KR100392303B1 - 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한기록 매체 - Google Patents

액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR100392303B1
KR100392303B1 KR10-2000-0067929A KR20000067929A KR100392303B1 KR 100392303 B1 KR100392303 B1 KR 100392303B1 KR 20000067929 A KR20000067929 A KR 20000067929A KR 100392303 B1 KR100392303 B1 KR 100392303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
light
optical modulation
modulation element
display
Prior art date
Application number
KR10-2000-0067929A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010070221A (ko
Inventor
오카모토마사유키
Original Assignee
샤프 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 샤프 가부시키가이샤 filed Critical 샤프 가부시키가이샤
Publication of KR20010070221A publication Critical patent/KR20010070221A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100392303B1 publication Critical patent/KR100392303B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1306—Details
    • G02F1/1309—Repairing; Testing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

본 발명은 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 출사한 직후까지 얻은 뮬러 행렬에 의해 암표시에 대한 명표시의 명도 변조량을 측정하는 것에 관한 것이다. 또한, 최종적으로 결정해야 할 광학 요소의 설계 파라미터 수에 영향받지 않는 일반성이 있는 방법에 의해 액정 변조 소자의 광학 변조 특성으로서의 명도 변조량을 나타내는 지표를 표현하고, 이에 의하여 광학 특성치를 간편하게 구할 수 있으며, 광학 변조 특성을 가장 양호하게 광학 변조하고, 양호한 광학 변조를 제공하는 것에 필요한 설계 파라미터 조건을 용이하게 찾아낼 수 있는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법에 관한 것이다.

Description

액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를 이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록 매체{METHOD FOR EVALUATING OPTICAL MODULATION CHARACTERISTICS OF LIQUID CRYSTAL MODULATION ELEMENT, LCD DEVICE PRODUCED BY APPLYING THE METHOD, DEVICE FOR EVALUATING OPTICAL MODULATION CHARACTERISTICS OF LIQUID CRYSTAL MODULATION ELEMENT, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM STORING PROGRAM FOR EVALUATING OPTICAL MODULATION CHARACTERISTICS OF LIQUID CRYSTAL MODULATION ELEMENT}
본 발명은 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를 이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 장치, 및 상기 평가 방법에 의해 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록 매체에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD)는 널리 전자 기기의 표시 장치로서 사용되고 있으며, 그 대표적인 광학 특성 계산 방법으로는 존(Jones) 행렬법이 알려지고 있다. 이 방법에서는 빛에 의한 전계의 전파를 2행 2열의 복소수 요소의 행렬(Jones 행렬)로 기술하고, 빛의 입력 전계를 2행 1열 복소 벡터(Jones 벡터)에 의해서 기술하며, 존 벡터에 존 행렬을 작용시키는 것으로써 동일한 존 벡터의 형식으로 출력 전계를 예측할 수 있다. 이 방법은 계산이 간편하기 때문에 널리 액정 표시 소자의 광학 설계에 사용되고 있다.
그러나, 상기 설계 방법에는 하기에 나타낸 2개의 단점이 있다. 요컨대, (1)위상차에 따른 편광 상태 변화의 직감적인 이해가 어렵고, (2)빛의 경로에 산란 등에 의해 편광이 소거되는 특성을 나타내는 매체가 있는 경우 빛의 편광 상태 변화의 기술이 곤란하다.
이상의 문제점은 행렬을 이용한 편광의 또 다른 기술 방법인 뮬러(Mueller) 행렬법에 의해서 해결된다. 이 방법에서는 편광 상태는 실수 요소 4행 1열의 스토크(stokes's)벡터로 기술되고, 편광 상태의 변화는 실수 요소 4행 4열의 행렬(뮬러 행렬)에 의해서 기술된다. 특히, 편광이 순수 상태(통계합이 필요하지 않은 단색광)의 경우에는 빛의 강도에 비례한 반경을 갖는 구면[포인케어 구(poincare sphere)]상의 한 점으로 기술된다. 통상의 위상차를 갖는 전파에 의한 편광 상태의 변화는 이 포인케어 구면상에서 회전 변환으로 기술된다. 이에 의해, 상기 (1)의 문제점은 직감적으로 이해하기 쉬운 기술에 의해 극복된다. 또한, 이 방법은 혼합 상태 빛(단색광이어도 통계합을 필요로 하는 경우)의 기술도 가능하다고 하는 특징을 갖고, 그 결과 편광을 소거하는 매체(예컨대, 산란이 강한 산란체 등)의 전파 특성도 이 뮬러 행렬에 의해서 표현할 수 있다.
이상과 같은 편광의 기술에 관해서는, William A, Shurcliff에 의해 "편광 및 그 응용"(하바드 대학 편찬 1962년)에 상세히 기재되어 있다.
종래, 액정 표시 소자의 광학 특성을 예측하기 위해서 상기 존 계산법이 사용되어 왔다. 이 방법은 액정 소자 등의 광학 배치를 설정하고, 존 행렬법 등의 계산 수단에 의해서 광학 특성을 계산하고 이 계산 결과 및 다른 설계 요인을 고려하여 설계자가 다시 광학 배치를 설정한다고 하는 과정이 일반적이다. 또한, 미리 설계자가 가정하는 설계 요인을 설계 파라미터로 표현하고, 최종 특성이 최적으로 되는 설계 파라미터값을 채용하는 것이 행해지고 있다. 특히, 단일 편광판을 관찰자측에 배치하고, 액정층 배면에 반사판을 배치한 반사형 단일 편광판 액정 표시 장치는 일본 공개 특허 공개 제2-236523호(1990년 9월 15일 공개)(일본 특허 제2616014호), 제6-167708호(1994년 6월 14일 공개)에 개시되어 있다.
상기 설계 방법을 사용한 종래 액정 변조 소자의 광학 설계에 따르면, 표시에 관여하는 광학 소자 개개의 광학 요소(편광판 등의 편광 소자, 위상차판, 액정층)의 특성이나 배치, 액정층의 제어 인자(전압 등)의 설계 파라미터를 설계자가 의도하는 특정한 값으로 설정하고, 광학 소자 전체를 통과하는 빛의 투과율(또는 반사율)을 존 행렬 등으로 계산하여 그 결과를 설계자가 판단하며, 부적당의 경우에는 다시 설계 파라미터의 값을 변경한다고 하는 플로우에 의해 설계가 행하여져 왔다.
그렇지만, 상기 종래 설계 방법에서는 광학 원리에 기초를 둔 바른 계산에 의해 설계자가 가정한 설계 파라미터 범위에서 최적의 답이 얻어졌다고 해도 그 이외의 설계 파라미터범위에서 보다 최적의 답이 존재할 가능성을 부정할 수 없다. 따라서 항상 진정한 최적의 설정을 확실히 찾아낸다는 것은 불가능하다.
실제로 상기 반사형 단일 편광판 액정 표시 장치가 개시되어 있지만, 설계자가 가정하는 광학 소자의 종류나 그 배치의 범위가 좁다.
더욱 상세하게는, 상기 일본 특허 공개 제2-236523호의 편광 상태의 계산은 적절히 행해지고 있지만, 위상차판을 사용한 경우까지 포함시킨 액정층의 설계 지침은 나타나있지 않다. 또한, 편광판의 투과축(흡수축)과 액정 배향의 편광판측 기판에 접하는 배향 방향이 평행 또는 수직의 경우라는 대단히 한정된 배치에서 최적의 답을 구하고 있는 것에 지나지 않고, 트위스트가 있는 액정 배향에서는 63°의 트위스트와 액정층 두께(d) 및 굴절율차(△n)의 곱인 △nd가 193nm인 것을 최적의 설정으로 하고 있다. 또한, 상기 개시된 내용에서는 원형 편광이 액정층에 입사되는 경우를 개시하고 있지만, 이 경우도 상기 조건이 최적이라고 하고 있다.
또, 상기 공보에 개시된 내용에서는 콘트라스트 표시에 할당되는 두 가지 액정 배향이 하나는 균일한 트위스트를 갖는 수평 배향이고, 또 하나는 완전한 수직 배향이라는 특정한 경우로 한정하고 있다. 이는, 실제로 액정층에 인가되는 전압을 0V와 무한대로 조합시키는 하나의 경우로 한정하고 있고, 실제의 액정 변조 소자의 인가 전압과는 다르다고 하는 문제도 있다.
또한, 상기 일본 특허 공개 제6-167708호에서는 위상차판의 종류나 배치를 한정하고 있고, 그 이외의 종류의 위상차판이나 배치를 사용한 경우는 고려되어 있지 않다. 또한, 전압을 인가한 액정 배향을 고려하여 적절히 설계되어 있지만, 액정 배향이 트위스트가 없는 배향의 경우로 한정하고 있고, 다른 일반적인 액정 배향에 관해서는 고려되어 있지 않다.
만약 상기 종래의 설계 방법에 의해 보다 많은 종류의 설계 파라미터를 사용하여 최적화 하고자 하면 즉, 설계 파라미터의 수를 늘이면 그 때마다 상기 방법으로 계산하지 않으면 안되고, 그 결과 위상차판이나 액정층의 배향 등의 광학 요소의 종류 및 배치를 포함하는 설계 파라미터의 수 N에 대하여 계산량이 대략 N승에 비례하여 증대한다. 이 때문에 현실적으로 설계가능한 광학 요소수는 한정된다.
요컨대, 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치 등의 액정 표시 장치에 있어서, 편광 소자, 위상차판, 액정층 등의 광학 요소에 필요한 특성이 일반적인 방법에 의해 표현되어 있지 않다. 또한, 그와 같은 일반적인 방법에 의해 액정 층의 정량적인 설계가 행해지고 있지 않다. 또한, 이러한 설계 결과에 대하여, 정량적으로 적부판단 하는 방법은 지금까지 제시되고 있지 않다.
도 1은 본 발명에 의해서 설계가 평가되는 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치의 개략적인 구성을 도시하는 설명도.
도 2는 평가 함수의 설명에 사용되는 투과형 액정 표시 장치의 개략적인 구성을 도시하는 설명도.
도 3은 평가 함수의 설명에 사용되는 반사형 액정 표시 장치의 개략적인 구성을 도시하는 설명도.
도 4a 및 도 4b는 반사전후의 빛의 좌표의 지정을 도시하는 설명도.
도 5는 양호한 콘트라스트 표시를 나타내는 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 위상차판과 액정층의 빛이 포인케어(Poincare) 구내에서 변환되는모양으로, 명표시를 나타내는 경우의 모양을 도시하는 설명도.
도 6은 양호한 콘트라스트 표시를 나타내는 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 위상차판과 액정층의 빛이 포인케어 구내에서 변환되는 모양으로, 암표시를 나타내는 경우의 모양을 도시하는 설명도.
도 7은 양호한 콘트라스트 표시를 나타내는 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 명표시의 경우와 암표시의 경우 액정층에서의 빛이 포인케어 구내에서 변환되는 모양을 도시하는 설명도.
도 8은 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서 액정층에서 두 개의 전압에서의 빛이 포인케어 구내에서 변환되는 모양으로, 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 경우의 모양을 도시하는 설명도.
도 9는 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서 액정층에서 두 개의 전압에서의 빛이 포인케어 구내에서 변환되는 모양으로, 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 경우의 모양을 도시하는 설명도.
도 10은 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에 있어서 액정층에서 두 개의 전압에서의 빛이 포인케어 구내에서 변환되는 모양으로, 양호한 콘트라스트 표시가 불가능한 경우의 모양을 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명에 도입된 평가 함수의 개념을 나타내는 것으로, 포인케어 구에서의 변환을 도시하는 설명도.
도 12는 본 발명에 도입된 평가 함수의 개념을 나타내는 것으로, 실제 액정 변조 소자에서의 동작을 도시하는 설명도.
도 13은 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 수평 트위스트 배향으로 550nm의 빛에 대하여 구한 특성을 도시하는 설명도.
도 14는 본 발명에 도입된 평가 함수 FOM을 수평 트위스트 배향으로 550nm의 빛에 대하여 구한 특성을 도시하는 설명도.
도 15는 본 발명에 도입된 평가 함수에 의해서 구한 색도좌표 CIE1931의 x좌표를 나타내는 특성을 도시하는 설명도.
도 16은 본 발명에 도입된 평가 함수에 의해서 구한 색도좌표 ClE1931의 y좌표를 나타내는 특성을 도시하는 설명도이다.
도 17은 본 발명에 도입된 평가 함수에 의해서 구한 변조량과 화이트 밸런스(white balance)가 모두 양호한 값이 되는 설계 파라미터의 값의 범위를 나타내는 영역을 도시하는 설명도.
도 18은 액정층이 트위스트가 없는 수평배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1과 조합시켜 동작 가능한 전압 V2와 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=0V인 경우를 도시하는 설명도.
도 19는 액정층이 트위스트가 없는 수평배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 조합시켜 동작가능한 전압 V2와 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=3V인 경우를 도시하는 설명도.
도 20은 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 전압 V2를 조합시켜 트위스트각과 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=OV, V2=1OV인 경우를 도시하는 설명도.
도 21은 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 전압 V2를 조합시켜 트위스트각과 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=1.6V, V2=4.8V인 경우를 도시하는 설명도.
도 22는 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 전압 V2를 조합시켜 트위스트각과 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=1.6V, V2=4.0V인 경우를 도시하는 설명도.
도 23은 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 전압 V2를 조합시켜 트위스트각과 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=1.6V, V2=3.2V인 경우를 도시하는 설명도.
도 24는 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM을 전압 V1와 전압 V2를 조합시켜 트위스트각과 설계 파라미터의 값에 대하여 구한 특성을 나타내는 것으로, V1=1.6V, V2=2.4V인 경우를 도시하는 설명도.
