JP4895428B2

JP4895428B2 - Method and apparatus for measuring alignment parameters of liquid crystal cell

Info

Publication number: JP4895428B2
Application number: JP2001069412A
Authority: JP
Inventors: 道夫北村
Original assignee: シンテック株式会社
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002267573A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for quickly measuring an orientation parameter such as a pretilt angle on a non-uniform orientation liquid crystal cell and provide a device realizing this method. SOLUTION: (1) The specified polarized light is made incident in the liquid crystal cell 1 which is a measuring object, and a polarization state of transmitted light is observed. (2) The polarization state of the transmitted light when the same polarized light as the above polarized light is made incident in the same condition in a plurality of assumed liquid crystal cells having the specified orientation parameter is predicted by solving a wave equation. (3) The nearest observed polarization state is selected from predicted polarization states, and the orientation parameter of the assumed liquid crystal cell bringing this polarization state is decided as the orientation parameter of the liquid crystal cell 1 which is the measuring object.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、液晶表示器などに用いられる液晶セルについて、その表示特性に直結する配向パラメータを測定するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶セルにおける「配向」、すなわち液晶分子がどのように並んでいるかは、そのセルを使用する液晶表示器の表示特性を左右する重大な要素である。そうした配向を表すパラメータとしては、「プレティルト角」や「セル間隙」、「捩じれ角」などがある。図４に示す一般的な液晶セル１’において、基板３’・４’の表面に接した液晶分子２’の起き上がり角度がプレティルト角であり、上下の基板３’・４’間の距離がセル間隙である。また、図３のように液晶分子が螺旋状に捩じれている液晶セル１について、基板３・４と直角な方向から見える上下の液晶分子２の間の角度差が捩じれ角である。安定した高い品質の液晶表示器を製造するためには、液晶セルについてこのような配向パラメータを把握することが不可欠である。
【０００３】
液晶セルにおけるプレティルト角などの配向パラメータを測定するためには、従来、クリスタルローテーション法と呼ばれる方法がとられてきた。同法は、図５に示すように、透過軸が互いに直交する偏光子（偏光板）１２’と検光子（偏光板）１４’との間に液晶セル１’を置き、レーザー光源１１’や光検出器１５’をも用いて、さまざまな入射角（セル１’への偏光の入射角）に対する検光子透過光強度を観察し、その最大値を与える入射角から配向パラメータを算出する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の方法で測定することができるのは、図４に示すような一様配向の液晶セル、すなわち、上下基板に接するものを含めてセル内の液晶分子がすべて同じ向きに並んだセルに限定されている。しかるに、実際の液晶表示器に多く用いられている液晶セルは、図３のように液晶分子が螺旋状に捩じれたツイスト配向、または、液晶分子が広げた扇の骨のようにならんだスプレイ配向、さらにはより複雑な他の配向を有している。そのような非一様配向をもつ液晶セルは、一様配向のものよりも表示上のコントラストが明瞭で、応答も迅速であるなどの特徴を有するため、用途や使用量が急速に拡大されてきた。このため、従来の方法では、実際に用いられるほとんどの液晶セルについて配向パラメータを測定することができなくなってきている。また、一様配向のものであっても、セル間隙が小さい液晶セルについては、従来の方法で十分な測定精度を得ることは困難であるとされている。
【０００５】
なお、特開平１０−１５３７８０号公報には、非一様配向の液晶セルについて配向パラメータを測定する方法が記載されている。ただしその方法は、図５に示す測定手段とさらに１／４波長板とを使用し、検光子を複数の特定の角度に設定したときの透過光強度より数個のストークスパラメータを算出し、それらから捩じれ角とセル間隙とを求めるという手順をとるものである。その方法では、検光子を複数の特定角度に逐一設定する必要があること等から、液晶セル上の多点について測定を行う場合には所用時間の短縮が望まれる。
【０００６】
請求項の発明は、実際の液晶表示器に多く採用される非一様配向の液晶セルについて、プレティルト角などの配向パラメータを迅速に測定する方法、およびそれを実現する装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した液晶セルの配向パラメータ測定方法は、まず、
<1> 測定対象である液晶セルに所定の偏光を入射させ、透過（または反射。以下「透過等」という）した光の偏光状態を観察するとともに、
<2> 所定の配向パラメータをもつ複数の想定液晶セルに上記と同じ偏光を同じ条件で入射させたとき透過等する光の偏光状態を、波動方程式（Maxwellの波動方程式）を解くことによってそれぞれ予測し、
<3> 予測した偏光状態のうちから、観察した偏光状態ともっとも近いものを選定し、当該偏光状態をもたらす想定液晶セルの配向パラメータを、測定対象である液晶セルの配向パラメータとする−ことを特徴とする。
【０００８】
こうして行う配向パラメータの測定は、つぎのような原理によって高精度の測定結果をもたらす。すなわち、
a) 偏光している光（たとえば直線偏光）を液晶セルに入射させた場合、液晶が複屈折率をもつために、透過等した光の偏光状態は一般に入射光のものとは異なる。どのように偏光状態が変わるかは、液晶の屈折率やセルの厚さ、セル内の液晶分子の配向状態（プレティルト角など）によって決まる。
【０００９】
