その色からもある程度液晶の膜厚を推定する
ことも出来る。
液晶パネルは通常、ガラス、表示用透明電極。
絶縁膜、配向膜、液晶等からなる多層構造であるが、液
晶以外の層はすべて光学的に等方性である。
屈折主軸方向の2成分の元は光学的に等方性な層を進む
間は、その進行速度に差がないので、位相の差は生じな
い。位相の差を生じるのは、光学的に異方性である液晶
中を進行するときだけで、この意味から、本発明によれ
ば液晶膜厚だけを分離して正確に測定できるわけである
。このことは本発明のエツセンスで、6る。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、液晶が光学的
異方性を示すことを利用して、液晶パネル中のTN液晶
の膜厚を正確に測定することができ、実用的にきわめて
有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における測定光学系の構成図
、第2図はその偏光子、液晶パネル、検光子の相対配置
を示しだ配置図である。 1・・・・・・偏光子、2・・・・・・液晶パネル、3
・・印・検光子0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 了

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)偏光子と、TN液晶を封入した液晶パネルと、検
    光子をこの順に配置して光学系を構成し、前記偏光子と
    前記検光子は何れも通過光が線偏光となるような偏光機
    能を有し、前記液晶パネルを通過する光の分光スペクト
    ルの各ピーク波長の値を用いて液晶の膜厚を決定するこ
    とを特徴とする液晶膜厚測定方法。
  2. (2)TN液晶は概ね90°のツイスト角を有し、偏光
    子と検光子の透過軸は互いに平行もしくは垂直に配置し
    、前記透過軸とTN液晶を封入した液晶パネルの表面分
    子配向方向とは概ね45°の角度をなし、前記TN液晶
    の屈折率異方性ΔnとTN液晶の膜厚dと液晶パネルを
    通過する光のピーク波長λとの間にkを正の整数として
    、k・λ=Δn・d もしくは、 (2k+1)・λ/2=Δn・d の関係が成立することから、TN液晶の屈折率異方性Δ
    nと検光子を通過する光のピーク波長λを知って、TN
    液晶の膜厚dを決定することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の液晶膜厚測定方法。
JP17710785A 1985-08-12 1985-08-12 液晶膜厚測定方法 Pending JPS6236506A (ja)

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JP (1) JPS6236506A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02118406A (ja) * 1988-10-28 1990-05-02 Orc Mfg Co Ltd 液晶セルギャップ測定装置
JPH0545129A (ja) * 1991-08-15 1993-02-23 Masaaki En 合成樹脂薄膜の厚みまたは枚数検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02118406A (ja) * 1988-10-28 1990-05-02 Orc Mfg Co Ltd 液晶セルギャップ測定装置
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