도 25는 액정층이 트위스트가 없는 수평배향을 하고 있는 경우, 본 발명에 도입된 평가 함수 QOM과 평가 기준 C1에 의하여 구한 구동 조건과 그 때의 최적 설계 파라미터의 관계를 도시하는 설명도.
본 발명의 목적은 최종적으로 결정해야 할 광학 요소의 설계 파라미터수에 영향받지 않는 일반성이 있는 방법으로, 액정 변조 소자에 있어서 광학 변조 특성으로서의 명도 변조량, 즉 광학 변조 특성이 양호함을 나타내는 지표를 표현하고, 그것에 의하여 광학 특성치를 간편하게 구할 수 있으며, 광학 변조 특성을 최적화하여 양호한 광학 변조를 하는 것에 필요한 설계 파라미터의 조건을 용이하게 찾아낼 수 있는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법을 제공하는 것에 있다.
다른 목적은 상기 평가 방법에 따라 제조된 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 다른 목적은 상기 평가 장치 및 상기 평가 방법을 위한 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록 매체를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법은 빛의 편광 상태를 변조하는 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법에 있어서, 각 광학 변조 소자의 광학 변조작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고, 빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하고;
광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 관해서, 한 쪽을 암표시로, 다른 한 쪽을 명표시로 하며;
V=V1및 V2인 경우 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)로 할 때,
(a) 뮬러 행렬 Mα를 Mα = M(V2) M(V1)-1로 구하고,
(b) 상기 위상차 물체에 있어서의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내며;
상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값 사이의 차에 비례하도록 구성하고;
상기 명표시와 암표시 사이의 명도 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 상기 위상차 물체에 편광 소자를 조합시킨 경우 명도차를 나타내는 상기 MLCD의 (O,O)요소에 비례하는 Q0M을 상기 Mα의 요소로 나타낸 것을 명도 변조량의 지표로 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가한다. 즉, 명표시의 명도로부터 암표시의 명도를 빼서 규격화한 값인 명도 변조량을, 위상차 물체에 편광 소자가 조합된 경우의 명도차를 사용하여 표현함으로써 구한다. 예컨대, 제어 인자 V가 V=V1인 때 암표시로, V=V2인 때 명표시로 한다.
단일 편광판 반사형 액정 변조 소자의 경우, 명도 변조량을 명표시와 암표시의 반사율 차를 규격화한 것으로 평가하기 위해 하기 수학식으로 정해지는 평가 함수 QOM을 사용한다.
이어, 이 값을 가지고 액정 변조 소자의 광학 설계의 적부를 판단한다. 단, 식 중, M1c(V1)및 Mlc(V2)은 모두 제어 인자 V에 의해서 제어된 액정 배향을 갖는 액정층에 대해 층법선 방향으로 통과하는 특정 파장의 빛에 작용하는 뮬러 행렬이고, 또한, 첨자 "33"은 상기 뮬러 행렬의 원형 편광 성분의 변환 관계를 결정하는 행렬요소인 (3,3)요소를 나타낸다.
따라서, 상기 QOM은 액정층을 포함하는 상기 위상차 물체내의 광학적 특성만으로 표기되어 있고, 상기 위상차 물체에 입사하기까지의 빛의 상태가 어떠한 부가적인 위상차판 등에 의해 편광 변화 작용을 받고 있어도 좋다.
그러므로, 최종적으로 결정해야 할 광학 요소의 설계 파라미터 수에 영향받지 않는 일반성이 있는 방법에 의해 액정 변조 소자에서의 광학 변조 특성으로서의 명도 변조량, 즉 광학 변조 특성이 양호함을 나타내는 지표를 표현할 수 있기 때문에 광학 특성치를 간편하게 구할 수 있다. 따라서, 광학 변조 특성을 최적화하여 양호한 광학 변조를 하는데 필요한 설계 파라미터 조건을 용이하게 찾아낼 수 있다.
이와 같이, 상기 지표를 사용하여 양호한 광학 변조를 위한 필요 조건을 광학 요소수나 종류의 다소에 관계없이 일반성이 있는 방법으로 표현하여 평가할 수가 있다. 따라서, 광학 요소수가 많더라도 상기 평가 결과를 보고 간편하게 광학 요소의 설계 파라미터의 최적의 설정치를 찾아내어 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자의 경우, 사용되는 액정 배향의 설정에 있어서 또한, 사용되는 제어 인자의 조합의 적어도 하나, 즉 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장역의 적어도 하나의 파장으로 상기 QOM의 값이 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상의 값을 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 빛의 편광 상태를 변조하는 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자인 액정 표시 장치에 있어서, 각 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하며;
광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 대해 한 쪽을 암표시로, 다른 한 쪽을 명표시로 하고;
V=V1및 V2인 때 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1), M(V2)로 할 때,
Mα= M(V2)M(V1)-1
로 표시되는 뮬러 행렬 Mα을 구하고;
상기 위상차 물체에 있어서 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내며;
상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값 사이의 차에 비례하도록 구성하고;
명표시와 암표시의 명도차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가함으로써 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 상기 지표로서 평가 함수 QOM을 사용하고, 양호한 광학 변조를 위해 필요한 조건을 광학 요소수나 종류의 다소에 관계없이 일반성이 있는 방법으로 표현하여 평가할 수 있다. 따라서, 광학 요소수가 많더라도 상기 평가 결과를 보고 간편하게 광학 요소의 설계 파라미터의 최적의 설정치를 찾아내어 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다. 그러므로, 최적의 광학 변조 특성을 가진 액정 표시 장치를 간편하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 장치는 빛의 편광 상태를 변조하는 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 장치에 있어서, 각 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하며;
광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 대해 한 편을 암표시로, 다른 한 편을 명표시로 하고;
V=V1및 V2인 때 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)으로 할 때,
Mα=M(V2) M(V1)-1
로 표시되는 뮬러 행렬 Mα를 구하는 행렬 산출부, 및
상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도에 해당하는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값과의 차에 비례하도록 구성하며;
상기 명표시와 암표시의 명도 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 컴퓨터 독출가능한 기록 매체는 빛의 편광 상태를 변조하는 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 광학 변조 특성 평가 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록 매체에 있어서, 각 광학 변조 소자의 광학 변조작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하며;
상기 광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 관해서, 한 편을 암표시로 다른 한 편을 명표시로 하고;
V=V1및 V2인 때, 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M (V2)로 할 때,
Mα= M(V2) M(V1)-1
로 표시되는 뮬러 행렬 Mα를 구하고;
상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값의 차에 비례하도록 구성하며;
상기 명표시와 암표시의 명도의 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 광학 변조 특성 평가 프로그램을 탑재한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 하기의 상세한 설명에 의하여 충분히 이해될 것이다.본 발명의 실시예 1에 관해서 도 1 내지 도 25에 따라 설명하면, 하기와 같다. 본원 발명자는 우선, 반사형 액정 변조층의 편광의 변조에 필요한 수학적 요건을 정리하고, 이를 사용하여 액정층 설계의 초기 단계에서 편광판이나 위상차판의 방향을 미리 정하지 않고 액정층의 콘트라스트 표시 가능성을 정량적으로 표현하도록 하였다. 그 결과, 후술하는 바와 같이 적절한 수학적 콘트라스트 표시 요건과 구체적인 변환 관계가 명확해졌다. 이어, 변환 관계를 단일 파장에서 평가함으로써 적절히 반사형 액정 변조 소자의 콘트라스트 표시 가능성을 평가할 수 있는 것을 확인하였다.
본 발명의 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법은 도 1에 나타낸 바와 같은 반사형 액정 표시 장치나 또는 도시하지 않은 투과형 액정 표시 장치에 적용할 수 있다. 이러한 반사형 액정 표시 장치는 도면에서 상측인 관찰자측으로부터 편광판(편광 소자)(11), 위상차판(12a, 12b 및 12c)(위상차판 12로 총칭함), 액정층(13) 및 이상적인 반사를 하는 반사판(14)의 순서로 적층된 구성을 갖고 있다. 액정층(13)은 도시하지 않은 각 대향면에 적층된 액정 구동용 전극, 배향막 등이 적층된 유리 기판 사이에 액정 조성물이 봉입되어 형성된다. 반사판(14)는 액정의 배후이면 좋고, 상기 액정 구동용 전극의 기능을 겸비하고 있어도 좋지만, 액정 구동용 전극 중 적어도 액정으로부터 보아 빛의 입사측 전극은 빛을 통과시키는 특성을 가질 필요가 있다. 또, 유리 기판, 투명 전극, 배향막 등은 광학적 작용이 작기 때문에 여기서는 생략하지만, 본 발명의 범위내에서 고려가능하다. 위상차판(12)과 액정층(13)에 의해 위상차 물체(15)가 구성되어 있다. 편광판(11)은 특정한 직선 편광 성분만 투과하고, 다른 편광 성분은 완전히 흡수하는 이상적인 편광판이다. 또한, 빛의 파장으로서 어떤 특정한 파장을 고려한다. 편광판(11)을 통과하면, 편광이 정해지지 않은 자연광인 외계의 빛이 완전한 직선 편광으로 되어 위상차판(12)에 입사한다. 여기서, 위상차판(12)의 매수나 특성에는 특별히 제한은 없다. 그리고, 위상차판(12)을 투과하고, 액정층(13)을 투과하며, 반사판(14)에서 반사하고, 재차 액정층(13), 위상차판(12)을 역방향으로 투과하여 다시 편광판(11)에 역방향으로 입사한다.
〔전자파 부호의 정의〕
본 발명에서 모든 식이 암묵적으로 가정하고 있는 빛의 표현(전자파의 시간 의존성 및 좌표 의존성)에 관해서 설명한다. 시간을 t, 빛의 진행방향에서 잡은 좌표를 z로 하고, 파수 벡터의 크기를 k로 하는 평면파를 기술한다. 전계의 복소수 표현을 "∼"로 구별하고, 복소수 표시에서의 전계와 실제의 실수 전계의 관계를 수학식 1에 나타내었다.
(1)
또한, 입사면에 포함되는 전계의 성분(P 성분)과 또한 그것에 수직한 성분(S 성분) 사이의 위상차는 수학식 2에 기재된 바와 같이 정의한다.
(2)
이와 같이 정의함으로써 sin δ가 양이면 편광의 회전방향이 오른쪽으로 회전하고, 음이면 왼쪽으로 회전하도록 편광 상태를 표기한다.
〔뮬러 행렬에서의 전체 광학 소자의 기술〕
뮬러 행렬법을 사용하여 액정 표시 장치의 최적화 과정을 설명한다. 우선, 액정 표시 소자 자신은 발광하지 않고 표시를 하지만, 표시광의 광로점에서 투과형과 반사형으로 구별된다. 투과형은 백라이트 유닛의 원용에 의해 액정 표시 소자의 투과율 변조를 표시하는데 사용하고, 반사형은 관찰면 측에서 액정 장치에 입사하는 빛의 왕복에서 액정 표시 소자의 반사율 변조를 표시하는데 사용한다.
이들 투과형 및 반사형 모두에 (a)백라이트 유닛(투과형)이나 주위광 및 정면광 장치(모두 반사형)의 편광 상태가 지정될 수 없는 자연광을 변조하기 위한 편광판을 사용하거나(편광판 모드);
(b)액정 배향에 합쳐져서 방향이 변하고 흡광도가 변화하는 색소(2색성 색소)를 사용하여 흡광도를 변화시키거나[게스트 호스트 (guest host)모드];
(c)빛의 진행방향을 변조할 수 있는 산란으로 변조하거나(산란 모드); 또는
(d)유전체 주기 구조 일부에 액정 물질을 사용하여 빛의 진행 방향을 반전시키거나(홀로그라피 모드) 하는 표시모드가 사용가능하다.
〔입출력 관계〕
액정 표시 장치를 설계하는 경우, 액정 표시 소자의 입력광 및 출력광을 스토크 벡터 S로 기술하고, 이들의 입출력 관계를 뮬러 행렬인 MLCD에 의해서 표현하면, 입사광 Sin에 대한 출사광 Sout의 관계를 이하의 수학식 3과 같이 구함으로써 액정 표시 장치의 특성 예측이 가능하다.
(3)
여기서, Sin, Sout는 입력/출력의 광전계 P성분, S성분에 의해서 수학식 4와 같이 기술된다(in, out은 생략함). 단, "T"는 행렬 또는 벡터의 전치를 나타낸다.또한, "< >" 은 통계평균을 나타낸다.
(4)
MLCD는 액정 표시 소자(LCD)의 광학 요소 각각을 뮬러 행렬로 기술하고, 이를 빛의 전파 순서로 Sin에 작용하도록 곱함으로써 계산되는 행렬이다. 요컨대,
MLCD= MnMn-1···M1
이다. 단, 빛이 통과하는 순서로 M1, M2, ···Mn으로 한다.
〔광학 소자의 적층, 투과 및 반사〕
이 상태를 도 2 및 도 3에 기재한다. 도 2는 투과형 액정 표시 장치에 사용하는 액정 소자이다. 화살표는 빛의 진로를 나타낸다. 배면에 설치된 광원으로서 백라이트(21)로부터의 빛이 광학 소자군(22)을 배면에 설치한 광학 소자 A1로부터 순차로 투과하여 간다. 이 때, 광학 소자군(22)을 구성하는 각 광학 소자를 빛의 광원(백라이트 21)측으로부터 1, 2 ··, n의 식별 첨자로 구별한 경우, 각각의 편광광학작용을 기술하는 뮬러 행렬 M1, M2··Mn을 사용하여 곱합으로써 MLCD를 계산할 수 있다.