b) 一方、液晶セルにおける液晶の複屈折率や液晶分子の並び方、セルの厚さなどが分かっている場合、そのような液晶セルを透過等した光がどのような偏光状態に変わるかは、計算によって相当の精度で予測することができる。液晶分子の配向状態が与えられたときの偏光伝播特性は、よく知られたMaxwellの波動方程式を解くことにより導かれるからである。したがって、配向パラメータの明らかな複数のセルを想定液晶セルとし（同セルを実際に作製等する必要はない）、測定に使用する入射光の偏光状態（直線偏光の向き）など既知のデータを与えれば、各想定液晶セル（すなわちそれぞれに対応する各配向パラメータ）について入射角に対する透過光（または反射光。以下同様）の偏光状態を算出し予測することができる。なお、あらかじめ液晶分子の配向を計算するためには、広く認められている連続体理論によって与えられる偏微分方程式を、所定の境界条件のもとに解けばよい。
【００１０】
c) したがって、実際の液晶セルを透過等した光の偏光状態を観察するとともに、配向パラメータの明らかな複数の想定液晶セルについて透過光の偏光状態を予測し、双方の結果（偏光状態）を対照すれば、観察した液晶セルについてプレティルト角などの配向パラメータを推定することが可能である。請求項１に係る測定方法は、上記の▲１▼によって観察した偏光状態（測定対象である液晶セルの偏光状態）を▲２▼によって予測した想定液晶セルの偏光状態と比較対照し、▲３▼のとおり、観察した偏光状態と最も近い偏光状態をもたらすと予測される想定液晶セルの配向パラメータをもって測定結果とするものであるから、複数の想定液晶セルにつき適切な間隔でパラメータを設定してそれぞれの偏光状態を算出しておく以上は、好ましい精度の測定を実現し得ることになる。
【００１１】
上記▲２▼のように行う偏光状態の予測は、想定液晶セルがツイスト配向やスプレイ配向などの非一様配向をもつものであっても可能であるため、請求項１の方法では、非一様配向の液晶セルについてもプレティルト角などの配向パラメータの測定が可能である。また、複数の想定液晶セルについて予測した偏光状態に関するデータは、一旦算出して保存（記憶）すれば、同じ液晶セルについて多点測定を行う際、再度算出しなくとも繰り返し利用することができる。そのため、本方法によると、偏光状態の特定を適切な手段によって行う限りは、液晶セル上の多点についての測定を短時間で行うことが可能になる。
【００１２】
請求項１に記載した測定方法は、とくに、上記のように観察および予測する光の偏光状態を、下記1)〜3)のように求める液晶セルへの偏光の入射角θと下記の定数ａまたはｂとの関係によって特定することをも特徴とする。すなわち、
1) 測定対象である液晶セルに所定の偏光を入射角θにて入射させ、透過等した光を、透過軸（または反射軸。以下同様）の角度Ａを１８０゜以上変化させ得る偏光板（検光子。たとえば回転する偏光板）に通したうえ、角度Ａに対応づけて透過光強度Ｉを測定する。
【００１３】
2) 透過光強度Ｉは、平均強度をＩ_０とするとき
Ｉ＝Ｉ_０（１＋ａcos２Ａ＋ｂsin２Ａ） ‥‥（ｉ）
と表せるが、その強度Ｉを、角度Ａについてフーリエ積分することにより定数ａまたはｂを求める。
【００１４】
3) 入射角θを種々設定（必要に応じ１ないし多数の値に設定）して上記1)・2)を行うことにより、入射角θと定数ａまたはｂとの関係を求める。求めたその関係を、上記において観察し予測する光の偏光状態として扱うのである。
【００１５】
上記1)のように液晶セルを透過等した光（すなわち検光子への入射光）の偏光状態は、上記の式（ｉ）における２数値ａ、ｂによって表すことができる。たとえば、ａ＝１かつｂ＝０なら、その光の偏光状態は、角度Ａが０（ゼロ）の面内を通る直線偏光であり、ａ＝ｂ＝０ならば円偏光である。
【００１６】
そして、検光子（偏光板）の透過軸の角度Ａに対応づけて透過光強度Ｉを測定することから、測定対象である液晶セルに関する上記の定数ａおよびｂは、強度Ｉを上記2)のように角度Ａについてフーリエ積分することにより算出される。さらに、3)のとおり入射角θを変化させて逐一ａ、ｂを求めることにより、それぞれの入射角θと定数ａ、ｂとの関係（各入射角θに対するａ(θ)、ｂ(θ)の値）が求められる。
【００１７】
この請求項１の方法は、測定した液晶セルについて観察される偏光状態と、想定液晶セルについて予測される偏光状態とを入射角θと定数ａ、ｂとの関係に置き換え、それに基づいて上記のとおり双方の結果を対照するものである。すなわち、測定対象である液晶セルに関して上記のとおりθとａ、ｂとの関係を求める一方、配向パラメータの分かっている複数の想定液晶セルについてθとａ、ｂとの関係を予測し、測定した液晶セルにおける関係と最も近い関係を表す想定液晶セルについての配向パラメータを、測定対象であるその液晶セルの配向パラメータであるとするのである。双方のセルにおけるａ、ｂを対照するにあたり、比較の便宜のために、ａ、ｂをもとに演算される他の値（ａ^２＋ｂ^２など）を比較することも、請求項１の方法の範囲内で行うことができる。
【００１８】
この方法によれば、多点の測定を含めて、液晶セルにおける配向パラメータの測定を迅速に行うことができる。測定する透過光強度Ｉから定数ａ、ｂを求めることが定式的な一連の数値計算によって容易に行えること、また、観察し予測する光の偏光状態が、入射角θと定数ａ、ｂとの関係に置き換えられることによって比較対照されやすくなること、がその理由である。なお、一部の配向パラメータについて、測定すべき精度が所定の範囲内のものである場合等には、特定の入射角θに対する定数ａ、ｂの関係のみを比較すれば足りることもある。そのような場合には、入射角θは１つの値（たとえば０゜）のみに設定すればよい。
【００１９】
請求項２に記載した測定方法はとくに、配向パラメータとして、基板に対する液晶分子の傾き（起き上がり角度）であるプレティルト角を測定することを特徴とする。
【００２０】
この請求項２に記載の測定方法は、請求項１の方法によりプレティルト角を測定するものである。これによって一つの境界条件が明らかになるので、液晶分子の並び方に関する偏微分方程式の解として、セル間隙や捩じれ角などを含むすべての配向パラメータを求めることも容易になり、その精度が向上する。その理由はつぎのとおりである。
【００２１】
所定の偏光が液晶セルに入射して透過等したとき光の偏光状態は前記のように液晶の屈折率やセルの厚さ、セル内の液晶の配向状態によって決まるが、この配向状態は、液晶セルを構成する基板の表面に接した液晶分子の起き上がり角度、すなわちプレティルト角などによって決まる。また、液晶セル内の液晶分子がどのような配向をとるかについては、周知の連続体理論により理論的に解明され偏微分方程式の形で明らかにされている（たとえば、Chantrasekhar著・Cambridge University Press発行の「Liquid Crystals」などを参照）。このような方程式を、プレティルト角や捩じれ角などの境界条件として種々の仮定値・近似値を与えながら解くことにより、セル内部の配向状態を求めることができる。したがって、測定によりプレティルト角として確からしい値を知ることができれば、液晶セルにおける他の配向パラメータをも高い精度で求めることが可能になる。
【００２２】
請求項３に記載した液晶セルの配向パラメータ測定装置は、下記a)〜f)を含めて構成したものである。すなわち、
a) 単色光源、
b) 透過軸の角度設定が可能な偏光子、
c) 測定対象である液晶セルを取外し可能に取り付けるとともにその向き変更によって当該セルへの光の入射角θの変更が可能な液晶セル支持台、
