TWI485382B - And a measuring device for measuring the inclination angle of the reflective liquid crystal cell - Google Patents

And a measuring device for measuring the inclination angle of the reflective liquid crystal cell Download PDF

Info

Publication number
TWI485382B
TWI485382B TW099105436A TW99105436A TWI485382B TW I485382 B TWI485382 B TW I485382B TW 099105436 A TW099105436 A TW 099105436A TW 99105436 A TW99105436 A TW 99105436A TW I485382 B TWI485382 B TW I485382B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal cell
reflective liquid
light intensity
Prior art date
Application number
TW099105436A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201040513A (en
Inventor
Kazuhiro Sugita
Original Assignee
Otsuka Denshi Kk
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 Otsuka Denshi Kk filed Critical Otsuka Denshi Kk
Publication of TW201040513A publication Critical patent/TW201040513A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI485382B publication Critical patent/TWI485382B/zh

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
    • 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
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)

Description

反射型液晶單元之傾斜角度測定方法及測定裝置
本發明係關於一種對在將垂直配向(VA，Vertical Alignment)模式之液晶(以下稱為「VA液晶」)或者水平配向(IPS，In Plane Switching)模式之液晶(以下稱為「IPS液晶」)封入面板之狀態下，測定該反射型液晶單元之傾斜角度之方法及裝置。
本發明特別係關於一種於具有多域構造之VA反射型液晶單元中，對該反射型液晶單元之傾斜角度進行測定之方法及裝置。
VA液晶單元之多域構造如圖9所示，其係指如下構造：在對向之玻璃基板11、12之間注入有液晶之液晶單元之每一個像素區域，在一方之玻璃基板12上之配向膜之表面或者基底設置有突起狀之構造物31，藉此使像素內之各區域(稱為域)中所存在之液晶分子a之配向，在每一個域而朝各別之方向傾斜。
於電壓斷開時，各液晶分子a相對於用於構造物31之基板面，在每一個域而朝各別之方向稍微傾斜(將該角度稱為「傾斜角」，特別在指未施加電壓時之傾斜角，亦稱為「預傾角」)。於施加電壓後，液晶分子朝向預先傾斜之方向發生巨大崩潰。該崩潰之方向是在像素中之每一個域而被設定為各別之方向，故可獲得視角較廣之優異的液晶顯示器。
作為習知的VA液晶單元之預傾角測定方法，係於液晶單元之兩面上配置有偏光片及析光片之狀態下，將具有單一波長之光束自配置有偏光片之側照射至液晶單元。此時，一邊使偏光片及析光片各自之穿透軸，彼此維持於既定之角度(正交或平行)，一邊於液晶單元之可辨視方向使該液晶單元傾斜，藉此測定於各傾斜角之情況下在析光片側所檢出之液晶單元之穿透光強度的視角依存性，並根據其對稱點之角度而決定液晶分子之預傾角(所謂晶體旋轉法)。
[專利文獻1]日本專利特開2008-58865號公報
[專利文獻2]國際公開第01/22029號公報
然而，於上述習知法中，一邊改變液晶單元之角度，一邊對液晶單元之穿透光強度進行多次測定，故測定會花費時間。
又，對於具有多域構造之液晶單元，於上述習知法之光學系統中，會消除各域之傾斜，故僅能進行平均傾斜角之測定。因此，若按域來測定傾斜角，則必須使用顯微光學系統而使測定點符合域之大小。所以，必須有精密的顯微光學系統。
又，認為以反射型液晶單元為對象之傾斜角度測定方法及裝置並非為習知。
本發明之目的在於提供一種不改變角度，僅對反射型液晶單元之反射光強度測定一次測定、且無需顯微光學系統之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法及裝置。
本項中，括弧內的元件符號係表示下述發明之實施形態中之對應構成要素的元件符號，但其並非旨在以該等元件符號來限定專利申請之範圍。