또한, 도 3은 반사형 액정 표시 장치에 사용하는 액정 소자이다. 화살표는 빛의 진로를 나타낸다. 빛의 경로에 빛의 진행방향을 변경시키는 반사성 광학 소자 Bi가 들어가지만, 이 경우도 빛이 통과하는 순서로 광학 소자 Bi로부터 Bn까지를 뮬러 행렬로 표현하여 곱함으로써 MLCD를 계산할 수 있다. 반사형에서는 빛의 입사시 및 반사시에 동일한 매질을 통과하지만, 동일한 매질을 상이한 방향으로 통과하는 빛에 대한 뮬러 행렬은 일반적으로 상이하다. 따라서, 각 광학 소자의 뮬러 행렬은 빛이 통과하는 방향에 따라 구성된다.
또한, 파장에 의해서 광학작용이 다른 소자가 제공되는 경우에는 뮬러 행렬은 파장마다 구성된다.
〔스토크 벡터의 정의〕
직선 편광 방향의 표기에 있어서, P편광 방향을 기준(0°)으로 하여 S 편광 방향을 향해 양이 되는 각도로 편파면 방향을 지정한 경우, 수학식 4의 스토크 벡터는 "편광과 그 응용"에 기재된 바와 같이 빛의 강도를 나타내는 제0성분(S0)와 편파면 방향 0°의 빛의 성분인 제1성분(S1), 편파면방향 45°의 빛의 성분인 제2성분(S2) 및 오른쪽 회전 원형 편광 성분을 나타내는 제3성분(S3)에 의해 구성되는 4차원 열벡터로 표현된다. 또, 제(x+ 1)번째의 성분을 제 x 성분으로 표기한다. 예컨대, S를 양의 상수, 완전히 편광 성분을 갖지 않은 자연광은T(S, 0, 0, 0), 편파면 방향 90°의 직선 편광은T(S, -S, 0, 0), 완전한 오른쪽 회전 원형 편광은T(S, 0, 0, S)가 된다. 또, "편광과 그 응용"에서는 변수명을 S0에서부터 순차로 I, M, C, S로 표현하고 있지만, 같은 의미이다.
〔포인케어 구면상의 회전 변환〕
강도를 나타내는 S0에 의해 규격화한 S1/S0, S2/S0. S3/S0의 3성분을 3차원 직교좌표로 표현하고, 반경 1의 구면(포인케어 구면)상에 선단을 갖는 벡터로 빛의 편광 상태를 표현할 수 있다. "편광과 그 응용"에 의하면, 흡수도 편광 소거도 따르지 않는 위상차만에 의한 빛의 편광 상태의 변화는 포인케어 구면상의 편광에 대응하는 벡터의 회전 변환으로 기술할 수 있다. 요컨대, 위상차 물체의 진상축 방위와 실공간에서 P편광의 진동 방향 사이의 각 θ의 2배의 각도 2θ를 사용하고, S1- S2평면상의 원점을 지나는 직선 중, S1축으로부터 2θ방향의 직선을 회전축으로 하는 회전 변환에 의해 기술할 수 있다. 이러한 위상차 물체의 작용은 각도의 단위로 측정한 위상차 Γ(Γ= 2π(nS-nF)d/λ, nS및 nF는 위상축 및 진상축 방위의 직선 편광의 굴절율, d는 광학 장치의 광로장, λ은 진공 중에서의 파장)을 통해 시계 방향으로 상기 회전축 주위의 회전 변환으로서 표현된다.
〔일반적인 경우의 포인케어 구면상에서의 변환〕
트위스트 배향의 액정층을 통과하는 빛이나 다른 배치로 적층된 위상차판을 통과하는 빛은 진상축 방위가 연속적으로 변화하거나, 진상축 방위가 불연속적으로 변화하는 것을 고려하여, 빛의 진행에 따라 연속적 또는 불연속적으로 변화하는 방향의 회전축을 갖는 포인케어 구면상의 회전 변환이 연속되는 것으로써 기술된다. 반면, 포인케어 구면상의 2점을 연결하는 위상차 물체에 의한 변환은 예외없이 S2축 주위의 회전과 S3축 주위의 회전으로 기술이 가능하다. 특히, 진동방향이 P편광으로 되어 있는 S1축 상의 점에서 S1이 양이 되는 빛은 각각 일회의 S2축 주위의 회전(앙각 P)과 S3축 주위의 회전(회전각 A)을 기초로 하는 하기 수학식 5와 같이 나열된 뮬러 행렬 Marb에 의해서 포인케어 구면상의 임의의 위치로 변환가능하다. 또, 식 중 P, A는 각각 S2축 주위, S3축 주위의 회전각이다.
(5)
광학 소자의 이러한 포인케어 구면상에서의 변환은 뮬러 행렬의 (1,1)요소로부터 (3,3)요소에 걸친 부분 정방 행렬에 반영되어 있다. 또, 스토크 벡터의 표기에 해당하는 뮬러 행렬의 요소를 "(O,O)요소", "(O,1)요소", ··· "(3,3)요소"와 같이 0에서부터 3의 지표로 표시한다. 즉, 제(x+ 1)행 제(y+ 1)열의 요소를 "(x,y)요소"로 표기한다.
[뮬러 행렬의 구체예: 거울〕
이러한 특성을 갖는 뮬러 행렬이지만, 구체적인 광학 소자의 예가 "편광과 그 응용"에 기재되어 있다. 여기서는, 특히, 이상적인 반사판(이후 "이상 반사판"으로 기재함)에 관해서 기재한다. 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이 반사 전후의 P와 S 좌표를 설정한다. 또, (41)은 샘플이고, P 및 S는 각각 P편광, S편광을 나타내며, P 편광은 입사면내 성분이고, 도 4b 중, 빛의 진행 방향은 지면(紙面)의 뒤측에서 앞측으로 향하는 방향이다. 이 경우, 빛이 수직으로 입사하여 반사후에 수직으로 출사하는 경우이더라도 P편광의 좌표축이 반전하는 효과에 의해서 S2축을 반전시킬 필요가 있다. 예를 들면,T(1, 0, 1, 0)으로 나타나는 입사광은 강도 1, 편파면방향 45°의 직선 편광을 나타내지만, 이것이 이상 반사판에 의해 반사되더라도 편광방향을 유지한 채 반사한다. 그러나, 출사광 좌표의 P축이 반전하는 한T(1, 0, -1, 0)로 표현되는 스토크 벡터가 되어 반사해야 한다. 따라서, S2축이 반전되도록 표현될 필요가 있다. 또한, 원형 편광은 시간적으로 회전하고 있는 전계의 회전방향을 반사면에 사영하면, 반사 전후의 회전방향이 보존된다. 그러나, 반사에 의해 진행방향이 반전하는 효과에 따라 회전의 좌우가 교체된다. 따라서, S3축을 반전시킬 필요가 있다. 이러한 효과에 의해서 이상 반사판의 뮬러 행렬 Mim은 도 3에 나타낸 좌표의 경우, 하기 수학식 6과 같이 된다. 즉 수학식 6을 만족하는 반사판을 이상 반사판으로 정의한다.
(6)
〔뮬러 행렬의 구체예: 편광판〕
다음, 편광판에 대해서 기재한다. 편광판은 편광판으로의 입사광의 특정방향 편파면 성분만을 선택적으로 흡수하는 것에 의해 편광판으로부터의 출사광을 한 방향의 직선 편광 성분만의 편광으로 가지런히 정돈하는 기능을 갖고 있다. 이 때, 흡수되는 편파면의 빛을 완전히 흡수하고, 투과되는 편파면의 빛을 완전히 투과하는 이상적인 편광판(이후, "이상 편광판"으로 기재한다)라고 가정하면, 방향 0°의 편파면 편광을 투과하는 편광판의 뮬러 행렬 MiP는 하기 수학식 7과 같이 된다.
(7)
[반대로 진행하는 빛의 행렬간의 관계〕
또한, 어떤 특정한 매질을 빛이 순방향으로 전파하는 경우와 역방향으로 전파하는 경우의 관계를 기술한다. 빛이 반대로 진행하는 경우의 뮬러 행렬 Mr은 순방향으로 진행하는 경우의 뮬러 행렬 Mf와 하기 수학식 8과 같은 관계가 있다.
(8)
또, 이는 도 3에 나타낸 바와 같이 P편광 또는 S편광 중 하나의 좌표가 반전되는 좌표의 경우이다. 이후, 행렬에 부여한 어포스트로피(apostrophe)는 이 변환을 나타내는 것으로 한다.
〔뮬러 행렬과 존 행렬의 관계〕
또한, 단색광에 의해 매체가 편광 소거성을 갖지 않은 경우 존 행렬 J를 별도로 구하면 존 행렬 J의 요소를 사용하여 뮬러 행렬 M의 각 요소를 구하는 것이 가능해진다. 본 발명에서의 검토에 의하면, 구체적으로는 하기 수학식 9에 나타낸 관계가 있고, 존 행렬을 기초로 뮬러 행렬을 형성할 수 있다.
(9)
다음, 상기 수학식 1 내지 수학식 9에 따른 수학적 사항에 따라 단일 편광판을 관찰자측에 배치한 경우 반사형 액정 표시 소자의 광학적 동작을 설명한다.
〔단일 편광판 반사형 액정 표시 장치의 특정 파장의 경우〕
우선, 단일 편광판 반사형 액정 표시 장치의 특정 파장의 경우에 관해서 설명한다. 반사형 액정 표시 장치로서 이미 설명한 바와 같이 도 1에 나타낸 액정 표시 장치를 설계하였다. 상술한 바와 같이, 빛이 편광판(21), 위상차판(22), 액정층(23)을 순차로 투과하고, 반사판(24)에 의해 반사하여 다시 액정층(23), 위상차판(22), 편광판(21)을 역방향으로 투과한다. 이 일련의 빛의 변화가 상술한 뮬러 행렬법에 의해 해석가능하다.
[콘트라스트의 물리적 요건〕
여기서, 도 1에 나타낸 경우로 한정하여 표시의 콘트라스트를 얻기 위한 수학적 요건에 관해서 설명한다. 이상 편광판을 사용하여 입사시와 출사시에 동일한 편광판을 통과하는 것, 반사판이 수학식 6에 의해서 표현되는 것, 위상차판과 액정층의 적층체에 의한 편광 상태의 변환이 수학식 5에 나타낸 바와 같이 포인케어 구면상의 두 개의 회전 변환에 의해 기술가능한 것을 이용하여 액정층의 설계지침을 명확하게 하는 것을 목적으로 한다. 특히, 수직입사·수직수광의 조건에서 수학적 요건을 구한다.
우선, 위상차판과 액정층의 적층체는 입사시에는 수학식 5에 정의한 Marb와 같이 기재된다. 또한, 이상 반사판 Mim이 작용한다. 그리고, 입사시와 반대 방향으로 빛이 진행하는 경우 위상차판과 액정층의 적층체는 수학식 8의 변환을 사용하여 Marb'로 표기할 수 있다. 또한, 이상 편광판은 입사시에는 수학식 7의 Mip로 표기되고, 출사시에는 Mip'로 된다. 이를 빛의 전파 순서로 작용시키면 편광판, 위상차판, 액정층, 반사판 구성에서의 빛의 편광 상태의 변환작용을 계산할 수 있다. 이렇게 하여 편광판과 위상차판 및 액정층의 적층체 뿐만 아니라 반사층으로 이루어지는 광학 소자 전체의 뮬러 행렬 MLCD는 하기 수학식 10과 같이 된다.
(10)
또한, 상기 MLCD에서의 빛의 전파에 의한 강도 변화(반사율)은 MLCD의 (O,0)요소를 보면 좋다. 왜냐하면, MLCD에 단위강도의 자연광T(1, 0, 0, 0)이 입사한 경우의 출력광의 강도를 나타내는 제0성분은 MLCD의 (0,0)요소만에 의해 정해지기 때문이다. 이를 계산하면, 하기 수학식 11과 같이 된다.
(11)
요컨대, 위상차판과 액정층으로 구성되는 위상차 물체에 의해 변환되는 편광 소자 투과 후의 직선 편광이 포인케어 구면상에서 S1-S2평면으로부터 앙각이 어느 만큼 위치하는지로 표시 소자 전체의 반사율을 결정하고, 그 때의 포인케어 구면상에서의 방위각 A와 무관계하다는 것을 알 수 있다.
여기서, 반사율이 최대가 되는 것은 cos2P가 최대치인 1를 나타내는 P = mπ(m은 정수)인 때, 요컨대 반사판상의 빛이 포인케어 구와 S1-S2평면의 교선상의 편광 상태에 있을 때가 된다. 이 때, 반사판에 입사하기 직전의 빛은 직선 편광이 되고, 반사율은 방위각 A에 의존하지 않는다. 요컨대, 반사율은 직선 편광의 진동방향에 의존하지 않는다.
한편, 반사율이 최소로 되는 것은 cos2P가 최소치인 0를 나타내는 P=(m+1/2)π(m은 정수)인 때, 요컨대 반사판상의 빛이 포인케어 구와 S3축의 교점상의 편광 상태에 있을 때가 된다. 이 때, 반사판에 입사하기 직전의 빛은 원형 편광이 된다. 반사율은 좌우 어느 쪽 원형 편광이어도 같다.
따라서, 편광판과 반사판이 1장씩 있고, 그 사이에 위상차판 및 액정층이 배치되어 있는 구성(도 1의 구성을 포함한다)에서의 명표시와 암표시에 필요한 조건이 정리되었다. 더욱 상세하게는, 충분히 밝은 표시가 실현되는 조건은 입사광이 반사판에 도달하였을 때, 진동방향이 임의의 직선 편광으로 되는 것이고, 충분히 어두운 표시가 실현하는 조건은 입사광이 반사판에 도달하였을 때, 회전방향이 임의의 원형 편광이 되는 것이다.
단일 편광판 반사형 LCD에 있어서, 외부에서 입사한 빛이 반사판면에 입사하기 직전으로부터의 편광 상태를 포인케어 구면상에서 고려하여 그 때의 앙각에 의해 표시의 콘트라스트가 예측가능한 것을 알 수 있다.