d) モータによって透過軸の角度Ａの変更が可能であり、センサによってその角度Ａの検出が可能な偏光板（検光子と呼ばれる）、
e) 光の強度を検知してそれに応じた強度Ｉの電気信号を出力する光電変換器（必要によりＡＤ変換器を含む）、
f) 光電変換器が出力する電気信号の強度（透過光強度）Ｉを、液晶セルへの入射角θおよび偏光板（検光子）の透過軸角度Ａに対応づけて記憶する情報処理手段。
【００２３】
このように構成した測定装置なら、測定対象である液晶セルに所定の偏光を入射させ、透過等した光の偏光状態を当該状態に対応する数値データとして保存することができ、したがって、当該液晶セルの配向パラメータを知るための情報蓄積が可能になる。上記a)の単色光源から発せられb)の偏光子を経由して得られた所定の偏光を、c)の支持台上に取り付けられて入射角θが適宜設定された液晶セルに入射させ、透過等した光を、透過軸の角度Ａを１８０゜以上変化させ得るd)の検光子に通したうえe)の光電変換器に照射すれば、その光の透過光強度Ｉがf)の情報処理手段に出力され、同手段が、液晶セルへの入射角θおよび検光子の透過軸角度Ａに対応づけて透過光強度Ｉを記憶するからである。θおよびＡと強度Ｉとの関係はその液晶セルの配向状態に対応して決まるものであるため、そうして蓄積したデータ（実測データ）を解析することにより、測定対象とする液晶セルの配向パラメータを知ることが可能になる。なお、そのような解析は、たとえば請求項１に記載のように、既知の配向パラメータをもつ液晶セルについて算出したデータと上記で蓄積した実測データとを比較することによって行うとよいが、他の解析手法によってもよい。
【００２４】
請求項３に記載の測定装置は、上記の情報処理手段に、さらにつぎの演算と記憶とをさせることをも特徴とする。すなわち、上記光電変換器から出力される、
Ｉ＝Ｉ_０（１＋ａcos２Ａ＋ｂsin２Ａ） ‥‥（ｉ）
と表される強度Ｉ（透過光強度。上記のＩ_０はその平均強度）の信号につき、角度Ａについてフーリエ積分することにより入射角θごとに定数ａまたはｂを演算させ、かつ、求めた定数ａまたはｂと入射角θとの関係を記憶させるのである。
【００２５】
この測定装置は、液晶セルを透過等した光の偏光状態を、式（ｉ）における定数ａまたはｂと入射角θとの関係という分かりやすいデータに変換して情報処理手段に記憶させるものである。したがって、データの処理が容易であり、たとえば請求項１の方法によって配向パラメータを測定する場合にも、その結果を迅速に得ることができる。
【００２６】
請求項４に記載の測定装置は、上記の情報処理手段にさらにつぎの処理を行わせるものである。すなわち、所定の配向パラメータをもつ複数の想定液晶セルに上記と同じ偏光子を経て同じ入射角θで偏光が入射したとき透過等する光の偏光状態を、波動方程式（Maxwellの波動方程式）を解くことによってそれぞれ予測したうえ、入射角θと定数ａまたはｂとの関係を演算・記憶し、上記で記憶した測定対象である液晶セルにおけるそれらの関係と比較して近似のものを選定し、選定したその想定液晶セルの配向パラメータを、測定対象である液晶セルの配向パラメータとして表示する処理、を行わせる。
【００２７】
この測定装置によると、請求項１に記載した測定方法が実施される。したがって、この装置では、非一様配向の液晶セルにおける多点を調査する場合であっても、配向パラメータを迅速に測定することが可能である。
【００２８】
請求項５に記載の測定装置はとくに、配向パラメータとして、基板に対する液晶分子の傾き（起き上がり角度）であるプレティルト角を測定することを特徴とする。
【００２９】
この測定装置は、液晶セルについてとくにプレティルト角の測定を行うものであり、請求項２の測定方法を実現する。プレティルト角を求めることによって、前述のとおり、液晶セルにおける他の配向パラメータを知ることも可能になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施例としての一形態を、図１および図２を用いて説明する。図１は、配向パラメータの測定装置（および方法）について基本的構成を示す斜視図であり、図２は、その装置によって液晶セル１の配向パラメータを測定するときのデータの比較処理を示す模式図である。なお、図１の装置によっては、たとえば図３のような非一様配向の液晶セル１および図４のような一様配向の液晶セル１’を対象として、配向パラメータ、とくにプレティルト角の測定を行う。
【００３１】
図１に示す測定装置において、符号１１は単色光源をさし、たとえば波長が６３２．８ｎｍのヘリウム−ネオンレーザーをこれに用いる。１２は、直線偏光をつくるための偏光子である。この偏光子１２は、計算機制御の回転支持器（図示省略）に取り付けられていて円周方向に角度調整が可能であり、後述する情報処理手段１６の指令によって角度を変え、光源１１からの光を測定に適した向きの直線偏光に換える。１は測定対象の液晶セルであり、互いに直交する２つの回転軸をもつ支持台１３上に取外し容易な状態に取り付けられる。支持台１３は情報処理手段１６の指令によりその回転軸を中心に向きを変え得るため、液晶セル１に対する偏光の入射角θおよび入射面の向きがそれに応じて変更される。１４は検光子であり、モータ（図示省略）によって一定角速度で回転（最高１００００ｒｐｍ程度の高速回転）することにより透過軸の向きを回転させる。回転軸にはロータリーエンコーダ（図示省略）が取り付けられており、その出力信号によって、時々刻々変わる透過軸の向き（角度）Ａを情報処理手段１６が検知できるようになっている。１５は光電変換器で、検光子１４を通った光信号をそれに応じた強度Ｉの電気信号に変換する。光電変換器１５にはアナログ−ディジタル変換器（ＡＤ変換器）１５ａが含まれており、これによって電気信号はディジタル化されて出力される。１６はパーソナルコンピュータなどの情報処理手段であり、光電変換器１５・１５ａが出力するディジタルの電気信号（その強度Ｉが、検光子１４を通った光信号の強さに対応する）と検光子１４の透過軸の向きＡを知らせる信号（前記のエンコーダが発信するもの）とから、液晶セル１を透過した光の偏光状態を認識する。
【００３２】
液晶セル１を透過した光の偏光状態は、情報処理手段１６においてつぎのように定量化される。
【００３３】
適当な座標系を用いてはかった検光子１４での透過軸の向きをＡとすると、情報処理手段１６が観測する信号強度Ｉは、その平均強度をＩ_０とするとき次式（ｉ）で表されるものとなる。
Ｉ＝Ｉ_０（１＋ａcos２Ａ＋ｂsin２Ａ） ‥‥（ｉ）
図示の装置では、偏光子１２によってつくったある向きの直線偏光を液晶セル１に入射させ、それを透過した光を、回転する検光子１４に導いたうえ透過光の強度Ｉを観察するが、検光子１４の透過軸が回転するため、観察される信号は検光子１４の半回転（１８０゜）を周期とする正弦波となるわけである。
【００３４】
式（ｉ）において定数ａ、ｂは実数であり、検光子１４の向きＡがロータリーエンコーダからの信号によって与えられることから、ａ、ｂは、強度ＩをＡでFourier積分することにより算出される。これら２つの数値ａ、ｂは、液晶セル１を透過した光、すなわち検光子１４への入射光の偏光状態を表すものである。たとえば、ａ＝１かつｂ＝０ならその偏光は、Ａと同じ座標系ではかって向きが0の直線偏光であり、ａ＝ｂ＝０ならば円偏光である。
【００３５】