本發明之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法係如下方法：自光源(21)之光中取出直線偏光成分之光，將該偏光成分之光以該光之光軸(B)與反射型液晶單元(23)之法線呈傾斜之入射角(θ)的方式，照射至反射型液晶單元(23)，根據經反射型液晶單元(23)之反射層(23a)反射後的光與偏光成分呈直角的方向之偏光成分之光強度，而求出光強度反射率(Rc)，並使用該光強度反射率(Rc)、液晶之尋常光折射率(no)與非尋常光折射率(ne)、入射角(θ)、液晶之厚度(d)以及反射層之折射率(nr)，而求出液晶之傾斜角(β)。
根據該方法，將入射角(θ)設定為既定值，僅進行一次測定便可求出液晶之傾斜角(β)。
反射型液晶單元(23)於一像素內包含複數個域(D)，若液晶在每一個域(D)而朝各別之方向傾斜之反射型液晶單元(23)，則光強度反射率(Rc)較佳為包含傾斜角(β)朝向與光軸(B)不平行之方向之域的面積在反射型液晶單元(23)之全域之面積中的比例作為係數(A)。考慮該係數(A)，於光照射至反射型液晶單元(23)之範圍內，可不消除朝向各別之方向之傾斜角(β)而求出。
光強度反射率(Rc)可藉由如下方法計算：經反射型液晶單元(23)反射後的光與偏光成分呈正交的偏光成分之光強度，除以經反射型液晶單元(23)反射後處於該狀態下的光之光強度。
又，光強度反射率Rc可藉由如下方法計算：經反射型液晶單元(23)反射後的光與偏光成分呈正交的偏光成分之光強度，除以經反射型液晶單元(23)反射後的光與偏光成分呈直角的方向之偏光成分之光強度、及經反射型液晶單元(23)反射後的光與偏光成分呈平行的方向之偏光成分之光強度之共計值。
本發明之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法中，亦可將液晶之尋常光折射率(no)與非尋常光折射率(ne)以及反射層之折射率(nr)作為波長(λ)之函數，並使用入射角(θ)與液晶之厚度(d)，以液晶分子之傾斜角(β)作為參數，而求出光強度反射率(Rc)與波長(λ)之關係(Rc(λ，β))，測定複數個波長(λ)的光強度反射率(Rc)，並使其測定點(λ，Rc)符合該關係(Rc(λ，β))，藉此求出傾斜角(β)。該方法係測定複數個波長的光強度反射率(Rc)，使其符合光強度反射率(Rc)與波長(λ)之關係(Rc(λ，β))，藉此可更正確地求出傾斜角(β)。
本發明之傾斜角度測定裝置係包含：偏光片(22)，其自光源(21)之光中取出直線偏光成分；光軸設定手段，以該光之光軸(B)與反射型液晶單元(23)之法線呈傾斜之入射角(θ)的方式，將該偏光片(22)之光照射至反射型液晶單元(23)；析光片(24)，取出經反射型液晶單元(23)之反射層(23a)反射後的光與偏光成分呈直角的方向之偏光成分；檢出器(26)，測定穿透析光片(24)後的光之光強度反射率(Rc)；以及資料處理裝置(27)，使用該光強度反射率(Rc)、液晶之尋常光折射率(no)與非尋常光折射率(ne)、入射角(θ)、液晶之厚度(d)以及反射層(23a)之折射率，求出液晶之傾斜角(β)。
又，本發明之傾斜角度測定裝置亦可進一步包含分光器(25)，使穿透析光片後的光分光，資料處理裝置(27)亦可記憶液晶之尋常光折射率(no)與非尋常光折射率(ne)作為波長(λ)之函數，並使用入射角(θ)與液晶之厚度(d)，以液晶分子之傾斜角(β)作為參數，而求出光強度反射率(Rc)與波長(λ)之關係(Rc(λ，β))，使對複數個波長(λ)所測定之光強度反射率(Rc)之測定點符合該關係，藉此求出傾斜角。
如上所述，根據本發明，可發揮以下之優異的效果：無需顯微光學系統，藉由macrospot光學系統亦可進行液晶之傾斜角測定。
本發明上述或者此外其他的優點、特徵及效果，可透過參照隨附圖式並於以下所述之實施形態之說明而更明瞭。
 <裝置構成>
圖1係用以實施本發明之預傾角測定方法之測定裝置的構成圖。
該測定裝置包含：鹵素燈等之光源21；偏光片22，其自光源21之出射光中取出直線偏光；VA反射型液晶單元23，其設置於樣品設置台上；析光片24，自經VA反射型液晶單元23之底面玻璃基板所形成之反射層23a所反射的光，取出直線偏光；作為分光器之單光儀25，用以自通過析光片24後的光中獲得單色光；檢出器26，檢出自單光儀25所出射之光之強度；以及資料處理裝置27。再者，亦可代替單光儀25而配置多色儀。又，在使用單光儀25時，單光儀25之位置可位於偏光片22之前。關於上述反射層23a之材質，只要為鋁、銀、鎳、鉻等能反射光者均可。
在將光源21之出射光照射至VA反射型液晶單元23時，照射點之大小不受限定，不必擠在僅含有1個域之狹窄的點。亦可為含有複數個域之點。
對於偏光片22，係以可形成使光之電場相對於入射面(包含光之行進方向與反射型液晶單元之法線y的面)而平行地振動之偏光(p偏光)之方式，配置其偏光方向。由於析光片24係將其偏光方向設置為相對於偏光片22呈垂直之方向，故可於所謂「正交偏光」之狀態下，檢出已通過析光片24之光。
偏光片22及析光片24分別固定於框架上，利用馬達使該等框架旋轉，藉此可改變朝向VA反射型液晶單元23之入射角θin、出射角θout。
使用一般平面反射層來作為反射層23a之液晶單元，其係於θin=θout下進行測定，但使用擴散反射層之液晶單元，未必為θin=θout。然而於以下例中，只要無特別預告，則反射層23a為平面，且於θin=θout之條件下進行測定。
馬達之旋轉角之資料成為檢出器26之輸出信號，並且被輸入至資料處理裝置27。
再者，為了改變朝向VA反射型液晶單元23之入射角θin，亦可採用將框架固定，使載置有VA反射型液晶單元23之樣品設置台傾斜之機構。