〔명표시 암표시의 포인케어 구에서의 변환 설명]
또한, 빛이 외부에서 입사하여 반사판에 도달하는 과정의 해석을 더욱 상세하게 한다. 위상차판을 통과한 빛이 명표시는 양호한 명표시, 암표시는 양호한 암표시가 되도록 액정층에 의해서 제어되도록 액정층이 설정되어 있는 상태를 포인케어 구를 사용하여 설명한다. 양호한 명표시에 해당하는 반사판상에서의 편광 상태(임의 방향의 직선 편광)및 양호한 암표시에 해당하는 반사판상에서의 편광 상태(임의 회전 방향의 원형 편광)로 변환될 때 빛의 경로를 도 5 및 도 6에 각각 나타내었다. 도 5는 편광판을 통과한 빛이 위상차판에 의해서 점 A로 변환되고, 액정층에 의해서 점 B로 변환되는 경우를 나타낸다. 또, 이후 특히 거절하는 일이 없는 한, 점 A, B, C에 대한 스토크 벡터를 각각 SA, SB및 SC로 표기한다. 명표시를 위해, 직선 편광의 진동 방향이 임의이기 때문에 일반적으로 점 B는 S1-S2평면과 포인케어 구면과의 교선(포인케어 구를 지구, S3축을 지축으로 보고 선정한 경우의 적도)위의 어느 것이어도 좋다. 또한, 도 6은 편광판을 통과한 빛이 위상차판에 의해서 점 A로 변환되고, 액정층에 의해서 점 C로 변환되어 원형 편광이 되는 경우를 나타낸다. 암표시를 위해, 원형 편광의 회전 방향이 임의이기 때문에 일반적으로 점 C는 S3축과 포인케어 구의 교점인 2점(포인케어 구를 지구, S3축을 지축으로 보고 선정한 경우의 북극 및 남극)의 어느 것이어도 좋다.
〔QOM의 개념의 도입〕
도 5 및 도 6에 나타낸 명표시 암표시의 변환을 도 1에 나타낸 바와 같은 구조로 생각한 경우, 액정층의 배향을 제어함으로써 포인케어 구면상에서 표현한 반사판면상에서의 편광의 벡터의 선단을 도 5 및 도 6과 같이 적절히 제어하는 것이 양호한 표시의 필요조건이다. 따라서, 위상차판은 액정층이 명표시 또는 암표시이어도 동일하다고 고려하여 외부로부터 제어가능한 액정층에서의 편광변환의 경로만을 한 개의 포인케어 구면상에 기재한 것이 도 7이다. 이 도면에서는 편광판 및 위상차판을 통과한 직후의 빛을 점 A로 기술하고, 그것이 명표시인 경우 액정층에 의해 점 B로, 암표시의 경우 액정층에 의해 점 C로 변환되는 경우를 표현하고 있다.
도 7에서 점 A는 최종적인 액정 표시 소자에서 결정된 점이지만, 액정층의 변조 동작의 가능성을 구하기 위해서 조정가능하다고 생각하는 것이 적당하다. 이는 위상차판의 광학 특성이 적시 적절하게 설정가능한 것에 대응한다. 따라서, 액정층의 콘트라스트 변조 능력을 구하기 위해서는 점 A를 고정하지 않고 액정층이 변조할 수 있는지 어떤지를 평가하는 수단이 필요하다.
도 8, 도 9 및 도 10은 각각 콘트라스트 변조가 양호한 경우(도 8 및 도 9)및 양호하지 않은 경우(도 10)이다. 도 8에서는 암표시의 반사판면상에서의 편광은 원형 편광이 되기 때문에 S3축상에 점 C가 존재한다. 한편, 명표시의 반사판면상에서의 편광은 직선 편광이기 때문에 S1-S2평면상에 점 B가 존재한다. 도 9는 상기 조건을 만족하고 있지 않지만, 점 A의 위치를 조정하는 것에 의해 도 8과 같이 점 B 및 점 C을 배치하는 것이 가능한 예이다. 요컨대, 도 9에서 점 A, 점 B 및 점 C가 점 A의 위치의 변환에 의해서 각각 점 A1, 점 B1, 점 C1로 옮겼다고 하였을 때, 점 C1이 S3축상에 점 B1가 S1-S2평면상에 존재하도록 하는 것이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 또, 포인케어 구면상에서 점 A로부터 점 B, 점 A로부터 점 C로의 변환 행렬은 점 A, 점 B, 점 C를 점 A1, 점 B1, 점 C1로 하여도 공통의 것이고, 점 A의 위치만을 점 A1로 변경하는 조작을 할 필요가 있다.
도 10은 이와 같이 점 A의 위치변경으로 점 B 및 점 C가 모두 양호한 위치로 변환할 수 없는 경우를 나타내고 있다. 요컨대, 어떤 식으로 점 A를 다른 점으로 이동시킨 경우(이 점을 점 A2로 한다), 그것에 대응하는 암표시의 편광을 나타내는 점 C2를 S3축상에 또한, 명표시의 편광을 나타내는 점 B2를 S1-S2평면상에 이동시킬 수 없는 경우이다.
다음, 도 8, 도 9 및 도 10을 어떻게 하여 구별할 수 있는지에 관해서 설명한다. 위상차판의 설계를 완전히 자유롭게 할 수 있다고 가정하면, 점 A의 포인케어 구면상의 위치에는 제약이 없게 된다. 이와 같이 점 A에 제약이 없을 때 점 B와 점 C를 적절히 설정하지 않으면, 양호한 콘트라스트 표시는 얻어지지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 점 A에서 점 C의 역변환인 점 C에서 점 A의 변환을 생각하고, 또한 이어 점 A에서 점 B라는 일련의 변환에 주목하였다. 이렇게 함에 따라, 점 A를 가정하지 않고 점 B와 점 C 서로의 위치관계가 명시된다. 또한, 본 발명에서는 출발점 C로서 S3축상의 점을 채용하는 것이 유효하다는 것을 발견하였다. 그 경우 최종점 B가 S1-S2평면에 오는지 어떤지를 보면, 콘트라스트 표시가 모두 양호하게 될 가능성이 있는지 어떤지를 판정할 수 있다. 요컨대, 점 C을 S3축상에 설정하였을 때 점 B가 S1-S2평면상에 오면, 액정층의 명표시와 암표시의 설정을 양호하게 하는 것이 가능하고, 그렇지 않으면 양호하지 않다고 판단하는 것이 가능하다. 또, 포인케어 구면상의 S3축상의 점은 2점 있지만, 서로 포인케어 구의 중심에 대하여 대칭점의 관계에 있고, 상기 변환에 있어서도 이 관계를 유지하고 있기 때문에 어느 쪽이어도 좋다.
이 변환의 경로와 이에 상당하는 액정 소자에서의 빛의 전파경로에 관해서 도 11 및 도 12에 나타낸다. 더욱 상세하게는, 이 빛의 전파경로는 도 12에 있어서 반사판(14), 암표시부(13b), 명표시부(13a) 및 반사판(14)의 순서로 진행하는 경로이다. 이 도면으로부터 분명한 바와 같이 액정층에 있어서의 콘트라스트변조의 가능성을 위상차판의 설계에 영향받지 않고 자신만으로 평가할 수 있는 것을 알 수 있다.
〔QOM의 형성〕
또한, 이러한 명표시와 암표시를 동시에 고려하여 액정층의 콘트라스트 표시의 양호함 정도를 정량적으로 검토하기 위해서 상기 도형적인 해석을 뮬러 행렬로 표현하는 것에 관해서 설명한다. 도 11의 AB 사이와 CA 사이에서 액정 배향이 다른 것을 고려한다. 더욱 상세하게는, 액정층을 제어하는 제어 인자 V(예컨대, 액정층의 인가 전압)에 의존한 포인케어 구면상의 변환 경로를 명시하기 위해서 반사판으로 향하여 진행하는 방향에서의 액정층의 뮬러 행렬을 M1c(V)로 기재하여 놓는다. 점 C에서 점 A로의 경로에서 V가 V1으로 선택되어 있는 경우, 이 경로에 해당하는 뮬러 행렬은 빛이 시간을 역행하는 것에 해당하고, 역행렬을 사용하여 (Mlc(V1))-1가 된다. 또한, 점 A에서 점 B로의 경로에서 V가 V2로 선택되어 있는 경우, 이 변환은 Mlc(V2)가 된다. 따라서, 점 C에서 점 A, 또한 계속해서 점 A에서 점 B 구면상에서의 변환은 Mlc(V2)(Mlc(V1))-1로 표기할 수 있다.
암표시 및 명표시의 경우 반사판상에서의 빛의 스토크 벡터는 포인케어 구면상의 점 C 및 점 B에 상당하기 때문에 상술한 바와 같이 각각 SC, SB로 하면, SB는 SC에 M1c(V2)(Mlc(V1))-1를 작용시켜 얻어진다. 요컨대, 하기 수학식 12와 같은 관계가 있다.
(12)
이어, Sc로서 S3축상의 점인 원형 편광T(1, 0, 0, 1)을 사용하여 SB의 값을 계산함으로써 액정층의 명/암 표시의 가능성의 판정이 가능해진다.
여기서, 도 11을 사용하여 이 경우의 물리적인 의미를 설명한다. Sc를 원형 편광으로 선택했을 경우, 점 A는 V1에서 양호한 암표시를 실현하도록 조정된 위상차판통과 직후의 편광을 나타낸다. 그리고, 점 A에서 V2에 대응하는 배향의 액정층에 의해서 점 B로 변환된다. 이 점 B에 대응하는 반사판상에서의 편광 상태는 명표시의 반사판면상에서의 편광 상태를 표현하고 있다. 따라서, SB의 포인케어 구면상의 S1-S2평면으로부터의 앙각에 의해 양호한 암표시가 이미 V1에서 얻어지고 있다고 하였을 때의 명표시의 반사율을 예측하는 것이 가능해진다. 이는, 가정한 액정층의 변조 정도를 반사율에 비례한 양으로서 정량적으로 표현가능하다는 것을 나타낸다.
이를 구체적으로 표현한다. V1및 V2의 경우에 액정층에서 반사판 방향으로 향하는 빛이 Mlc(V1) 및 Mlc(V2)에 의해서 포인케어 구면상에서 변환되는 경우를 생각한다. 이들의 변환 Mlc(V1) 및 Mlc(V2)는 일반적인 액정층에 의한 편광의 변환을 대표시킬 필요가 있고, 수학식 5에 비해 더욱 일반적인 취급이 필요하다. 변환 Mlc(V1) 및 Mlc(V2) 전후에서의 포인케어 구면상에서의 S3축으로부터 측정한 극각의 각도차를 각각 △P1및 △P2로 하고, 방위각(S1-S2평면에 사영한 방위각)의 시점과 종점에 대해 시점을 각각 AS1및 AS2, 종점을 각각 AE1, AE2로 정하는 것에 의해 Mlc(V1) 및 Mlc(V2)을 일반적으로 취급할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 하기 수학식 13과 같이 기술할 수 있다.
(13)
여기서, q는 1 또는 2이다.
따라서, 이를 수학식 12에 사용하여 SB를 구한다. 그 결과, 점 A가 공통이기 때문에 AS1=AS2조건을 쓰는 것에 따라 수학식 14와 같이 구할 수 있다.
(14)
여기서, 반사율을 결정하는 앙각 P는 S1-S2평면으로부터 측정한 것이고, 수학식 14에서는 S3축으로부터 측정하고 있기 때문에 이를 고려하면, 하기 수학식 15가 얻어진다.
(15)
이것과 수학식 11을 조합하면, 도 11 및 도 12에서 빛의 전파를 나타내는 M1C(V2)(Mlc(V1))-1의 (3,3)요소만을 사용하여 콘트라스트 표시의 가능성을 반사율에 비례하는 정량적인 값으로 예측가능하다. 따라서, 명표시 및 암표시간의 변조량을 QOM에 의해 수학식 16과 같이 정의하고, 이를 사용하여 액정층의 변조 가능성을 평가하는 것으로 한다. 단, 식 중에서 MlC(V1) 및 MlC(V2)은 어느 것도 제어 인자 V에 의해서 제어된 액정 배향을 갖는 액정층을 층법선 방향으로 통과하는 특정파장의 빛에 작용하는 뮬러 행렬이고, "33"의 첨자는 뮬러 행렬의 원형 편광 성분의 변환 관계를 결정하는 행렬 요소이다.
(16)
〔QOM의 특성〕
상기 설명에서는 암표시를 실현할 때 제어 설계 파라미터(전압)을 V1으로 하고, 명표시를 실현할 때를 V2로 했지만, 이들의 액정층은 일반성을 잃지 않고 수학식 13과 같이 표기할 수 있기 때문에 역행렬과 전치행렬이 동일한 행렬이 된다. 따라서, 하기 수학식 17과 같이 된다.
(17)
요컨대, 지금까지의 설명과는 반대의 제어 설계 파라미터의 조합으로, 암표시가 V2로, 명표시가 V1로 되어도 수학식 16은 동일하게 변조 가능성을 표현하고 있다. 따라서, QOM에 사용하는 제어 상태는 명표시 암표시를 미리 정할 필요가 없다. 바꾸어 말하면, QOM은 명도 변조 가능성만을 평가하는 일반식으로서 유용한 특성을 갖고 있다.
따라서, 본 발명에서는 빛을 변조하는 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가할 때, 각 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬에 의해 각각 나타내고, 그들을 빛의 통과 순서로 좌로부터 곱셈하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 한다. 광학 변조 소자의 제어 인자 V(본 실시예에서는 전압)=V1, V2에 관해서 한 편이 암표시(V1)이고, 다른 편이 명표시(V2)라고 하고, V=V1및 V2인 때, 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체에 입사한 직후까지 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)로 한다. 그 때, 역변환인 M(V1)-1를 구하여
Mα= M(V2) M(V1)-1
로 표현되는 뮬러 행렬 Mα를 구한다.