計算機１６は、支持台１３の回転機構に指令を出して液晶セル１への偏光の入射角θを変えながら、上記の処理を繰り返し行い、それぞれの入射角θに対するａ_０(θ)、ｂ_０(θ)の値（すなわち入射角θと定数ａ_０、ｂ_０との関係）を演算し、観測結果として記憶しておく。
【００３６】
一方で計算機１６は、Maxwellの波動方程式を解くソフトウエアプログラムを実行し、適宜に想定した液晶セルについてのあるプレティルト角の値αに対する透過光の偏光状態と入射角との関係、すなわちａ_ｃ(α；θ)、ｂ_ｃ(α；θ)を計算により予測する。
【００３７】
上記によって求めた、測定対象たる液晶セル１の観測結果であるａ_０(θ)、ｂ_０(θ)と、想定液晶セルについて予測したａ_ｃ(α；θ)、ｂ_ｃ(α；θ)とを比較し、両者に違いがあると評価されるときは、プレティルト角αの値を修正（つまり別の液晶セルを想定）して再び計算を行い、新たなａ_ｃ(α；θ)、ｂ_ｃ(α；θ)を求めたうえ比較・評価を行う。このような手順を繰り返すことにより、観測結果であるａ_０(θ)、ｂ_０(θ)と予測したａ_ｃ(α；θ)、ｂ_ｃ(α；θ)との差異が一定の基準以下になれば、情報処理手段１６はそのときのプレティルト角αを測定値として表示する。
【００３８】
図２には、予測した３つのｂ_ｃ(α；θ)（図中にはｂ_ｃ１、ｂ_ｃ２、ｂ_ｃ３と記載）を、観測結果であるｂ_０(θ)（図中にはｂ_０と記載）に対して比較する場合を示している。観測結果との差異が極めて小さいｂ_ｃ２の関係をもたらす想定液晶セルのプレティルト角αをもって、測定対象である液晶セル１のプレティルト角とするわけである。
【００３９】
なお、図１の装置では、検光子１４の半回転ごとに一つの入射角θについての定数ａ_０、ｂ_０の値を演算し、さらに、支持台１３の角度変更によって入射角θを−６０゜から＋６０゜までの１゜きざみで設定することにより、１つの液晶セル１における１点についてのａ_０(θ)、ｂ_０(θ)を求めている。しかし、検光子１４が上記のように高速度で回転すること、および、強度Ｉから定数ａ_０、ｂ_０を求める演算が短時間で行えることから、１点あたりのａ_０(θ)、ｂ_０(θ)は１秒前後で完了する。したがって、この装置によれば、液晶セル１上の多点の計測も短時間で行うことが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載した液晶セルの配向パラメータ測定方法によると、非一様配向の液晶セルについても配向パラメータの測定が可能である。また、液晶セル上の多点についての測定を短時間で行うことも可能になる。
【００４１】
請求項１に記載の測定方法によればさらに、多点の測定を含めて、液晶セルにおける配向パラメータの測定をとくに迅速に行うことができる。観察し予測する光の偏光状態が、入射角θと定数ａ、ｂとの関係に置き換えられることによって比較対照されやすくなること等がその理由である。
【００４２】
請求項２の測定方法なら、請求項１の方法によってプレティルト角の迅速な測定を可能にし、さらに他の配向パラメータを把握することをも可能にする。
【００４３】
請求項３に記載した液晶セルの配向パラメータ測定装置は、液晶セルへの入射角θおよび検光子の透過軸角度Ａに対応づけて透過光強度Ｉを記憶するので、この装置によれば、測定対象である液晶セルの配向パラメータを知るための必要情報を適切に蓄積できる。蓄積した情報を種々の解析手法によって解析することにより、当該液晶セルの配向パラメータを知ることができる。
【００４４】
請求項３に記載の測定装置はさらに、液晶セルを透過等した光の偏光状態を分かりやすいデータに変換して情報処理手段に記憶するものであるため、データ処理が簡単であり、配向パラメータについての測定結果を迅速にもたらすことができる。
【００４５】
請求項４に記載の測定装置なら、請求項１に記載した方法を実施して液晶セルの配向パラメータを迅速に測定できる。
【００４６】
請求項５の測定装置なら、請求項２の測定方法を実現し、プレティルト角および他の配向パラメータの迅速な測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態である配向パラメータ測定装置（方法）について基本的構成を示す斜視図である。
【図２】図１の測定装置によって液晶セルの配向パラメータ（プレティルト角）を測定するときのデータの比較処理を示す模式図である。
【図３】液晶分子が螺旋状に捩じれたツイスト配向（非一様配）をもつ液晶セルを示す模式図である。
【図４】液晶分子がすべて同じ向きに並んだ一様配向の液晶セルを示す模式図である。
【図５】液晶セルの配向パラメータを測定するための従来の方法を、基本的な機器配置によって示す斜視図である。
【符号の説明】
１液晶セル
１１単色光源
１２偏光子
１３支持台
１４検光子
１５光電変換器
１６情報処理手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring an alignment parameter directly related to display characteristics of a liquid crystal cell used in a liquid crystal display or the like.
[0002]
[Prior art]
“Orientation” in a liquid crystal cell, that is, how liquid crystal molecules are arranged is a critical factor that affects the display characteristics of a liquid crystal display using the cell. Parameters representing such orientation include “pretilt angle”, “cell gap”, and “twist angle”. In the general liquid crystal cell 1 ′ shown in FIG. 4, the rising angle of the liquid crystal molecules 2 ′ in contact with the surfaces of the substrates 3 ′ and 4 ′ is a pretilt angle, and the distance between the upper and lower substrates 3 ′ and 4 ′ is the cell. It is a gap. Further, in the liquid crystal cell 1 in which liquid crystal molecules are twisted in a spiral shape as shown in FIG. 3, the angle difference between the upper and lower liquid crystal molecules 2 seen from the direction perpendicular to the substrates 3 and 4 is the twist angle. In order to manufacture a stable and high-quality liquid crystal display, it is indispensable to grasp such alignment parameters for the liquid crystal cell.