圖2係表示測定裝置之變形例之圖。該測定裝置中，與圖1裝置不同之處在於，偏光片22係以可形成使光之電場相對於入射面呈垂直地振動之偏光(s偏光)之方式，配置其偏光方向。析光片24，由於其偏光方向被設置成相對於偏光片22呈垂直之方向，故可於所謂「正交偏光」之狀態下，檢出已通過析光片24之光。
＜測定原理＞
圖3係自y方向觀察到的表示多域垂直配向(MVA)模式之反射型液晶單元中，電壓斷開時的像素內傾斜方向之平面圖。
方形框表示一像素P，其中分為D1～D4等4個域。此處若進行角度之定義，則將上方向設定為0度，順時針計數為90度、180度、270度。於4個域D1～D4中，右上之域D1係位於0～90度之區域，右下之域D2係位於90～180度之區域，左下之域D3係位於180～270度之區域，左上之域D4係位於270～360度(0度)之區域。
於右上之域D1中，配向有朝右上45度之方向預傾斜之液晶分子a1，於右下之域中，配向有朝右下135度之方向預傾斜之液晶分子a2，於左下之域中，配向有朝左下225度之方向預傾斜之液晶分子a3，於左上之域中，配向有朝左上315度之方向預傾斜之液晶分子a4。如此一來，使液晶分子之配向對應每一個域而朝4個方向傾斜。
於圖3之例中，液晶是以90度間隔朝4方向傾斜，且使光學系統之光軸朝該等中之1個方位傾斜。將該傾斜之光軸稱為「光軸B」。具體而言，使光自左上315度之方向朝右下135度之方向照射。藉此，自光軸B觀察到的外觀上液晶分子a1～a4朝向如圖4所示。
於圖4中，反射型液晶單元於上下之玻璃基板11、12之間填充有液晶分子。令與玻璃基板11、12之面垂直之法線方向為y，令與光軸B垂直、且與玻璃基板11、12之面平行之方向為x。液晶分子係配向在與4個預傾斜方向對應之方向。僅從光軸B觀察時，液晶分子a1看上去似於x-y面內向左傾斜。僅從光軸B觀察時，液晶分子a3看上去似於x-y面內向右傾斜。僅從光軸B觀察時，液晶分子a2、a4看上去未傾斜。
圖5係表示光行進在填充於玻璃基板11、12之間的液晶中之情況之光路圖。令與玻璃基板11、12垂直之方向為y，令包含光軸B、且與玻璃基板11之面平行之方向為z，光於y-z平面內自y軸以角度θ傾斜地入射。光在形成於玻璃基板12內面之反射層23a反射。令液晶之折射率為n，則液晶內部之光軸傾斜角θ'由下式表示：
[數1]
sinθ=n sinθ' 。
又，令玻璃基板11、12之間的距離(單元間隙)為「d」，則液晶內部之光路長d'由下式表示：
[數2]
圖6係描繪液晶內部，進行光傳播之光軸B與各座標軸x、y、z之座標圖。液晶分子a3相對於玻璃基板11、12之法線方向y，而於x-y面內以角度β傾斜，液晶分子a1相對於方向y，而於x-y面內以角度-β傾斜。角度β係液晶之傾斜角，其由下式表示：
[數3]
光軸B相對於方向y，而於y-z面內以角度θ'傾斜。
此處，定義與光軸B垂直之平面x-y'。並且，將位於平面x-y內之液晶分子a3投影至平面x-y'。將該已投影之液晶分子記作a3'。液晶分子a3'相對於y'軸而於平面x-y'上，以角度β'傾斜。角度β'表示自光軸B之方向觀察到的液晶分子之軸偏移，其由下式表示：
[數4]
又，考慮到平面x-y'與平面x-y所成之角度為(90度-θ')，則液晶分子a3'於平面x-y'上之座標y'、及於平面x-y上之座標y之關係為：
[數5]
y' =y sinθ'
因此，若使用上述式[數1][數4][數5]，則角度β'與角度β之關係為：
[數6]
入射角θ為已知之常數。
另一方面，當入射之偏光為s偏光(圖2)時，液晶之折射率n由下式表示： 當入射之偏光為p偏光(圖1)時，液晶之折射率n由下式表示：
此處，所謂「s偏光」，係指光之電場相對於入射面(包含光之行進方向與反射型液晶單元之法線y在內的面：y-z面)呈垂直振動之偏光；所謂「p偏光」，係指光之電場相對上述入射面呈平行振動之偏光。又，no係液晶之尋常光折射率，ne係液晶之非尋常光折射率，其等均為液晶之常數。
當光之偏光為s偏光時，使用該等[數6]與[數7]，可得知β與β'之關係。又，當光之偏光為p偏光時，使用該等[數6]與[數8]，可得知β與β'之關係。
本發明之測定方法之目的在於決定β，故若已知β'則可決定β。
因此，大寫以下求出光強度反射率Rc與β'之關係。反射光之偏光狀態E使用Jones矩陣而由下式表示：[數9]
此處，偏光狀態E係以s偏光成分之電場強度Es、與p偏光成分之電場強度Ep為成分之向量。
於上式中，偏光片()為1行2列(1×2)之矩陣，析光片()為2行2列(2×2)之矩陣。偏光片()與析光片()係由以下方式表示：
此處，為偏光片之旋轉角，為析光片之旋轉角。
去程J(△nd'，β')、M、回程J(△nd'，β')分別為2行2列(2×2)之矩陣。此處，折射率差△n為傾斜入射時非尋常光線(extra ordinary wave)之折射率ne、與尋常光線(ordinary wave)之折射率na之差。
令光軸B與液晶分子a3所成之角度為θa(參照圖6)，則角度θa、光軸傾斜角θ'及液晶分子之傾斜角β之間存在如下關係：[數11]θ a =cos -1 (cos θ ' cos β )。
若使用該角度θa，則折射率差△n可使用液晶之尋常光折射率no、液晶之非尋常光折射率ne，而由下式提供：
[數12]
該式可適用於p偏光(圖1)、s偏光(圖2)之兩者。如上所述，由於折射率差△n為θa之函數，θa為β之函數，故折射率差△n成為β之函數。
J為液晶層之Jones矩陣，去程、回程均由下式表示：
[數13]
此處，i為虛數單位。又，R(β')為旋轉矩陣，由下式表示：