이어, 상기 위상차 물체에 있어서의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고, 이 QOM을 상기 액정 변조 소자에 있어서의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시의 값과 암표시의 값과의 차에 비례하도록 구성하며, 이 명표시와 암표시와의 명도의 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가한다.
〔평가 계산예 1]
액정층으로서 가장 광범하게 사용되고 있는 액정층이 양의 유전 이방성 및 수평 배향의 액정 조성물 조합에 의해 특징되는 경우, 단일 편광판 반사형 표시의 명암 표시의 변조 가능성을 QOM을 사용하여 평가하고, 액정층의 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 조건을 구하였다. 더욱 구체적으로는, 네마틱 액정 물질의 수평 트위스트 배향하고 액정층에 전압이 인가되어 있지 않은 경우(V1=0)를 하나의 제어 상태로 하고, 액정층에 충분히 높은 전압이 인가된 경우를 가정하여 액정층에 전압 V2= ∞가 인가되어 액정층이 편광 변환 특성을 전혀 갖지 않은 경우를 또 하나의 제어상태로 하였다.
액정층에 전압이 인가되어 있지 않은 상태(V1=0)는 1축 결정이 빛의 진행에 따라 층평면내에서의 방향을 바꾸는 지상축(遲相軸)을 갖도록 배향하고 있는 광학매체에 의해 표현가능하고, 존 행렬을 해석적으로 계산할 수 있다. 존 행렬의 행렬 요소를 사용하여 수학식 9에 따라 뮬러 행렬로 변환하였다. 또한, 편광 변환 특성을 갖지 않은 매체(V2= ∞에서의 액정층)은 존 행렬에 있어서도 뮬러 행렬에 있어서도 단위 행렬이 된다. 이들을 수학식 16의 두 개의 행렬로서 사용하여 QOM을 구하였다. 그 결과, 하기 수학식 18이 얻어졌다. 여기서, △n은 액정 물질의 상광선과 이상광선의 굴절율차, d는 액정층의 두께, λ는 파장, Φtw는 배향의 상하 기판사이에서의 방향의 차로서 주어지는 트위스트각이다.
(18)
파장 λ는 가시 광선 영역의 중앙 파장인 550nm로 설정하고, 횡축을 트위스트각, 종축을 △nd로 풀롯팅하여 QOM을 도 13에 나타낸다. 수학식 18은 트위스트각에 관해서 우함수이고, 트위스트각은 양의 경우만을 나타낸다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 트위스트가 없는 배향에서는 콘트라스트 표시가 가능한 경우(△nd가 λ/4, 3λ/4 등의 경우)와 콘트라스트 표시가 불가능한 경우(△nd가 λ/2, λ등의 경우)가 교대로 나타나는 공지된 결과를 나타낸다. 특히 주목해야 할 것은 트위스트각을 준 경우, 트위스트각 70°부근, △nd가 240nm 부근에서는 QOM의 피크가 연장하는 방향이 도 13에서의 △nd의 축과 평행하게 된다. 이 영역에서는 QOM의 값이 수학식 18 내의 λ에 대응하지 않으며, 550nm 이외의 다른 가시 광선 파장의 빛이더라도 양호한 특성 실현을 예측할 수 있다.
이후, 이와 같이 "Q0M의 값이 △nd의 값(또는 그것을 파장 λ로 나눈 △nd/λ의 값)에 관해서 불변이고, 또 QOM이 최대치 1이 된다"고 하는 기준을 기준 C1으로 칭한다.
평가 함수 QOM과 기준 C1의 조합이 단지 양호한 콘트라스트 표시를 제공할 뿐만 아니라, 양호한 색특성을 실제로 제공하는 것을 확인하기 위하여 본 발명에서는 다른 파장의 빛까지 취급할 수 있고, 표시의 색특성까지 예측가능하게 하는 상세한 평가 방법을 구축하였다.
[단일 편광판 반사형 액정 표시 장치에서 시감도를 고려한 경우〕
상기 설명에서 구축한 평가 함수 QOM은 어떤 단일 파장의 빛에 대한 변조량이다. 이를 사람이 느끼는 시감도나 색정보를 고려하여 확장하고, 더욱 유효한 정보를 제공하는 평가 함수를 구축하였다.
우선, 수학식 16을 도출할 때, QOM을 반사율에 비례한 값이 되도록 적절히 정의하고, 물리적으로는 양호한 암상태를 실현한 뒤에 명표시의 반사율을 표현하도록 정의한 것을 이용한다. 이러한 특성이 보증되어 있기 때문에 CIE 1931 표준 색도계에 의해서 정해지는 3자극치를 일반 반사 스펙트럼으로부터 구하여 등색 함수 및 광원 스펙트럼을 고려한 평가가 가능해진다. 요컨대, 하기 수학식 19와 같이 정의된 평가 함수 FOM은 시감도에 의한 중량을 고려한 가시광선 파장 범위의 변조량의 참고가 된다.
(19)
여기서, 평가 함수 QOM은 수학식 16으로 주어지고, λ는 빛의 파장이며, y(λ)는 CIE 1931 표준 광 측정기에서 정해지는 표준 비시감도 곡선이고, S(λ)는 평가에 사용되는 광원의 스팩트럼이며, 액정 표시 장치의 사용장소의 광원에 따라 선택되는 것이고, K는 비례상수로 하기 수학식 20과 같이 FOM의 최대치가 1이 되도록 하는 것이다.
(20)
또한, S(λ)로서, 실제로 사용된 광원 스펙트럼을 사용하거나 또는 표준광원 D65의 스펙트럼을 사용하여 FOM_ Y를 하기 수학식 22와 같이 정의함과 동시에 등색함수(CIE 표준 광측정기를 위한 표준 비시감도 곡선) y를 등색함수 x 및 z로 변경하고 FOM_ X 및 FOM_ Z를 하기 수학식 21 및 수학식 23과 같이 정의한다.
(21)
(22)
(23)
이 경우, K는 하기 수학식 24와 같이 된다.
(24)
FOM_Y, FOM_X 및 FOM_Z를 각각 CIE 1931의 3자극치의 Y, X 및 Z라고 간주하는 것에 따라 색도좌표를 계산하는 것이 가능해진다. 색도는 양호한 암 표시가 실현한 뒤에 명표시의 색도인 것은 말할 필요도 없다. 이렇게 하여 가시광선 파장의 전역을 고려한 변조 가능성 및 색특성의 예측이 가능해진다.
〔평가 계산예 2〕
상술한 평가 계산예 1에 기재된 조건에서, 수학식 19에 정의된 FOM을 계산하였다. 광원 스펙트럼은 표준광원 D65를 사용하였다. 횡축을 트위스트각, 종축을 △nd로 평가 함수 FOM의 값을 도 14에 나타낸다. 여기서, 가시광선 파장에 걸치는 적분을 할 때, 피적분함수 중 평가 함수 QOM을 계산할 때 △n의 파장 의존성을 고려해야 하지만, 여기서는 일반적인 액정 물질인 ZLI-4792(머크사 제)의 파장 분산 특성을 사용하였다.
그 결과, 단일 파장 550nm의 평가 함수 QOM의 계산 결과(도 13)에서는 동일한 값 0.996을 나타내고 있는 트위스트각= 0°, △nd=137nm인 점과 트위스트각= 0°, △nd= 412nm의 점이 다른 시감명도(시감 반사율)을 갖는 점으로 표현할 수 있는 것을 알았다. 더욱 구체적으로는, 트위스트각= 0°, △nd= 137nm의 점에서는 평가 함수 FOM은 0.976이고, 트위스트각= 0, △nd=412nm의 점에서는 평가 함수 FOM은 0.845이다. 따라서, 수학식 19에 의한 특성예측에 의해 가시광선 영역 전체에 걸친 시감명도를 예측할 수 있다.
또한, 동일한 조건에서 수학식 21 내지 수학식 23의 정의를 사용하여 CIE 1931의 3자극치 X, Y 및 Z를 구하고, x좌표 및 y좌표를 계산하였다. 그 결과를 x좌표와 y좌표로 나누어 도 15 및 도 16에 나타내었다.
도 14의 시감명도에 해당하는 평가 함수 FOM에 색정보 X 및 Z를 추가하고, 표시색까지 포함시킨 상세한 특성 예측이 가능하다. 예컨대, 밝기가 양호한 두개의 점(45°, 380nm)과 (70°, 240nm)에서는 전자의 평가 함수 FOM이 0.917, 색좌표가(x,y)=(0.3775, 0.4604)인 것에 비하여, 후자의 평가 함수 FOM은 0.998, 색좌표가(0.3123, 0.3293)이다. 따라서, 양호한 암표시가 가능하고, 명표시의 밝기(F0M)이 충분하더라도, 화이트 밸런스가 다른 표시로 된다. 이와 같이, 수학식 21 내지 수학식 23에 의해 액정층의 색특성을 예측할 수 있다.
또한, 양호한 명표시와 양호한 화이트 밸런스가 양립할 가능성이 있는 설계조건을 밝히기 위해서, 수학식 19의 FOM의 값과 CIE 1931 색도 좌표계에 의해 사람의 시각특성을 반영하고, CIE 1931 색도 좌표계에서 계산 가능한 ClE1976 L*a*b*계(이후 ClE LAB계로 약기)의 a*, b*를 수학식 21 및 수학식 23으로부터 계산하여 도 14에 a*, b*과 조합하여 양호한 표시의 가능성이 있는 조건을 구하였다.
그 결과를 도 17에 나타낸다. 도 17의 점선으로 둘러싸인 영역은 FOM이 0.8이상 1.0이하 또한 a*이 -8이상 10이하 또한 b*이 -13이상 5이하를 만족하는 영역이고, 한편 도 17의 실선으로 둘러싸인 영역은 FOM이 0.9 이상 1.0이하 또한 a*이 -3이상 5이하 또한 b*가 -8이상 0이하를 나타내는 부분이다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 점(70°, 210nm) 부근의 극히 근방과, 점(60°, 260nm)의 근방에서만 양호한 명표시와 화이트 밸런스가 양립하는 영역이 있다는 것을 알 수 있다. 또, 판정에 사용한 a*, b*의 값의 범위는 이 좌표와 실제의 사람의 주관 평가를 실시한 색채학의 실험결과를 고려하여 정한다. 여기서, 점(60°, 260nm)은 V2가 무한대인 때 양호한 특성이 되지만, 후술하는 평가 계산예 3에 분명한 바와 같이 전압이 유한인 경우에서 양호한 조건으로 전압을 증가해 가더라도 이 점(60°, 260nm)에 접하는 양호한 조건이 실현하지 않기 때문에 이후 취급하지 않는다.
따라서, 전압 무인가와 무한대 인가의 조건을 기초로 액정층의 명도 변조 능력이 가장 양호한 것은 트위스트각 70도 및 △nd가 210nm인 경우이거나 또는 트위스트각 60도 및 △nd가 260nm인 경우 두개의 경우라고 말할 수 있다. 이는, 일본 특허 공개 제2-236523호에 기재된 트위스트각 63도 및 △nd가 193nm 보다 더욱 양호한 조건인 것을 도 17에 의해 알 수 있다. 상기 일본 특허 공개 제2-236523호에 있어서, 편광판과 액정층의 배향 방향을 특정 방향으로 한정하고, 또한 특정 파장만으로 구한 방법을 채용하고 있지만 본 발명의 방법에 의해 보다 정밀한 특성 예측을 하면 다른 조건이 최적이라는 것을 알 수 있다.
실제, 트위스트각 63도 및 △nd가 193nm에서는 평가 함수 FOM, a*및 b*이 순차로 0.992, -1.622, 1.527인 것에 비하여, 트위스트각 70도 및 △nd가 210nm에서는 평가 함수 FOM, a*및 b*이 순서대로 0.998, -1.141, -0.371이고, b*의 값에 차이가 나타난다. 이것으로부터 화이트 밸런스 관점에서 트위스트각 70°및 △nd가 210nm인 것이 양호한 명도 변조를 나타내는 것을 알 수 있다.
여기서, 기준 C2로서「전압세트(V1, V2)에서 구한 FOM이 0.9 이상 1이하, 또한 a*이 -3이상 5이하, 또한 b*가 -8이상 0이하를 나타낸다」라는 기준을 갖는 것으로 한다.
요컨대, 도 17의 실선으로 둘러싸인 영역은 기준 C2에 의해서 선택된 최적치이다.
먼저 기준 C1에서 넓은 파장으로 양호한 콘트라스트 변조를 나타내는 영역과, 기준 C2에 의한 양호한 색특성을 나타내는 영역은 실질적으로는 동일한 것이고, 실제로 인접한 설계 조건이 각각에서 최적치로서 선택된다. 따라서 이후, 간편하게 하기 위해 기준 C1을 기초로 최적 조건 탐색을 한다.
또한, 본 발명에 의한 방법을 사용하는 것에 따라 액정층에 가정한 두 개의 배향 상태의 중간적인 배향을 사용하더라도 콘트라스트 표시 가능성에 관해서 평가가 가능하다. 따라서, 본 발명에 의한 방법을 중간 액정 배향에 대하여 사용한 설계예에 관해서 이하 설명한다.
〔평가 계산예 3(트위스트가 없는 유한 전압의 경우)〕
상술한 평가 계산예 1 및 2와는 달리, 액정층에 인가되는 실제의 전압에서의 액정 배향을 고려한 설계를 본 발명의 방법에 의해 실시하였다. 수학식 16에 기재된 QOM을 액정층이 수평 배향으로 또한 트위스트가 없는 조건으로 한정하여 계산하였다. 이 때, 광학적 작용을 조사하기 위해서, 액정 물질로서 대표적인 액정(ZLI-4792)의 탄성 상수, 유전 상수를 사용하였다. 또한, 액정층 두께 d를 3㎛로 하고, 전압을 인가한 경우의 액정 배향을 전압이 0V 내지 1OV에 걸쳐 연속체 이론에 따라서 계산하였다.