[0003]
Conventionally, a method called a crystal rotation method has been used to measure an alignment parameter such as a pretilt angle in a liquid crystal cell. In this method, as shown in FIG. 5, a liquid crystal cell 1 ′ is placed between a polarizer (polarizing plate) 12 ′ and an analyzer (polarizing plate) 14 ′ whose transmission axes are orthogonal to each other, and a laser light source 11 ′ or By using the photodetector 15 ′, the analyzer transmitted light intensity for various incident angles (incident angles of polarized light on the cell 1 ′) is observed, and the orientation parameter is calculated from the incident angle giving the maximum value. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional method can measure the liquid crystal cell of uniform orientation as shown in FIG. 4, that is, a cell in which all liquid crystal molecules in the cell are aligned in the same direction, including those in contact with the upper and lower substrates. It is limited to. However, the liquid crystal cell often used in an actual liquid crystal display has a twist alignment in which liquid crystal molecules are twisted in a spiral shape as shown in FIG. 3, or a splay alignment in which the liquid crystal molecules are spread like a fan bone. And other more complex orientations. Since liquid crystal cells having such non-uniform alignment have characteristics such as clearer contrast on display and faster response than those with uniform alignment, the use and usage have been rapidly expanded. It was. For this reason, in the conventional method, it has become impossible to measure the alignment parameter for most liquid crystal cells that are actually used. In addition, it is said that it is difficult to obtain sufficient measurement accuracy by a conventional method for a liquid crystal cell having a small cell gap even if it has a uniform orientation.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-153780 describes a method for measuring alignment parameters for a non-uniformly aligned liquid crystal cell. However, the method uses the measuring means shown in FIG. 5 and a quarter wave plate, and calculates several Stokes parameters from the transmitted light intensity when the analyzer is set at a plurality of specific angles. The procedure of obtaining the twist angle and the cell gap from is taken. In this method, since it is necessary to set the analyzer to a plurality of specific angles one by one, it is desired to reduce the required time when measuring at multiple points on the liquid crystal cell.
[0006]
The claimed invention provides a method for quickly measuring an orientation parameter such as a pretilt angle and a device for realizing the same for a non-uniformly oriented liquid crystal cell that is often used in an actual liquid crystal display. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method for measuring an alignment parameter of a liquid crystal cell according to claim 1 ,
<1> A predetermined polarized light is incident on the liquid crystal cell to be measured, and the polarization state of the transmitted (or reflected, hereinafter referred to as “transmitted”) light is observed.
<2> Predict the polarization state of transmitted light when the same polarized light as above is incident on multiple assumed liquid crystal cells with predetermined alignment parameters under the same conditions by solving the wave equation (Maxwell wave equation). And
<3> From the predicted polarization states, select the one closest to the observed polarization state, and use the assumed alignment parameter of the liquid crystal cell that brings about the polarization state as the alignment parameter of the liquid crystal cell to be measured. Features.
[0008]
The measurement of the orientation parameter performed in this way brings about a highly accurate measurement result by the following principle. That is,
a) When polarized light (for example, linearly polarized light) is incident on the liquid crystal cell, the polarization state of the transmitted light is generally different from that of the incident light because the liquid crystal has a birefringence. How the polarization state changes depends on the refractive index of the liquid crystal, the thickness of the cell, and the alignment state of the liquid crystal molecules in the cell (such as the pretilt angle).
[0009]
b) On the other hand, when the birefringence of the liquid crystal in the liquid crystal cell, the alignment of the liquid crystal molecules, the thickness of the cell, etc. are known, what polarization state the light transmitted through such a liquid crystal cell changes to It can be predicted with considerable accuracy by calculation. This is because the polarization propagation characteristic when the alignment state of the liquid crystal molecules is given is derived by solving the well-known Maxwell wave equation. Therefore, multiple cells with clear alignment parameters are assumed to be assumed liquid crystal cells (there is no need to actually make the cells), and known data such as the polarization state of incident light (direction of linearly polarized light) used for measurement can be given. For example, it is possible to calculate and predict the polarization state of transmitted light (or reflected light, the same applies hereinafter) with respect to the incident angle for each assumed liquid crystal cell (that is, each orientation parameter corresponding to each). In order to calculate the orientation of liquid crystal molecules in advance, a partial differential equation given by a widely accepted continuum theory may be solved under a predetermined boundary condition.
[0010]
c) Therefore, the polarization state of the light transmitted through the actual liquid crystal cell is observed, the polarization state of the transmitted light is predicted for a plurality of assumed liquid crystal cells with clear alignment parameters, and both results (polarization state) are contrasted. Then, it is possible to estimate an alignment parameter such as a pretilt angle for the observed liquid crystal cell. The measurement method according to claim 1 compares and contrasts the polarization state observed in (1) above (the polarization state of the liquid crystal cell to be measured) with the polarization state of the assumed liquid crystal cell predicted by (2). As indicated by ▼, the measurement results are based on the alignment parameters of the assumed liquid crystal cell that is expected to produce the polarization state closest to the observed polarization state. Therefore, the parameters are set at appropriate intervals for a plurality of assumed liquid crystal cells. As long as the respective polarization states are calculated, it is possible to realize a measurement with favorable accuracy.
[0011]
The prediction of the polarization state performed as in the above (2) is possible even if the assumed liquid crystal cell has a non-uniform alignment such as a twist alignment or a splay alignment. It is also possible to measure orientation parameters such as pretilt angle for liquid crystal cells with uniform orientation. In addition, once the data regarding the polarization state predicted for a plurality of assumed liquid crystal cells is calculated and stored (stored), it can be repeatedly used without recalculation when performing multipoint measurement on the same liquid crystal cell. Therefore, according to this method, as long as the polarization state is specified by an appropriate means, it is possible to perform measurement at multiple points on the liquid crystal cell in a short time.
[0012]
In particular, the measuring method according to claim 1 includes the incident angle θ of the polarized light to the liquid crystal cell and the constant a shown below, which determines the polarization state of the light to be observed and predicted as described above as shown in 1) to 3) below. It is also characterized by specifying by the relationship with b. That is,
1) A polarizing plate that can change the angle A of the transmission axis (or reflection axis; the same shall apply hereinafter) by 180 ° or more by allowing predetermined polarized light to enter the liquid crystal cell to be measured at an incident angle θ and transmitting the light. The light intensity I is measured in association with the angle A after passing through an analyzer (for example, a rotating polarizing plate).
[0013]
2) The transmitted light intensity I is I = I ₀ (1 + acos2A + bsin2A) when the average intensity is I ₀ (i)
The constant a or b is obtained by Fourier integration of the intensity I with respect to the angle A.