[數14]
M為反射層23a之Jones矩陣，由下式表示：
[數15]
其中，
[數16]
此處，nr為反射層23a之折射率，θr為反射層23a內之光軸傾斜角。再者，由於光實際上幾乎未侵入反射層23a之內部，故θr可理解為無法圖示之假想之角度。Sinθr 係根據下式而由斯奈爾定律導出，cosθr 係根據與sinθr 之關係式而導出。
[數17]
sinθ=nr sinθr sin2 θr+cos2 θr=1。
其中，用於反射層之物質較多情況下會吸收，此時，將消光係數kr加入虛數部，並以nr+ikr來定義折射率即可。[表1]中表示鋁之折射率nr與消光係數kr之例。
反射光強度I係透過下式之計算，理論上求出：
[數18]
I =Es ‧Es *+Ep ‧Ep *。
此處，「＊」表示複數共軛。
使用反射光強度I，光強度反射率Rc在s偏光入射之情況下，根據下式而計算：
[數19]
在p偏光入射之情況下，根據下式而計算：
[數20]
關於係數A，將於以下鈙述。
以下對使用[數1]～[數20]，說明用以求得傾斜角β 之順序。
關於入射角θ 、液晶之厚度d、液晶之尋常光折射率no及非尋常光折射率ne、以及反射層23a之折射率nr，只要特別指定反射層23a之材質則為已知。(1)可將no及ne應用於[數7]、[數8]，而以β 之函數來表示折射率n。在將該折射率n代入[數6]後，可求出β 與β '之1個關係式。(2)接著，由於折射率nr為已知，故可藉由[數17]，而以β 、β '之函數來表示反射層23a內之光軸傾斜角θ r。因此，可使用[數16]、[數15]，而以β 、β '之函數來表示反射層23a之Jones矩陣M。(3)在將偏光片之旋轉角Φ p 設為90度、及將析光片之旋轉角Φ a 設為0度時，以及在將偏光片之旋轉角Φ p 設為90度、及將析光片之旋轉角Φ a 設為90度時，可使用[數10]求出偏光片(Φ p )與析光片(Φ a )之Jones矩陣。(4)△nd'在考慮[數2]、[數11]、[數12]時，係以β、β'之函數表示，故可使用該△nd’，而以β、β'之函數來表示液晶層之Jones矩陣J。(5)可將以上反射層23a之Jones矩陣M、偏光片(Φ p )與析光片(Φ a )之Jones矩陣、液晶層之Jones矩陣J代入[數9]，由β，β'之函數來表示反射光之偏光狀態之向量E。(6)可將該向量E應用於[數18]，而以β、β'之函數來表示反射光強度I。(7)可將反射光強度I應用於[數19]、[數20]，而以β、β'之函數來表示光強度反射率Rc。於該情況下，如上所述由於β與β'之1個關係為已知，故可由β之函數來表示光強度反射率Rc。(8)另一方面，光強度反射率Rc係可藉由檢出器26而測定之量，故在以該測定值Rc置換由上式(7)所求出之理論值Rc後，可求出傾斜角β。
此處，對上述係數A予以說明，A係多域垂直配向(MVA)模式之反射型液晶單元中，傾斜角β與光軸B不平行之液晶分子的存在比例。
即，於各像素內，如圖4所示，存在有傾斜角β與光軸B平行之液晶分子a2、a4；及傾斜角β與光軸B不平行之液晶分子a1、a3。對於傾斜角β與光軸B平行之液晶分子a2、a4，於[數9]中β'=0，不會使光發生反射。
在直覺上，朝如圖4所示之光軸B之方向入射之光，並未因液晶分子a2、a4而改變偏光狀態，而是維持原樣地通過反射型液晶單元。由於本發明之測定裝置被設定為正交偏光之狀態，故維持原樣地通過反射型液晶單元之光，會被析光片24完全遮擋。因此，傾斜角β與光軸B平行之液晶分子a2、a4無助於光之反射。
係數A可稱為「液晶內部之所有液晶分子中，傾斜角β與光軸B不平行之液晶分子之比例」。若液晶分子均勻地分布於反射型液晶單元內，則該「比例」可換言之而稱為「反射型液晶單元之所有域之面積中，傾斜角β與光軸B不平行之液晶分子所存在之域之面積的比例」。
如圖4所示，一像素P分為4個域D1～D4，若各域D1～D4中液晶分子存在相同數量，並且朝向每90度而不同之方向，則「係數A=(液晶分子a1～a4中，液晶分子a1、a3之比例)=0.5」。
再者，即便對於不具有域，而朝單一方向傾斜之反射型液晶單元之情況，亦可使光軸朝與傾斜方向不同之方向傾斜，而進行相同之測定。此時上述係數A之值設為「1」。
＜測定順序＞ (1)測定順序1
根據流程圖(圖7)，說明本發明之測定順序。
首先，於圖1或圖2之測定裝置中，設置作為樣品之反射型液晶單元23，自光源21將白色光進行既定範圍點照射，將入射角θin設為某一值。
入射角θin較佳選自30度～80度之範圍內。以下說明「30度～80度之範圍」為較佳之理由。
一般而言，對於偏光元件，即便為性能優良者，其消光比亦為10-5 左右。由此認為，若光強度反射率Rc＜10-4 ，則因背景雜訊(雜散光)而難以測定。因此，於下述[表2]之條件下，在預傾角=1度時，作為光強度反射率Rc＜10-4 以上之入射角θin，將其下限值設定為30度。
又，關於玻璃基板11之表面之反射率，在θ=80度時，s偏光下約為54%，p偏光下約為23%(玻璃之折射率假定為1.5)，但若超過80°，則玻璃基板11之表面之反射率會急遽上升，故作為入射角θin，將其上限值設定為80度。
以下討論更佳之範圍，為了使玻璃基板11表面之反射光儘量小，因而入射至單元之光中，p偏光較s偏光為佳；進一步於p偏光入射之情況下，入射角θin宜設定於布魯司特角(Brewster's angle)附近，例如設定為布魯司特角±10度。當玻璃之折射率為1.5時，布魯司特角約為56°，因此，入射角θin之理想的範圍為46度～66度。
再者，由單光儀25設定之波長，較佳為自可視之波長區域中選定。