다음, 이 액정 배향에 의한 광학 특성을 계산하였다. 이 액정 배향의 층 두께 3㎛을 100분할하고, 원래 연속체인 액정층의 광학 작용을 이산화하는 것에 의해 액정층 전체의 광학적 특성을 표현하였다. 이후, 이산화된 각 부분을 액정미소요소로 칭한다. 액정 미소 요소의 집합체에 의해서 표현된 액정층에 있어서의 빛의 전파특성은 각각의 액정 미소 요소의 액정 배향 방향을 대표하는 배향축을 갖는 1축성 복굴절체에 있어서의 빛의 전파 특성의 적층체로 계산된다. 이 일련의 액정층의 광학 특성을 광축이 경사를 갖는 경우 취급할 수 있는 존 행렬법에 의해서 계산하였다. 여기서, 액정층의 광학적인 작용을 조사하는 것을 목적으로 하기 때문에 파장 λ에 대하여 액정 물질의 광학 이방성 △n의 비를 가변시켜 이후의 계산을 실시하였다. 그리고, 액정층의 층 법선 방향으로 통과하는 빛의 존 행렬을 수치 계산에 의해서 구하였다.
따라서, 각 전압에서의 액정층의 편광 변환 특성을 존 행렬로써 표현하고, 이를 수학식 9에 의해 뮬러 행렬로 변환하며, 또한 수학식 16에 따라 평가 함수 QOM을 계산하였다. 계산시, 수학식 9에 의한 뮬러 행렬을 다른 전압에 대해 표로 준비하고, 그 중에서 소망하는 두개의 전압의 조합으로 수학식 16을 계산함으로써 임의의 두개의 전압의 조합으로 QOM이 계산가능하도록 하였다. 전압 V1으로서, 0V와 3V를 선택하고, 또 하나의 액정 배향을 정하는 전압 V2를 변수로 하며, 또한 계산에 있어서 가변인 △n/λ에 액정층 두께 d를 곱한 △nd/λ를 변수로 하여 이 두개의 변수에서의 QOM의 값을 도시하였다. V1가 0V의 경우와 3V인 경우에 각각 도 18 및 19에 나타내었다.
전압 V1가 0V인 경우를 나타낸 도 18에 의하면, 예컨대, △nd/λ를 약 0.3으로 한 경우, V1의 전압(OV)과 V2의 전압 (1OV) 사이에서 콘트라스트 표시가 가능해지고, △nd/λ를 약 0.5로 선택한 경우, V2의 전압 3V와 V1의 전압과의 조합으로 콘트라스트 표시가 가능해지는 것을 알 수 있다.
또한, 전압 V1가 3V인 경우를 나타낸 도 19에 의하면 △nd/λ을 약 0.5로 선택한 경우, 전압 V2가 0V인 때, 양호한 콘트라스트 표시가 가능하고, △nd/λ을 약 0.7로 선택한 경우, V2의 전압 10V와 V1의 전압의 조합으로 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법에 의해서 다른 제어 상태에 있는 액정층의 조합이 콘트라스트 표시가능한지 어떤지가 계산된다. 또한, 이 QOM을 수학식 19에 사용하면 FOM도 계산 가능하고, 또한, 수학식 21 내지 수학식 23에 의해서 색특성도 예측가능하다.
요컨대, 상술한 평가 계산예 1과 같이 하나의 전압이 무한대인 경우와 달리실제의 액정층에서는 유한의 전압 밖에 인가할 수 없는 것을 고려한 편광 변환 작용의 잔류 효과를 고려한 설계가 본 발명의 평가수단에 의해 가능한 것을 나타내고 있다.
〔평가 계산예 4(트위스트가 있고, 유한전압의 경우)〕
또한, 이와 같이 유한 전압에서의 실제 액정 배향을 고려한 액정층의 설계를 위해 트위스트각이 0도 이외인 경우도 포함시켜 QOM을 구하였다. 계산 방법은 평가 계산예 2와 같고, 또한 액정층에 트위스트 배향을 사용했다. 트위스트는 액정층을 샌드위칭하는 기판 계면에서의 액정 배향 방향을 변경 하고, 또한 액정층에 자연스럽게 트위스트를 유기하는 카이랄 첨가제(chiral dopant)를 그 경계조건에 일치하는 트위스트각이 되는 양만 혼입한 배향 상태를 사용함으로써 실시되었다. 이 트위스트각은 0도에서부터 180도까지 변화시켰다. 트위스트의 양음에 의존하지 않는 결과이기 때문에 여기서는 양의 경우만을 계산에 사용한다.
그 결과를 도 20 내지 도 24에 나타내었다. 이들의 도면에서 도 18 및 도 19와는 달리, 미리 V1와 V2를 모두 고정하고, 횡축을 트위스트각으로 하였다. 또한, 종축은 도 18 및 도 19와 같이 △nd/λ로 하였다. 도 20 내지 도 24는 각각의 V1, V2의 조합이(OV, 1OV), (1.6V, 4.8V), (1.6V, 4V), (1.6V, 3.2V) 및 (1.6 V, 2.4V)가 되도록 하는 경우의 결과이다.
V1으로서 OV, V2로서 1OV로 한 도 2O은 V2에서의 액정층이 완전히 편광 변환 특성을 가지지 않는 경우에는 550nm의 빛에서의 계산 결과인 도 13과 일치한다. 그러나, V2를 10V로 한 경우, 액정층이 완전히 기판에 수직으로 배향하고 있는 것은 아니기 때문에 편광 변환 특성이 잔류하고, 양자에는 약간의 차이가 있다. 또, 도 13은 550nm의 빛을 사용하고 있기 때문에, 종축의 값을 550nm로 나누는 것에 따라 종축을 일치시킬 수 있다. 또한, 횡축의 범위에 관해서는 도 20은 도 13의 1/2이다.
상기에 나타낸 바와 같이, 유한 전압에서의 트위스트 배향에 관해서도 QOM을 계산할 수 있다. 또한, 실제 액정 표시 소자에 있어서의 구동방법을 고려한 것이 도 21 내지 도 24이다. 통상, 액정층의 배향이 변화하는 최저 문턱 전압 부근 뿐만 아니라 그보다 더 높지만 문턱 전압의 3배 보다는 낮은 전압을 사용하였다. 상기 범위에서 전압의 조합을 사용하여 V1이 문턱치인 1.6V의 경우에 QOM을 구하였다.
각각의 도면에서 판단기준 C1을 사용하면, 양호한 표시가 되는 트위스트각과 △nd/λ의 조합은 하기 표 1과 같이 된다. 또, 비교를 위해 도 13의 기준 C1에서의 판단 결과, 도 17의 기준 C2에서의 판단 결과 및 도시하지 않은 계산 결과의 경우도 더불어 나타내었다.
표 1
이 결과 중에서 V2/V1가 유한하게 되는 것을 선택하고, V2/V1에 대하여 양호한 명표시가 얻어지는 트위스트각과 △nd/λ를 플롯팅한 것이 도 25이다. 도 25의 샘플점은 표 1의 값이고, 액정층 설계의 주요 조건인 트위스트 각도와 △nd/λ을 실제로 사용하는 두 개의 전압 V1과 V2에 있어서 어떻게 설정하는 것이 적당한가를 나타낸다. 이 조건을 만족하여 작성된 반사형 액정 장치는 양호한 콘트라스트 표시가 가능하다. 도 25의 실선은 트위스트각에 대한 근사식으로 수학식 25에 의해서 정해진다.
(25)
또한, 도 25의 점선은 △nd/λ에 대한 근사식으로 수학식 26에 의해서 정해진다.
(26)
이러한 수학식에 의해서 V2V1인 전압의 조합(V1, V2)를 사용할 때, 트위스트각 및 △nd/λ을 어떻게 정하는 것이 적당한가를 알 수 있다. 수학식 26은 기준 C1에 의한 결과이지만, 표 1에 나타낸 바와 같이 보다 상세한 기준 C2에서는 이 값의 86%정도의 값이 적당하다. 따라서, 하기 수학식 27에 나타낸 바와 같이, 상한을 수학식 26에 의해서 정하고, 하한을 수학식 26에서 0.86를 곱한 것에 의해 정한다.
(27)
또, 본 발명의 평가 방법의 결론은 대표예로서 특정한 액정 물질(ZLI-4792)의 물리적 상수를 사용한 경우의 예를 개시하고 있고, 다른 물리적 상수의 액정 물질을 사용한 경우나 실제의 액정 물질이 다른 물성치를 갖고 있는 경우에는 이것과는 다른 수학식으로 근사되는 결과가 될 수 있는 것이 분명하고, 본 발명의 설계 방법에 있어서는 이들도 모두 설계가능한 것은 말할 필요도 없다.
이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 평가 방법은 특히 단일 편광판을 사용한 반사형 액정 변조 소자를 완전히 일반적으로 취급할 수 있다. 요컨대, 기판에 대한 배향의 앙각을 전압에 따라 변경하는 것 이외에, 액정층의 배향이 기판면내에서의 방위각을 변경하는 것, 배향이 제어 인자에 의해서 불연속으로 변화하는 것, 제어 인자의 순간값 뿐만 아니라 과거의 제어 인자의 값에 의해서 복수의 배향을 취하는 히스테리시스 특성이 있는 것이어도 본 발명을 적용할 수 있다.
〔위상차판의 설정방법〕
또한, 위상차판의 특성 및 방향은 액정층의 설계가 정해지고 나서 선택하면 좋다. 더욱 구체적으로는, 액정층이 양호한 콘트라스트 표시 특성을 실현하도록 설계하고 그 때 도 11에 나타낸 바와 같이 점 C와 점 B가 위치하기 때문에 이 포인케어 구상에서 위상차판 투과 후의 편광 상태를 나타내는 점 A를 구한다. 이 경우에는 그 때의 액정 배향을 사용하여 도 11의 점 C(원형 편광)를 기초로 점 A를 구하면 좋다. 이어, 위상차판은 포인케어 구의 적도에 의해 나타나는 직선 편광으로부터 점 A에 의해 나타나는 편광 상태를 준비하는 작용을 갖도록 배열될 수 있다.
더욱 상세하게는, 점 A에서 점 C로의 변환을 제공하는 전압 V1를 암표시로 하고 싶은 경우, 임의의 직선 편광을 점 A로 변환하는 것만으로 전압 V1으로 암표시가 자동적으로 실현된다. 직선 편광을 포인케어 구면상의 임의의 위치로 변환하는 것은 "편광과 그 응용"에 기재된 바와 같이, 위상차판을 편광판과 액정층 사이에 부가적으로 사용하는 것으로 용이하게 실현된다. 이는 부가적인 위상차판에 의해서 포인케어 구면상의 적도가 있는 직선 편광을 나타내는 점이 회전 변환에 의해서 구면의 임의의 점으로 변환할 수 있는 원리를 이용하면 좋다. 부가적인 위상차판은 특히 1장으로 제한되는 것은 아니며 0장을 포함하여 임의의 매수를 사용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 점 A가 적도상에 있을 때는 0장이고, 그 이외의 경우는 1장 이상의 부가적인 위상차판을 사용한다. 또한, 직선 편광 방향은 편광판의 방향에 의해서 정해지지만 포인케어 구면상에서는 적도상의 점이 다른 경도의 점으로서 표현되기 때문에 상기 부가적인 위상차판의 특성에 따라 설정된다. 즉, 부가적인 위상차판이 점 A의 편광 상태를 실현하도록 설정하면, 필연적으로 점 A의 편광 상태를 실현하는 적도상의 점이 구해진다. 즉, 편광판의 방향도 결정된다. 이상의 원리로, 점 A의 편광 상태를 실현하는 것이 가능하고, 일반적으로 무한대로의 조합이 실현된다. 이러한 자유도를 살려 예컨대, 복수의 파장으로 양호한 암표시를 실현하는 위상차판 및 편광판의 설정이 가능하다.
이상과 같은 부가적인 위상차판의 배치에 대하여 본 발명의 방법으로 이미 액정층의 설정이 정해지고 있는 경우에는, 위상차판 및 편광판의 설정을 변경하더라도 전압 V1으로 양호한 암표시가 실현하는 것과 동시에, 전압 V2로 양호한 명표시가 실현되는 것이 보증된다. 즉, 부가적인 위상차판의 조건 변경에 의해서도 액정층의 설계를 변경할 필요가 없고, 반사형 액정 표시 장치 전체의 최적화를 위한 설계 단계수가 경감된다.
또한, 전압 V1를 명표시로 하고 싶은 경우는 또 하나의 전압 V2를 암표시로 설정하면 좋고, 이 방법은 상기 V1에 대하여 행한 것과 같고 V1과 V2가 교체된 것일 뿐이다.
더욱 상세하게는, 이러한 평가 방법을 사용함으로써 편광판을 1장 사용한 반사형 액정 변조 소자의 변조 능력의 예측이 편광판이나 위상차판의 특성을 미리 가정하지 않고 평가가능해진다. 그 결과, 반사형 액정 변조 소자의 변조 가능성이 가장 높은 액정 변조 소자가 설계가능하고 양호한 콘트라스트 표시의 액정 변조 소자가 실현된다.
또, 본 발명에 따른 광학 변조 소자의 평가 방법을 하기와 같이 구성하여도 좋다. 즉, 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자의 설계 평가 수단은 변조에 사용하는 제어 인자 V의 적어도 두개의 값 V1, V2에 있어서, 수학식 16에 따라 정해지는 최대치 1, 최소치 0을 갖는 평가 함수 QOM을 사용하여 이 값을 갖는 특정 파장에서의 액정 변조 소자의 광학 설계의 적부를 판단하는 정량적인 설계 수단을 가질 수 있고, 이에 의해 반사형 액정 변조 소자의 콘트라스트 표시 가능성이 평가가능하다.