[0014]
3) The incident angle θ is set variously (set to one or many values as necessary) and the above 1) and 2) are performed to obtain the relationship between the incident angle θ and the constant a or b. The obtained relationship is treated as the polarization state of light observed and predicted in the above.
[0015]
The polarization state of the light transmitted through the liquid crystal cell as in 1) (that is, the light incident on the analyzer) can be expressed by the two numerical values a and b in the above formula (i). For example, if a = 1 and b = 0, the polarization state of the light is linearly polarized light passing through the plane where the angle A is 0 (zero), and if a = b = 0, it is circularly polarized light.
[0016]
Then, since the transmitted light intensity I is measured in association with the angle A of the transmission axis of the analyzer (polarizing plate), the above constants a and b relating to the liquid crystal cell to be measured have the intensity I of the above 2) Thus, the angle A is calculated by Fourier integration. Further, as shown in 3), by changing the incident angle θ to obtain a and b one by one, the relationship between each incident angle θ and the constants a and b (a (θ) and b (θ) with respect to each incident angle θ) Value).
[0017]
The method of claim 1 replaces the polarization state observed for the measured liquid crystal cell and the polarization state predicted for the assumed liquid crystal cell with the relationship between the incident angle θ and the constants a and b, and based on the relationship, The results are contrasted as follows. That is, while obtaining the relationship between θ and a, b for the liquid crystal cell to be measured as described above, the relationship between θ, a, and b was predicted and measured for a plurality of assumed liquid crystal cells whose orientation parameters were known. The orientation parameter for the assumed liquid crystal cell that represents the relationship closest to the relationship in the liquid crystal cell is assumed to be the orientation parameter of the liquid crystal cell to be measured. A in both cells, when contrasting b, and for comparison convenience, a, also compare other values are calculated based on (such as a 2 ⁺ b ²⁾ a b, The process of claim 1 Can be performed within the range of
[0018]
According to this method, the alignment parameter in the liquid crystal cell can be quickly measured including multi-point measurement. The constants a and b can be easily obtained from the measured transmitted light intensity I by a series of formal numerical calculations, and the polarization state of the light to be observed and predicted is determined by the incident angle θ and the constants a and b. The reason is that it becomes easier to compare and contrast by being replaced by a relationship. For some orientation parameters, when the accuracy to be measured is within a predetermined range, it may be sufficient to compare only the relationship between the constants a and b with respect to a specific incident angle θ. In such a case, the incident angle θ may be set to only one value (for example, 0 °).
[0019]
In particular, the measuring method described in claim 2 is characterized in that a pretilt angle which is an inclination (rising angle) of liquid crystal molecules with respect to the substrate is measured as an alignment parameter.
[0020]
The measuring method according to claim 2 measures the pretilt angle by the method according to claim 1 . As a result, one boundary condition is clarified, and it becomes easy to obtain all orientation parameters including the cell gap and the twist angle as a solution of the partial differential equation relating to the arrangement of the liquid crystal molecules, and the accuracy is improved. The reason is as follows.
[0021]
When the predetermined polarized light enters the liquid crystal cell and is transmitted, the polarization state of the light is determined by the refractive index of the liquid crystal, the thickness of the cell, and the alignment state of the liquid crystal in the cell as described above. It depends on the rising angle of liquid crystal molecules in contact with the surface of the substrate constituting the cell, that is, the pretilt angle. The orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell is theoretically clarified by the well-known continuum theory and clarified in the form of partial differential equations (for example, by Chantrasekhar, Cambridge University Press). (See published "Liquid Crystals"). By solving such an equation while giving various assumed values / approximate values as boundary conditions such as a pretilt angle and a twist angle, the orientation state inside the cell can be obtained. Therefore, if a probable value can be known as the pretilt angle by measurement, other alignment parameters in the liquid crystal cell can be obtained with high accuracy.
[0022]
The liquid crystal cell alignment parameter measuring apparatus described in claim 3 includes the following a) to f). That is,
a) Monochromatic light source,
b) A polarizer capable of setting the angle of the transmission axis,
c) A liquid crystal cell support that allows the liquid crystal cell to be measured to be detachably attached and the direction of change of the incident angle θ of light to the cell to be changed.
d) A polarizing plate (referred to as an analyzer) whose transmission axis angle A can be changed by a motor and whose angle A can be detected by a sensor,
e) a photoelectric converter (including an AD converter if necessary) that detects the intensity of light and outputs an electrical signal of intensity I corresponding to the intensity;
f) Information processing means for storing the intensity (transmitted light intensity) I of the electrical signal output from the photoelectric converter in association with the incident angle θ to the liquid crystal cell and the transmission axis angle A of the polarizing plate (analyzer).
[0023]
With the measuring apparatus configured as described above, a predetermined polarized light can be incident on the liquid crystal cell to be measured, and the polarization state of the transmitted light can be stored as numerical data corresponding to the state. It is possible to accumulate information for knowing the orientation parameters of the. Predetermined polarized light emitted from the monochromatic light source of a) and obtained via the polarizer of b) is incident on a liquid crystal cell attached on the support base of c) and having an incident angle θ appropriately set, If the transmitted light passes through the analyzer d) that can change the angle A of the transmission axis by 180 ° or more and irradiates the photoelectric converter e), the transmitted light intensity I of the light is the information of f). This is because the transmitted light intensity I is stored in association with the incident angle θ to the liquid crystal cell and the transmission axis angle A of the analyzer. Since the relationship between θ and A and the intensity I is determined in accordance with the alignment state of the liquid crystal cell, the orientation of the liquid crystal cell to be measured is analyzed by analyzing the accumulated data (measured data). It becomes possible to know the parameters. Incidentally, such an analysis, for example as described in claim 1, but may be performed by comparing the measured data accumulated in the calculated data and the liquid crystal cell having a known orientation parameters, other An analysis method may be used.
[0024]
Measurement device according to claim 3, in the information processing unit, also characterized in that to further a storage and calculation follows. That is, output from the photoelectric converter,
I = I ₀ (1 + acos2A + bsin2A) (i)
A constant a or b is calculated for each incident angle θ by performing Fourier integration with respect to the angle A for a signal of intensity I (transmitted light intensity, where I ₀ is the average intensity), and the obtained constant The relationship between a or b and the incident angle θ is stored.
[0025]
This measuring apparatus converts the polarization state of light transmitted through the liquid crystal cell into easy-to-understand data such as the relationship between the constant a or b and the incident angle θ in the equation (i) and stores it in the information processing means. . Therefore, the data can be easily processed. For example, even when the orientation parameter is measured by the method of claim 1 , the result can be obtained quickly.
[0026]
According to a fourth aspect of the present invention, the information processing means further performs the following processing. That is, the wave equation (Maxwell's wave equation) is solved for the polarization state of light that is transmitted when polarized light is incident on the plurality of assumed liquid crystal cells having a predetermined orientation parameter through the same polarizer and at the same incident angle θ. Each of these is predicted, and the relationship between the incident angle θ and the constant a or b is calculated and stored, and an approximation is selected in comparison with the relationship in the liquid crystal cell that is the measurement target stored above. The process of displaying the alignment parameter of the assumed liquid crystal cell as the alignment parameter of the liquid crystal cell to be measured is performed.
[0027]
According to this measuring apparatus, the measuring method described in claim 1 is performed. Therefore, with this apparatus, it is possible to quickly measure the orientation parameter even when investigating multiple points in a non-uniformly oriented liquid crystal cell.
[0028]
In particular, the measuring apparatus according to claim 5 is characterized by measuring a pretilt angle which is an inclination (rising angle) of liquid crystal molecules with respect to the substrate as an alignment parameter.
[0029]
This measuring apparatus measures the pretilt angle particularly for the liquid crystal cell, and realizes the measuring method of claim 2 . By obtaining the pretilt angle, it is possible to know other alignment parameters in the liquid crystal cell as described above.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One mode as an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an alignment parameter measuring apparatus (and method), and FIG. 2 is a schematic diagram showing data comparison processing when measuring the alignment parameter of the liquid crystal cell 1 with the apparatus. It is. Depending on the apparatus of FIG. 1, for example, the alignment parameter, particularly the pretilt angle, is measured for the non-uniformly aligned liquid crystal cell 1 as shown in FIG. 3 and the uniformly aligned liquid crystal cell 1 ′ as shown in FIG. Do.
[0031]
In the measuring apparatus shown in FIG. 1, reference numeral 11 denotes a monochromatic light source, and for example, a helium-neon laser having a wavelength of 632.8 nm is used for this. Reference numeral 12 denotes a polarizer for producing linearly polarized light. The polarizer 12 is attached to a computer-controlled rotation supporter (not shown) and can be adjusted in the circumferential direction. The angle of the polarizer 12 is changed by a command from the information processing means 16 to be described later. Is replaced with linearly polarized light in a direction suitable for measurement. Reference numeral 1 denotes a liquid crystal cell to be measured, which is attached to a support base 13 having two rotation axes orthogonal to each other in an easily removable state. Since the support base 13 can change its direction around the rotation axis according to a command from the information processing means 16, the incident angle θ of polarized light with respect to the liquid crystal cell 1 and the direction of the incident surface are changed accordingly. Reference numeral 14 denotes an analyzer which rotates the direction of the transmission axis by rotating at a constant angular velocity (high-speed rotation of about 10000 rpm at maximum) by a motor (not shown). A rotary encoder (not shown) is attached to the rotary shaft, and the information processing means 16 can detect the direction (angle) A of the transmission shaft that changes from time to time according to the output signal. A photoelectric converter 15 converts an optical signal that has passed through the analyzer 14 into an electric signal having an intensity I corresponding to the optical signal. The photoelectric converter 15 includes an analog-digital converter (AD converter) 15a, whereby an electrical signal is digitized and output. Reference numeral 16 denotes information processing means such as a personal computer, which is a digital electric signal (its intensity I corresponds to the intensity of the optical signal that has passed through the analyzer 14) output from the photoelectric converters 15 and 15a. The polarization state of the light transmitted through the liquid crystal cell 1 is recognized from a signal (the signal transmitted by the encoder) informing the direction A of the transmission axis.
[0032]
The polarization state of the light transmitted through the liquid crystal cell 1 is quantified in the information processing means 16 as follows.
[0033]
When the direction of the transmission axis in the analyzer 14 measured using an appropriate coordinate system is A, the signal intensity I observed by the information processing means 16 is expressed by the following equation (i) when the average intensity is I _0. It will be represented.
I = I ₀ (1 + acos2A + bsin2A) (i)
In the illustrated apparatus, linearly polarized light in a certain direction made by the polarizer 12 is incident on the liquid crystal cell 1, and the light transmitted therethrough is guided to the rotating analyzer 14 and the intensity I of the transmitted light is observed. Since the transmission axis of the analyzer 14 is rotated, the observed signal is a sine wave having a period of half rotation (180 °) of the analyzer 14.
[0034]
In equations (i), constants a and b are real numbers, and the direction A of the analyzer 14 is given by a signal from the rotary encoder. Therefore, a and b are calculated by performing Fourier integration of the intensity I with A. . These two numerical values a and b represent the polarization state of the light transmitted through the liquid crystal cell 1, that is, the light incident on the analyzer 14. For example, if a = 1 and b = 0, the polarized light is linearly polarized light having a direction of 0 in the same coordinate system as A, and if a = b = 0, it is circularly polarized light.
[0035]
The computer 16 issues a command to the rotation mechanism of the support base 13 and repeatedly performs the above processing while changing the incident angle θ of the polarized light to the liquid crystal cell 1, and a ₀ (θ), b _{0 with} respect to each incident angle θ. The value of (θ) (that is, the relationship between the incident angle θ and the constants a ₀ and b ₀ ) is calculated and stored as an observation result.
[0036]
On the other hand, the computer 16 executes a software program for solving the Maxwell wave equation, and the relationship between the polarization state of the transmitted light and the incident angle with respect to a certain pretilt angle value α of the liquid crystal cell assumed as appropriate, that is, a _c ( α; θ) and b _c (α; θ) are predicted by calculation.
[0037]
A ₀ (θ), b ₀ (θ), which are the observation results of the liquid crystal cell 1 to be measured, obtained as described above, and a _c (α; θ), b _c (α; θ) predicted for the assumed liquid crystal cell. Are compared, and when it is evaluated that there is a difference between them, the value of the pretilt angle α is corrected (that is, assuming another liquid crystal cell), and the calculation is performed again to obtain a new a _c (α; θ), _bc (α; θ) is obtained and then compared and evaluated. By repeating such a procedure, the difference between the observed results a ₀ (θ) and b ₀ (θ) and the predicted a _c (α; θ) and b _c (α; θ) is below a certain standard. Then, the information processing means 16 displays the pretilt angle α at that time as a measured value.
[0038]
In FIG. 2, three predicted b _c (α; θ) (shown as b _c1 , b _c2 , b _{c3 in the} drawing) are observed results b ₀ (θ) (b _{0 in the} drawing). And the case of comparison). The pretilt angle α of the assumed liquid crystal cell that brings about a relationship of b _c2 having a very small difference from the observation result is used as the pretilt angle of the liquid crystal cell 1 to be measured.
[0039]
In the apparatus of FIG. 1, the values of constants a ₀ and b ₀ for one incident angle θ are calculated every half rotation of the analyzer 14, and the incident angle θ is changed to −60 by changing the angle of the support 13. A ₀ (θ) and b ₀ (θ) at one point in one liquid crystal cell 1 are obtained by setting in increments of 1 ° from 0 ° to + 60 °. However, since the analyzer 14 rotates at a high speed as described above and the calculation for obtaining the constants a ₀ and b ₀ from the intensity I can be performed in a short time, a ₀ (θ) and b per point ₀ (θ) is completed in about 1 second. Therefore, according to this apparatus, it is possible to measure multiple points on the liquid crystal cell 1 in a short time.
[0040]
【Effect of the invention】
According to the method for measuring the alignment parameter of the liquid crystal cell described in claim 1, it is possible to measure the alignment parameter even for a non-uniformly aligned liquid crystal cell. In addition, it is possible to measure a plurality of points on the liquid crystal cell in a short time.
[0041]
Further , according to the measurement method of the first aspect , the alignment parameter in the liquid crystal cell can be measured particularly quickly including multi-point measurement. The reason is that the polarization state of the light to be observed and predicted is easily compared and contrasted by being replaced with the relationship between the incident angle θ and the constants a and b.
[0042]
If it is the measuring method of Claim 2, the method of Claim 1 enables quick measurement of a pretilt angle, and also makes it possible to grasp other orientation parameters.
[0043]
The liquid crystal cell orientation parameter measuring apparatus according to claim 3 stores the transmitted light intensity I in association with the incident angle θ to the liquid crystal cell and the transmission axis angle A of the analyzer. Necessary information for knowing the alignment parameter of the target liquid crystal cell can be appropriately stored. By analyzing the accumulated information by various analysis methods, the alignment parameter of the liquid crystal cell can be known.
[0044]
The measuring device according to claim 3 further converts the polarization state of the light transmitted through the liquid crystal cell into easy-to-understand data and stores it in the information processing means. The measurement result can be brought about quickly.
[0045]
If it is a measuring apparatus of Claim 4, it can measure the orientation parameter of a liquid crystal cell rapidly by implementing the method of Claim 1 .
[0046]
If measuring device according to claim 5, realized measuring method according to claim 2, allowing rapid measurement of pretilt angle and other orientation parameter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an orientation parameter measuring apparatus (method) according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a data comparison process when measuring the alignment parameter (pretilt angle) of the liquid crystal cell with the measuring apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view showing a liquid crystal cell having twist alignment (non-uniform arrangement) in which liquid crystal molecules are twisted in a spiral.
FIG. 4 is a schematic view showing a uniformly aligned liquid crystal cell in which all liquid crystal molecules are aligned in the same direction.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional method for measuring an alignment parameter of a liquid crystal cell by a basic equipment arrangement.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal cell 11 Monochromatic light source 12 Polarizer 13 Support stand 14 Analyzer 15 Photoelectric converter 16 Information processing means

Claims

Predetermined polarized light is incident on the liquid crystal cell to be measured, the polarization state of the transmitted or reflected light is observed, and the same polarized light as above is incident on a plurality of assumed liquid crystal cells having predetermined alignment parameters under the same conditions. The polarization state of the transmitted or reflected light is predicted by solving the wave equation, and the closest polarization to the observed polarization state is selected from the predicted polarization states, and the assumed liquid crystal cell that brings about the polarization state is selected. The alignment parameter is the alignment parameter of the liquid crystal cell to be measured ,
A predetermined polarized light is incident on the liquid crystal cell to be measured at an incident angle θ, and the transmitted or reflected light is passed through a polarizing plate that can change the angle A of the transmission axis by 180 ° or more, and is associated with the angle A. To measure the transmitted light intensity I,
I = I ₀ (1 + acos2A + bsin2A)
Where I ₀ is the average intensity
The constant a or b is obtained by Fourier-integrating the transmitted light intensity I, which can be expressed as follows, with respect to the angle A, and the relationship between the incident angle θ and the constant a or b is obtained by setting the incident angle θ in various ways. A method for measuring an alignment parameter of a liquid crystal cell, characterized in that the relationship is treated as a polarization state of light observed and predicted in the above .

2. The method for measuring an alignment parameter of a liquid crystal cell according to claim 1 , wherein a pretilt angle which is an inclination of liquid crystal molecules with respect to the substrate is measured as the alignment parameter.

A monochromatic light source, a polarizer capable of setting the angle of the transmission axis, and a liquid crystal cell support base capable of detachably attaching a liquid crystal cell to be measured and changing the incident angle θ of light to the cell by changing its orientation A polarizing plate in which the angle A of the transmission axis can be changed by a motor and the angle A can be detected by a sensor, and a photoelectric converter that detects the intensity of light and outputs an electric signal having an intensity I corresponding thereto When, and a data processing means for storing the intensity I of the electrical signal photoelectrically converter output in association with the transmission axis angle a of the incident angle θ and the polarizing plate to the liquid crystal cell,
The above-mentioned monochromatic light source, polarizer, liquid crystal cell support base, polarizing plate and photoelectric converter emit polarized light obtained from the monochromatic light source via the polarizer to the liquid crystal cell mounted on the liquid crystal cell support base. It is arranged to irradiate the photoelectric converter after passing the incident or transmitted or reflected light through the polarizing plate ,
The information processing means is further an output of the photoelectric converter,
I = I ₀ (1 + acos2A + bsin2A)
Where I ₀ is the average intensity
A constant a or b is obtained for each incident angle θ by Fourier-integrating the intensity I expressed as follows with respect to the angle A, and the relationship between the obtained constant a or b and the incident angle θ is stored. Orientation parameter measuring device.

The information processing means further determines a polarization state of light that is transmitted or reflected when polarized light is incident on the plurality of assumed liquid crystal cells having a predetermined orientation parameter through the same polarizer as described above at the same incident angle θ. Calculate and store the relationship between the incident angle θ and the constant a or b, and select an approximation in comparison with the relationship in the liquid crystal cell to be measured stored above, The alignment parameter measuring apparatus for a liquid crystal cell according to claim 3 , wherein the selected alignment parameter of the assumed liquid crystal cell is displayed as an alignment parameter of the liquid crystal cell to be measured.

5. The alignment parameter measuring apparatus for a liquid crystal cell according to claim 3 , wherein a pretilt angle which is an inclination of liquid crystal molecules with respect to the substrate is measured as the alignment parameter.