首先，對反射型液晶單元進行參考測定。在對反射型液晶單元照射光的情況下，於反射型液晶單元23之表面會有反射，且除表面之反射以外，還有彩色濾光片基板之吸收等，故在欲求出絕對的光反射率時，計算處理會變得複雜。因此，(a)根據圖1、2之裝置構成，僅卸除析光片24而求出光強度，或者(b)於圖1、2之裝置構成中，使析光片24為平行偏光狀態及正交偏光狀態，而分別測定光強度，並將2種光強度之共計值作為參考(步驟S0)。該參考光強度記作R。
其次，測定於正交偏光之狀態下的光之強度(步驟S1)。將該測定值除以參考的光強度R，將所得之商設為基於測定之光強度反射率Rc，並作為以下計算之基礎。
反射型液晶單元之單元間隙d、非尋常光線(extra ordinary wave)之折射率ne、及尋常光線(ordinary wave)之折射率no，為反射型液晶單元之常數。反射層之折射率之資料亦為已知。入射角θin係設定於上述範圍內之值，且為常數，係數A亦為常數。使用該等值，並依上述順序而可求出傾斜角β。詳細而言，該「傾斜角β」，係將光源21之出射光照射至VA反射型液晶單元23之點之範圍內所存在的液晶分子之傾斜角β之平均值(步驟S2、S3)。
(2)測定順序2：分光測定
液晶之非尋常光線(extra ordinary wave)之折射率ne、尋常光線(ordinary wave)之折射率no、及反射層之折射率nr，為波長λ之函數。入射角θin、單元間隙d、及係數A與波長無關，為已知之數值。因此，依上述順序，將液晶分子之傾斜角β作為參數，可求出光強度反射率Rc與波長λ之關係Rc(λ，β)。
例如，以反射層為鋁，液晶之非尋常光折射率為ne，尋常光折射率為no，使用下表2之資料：
使入射角θin=56度，單元間隙d=3.2 μm，係數A=1，並假定傾斜角β為1度、2度及3度，計算波長λ與光強度反射率Rc之關係Rc(λ，β)，結果如圖8之曲線圖所示。再者，該反射型液晶單元不具有域而朝單一方向傾斜，故A=1。
使用該曲線圖時，測定複數個波長下的光強度反射率Rc，並將該測定點繪圖於該曲線圖上、並使其合適，由此可正確地求出傾斜角β。
以上，已說明本發明之實施形態，但本發明之實施並不限定於上述形態，於本發明之範圍內可進行種種變更。
11、12‧‧‧玻璃基板
21‧‧‧光源
22‧‧‧偏光片
23‧‧‧VA反射型液晶單元
23a‧‧‧反射層
24‧‧‧析光片
25‧‧‧單光儀(分光器)
26‧‧‧檢出器
27‧‧‧資料處理裝置
31‧‧‧構造物
a、a1~a4、a3'‧‧‧液晶分子
B‧‧‧光軸
d‧‧‧液晶之厚度
d'‧‧‧光路長
D1~D4‧‧‧域
θin‧‧‧入射角
θout‧‧‧出射角
θ‧‧‧入射角
θa、-β、β'‧‧‧角度
θ'‧‧‧光軸傾斜角
β‧‧‧傾斜角
圖1係實施預傾角測定方法之測定裝置之構成圖。
圖2係實施預傾角測定方法另一實施形態之測定裝置之構成圖。
圖3係表示多域垂直配向(MVA)模式之反射型液晶單元中，電壓斷開時像素內之傾斜方向之平面圖。
圖4係描繪自光軸B觀察到的液晶分子a1~a4之示意圖。
圖5係表示光在填充於玻璃基板11、12之間的液晶中行進之情況之光路圖。
圖6係描繪液晶內部進行光傳播之光軸B與各座標軸x、y、z的座標圖。
圖7係用以說明本發明之測定順序之流程圖。
圖8係將液晶之傾斜角β作為參數，來計算波長λ與光強度反射率Rc之關係Rc(λ，β)之曲線圖。
圖9係表示於對向的玻璃基板11、12之間，設置有突起狀構造物之液晶單元之多域構造的剖面圖。
21．．．光源
22．．．偏光片
23．．．VA反射型液晶單元
23a．．．反射層
24．．．析光片
25．．．單光儀
26．．．檢出器
27．．．資料處理裝置

Claims (8)

  1. 一種反射型液晶單元之傾斜角度測定方法，係測定反射型液晶單元之傾斜角度者，其特徵在於：自光源取出直線偏光成分之光，將該偏光成分之光，以該光之光軸與上述反射型液晶單元法線呈傾斜之入射角的方式，將上述入射角設定為既定值而照射至反射型液晶單元，測定一次經上述反射型液晶單元之反射層反射後的光中與上述偏光成分呈直角的方向之偏光成分的光強度，求出光強度反射率，使用該光強度反射率、上述反射型液晶單元中之液晶之尋常光折射率與非尋常光折射率、上述入射角、上述反射型液晶單元中之液晶之厚度以及上述反射層之折射率，求出上述反射型液晶單元之傾斜角。
  2. 如申請專利範圍第1項之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法，其中，上述反射型液晶單元於一像素內含有複數個域，上述反射型液晶單元朝與每一個上述域不同之方向傾斜，上述光強度反射率包含傾斜角朝向與上述光軸不平行之方向之域的面積，在上述反射型液晶單元之全域之面積中的比例作為係數。
  3. 如申請專利範圍第1項之反射型液晶單元之傾斜角度測 定方法，其中，上述光軸與上述反射型液晶單元之法線呈傾斜的入射角在30度~80度之範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法，其中，上述光強度反射率係由以下光強度相除而得者，即，經上述反射型液晶單元反射後的光與上述偏光成分呈直角的方向之偏光成分之光強度，除以經上述反射型液晶單元反射後的光之光強度。
  5. 如申請專利範圍第1項之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法，其中，上述光強度反射率係由以下光強度相除而得者，即，經上述反射型液晶單元反射後的光與上述偏光成分呈直角的方向之偏光成分之光強度，除以經上述反射型液晶單元反射後的光與上述偏光成分呈直角的方向之偏光成分之光強度、及經上述反射型液晶單元反射後的光與上述偏光成分呈平行的方向之偏光成分之光強度之共計值。
  6. 如申請專利範圍第1項之反射型液晶單元之傾斜角度測定方法，其中，使用作為波長之函數的上述反射型液晶單元中之液晶之尋常光折射率與非尋常光折射率之資料、以及上述入射角與上述反射型液晶單元中之液晶之厚度，求出以液晶分子之傾 斜角作為參數之光強度反射率與波長之關係，對複數個波長測定上述光強度反射率，並使其測定點符合上述關係，藉此求出傾斜角。
  7. 一種反射型液晶單元之傾斜角度測定裝置，其包含有：偏光片，自光源取出直線偏光成分；光軸設定手段，可將該偏光片之光，以該光之光軸與反射型液晶單元之法線呈傾斜之入射角之方式，照射至反射型液晶單元；析光片，取出經上述反射型液晶單元之反射層反射後的光與上述偏光成分呈直角的方向之偏光成分；檢出器，測定穿透上述析光片後的光之光強度；以及資料處理裝置，根據上述檢出器所檢出之光強度，計算光強度反射率，並使用上述反射型液晶單元中之液晶之尋常光折射率與非尋常光折射率、上述入射角、上述反射型液晶單元中之液晶之厚度以及上述反射層之折射率，求出上述反射型液晶單元之傾斜角；上述入射角係藉由上述光軸設定手段設定為既定值，上述光強度係藉由上述檢出器進行一次測定，上述資料處理裝置係根據上述一次測定所得之光強度計算光強度反射率。
  8. 如申請專利範圍第7項之反射型液晶單元之傾斜角度測定裝置，其中，進一步包含分光器，使穿透上述析光片後的光分光； 上述資料處理裝置，係使用作為波長λ 函數的上述反射型液晶單元中之液晶之尋常光折射率與非尋常光折射率、上述入射角以及上述反射型液晶單元中之液晶之厚度，且以液晶分子之傾斜角作為參數，求出光強度反射率與波長之關係，並使對複數個波長所測定之光強度反射率之測定點符合該關係，藉此決定傾斜角。
TW099105436A 2009-03-03 2010-02-25 And a measuring device for measuring the inclination angle of the reflective liquid crystal cell TWI485382B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009049639A JP5185160B2 (ja) 2009-03-03 2009-03-03 反射型液晶セルのチルト角測定方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201040513A TW201040513A (en) 2010-11-16
TWI485382B true TWI485382B (zh) 2015-05-21

Family

ID=42689783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099105436A TWI485382B (zh) 2009-03-03 2010-02-25 And a measuring device for measuring the inclination angle of the reflective liquid crystal cell

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5185160B2 (zh)
KR (1) KR20100099662A (zh)
CN (1) CN101825785A (zh)
TW (1) TWI485382B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI432715B (zh) * 2010-12-16 2014-04-01 Ind Tech Res Inst 測定液晶參數的方法及裝置
KR102282999B1 (ko) 2014-11-25 2021-07-29 삼성디스플레이 주식회사 액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법
CN104503124A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 业成光电（深圳）有限公司 触控显示面板及触控显示装置
JP6584947B2 (ja) * 2015-12-25 2019-10-02 大塚電子株式会社 プレチルト角測定装置及びプレチルト角測定方法
CN109269470B (zh) * 2018-08-17 2020-11-03 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种立体货架偏移检测方法及装置
CN109931885B (zh) * 2019-03-06 2024-03-26 华南师范大学 一种精确测量光束入射角的装置
CN117572677B (zh) * 2023-12-29 2024-07-23 剑芯光电(苏州)有限公司 一种液晶器件动态反射率的测试系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201227A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 Hitachi Ltd チルト角測定方法およびそれに用いる液晶セル
CN1312466A (zh) * 2000-03-07 2001-09-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种综合测量液晶器件参数的装置及方法
TW525029B (en) * 2000-02-02 2003-03-21 Sanyo Electric Co Reflection type liquid crystal display device
TW548432B (en) * 1999-09-27 2003-08-21 Toppan Printing Co Ltd Optical scatter film, electric substrate for reflection type liquid crystal display device, and reflection type liquid crystal display device
EP0843195B1 (en) * 1995-07-28 2004-04-07 Sumitomo Chemical Company Limited Reflecting plate, reflection type polarizing plate and reflection type liquid crystal display device
TWI293703B (en) * 2000-02-16 2008-02-21 Toshiba Matsushita Display Tec shaped member, reflector, and reflective-type display element, and method of producing reflector
US7471356B2 (en) * 2000-07-03 2008-12-30 Alps Electric Co., Ltd. Reflector providing particularly high reflectance in an intended viewing angle and reflection type liquid crystal display device using the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01162134A (ja) * 1987-12-18 1989-06-26 Fujitsu Ltd 液晶セルのプレチルト角測定法
JP3108938B2 (ja) * 1991-07-12 2000-11-13 カシオ計算機株式会社 液晶分子のチルト角測定方法
JPH0674864A (ja) * 1992-08-27 1994-03-18 Jeol Ltd 液晶表示パネルのプレチルト角測定方法及び装置
JP3342268B2 (ja) * 1995-11-30 2002-11-05 三洋電機株式会社 液晶表示装置のプレチルト角測定方法及び測定装置
JP3363743B2 (ja) * 1996-06-05 2003-01-08 キヤノン株式会社 光学的異方性測定装置及びそれを用いた光学的異方性測定方法
JP3910352B2 (ja) * 2000-04-11 2007-04-25 三菱電機株式会社 プレチルト角検出方法及び検出装置
JP4895428B2 (ja) * 2001-03-12 2012-03-14 シンテック株式会社 液晶セルの配向パラメータ測定方法および測定装置
JP3813834B2 (ja) * 2001-04-17 2006-08-23 佐藤 進 液晶パネルパラメータ検出装置
JP2002341305A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 界面評価方法および界面評価装置
JP2002350119A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Nec Corp 反射型液晶表示素子評価方法、その評価装置およびそのコンピュータプログラムを記録した記録媒体
JP2004028710A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Mitsubishi Electric Corp プレチルト角検出方法及びプレチルト角検出装置
US7218398B2 (en) * 2003-11-26 2007-05-15 Smith Matthew H Method and apparatus for determining liquid crystal cell parameters from full Mueller matrix measurements

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201227A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 Hitachi Ltd チルト角測定方法およびそれに用いる液晶セル
EP0843195B1 (en) * 1995-07-28 2004-04-07 Sumitomo Chemical Company Limited Reflecting plate, reflection type polarizing plate and reflection type liquid crystal display device
TW548432B (en) * 1999-09-27 2003-08-21 Toppan Printing Co Ltd Optical scatter film, electric substrate for reflection type liquid crystal display device, and reflection type liquid crystal display device
TW525029B (en) * 2000-02-02 2003-03-21 Sanyo Electric Co Reflection type liquid crystal display device
TWI293703B (en) * 2000-02-16 2008-02-21 Toshiba Matsushita Display Tec shaped member, reflector, and reflective-type display element, and method of producing reflector
CN1312466A (zh) * 2000-03-07 2001-09-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种综合测量液晶器件参数的装置及方法
US7471356B2 (en) * 2000-07-03 2008-12-30 Alps Electric Co., Ltd. Reflector providing particularly high reflectance in an intended viewing angle and reflection type liquid crystal display device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100099662A (ko) 2010-09-13
JP5185160B2 (ja) 2013-04-17
CN101825785A (zh) 2010-09-08
TW201040513A (en) 2010-11-16
JP2010204378A (ja) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI485382B (zh) And a measuring device for measuring the inclination angle of the reflective liquid crystal cell
TW477897B (en) Liquid crystal display device, method and device to measure cell thickness of liquid crystal display device, and phase difference plate using the method thereof
JP2001356072A (ja) プレチルト角検出方法及び検出装置
JP2008076324A (ja) 光学異方性パラメータ測定装置
JP2017173223A (ja) 光学装置および撮像装置
KR20100048907A (ko) 액정 셀의 틸트각 측정 방법 및 장치
JP5287489B2 (ja) ３次元屈折率測定方法及び３次元屈折率測定装置
KR20010107968A (ko) 수직 배향 액정 패널의 셀 갭 측정 방법 및 장치
US6757062B2 (en) Method and device for measuring thickness of liquid crystal layer
US7230713B2 (en) Method for measuring gap of liquid crystal cell
JP3813800B2 (ja) 液晶セルパラメータ検出装置
JP3813834B2 (ja) 液晶パネルパラメータ検出装置
TWI437220B (zh) 液晶預傾角量測系統與方法
JP3755303B2 (ja) 液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法
WO2005026703A1 (en) Method for characterization of a liquid crystal cell
JP2002243418A (ja) 液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置
JP2770481B2 (ja) 液晶表示パネルのセル厚測定方法およびその測定器
KR20080093236A (ko) 높은 반사 및 투과 효율과 투과광의 위상 지연을 이용하여기판을 검사하는 방법 및 장치
JP3859565B2 (ja) 液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置
JP2009198354A (ja) 電気光学装置の検査装置及び検査方法
JP3792315B2 (ja) セル厚測定方法、セル厚測定装置、及び液晶表示装置の製造方法
JP2008241634A (ja) 液晶表示装置の配向比率検出方法およびその装置
JP2005283534A (ja) 垂直配向液晶パネルのセル厚測定方法、及び測定装置
JP2009025593A (ja) 光学補償板の検査方法
JP2006276537A (ja) リタデーション測定系および液晶ディスプレイのリタデーション測定装置