또한, 하기와 같이 구성하여도 좋다. 즉, 평가 수단은 콘트라스트 표시 가능성을 단일 파장으로 평가가능할 뿐만이 아니라, 또한 다른 파장에서의 콘트라스트 표시 가능성도 평가할 수 있도록 확장하는 것이 가능하다. 요컨대, 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 액정 표시 소자의 설계 평가 수단은 표시에 사용하는 제어 인자 V의 적어도 두개의 값 V1, V2에 있어서, 수학식 19에 의해 정해지는 최대치 1, 최소치 0를 갖는 평가 함수 F0M을 사용하여 이 값을 갖는 액정 변조 소자의 가시 광선 파장역에 걸치는 광학 설계의 적부를 판단하는 정량적인 설계 수단을 가질 수 있고, 이에 의해 시감도를 고려하여 가시광선 파장 전역에서의 콘트라스트 표시 가능성을 예측할 수 있다.
또한, 하기와 같이 구성하여도 좋다. 즉, 콘트라스트 표시 가능성의 평가에 시감도를 고려할 뿐만 아니라 화이트 밸런스가 평가 가능한 평가 방법으로의 확장이 가능하다. 요컨대, 상기 액정 변조 소자의 설계 평가 수단이 수학식 22에 정의되는 최대치 1을 갖는 평가 함수 FOM_Y를 소정의 값 이상으로 하도록 설정되고, 또한 수학식 21 내지 수학식 23에 정의되는 FOM_X, FOM_Y, FOM_Z에서 CIE에 정의된 3자극치 X, Y, Z를 구하고, 계산가능한 임의의 색도좌표의 값을 구하여 이 값을 갖는 액정 변조 소자의 화이트 밸런스의 적부를 판단하는 정량적인 설계 수단을 가질 수 있고, 이 구성은 양호한 반사 액정 변조 소자의 설계에 유효하다. 여기서, 광원스펙트럼은 조명에 사용하는 광원의 스펙트럼이어도 좋고 이것이 분명하지 않은 경우에는 예컨대, 표준광원 D65의 스펙트럼이어도 좋다.
또한, 이들의 설계평가 방법을 사용하여 구체적으로 액정 변조 소자를 설계하는 것이 가능하다. 더욱 상세하게는, 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 액정 배향의 설정에 있어서 또한, 사용되는 빛의 파장의 적어도 하나의 파장에 있어서, 또한 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나에 있어서, 수학식 16의 QOM치를 0.9이상으로 하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 단일의 파장에 있어서 양호한 액정 변조 소자를 실현할 수 있다.
또한, 가시광선 파장에서의 시감도를 고려한 것으로 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부전계응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 액정 배향의 설정에 있어서, 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나에 있어서, 수학식 19의 FOM치를 0.9이상으로 하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 콘트라스트가 양호한 변조를 실현한다.
또한, 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나로 사용되는 빛의 파장역의 적어도 일부의 파장역에서 수학식 16에 의해 정의되는 QOM의 값이 0.9이상인 값을 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 상기 FOM을 구하는 것에 의해 간편하게 동일한 최적화가 가능해진다.
또한, 적어도 한 개의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나로 사용되는 빛의 파장역에 대하여 FOM의 값이 0.9이상이 되도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 양호한 변조가능성을 가진 액정 변조 소자 및 이를 포함하는 액정 표시 장치가 실현된다.
또한, 화이트 밸런스를 고려하면, 상기 액정 변조 소자는 수학식 21 내지 수학식 23으로부터 계산되는 색도가 소정범위가 포함되도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 반사 액정 변조 소자를 얻을 수 있다. 즉, 양호한 흑백표시의 반사형 액정 변조 소자를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 설계단계에서 액정 변조 소자의 콘트라스트 변조 가능성을 평가하기 위해, 상기 수학식 16은 통상 사용되는 존 행렬 형식으로부터 변환함으로써 용이하게 계산된다. 이를 평가하는 수단으로서, 복수의 외장 강도에서 액정 소자의 편광 전파 특성 계산 수단을 갖고, 이것이 존 행렬의 형식으로 표현되어 있을 때, 수학식 9에 따라 뮬러 행렬로 변환하는 수단을 갖는 구성으로 할 수 있고, 이 뮬러 행렬요소를 사용하여 수학식 16의 평가 함수를 계산하는 수단이 유효하다.
또한, 구체적으로 이들을 실행하여 얻어지는 반사형 액정 변조 소자는 ⅰ)V1은 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 이하의 전압이고, V2는 문턱 전압의 5배이상의 전압이며, ⅱ)트위스트각은 70도 이상 73도 이하이고, ⅲ)사용 파장의 적어도 하나의 파장 λ에서 액정 물질의 굴절율차 △n과 액정층 두께 d의 곱을 파장 λ로 나눈 값 △nd/λ을 0.38 이상 0.48이하로 하는 반사형 액정 변조 소자이다.
또한, 다른 전압에서의 최적의 반사형 액정 변조 소자는 ⅰ)V1은 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 정도로 설정되고, V2는 문턱 전압의 1.5배 이상 5배이하이며, ⅱ) 트위스트각은 V1, V2를 사용하여 수학식 25에 의해서 주어지고, ⅲ)사용 파장역의 적어도 하나의 파장에서 액정 물질의 굴절율차 △n과 액정층 두께 d와의 곱을 파장 λ로 나눈값 △nd/λ은 수학식 27을 만족하도록 설정되어 있는 구성이다.
본 발명에 따른 평가 방법을 실시하기 위한 평가 장치로서의 시스템은 예컨대, 도시하지 않은 퍼스널 컴퓨터, 입력장치인 키보드나 마우스 및 출력장치인 디스플레이나 프린터 등이 서로 접속된 구성을 갖는다. 퍼스널 컴퓨터에는 도시하지 않은 CPU(행렬 산출 수단 및 평가 수단), 메모리, 기억 장치가 내장된다. 상기 시스템은 평가 처리를 기능하게 하기 위한 프로그램으로 실현된다. 이 프로그램은 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 보존된다. 이러한 기록 매체는 외부 기억 장치로서 마련된 프로그램 독출 장치에 삽입하는 것으로 독출 가능하고, 본체와 분리 가능하게 구성되는, 자기 테이프나 카세트 테이프 등의 테이프계; 플로피 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크; CD-ROM/MO/MD/DVD 등의 광 디스크의 디스크계; IC 카드(메모리 카드)/광 카드 등의 카드계; 또는 마스크 ROM, EPROM, EEPROM, flush ROM 등에 의한 반도체 메모리를 포함한다, 고정적으로 프로그램을 제어하는 매체이어도 좋다. 또한, 인터넷을 포함하는 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운 로드하도록 유동적으로 프로그램을 제어하는 매체이어도 좋다. 이와 같이 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운 로드하는 경우에는 다운 로드용 프로그램은 미리 장치 본체에 보존하던지 또는 별도로 기록 매체로부터 인스톨되어도 좋다.
또한, 본 발명의 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법은 상기의 구성에 가하여 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장역의 적어도 일부의 파장역에서 상기 QOM의 값이 소정치 이상인지 아닌지를 평가하도록 구성할 수 있다.
상기의 구성에 의해, 액정 변조 소자는 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장역의 적어도 일부의 파장역에서 상기 QOM의 값이 소정치 이상인가 아닌가를 평가한다.
따라서, 상기 QOM의 값이 소정치 이상이 되는 것은 단일 파장이 아니라 어떤 폭을 가진 파장역이 된다.
그러므로, 상기 구성에 의한 효과에 가하여 어떤 폭이 있는 가시광선 파장역에 대하여 양호한 색특성을 제공하기 위한 조건을 용이하게 찾아냄으로써, 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다.
상기 소정치를 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하면, 후술하는 FOM을 결정하는 경우, 간편하게 동일한 최적화가 가능해진다.
예컨대, 적어도 하나의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 제어 인자의 조합의 적어도 하나, 즉 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장역의 적어도 일부의 파장역에서, 상기 QOM의 값이 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상의 값을 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 F0M을 구함으로써 간편하게 동일한 최적화가 가능해진다.
또한, 본 발명의 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법은 상기의 구성에 가하여, 변조된 빛의 파장을 λ로 하고, CIE 표준 광학 측정기에 의해 정해지는 표준 비시감도 곡선을 y(λ)로 하고, 평가에 사용하는 광원의 스펙트럼을 S(λ)로 하고, F0M의 최대치를 1로 하기 위한 상수 K를 아래와 같이 하고, 이 때, 이하의 식에 나타낸 FOM을 구하여, 이 F0M을 상기 위상차 물체에 있어서 명도 변조량의 지표로서 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하도록 구성할 수 있다:
상기의 구성에 의해 상기 FOM을 구하기 위해 이를 상기 강도 변화율의 지표로서 사용하여 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가한다. 예컨대, S (λ)는 액정 표시 장치의 사용 장소의 광원에 따라 선택하면 좋다. 또한 다른 것과 비교하는 경우에는 비교 대상과의 사이에서 통일하면 좋다.
따라서, 이 F0M은 액정층을 포함하는 상기 위상차 물체내의 광학적인 특성만으로 표기되어 있고, 위상차 물체에 입사하기까지의 빛의 상태가 어떠한 부가적인 위상차판 등에 의한 편광 변화 작용을 받아도 좋을 뿐만 아니라 어떤 단일 파장의 빛 뿐만 아니라 사람이 느끼는 시감도가 고려되어 있기 때문에 폭이 있는 가시광선 파장에 대하여 적용가능하다.
그러므로, 최종적으로 결정해야 할 광학 요소의 설계 파라미터 수에 영향을 받지 않는 일반성이 있는 방법으로 액정 변조 소자에 있어서의 광학 변조 특성으로서의 명도 변조량, 즉 광학 변조 특성의 양호성을 나타내는 지표를 표현하고, 그것에 의하여 광학 특성치를 간편하게 구할 수 있고, 광학 변조 특성을 최적으로 양호하게 광학 변조하는 것에 필요한 설계 파라미터의 조건을 용이하게 찾아낼 수 있다.
이 지표를 사용하여, 양호한 광학 변조를 위해 필요한 조건을 광학 요소수나 종류의 다소에 관계없이 일반성이 있는 방법으로 표현하고, 평가할 수 있다. 따라서, 광학 요소수가 많더라도 평가 결과를 보고 간편하게 액정층을 포함하는 위상차 물체의 설계 파라미터에 알맞은 설정치를 찾아내어 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다.
또한, 폭이 있는 가시광선 파장역에 대하여 양호한 색특성을 제공하기 위한 조건을 용이하게 찾아내고, 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용된 액정 배향의 설정에 있어서 또한, 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나, 즉 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 상기 FOM의 값이 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상의 값을 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있다.
또한 예컨대, 적어도 하나의 직선 편광 선택 투과 소자를 갖고, 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용한 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 제어 인자의 조합 중 적어도 하나, 즉 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장역에 대하여 상기 FOM의 값이 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상의 값을 실현하도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법은 상기의 구성에 있어서, 상기 광원스펙트럼 S(λ)를 액정 표시 장치의 조명에 사용하는 조명광원의 스펙트럼 또는 표준광원 D65의 것인 SD65(λ)로 하고, 상기 상수 K를 하기와 같이 하여 하기의 식에 나타낸 평가 함수 FOM_Y가 소정치 이상인가 아닌가를 평가하고;
또한 이하의 식에 나타낸 바와 같이 정의할 때, F0M_X, FOM_Y, FOM_Z에서 CIE에 정의되는 3자극치 X, Y, Z를 각각 구하며;
이들로부터 색도좌표의 값을 구하고, 이 값을 갖는 액정 변조 소자의 화이트 밸런스 적부를 평가하도록 구성할 수 있다:
상기 구성에 의해, 상기 광원 스펙트럼을 사용하는 광원 장치의 스펙트럼이나 표준광원 D65의 것으로서, 상기 평가 함수 FOM_Y가 소정치 이상인가 아닌가를 평가하고, 또한 상기 FOM_X, FOM_Y, FOM_Z에서 CIE에 정의되는 3자극치 X, Y, Z를 구하고, 이들로부터 색도 좌표의 값을 구하여 이 값을 갖는 액정 변조 소자의 화이트 밸런스 적부를 평가한다.
따라서, 상기 FOM을 사용하고, 사람이 느끼는 시감도를 고려하여 폭이 있는 가시광선 파장역에 대하여 적용가능한 것과 함께 색정보도 고려하여 사용광원이나 표준 광원하에서의 명도 변조량을 간편하게 평가할 수 있다.
그러므로, 사용 광원이나 표준 광원하에서 양호한 색특성을 제공하기 위한 조건을 용이하게 찾아내고, 최적화를 위한 설계 파라미터 변경 작업을 용이하게 할 수 있다.
예컨대, 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 액정 배향의 설정에 있어서, 또한 사용되는 빛의 파장의 적어도 하나의 파장에 있어서, 또한 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 상기 QOM치를 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상으로 하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 단일의 파장에 있어서 양호한 액정 변조 소자를 실현할 수 있다.
또한, 반사형 액정 변조 소자는 사용되는 액정 배향의 설정에 있어서 또한 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 상기 FOM치를 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상으로 하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 가시광선 파장에서의 시감도를 고려하여 콘트라스트가 양호한 변조를 실현한다.
또한, 반사형 액정 변조 소자는 상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 또한 사용되는 빛의 파장역에 대하여 상기 FOM치를 예컨대 0.9와 같은 소정치 이상으로 하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 양호한 변조 가능성을 가진 액정 변조 소자 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 실현한다.
또한, 상기 식으로부터 계산되는 색도가 소정범위에 포함되어 있도록 액정층 및 제어 인자를 제어하는 구성으로 할 수 있고, 이에 의해 화이트 밸런스를 고려하여 양호한 콘트라스트 표시가 가능한 반사액정 변조 소자를 얻을 수 있다. 즉, 양호한 흑백표시의 반사형 액정 변조 소자를 얻을 수 있다. 또, 광원 스펙트럼은 투과형 액정 표시 장치에 사용하는 백라이트 유닛의 휘도 스펙트럼으로 평가하는 것이 적절하고, 반사형 액정 표시 장치는 명확한 광원을 사용하는 경우 스펙트럼을 사용하여 여러 가지 주위광의 환경에서 사용할 때 표준광원 D65의 스펙트럼으로 평가하는 것이 적절한 것은 말할 필요도 없다.
존 행렬로부터 뮬러 행렬을 구하기 위해서는 이하의 수학식을 사용할 수 있다. 여기서, "*"는 공역 복소수를 나타낸다.
또, ⅰ)V1은 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 이하의 전압이고, V2는 문턱 전압의 5배 이상의 전압이며 ⅱ)트위스트각은 70도 이상 73도 이하이고, ⅲ)사용 파장의 적어도 하나의 파장 λ에서 액정 물질의 굴절율차 △n과 액정층 두께 d와의 곱을 파장 λ로 나눈 값 △nd/λ를 0.38이상 0.48이하로 하는 파장으로 반사형 액정 변조 소자로 할 수 있다.
또는, V1은 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 정도로 설정하고, V2는 문턱 전압의 1.5배 이상 5배 이하이고;
트위스트각은
로 나타내며; 사용 파장역의 하나의 파장에서의 액정 물질의 굴절율차 △n과파장층 두께 d와의 곱을 사용파장의 적어도 하나의 파장 λ로 나눈 값 △nd/λ은
을 만족하도록 설정된 반사형 액정 변조 소자로 할 수 있다.
한편, 발명의 상세한 설명의 구체적인 실시 태양 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술적 내용을 밝히는 것이고, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어야 하는 것이 아니라, 본 발명의 정신과 하기에 기술되는 특허청구범위 내에서 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (16)

  1. 빛의 편광 상태를 변조하기 위한 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법에 있어서,
    상기 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬에 의해 각각 나타내고;
    빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하고;
    상기 광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 관해서, 한 쪽을 암표시로, 다른 한 쪽을 명표시로 하며;
    V=V1및 V2인 경우 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)로 할 때,
    (a)뮬러 행렬 Mα를 Mα= M(V2) M(V1)-1로 구하는 단계; 및
    (b)상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
    상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시의 값과 암표시의 값 사이의 차에 비례하도록 구성하며;
    상기 명표시와 암표시 사이의 명도 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용함으로써, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 단계를 포함하는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 변조 소자가 단일 편광판 반사형 액정 변조 소자이며;
    상기 QOM이,
    M1c(V1) 및 M1c(V2)이 모두 제어 인자 V에 의해 제어된 액정 배향을 갖는 액정층에 대해 층법선 방향으로 통과하는 특정 파장의 빛에 작용하는 뮬러 행렬이고;
    첨자 "33"이 상기 뮬러 행렬의 원형 편광 성분의 변환 관계를 결정하는 상기 뮬러 행렬요소로서 (3,3)요소를 나타낼 때,
    인, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  3. 제 1항에 있어서, 사용된 빛의 파장 영역의 적어도 일부에서 상기 QOM의 값이 소정치 이상인지 아닌지 제어 인자 V1및 V2로 평가하는 단계를 더 포함하는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 QOM이 0.9 이상의 값을 갖도록 상기 액정층 및 상기 제어 인자를 제어하는 단계를 더 포함하는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    단계(b)에서, 평가 함수 FOM은 상기 위상차 물체에 대한 명암 표시간의 명도차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 사용되고, 상기 FOM은 하기와 같이 유도되며;
    상기에서,
    K는 상기 FOM이 최대 1이 되도록 하는 상수이고, K는 하기와 같이 표현되며;
    상기에서,
    λ는 변조되는 빛의 파장이고;
    y(λ)는 CIE 1931 표준 광 측정기에서 정해지는 표준 비시감도(比視感度) 곡선이고;
    S(λ)는 평가에 사용되는 광원의 스펙트럼인, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 광학 변조 소자는 적어도 하나의 직선 편광 선택 투과 소자를 포함하고, 상기 액정 물질의 외부 전계 응답을 사용하며,
    상기 제어 인자 V1및 V2에 있어서, 사용되는 빛의 파장 영역에 대하여, 상기 FOM이 소정치 이상의 값을 갖도록 상기 액정층 및 상기 제어 인자를 제어하는 단계를 더 포함하는 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 제어 인자를 제어하는 단계에서, 상기 액정층 및 상기 제어 인자는 상기 FOM이 0.9 이상의 값을 갖도록 제어되는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 광원 스펙트럼 S(λ)는 액정 표시 장치의 조명에 사용하는 조명 광원의 스펙트럼 또는 표준 광원 D65의 스펙트럼 SD65(λ)이고;
    상기 상수 K는
    로 정의되며, 이하에 정의된 평가 함수 FOM_Y가 소정치 이상의 값을 갖는지 아닌지를 평가하는 단계; 및
    상기 FOM_Y 뿐만 아니라 이하에 표현된 F0M_X 및 FOM_Z로부터 CIE에 의해 정의된 3자극치 X, Y, Z를 각각 구하고;
    이러한 3자극치로부터 색도 좌표의 값을 구하여 상기 액정 변조 소자의 화이트 밸런스 적부(適否)를 색도 좌표로 평가하도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 V1은 상기 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 이하이고, 상기 V2는 문턱 전압의 5배 이상이며;
    트위스트각은 70°이상 73°이하이며;
    사용 파장역의 적어도 하나의 파장λ에서의 액정 물질의 굴절율차 △n과 액정층 두께 d와의 곱을 파장 λ로 나눈 값 △nd/λ이 0.38 이상 0.48이하인, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 V1은 액정층이 동작을 개시하는 문턱 전압 정도이고, 상기 V2는 문턱 전압의 1.5배 이상 5배 이하이며;
    트위스트각은
    와 같이 나타나며;
    사용 파장역의 적어도 하나의 파장λ에서의 액정 조성물의 굴절율차 △n과 액정층 두께 d와의 곱(△nd)을 파장 λ로 나눈 값 △nd/λ은
    을 만족시키는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 액정층이 트위스트가 없는 수평 배향을 나타내는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 액정층이 트위스트가 있는 수평 배향을 나타내는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 액정층이 네마틱 액정인, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가방법.
  14. 빛의 편광 상태를 변조하기 위한 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자로서의 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
    빛의 통과 순서의 좌측으부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하고;
    광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 대해, 한 쪽을 암표시로, 다른 한 쪽을 명표시로 하며;
    V=V1및 V2인 때 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)로 할 때,
    Mα= M(V2)M(V1)-1
    로 표현되는 뮬러 행렬 Mα을 구하고,
    상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
    상기 QOM을 상기 액정 변조 소자에서의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값 사이의 차에 비례하도록 구성하며;
    명표시와 암표시의 명도차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 것에 의해 제조되는, 액정표시장치.
  15. 빛의 편광 상태를 변조하기 위한 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가장치에 있어서,
    상기 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
    빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하고;
    상기 광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 대해 하나를 암표시로, 다른 하나를 명표시로 하며;
    V=V1및 V2인 때 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M(V2)으로 할 때,
    Mα=M(V2) M(V1)-1
    로 표시되는 뮬러 행렬 Mα를 구하는 행렬 산출부; 및
    상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
    상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값 사이의 차에 비례하도록 구성하며;
    상기 명표시와 암표시의 명도 차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 평가부를 포함하는, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가장치.
  16. 빛의 편광 상태를 변조하기 위한 광학 변조 소자를 적어도 하나 갖고, 그 중 하나가 액정층을 갖는 위상차 물체인 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는, 광학 변조 특성 평가프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 광학 변조 소자의 광학 변조 작용을 뮬러 행렬로 각각 나타내고;
    빛의 통과 순서로 좌로부터 곱하여 얻은 뮬러 행렬을 MLCD로 하고;
    상기 광학 변조 소자의 제어 인자 V=V1및 V2에 대해, 하나를 암표시로, 다른 하나를 명표시로 하며;
    V=V1및 V2인 때, 빛이 위상차 물체에 입사하기 직전으로부터 위상차 물체를 출사한 직후까지의 뮬러 행렬을 각각 M(V1) 및 M (V2)로 할 때,
    Mα= M(V2) M(V1)-1
    로 표시되는 뮬러 행렬 Mα를 구하고,
    상기 위상차 물체의 소정량인 QOM을 상기 Mα의 요소로 나타내고;
    상기 QOM을 상기 액정 변조 소자의 명도를 나타내는 상기 MLCD의 (0,0)요소의 명표시 값과 암표시 값 사이의 차에 비례하도록 구성하며;
    상기 명표시와 암표시의 명도차에 대응하는 명도 변조량에 대한 지표로서 상기 QOM을 사용하여, 액정 변조 소자의 광학 변조 특성을 평가하는 광학 변조 특성 평가 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한 기록매체.
KR10-2000-0067929A 1999-11-16 2000-11-16 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한기록 매체 KR100392303B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32601299A JP3429236B2 (ja) 1999-11-16 1999-11-16 液晶変調素子の光学変調特性の評価方法、それを用いて作製された液晶表示装置、液晶変調素子の光学変調特性の評価装置、および液晶変調素子の光学変調特性を評価するプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP11-326012 1999-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010070221A KR20010070221A (ko) 2001-07-25
KR100392303B1 true KR100392303B1 (ko) 2003-07-22

Family

ID=18183119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0067929A KR100392303B1 (ko) 1999-11-16 2000-11-16 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한기록 매체

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6538738B1 (ko)
JP (1) JP3429236B2 (ko)
KR (1) KR100392303B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049583A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 코니카 미놀타 가부시키가이샤 광학 특성 평가 방법 및 광학 특성 평가 시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6961123B1 (en) * 2001-09-28 2005-11-01 The Texas A&M University System Method and apparatus for obtaining information from polarization-sensitive optical coherence tomography
WO2003060445A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-24 Fibercontrol Method and device to calculate and display the transformation of optical polarization states
FR2907547B1 (fr) * 2006-10-20 2009-04-17 Thales Sa Systeme d'imagerie polarimetrique a matrice de lames d'onde programmables a base de materiau avec un tenseur electro-optique isotrope.
JP5223438B2 (ja) * 2008-04-21 2013-06-26 日本電気株式会社 光信号品質モニタ装置および光信号品質モニタ方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2892913B2 (ja) 1992-09-30 1999-05-17 シャープ株式会社 反射型液晶表示装置
US5999240A (en) * 1995-05-23 1999-12-07 Colorlink, Inc. Optical retarder stack pair for transforming input light into polarization states having saturated color spectra
US5822021A (en) * 1996-05-14 1998-10-13 Colorlink, Inc. Color shutter liquid crystal display system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049583A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 코니카 미놀타 가부시키가이샤 광학 특성 평가 방법 및 광학 특성 평가 시스템
US10883880B2 (en) 2018-10-29 2021-01-05 Konica Minolta, Inc. Optical characteristic evaluation method and optical characteristic evaluation system
KR102242882B1 (ko) * 2018-10-29 2021-04-20 코니카 미놀타 가부시키가이샤 광학 특성 평가 방법 및 광학 특성 평가 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP3429236B2 (ja) 2003-07-22
JP2001141605A (ja) 2001-05-25
US6538738B1 (en) 2003-03-25
KR20010070221A (ko) 2001-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5131510B2 (ja) 液晶表示装置、及び端末装置
US20190025644A1 (en) Display panel and display device
KR100435127B1 (ko) 반사형 컬러 액정 표시 장치
US20060109404A1 (en) Transflective liquid crystal display having biaxial retarder
Bigelow et al. Poincaré sphere analysis of liquid crystal optics
WO1998048320A1 (fr) Afficheur reflectif a cristaux liquides pourvu d&#39;un ecran tactile integre
KR100569332B1 (ko) 액정 표시 장치 및 전자 기기
JPH1124065A (ja) 液晶表示装置
Ge et al. Transflective liquid crystal displays
EP0498614A2 (en) A liquid crystal display device
KR100327518B1 (ko) 액정표시장치
KR100306177B1 (ko) 액정표시장치
US5089906A (en) Supertwisted nematic liquid crystal device having two phase difference plates for providing black/white display
US5485295A (en) Liquid crystal display apparatus having driving voltage to enable light of many wavelengths to take a same sign along one axis of a poincare sphere
KR100392303B1 (ko) 액정 변조 소자의 광학 변조 특성의 평가 방법, 그를이용하여 제조된 액정 표시 장치, 액정 변조 소자의 광학변조 특성의 평가 장치 및 액정 변조 소자의 광학 변조특성을 평가하는 프로그램을 탑재한 컴퓨터 독출가능한기록 매체
US6163354A (en) Liquid crystal display device including liquid crystal display material preventing generation of viewing-angle-dependent coloration of display screen
JP3399795B2 (ja) 液晶表示装置
US6300989B1 (en) Display device using polarized light separating means and electronic apparatus using the same
JP4507505B2 (ja) 液晶表示装置
JPH10239683A (ja) 反射型液晶表示装置
JP3018603B2 (ja) 反射型液晶表示素子
KR100290267B1 (ko) 액정표시장치
KR100342956B1 (ko) 액정 디스플레이 장치
JP2898501B2 (ja) 液晶表示装置
KR100720919B1 (ko) 액정표시장치용 광학필름

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee