JP2001242040A - Evaluation method of liquid crystal display element - Google Patents
Evaluation method of liquid crystal display elementInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作した液晶表示素子の電気光学特性を正し
く測定評価できる方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 液晶表示素子の評価方法は、一対の偏光
板で挟持した被測定液晶表示素子を透過した光のスペク
トル特性を測定する工程と、基準となる液晶表示素子の
スペクトル特性と前記被測定液晶表示素子のスペクトル
特性とを比較する工程と、前記比較結果に基づき、前記
被測定液晶表示素子の評価を決める工程とを有する。
(57) [Problem] To provide a method capable of correctly measuring and evaluating electro-optical characteristics of a manufactured liquid crystal display element. The method for evaluating a liquid crystal display element includes a step of measuring a spectral characteristic of light transmitted through a liquid crystal display element to be measured sandwiched between a pair of polarizing plates; A step of comparing the spectral characteristics of the liquid crystal display element with each other; and a step of determining the evaluation of the liquid crystal display element to be measured based on the comparison result.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の電
気光学特性のパラメータの測定評価方法に係わり、特
に、液晶表示素子の電気光学特性の良し悪しを評価する
ための重要なパラメータの一つであるリタデーションに
関わるパラメータを検出して液晶表示素子としての正確
な評価に供するための方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring and evaluating parameters of electro-optical characteristics of a liquid crystal display device, and more particularly, to one of important parameters for evaluating the quality of electro-optical characteristics of a liquid crystal display device. The present invention relates to a method for detecting a parameter relating to retardation and providing it for accurate evaluation as a liquid crystal display element.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子(以下、液晶セルと称す
る。)の電気光学特性を支配するパラメータとして、液
晶の複屈折率(Δn)と、液晶セルのセル厚(d)との
積、すなわちリタデーション(Δnd)が非常に重要な
要素の一つであることが知られている。2. Description of the Related Art As a parameter governing the electro-optical characteristics of a liquid crystal display device (hereinafter, referred to as a liquid crystal cell), a product of the birefringence (Δn) of the liquid crystal and the cell thickness (d) of the liquid crystal cell, that is, It is known that retardation (Δnd) is one of the very important factors.
【0003】製作された液晶セルのリタデーション値が
設計値からずれていると、コントラスト比の低下や色調
異常などの表示不良が発生する。また、一つの液晶セル
内であっても、場所によってリタデーション値が異なっ
ていると、表示ムラや色調ムラが生じてしまい、表示品
質を低下させたり、不良品を生じる原因となる。If the retardation value of the manufactured liquid crystal cell deviates from the designed value, display defects such as a decrease in contrast ratio and abnormal color tone occur. Also, even within a single liquid crystal cell, if the retardation value differs depending on the location, display unevenness and color tone unevenness may occur, resulting in reduced display quality and defective products.
【0004】リタデーション値は、液晶セルの電気光学
特性に影響する重要なパラメータであるにもかかわら
ず、現状の技術ではその値を直接測定する方法はない。
現在、リタデーション値を測定する方法としては、例え
ば、(株)日立製作所製のU−6000顕微鏡分光光度
計などの液晶セル厚測定器によりセル厚(d)のみを測
定し、一方で、別に測定するかあるいは液晶材料メーカ
から提供されるかした液晶の複屈折率(Δn)の値とを
単純に掛け算して間接的にリタデーション値(Δnd)
値を求める方法がある。[0004] Although the retardation value is an important parameter affecting the electro-optical characteristics of the liquid crystal cell, there is no method for directly measuring the value in the current technology.
At present, as a method for measuring a retardation value, for example, only a cell thickness (d) is measured by a liquid crystal cell thickness measuring device such as a U-6000 microscope spectrophotometer manufactured by Hitachi, Ltd. Or simply provided by a liquid crystal material manufacturer and multiplied by the value of the birefringence (Δn) of the liquid crystal to indirectly determine the retardation value (Δnd)
There is a way to find the value.
【0005】この計算で間接的に求めたリタデーション
値を設計値と比較して両者のズレ量をみたり、あるいは
セル内の位置によるバラツキなどを評価しているのが液
晶セルの評価方法の現状である。The current state of the liquid crystal cell evaluation method is to compare the retardation value obtained indirectly by this calculation with a design value to determine the amount of deviation between the two or to evaluate the variation due to the position in the cell. It is.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の評価方法には次のような問題がある。However, such a conventional evaluation method has the following problems.
【0007】1) 通常の液晶セル内の液晶はプレティ
ルト角を持っているために、液晶セル内での液晶分子の
実効的な複屈折率(Δn)は、液晶分子自体の固有の複
屈折率の値よりも小さい値を有する。従って、上述のよ
うな従来の方法で液晶セルの複屈折率を計算すると実際
のセルでの値とは異なり、正確な値が得られない。1) Since the liquid crystal in a normal liquid crystal cell has a pretilt angle, the effective birefringence (Δn) of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell is determined by the intrinsic birefringence of the liquid crystal molecules themselves. Has a value smaller than the value of. Therefore, when the birefringence of the liquid crystal cell is calculated by the conventional method as described above, an accurate value cannot be obtained, unlike a value in an actual cell.
【0008】特に、液晶分子がツイスト配向しているT
N−LCD(ツイストネマチック型液晶表示素子)やS
TN−LCD(スーパツイストネマチック型液晶表示素
子)などでは、液晶分子がツイスト配向(セルの厚み方
向につれて徐々に液晶分子の配列方向がねじれ変化す
る。)しているということと、液晶分子のティルト角が
セル厚方向に対して一定ではなくてある分布状態(通
常、セルの厚みの中間部の方が界面近くよりもティルト
角は小さい。)を持っているということから、なおさ
ら、正確なリタデーション値を求めることができない。[0008] In particular, T where the liquid crystal molecules are twist-aligned.
N-LCD (twisted nematic liquid crystal display element), S
In a TN-LCD (super twisted nematic liquid crystal display device) or the like, the liquid crystal molecules are twisted (the arrangement direction of the liquid crystal molecules is gradually changed in the thickness direction of the cell), and the tilt of the liquid crystal molecules is increased. Even more accurate retardation is obtained because the angle is not constant in the cell thickness direction but has a distribution state (usually, the tilt angle is smaller in the middle part of the cell than in the vicinity of the interface). The value cannot be determined.
【0009】2) 分光光度計を用いてセル厚(d)を
測定する場合、セルの両面にある液晶とガラスとの界面
での反射光によってセル厚を測定しているが、その界面
での反射光が弱い場合には、測定誤差が大きくなって正
確なセル厚の測定値が得られない。2) When measuring the cell thickness (d) using a spectrophotometer, the cell thickness is measured by the reflected light at the interface between the liquid crystal and the glass on both sides of the cell. When the reflected light is weak, the measurement error increases, and an accurate measurement value of the cell thickness cannot be obtained.
【0010】3) 分光光度計で測定した反射光からセ
ル厚を計算する場合には、セル内の媒質すなわち液晶の
屈折率(複屈折率ではない。)の値が必要となるが、液
晶が複屈折性を持ち、かつツイストやティルト角の不均
一分布などの複雑な配向をしている液晶セルでは、屈折
率の値を一義的に決めることは不可能である。3) When calculating the cell thickness from the reflected light measured by a spectrophotometer, the value of the refractive index (not the birefringence) of the medium in the cell, that is, the liquid crystal is required. In a liquid crystal cell having birefringence and having a complicated orientation such as a non-uniform distribution of twist and tilt angle, it is impossible to uniquely determine the value of the refractive index.
【0011】通常は、液晶セル外周部のシール材の内側
と外側(外側は空気層であるので屈折率は1となる。)
を測定して液晶部の屈折率を決めているが、正確な値を
得ることは非常に難しい。Normally, the inside and outside of the sealing material at the outer periphery of the liquid crystal cell (the outside is an air layer, so the refractive index is 1).
Is measured to determine the refractive index of the liquid crystal part, but it is very difficult to obtain an accurate value.
【0012】但し、設計通りに仕上がったと判断できる
液晶セルを基準セルとして、それから逆に測定対象の液
晶セルの屈折率を求め、以後その屈折率を固定値として
セル厚の測定をすれば、被測定セルと基準セルとのリタ
デーションの相対的な比較はできる。しかし、その場合
も、界面での反射光が弱い場合には大きな測定誤差が含
まれてしまうために、余り正確な方法とはいえない。However, if a liquid crystal cell which can be determined to be finished as designed is used as a reference cell, and then the refractive index of the liquid crystal cell to be measured is determined, and thereafter the cell thickness is measured using the refractive index as a fixed value, then A relative comparison of the retardation between the measurement cell and the reference cell can be made. However, also in this case, when the reflected light at the interface is weak, a large measurement error is included, so that it cannot be said that the method is very accurate.
【0013】4) ガラス基板の液晶層との界面には、
液晶分子に電圧を印加するための透明電極や、配向膜
や、対向する基板間の透明電極間のショートを防止する
ためのオーバコート膜などいろいろな膜が形成されてい
る。分光光度計で使用する反射光がこれらの膜のどれで
反射したのかがわからないことが多い。これらの膜は液
晶層の厚みに比べて十分薄いが、正確なセル厚を測定す
るうえでは、これらの膜厚は無視できない厚みであり、
分光光度計でのセル厚の測定ではこれらの膜厚が測定値
に誤差をもたらす可能性は避けられない。4) At the interface between the glass substrate and the liquid crystal layer,
Various films are formed, such as a transparent electrode for applying a voltage to liquid crystal molecules, an alignment film, and an overcoat film for preventing a short circuit between transparent electrodes between opposing substrates. Often it is not known which of these films reflected the light used in the spectrophotometer. These films are sufficiently thin compared to the thickness of the liquid crystal layer, but for accurate cell thickness measurement, these film thicknesses cannot be ignored.
In the measurement of cell thickness with a spectrophotometer, it is inevitable that these film thicknesses may cause errors in the measured values.
【0014】以上のような問題により、従来の方法でリ
タデーションを測定することは、特に液晶とガラス基板
界面での反射光が弱い場合には、たとえ、相対的な測定
であっても正確な測定とセルの評価は困難であった。Due to the problems described above, measuring the retardation by the conventional method requires accurate measurement even if the measurement is relative, especially when the reflected light at the interface between the liquid crystal and the glass substrate is weak. And the evaluation of the cell was difficult.
【0015】本発明の目的は、製作した液晶表示素子の
電気光学特性を正しく測定評価できる方法を提供するこ
とである。An object of the present invention is to provide a method for accurately measuring and evaluating the electro-optical characteristics of a manufactured liquid crystal display device.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定液晶セ
ルを透過した光の透過光スペクトルを測定し、測定スペ
クトル特性を他の比較基準となる液晶セルの透過光スペ
クトル特性と比較対比することによって、被測定液晶セ
ルの電気光学特性を相対評価する。According to the present invention, a transmitted light spectrum of light transmitted through a liquid crystal cell to be measured is measured, and the measured spectrum characteristic is compared with another transmitted light spectrum characteristic of a liquid crystal cell as a reference. Thus, the electro-optical characteristics of the liquid crystal cell to be measured are relatively evaluated.
【0017】本発明の液晶表示素子の評価方法は、一対
の偏光板で挟持した被測定液晶表示素子を透過した光の
スペクトル特性を測定する工程と、基準となる液晶表示
素子のスペクトル特性と前記被測定液晶表示素子のスペ
クトル特性とを比較する工程と、前記比較結果に基づ
き、前記被測定液晶表示素子の電気光学特性の評価を決
める工程とを有する。The method for evaluating a liquid crystal display device according to the present invention comprises the steps of measuring the spectral characteristics of light transmitted through the liquid crystal display device to be measured sandwiched between a pair of polarizing plates; The method includes a step of comparing the spectral characteristics of the liquid crystal display device to be measured, and a process of determining the evaluation of the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device to be measured based on the comparison result.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図1から図6を参照して本
発明のリタデーション測定方法の実施例について詳細に
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a retardation measuring method according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
【0019】図1は、本発明の実施例による測定方法を
実施するための測定系の構成を示す模式図である。測定
対象の液晶セル1の両側に2枚の偏光板2が対向配置さ
れる。3は光源であり、4は被測定液晶セル1と偏光板
2を透過してきた光5のスペクトルを検出するための光
検出器である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a measuring system for implementing a measuring method according to an embodiment of the present invention. Two polarizing plates 2 are arranged opposite to each other on both sides of a liquid crystal cell 1 to be measured. Reference numeral 3 denotes a light source, and reference numeral 4 denotes a photodetector for detecting the spectrum of the light 5 transmitted through the liquid crystal cell 1 to be measured and the polarizing plate 2.
【0020】被測定液晶セル1が通常のTN−LCDや
STN−LCDである場合には、ほぼ可視光の波長範囲
(380〜780nm)の光源を使用すればよい。その
範囲の光を分光する機能は、光源3あるいは光検出器4
のいずれにもたせてもよい。以下に述べる実施例では光
源3としてはハロゲンランプを用い、光検出器4として
大塚電子(株)製の超高感度瞬間マルチ測光システムIM
UC−7000を用いることにより検出器側に分光機能
を持たせた。When the liquid crystal cell 1 to be measured is an ordinary TN-LCD or STN-LCD, a light source having a wavelength range of approximately visible light (380 to 780 nm) may be used. The function of dispersing light in that range is performed by the light source 3 or the photodetector 4.
May be given. In the embodiment described below, a halogen lamp is used as the light source 3, and an ultra-sensitive instantaneous multi-photometry system IM manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. is used as the photodetector 4.
By using UC-7000, a spectroscopic function was provided on the detector side.
【0021】スペクトル測定に際しては、図1の測定系
で液晶セル1を配置しない状態で、一対の偏光板2を平
行ニコル配置(偏光軸方向が互いに平行。)となるよう
に配置して光透過率が100%の基準スペクトルをまず
測定する。さらにまた、偏光板2を直交ニコル配置(偏
光軸方向が互いに直交。)となるように配置して光透過
率が0%の基準スペクトルを測定する。At the time of spectrum measurement, a pair of polarizing plates 2 are arranged in a parallel Nicol arrangement (polarization axis directions are parallel to each other) in a state where the liquid crystal cell 1 is not arranged in the measurement system of FIG. A reference spectrum with a rate of 100% is first measured. Furthermore, the polarizing plate 2 is arranged so as to be in an orthogonal Nicol arrangement (polarization axis directions are orthogonal to each other), and a reference spectrum having a light transmittance of 0% is measured.
【0022】これらはいわゆるリファレンス測定と呼ば
れ、光源や偏光板の波長特性を取り除いた状態でスペク
トル測定をするためのものである。より厳密にリファレ
ンス測定するためには、さらに液晶セルのガラス基板等
の波長特性の影響を取り除いて測定することもある。そ
の場合には、リファレンス測定時に液晶を注入してない
空セルか、あるいは液晶とほぼ同じ屈折率を有する等方
性液体を注入してセルを偏光板2間に配置してリファレ
ンス測定を行う。These are so-called reference measurements, which are used to measure the spectrum with the wavelength characteristics of the light source and the polarizing plate removed. In order to perform the reference measurement more strictly, the measurement may be further performed by removing the influence of the wavelength characteristic of the glass substrate or the like of the liquid crystal cell. In this case, the reference measurement is performed by placing an empty cell into which no liquid crystal is injected at the time of reference measurement, or an isotropic liquid having substantially the same refractive index as that of the liquid crystal and placing the cell between the polarizing plates 2.
【0023】偏光板2の偏光軸に対する液晶セル1の配
置方向はどの向きであっても、透過光スペクトル上のピ
ーク位置は変わらないため特に制限はない。但し、スペ
クトルの振幅(透過率の最大値と最小値との差)がなる
べく大きくなるように、入射光側の偏光板の偏光軸方向
と入射光側のガラス基板界面の液晶分子の配向方向とが
なす角度を45°とすることが望ましい。No matter what direction the liquid crystal cell 1 is arranged with respect to the polarization axis of the polarizing plate 2, there is no particular limitation since the peak position on the transmitted light spectrum does not change. However, the direction of the polarization axis of the polarizer on the incident light side and the orientation direction of the liquid crystal molecules at the interface of the glass substrate on the incident light side are set so that the amplitude of the spectrum (the difference between the maximum value and the minimum value of the transmittance) becomes as large as possible. It is desirable that the angle formed by the angle is 45 °.
【0024】次に、図2の断面図で示したようなD−S
TN−LCDを被測定液晶セル1としてそのリタデーシ
ョンの測定評価を行う場合について説明する。D−ST
N−LCDは2つのSTN−LCD液晶セル10,11
を重ねて配置したものであり、一方のSTN−LCD1
0は光学的補償セルであり、他方のSTN―LCD11
は、実際に液晶を駆動する駆動セルとして動作する。Next, as shown in the sectional view of FIG.
The case where the TN-LCD is used as the liquid crystal cell 1 to be measured and the retardation is measured and evaluated will be described. D-ST
The N-LCD has two STN-LCD liquid crystal cells 10, 11
And one of the STN-LCDs 1
0 denotes an optical compensation cell, and the other STN-LCD 11
Operate as a drive cell that actually drives the liquid crystal.
【0025】個々の液晶セルは、ガラス基板12で液晶
分子13の層を挟持している。補償セル10と駆動セル
11とでは液晶分子のツイスト方向は逆方向となるよう
に配向しているが、それ以外は同一条件で作製する。従
って、補償セル10と駆動セル11とは同一のリタデー
ション値(Δnd)を有するはずである。もし、設計値
と異なり補償セル10と駆動セル11とが異なるリタデ
ーション値を有すると、D−STN−LCDのコントラ
スト比が設計したコントラスト比からずれてしまう。In each liquid crystal cell, a layer of liquid crystal molecules 13 is sandwiched between glass substrates 12. In the compensating cell 10 and the driving cell 11, the liquid crystal molecules are oriented so that the twist directions are opposite to each other. Therefore, the compensation cell 10 and the drive cell 11 should have the same retardation value (Δnd). If the compensation value differs from the design value in the compensation cell 10 and the drive cell 11, the contrast ratio of the D-STN-LCD deviates from the designed contrast ratio.
【0026】この場合、コントラスト比が小さくなる方
向にずれるのが普通であるが、補償セル10のリタデー
ション値が駆動セル11のリタデーション値に比べて僅
かに小さい場合にはコントラスト比が大きくなる方向に
ずれる場合もある。In this case, the contrast ratio usually shifts in the direction of decreasing the contrast ratio. However, when the retardation value of the compensation cell 10 is slightly smaller than the retardation value of the driving cell 11, the contrast ratio increases. It may shift.
【0027】従って、液晶セルがこのようなD−STN
−LCDの場合には、補償セルと駆動セルとが同一のリ
タデーション値となるように作製されなけらばならな
い。よって、製作されたD−STN−LCDセルのリタ
デーション値の測定評価が必要となる。Therefore, the liquid crystal cell has such a D-STN
In the case of an LCD, the compensation cell and the drive cell must be made to have the same retardation value. Therefore, it is necessary to measure and evaluate the retardation value of the manufactured D-STN-LCD cell.
【0028】本実施例においては、被測定液晶セル1は
プレティルト角が2°で、180°ツイストに配向した
D−STN−LCDを用いている。ツイスト方向は、駆
動セル11が左ツイスト、補償セル10が右ツイストで
ある。用いた液晶の複屈折率(Δn)は、0.165
で、セル厚(d)は、5.9μm(設計値)である。In the present embodiment, the liquid crystal cell 1 to be measured uses a D-STN-LCD having a pretilt angle of 2 ° and a 180 ° twist orientation. In the twist direction, the drive cell 11 is a left twist, and the compensation cell 10 is a right twist. The birefringence (Δn) of the used liquid crystal was 0.165.
The cell thickness (d) is 5.9 μm (design value).
【0029】上記の条件のもとで、光検出器4として大
塚電子(株)製の超高感度瞬間マルチ測光システムIMU
C−7000を用いてスペクトル測定をした。その際の
偏光板14の配置は直交ニコル配置である。Under the above conditions, as the photodetector 4, an ultra-sensitive instantaneous multi-photometry system IMU manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
The spectrum was measured using C-7000. At this time, the polarizers 14 are arranged in a crossed Nicols arrangement.
【0030】スペクトル測定の結果を図3に示す。可視
光波長範囲内の光透過率が干渉縞的に変化し、上向きの
ピークが1本と、下向きのピークが2本現れている。す
なわち、光透過率の波長依存性(スペクトル特性)が測
定できていることがわかる。しかしながら、この光透過
率の変化が液晶層と基板との界面での反射によるもので
はないことは、ピーク波長から明らかである。FIG. 3 shows the result of the spectrum measurement. The light transmittance in the visible light wavelength range changes like an interference fringe, and one upward peak and two downward peaks appear. That is, it is understood that the wavelength dependence (spectral characteristics) of the light transmittance can be measured. However, it is clear from the peak wavelength that this change in light transmittance is not due to reflection at the interface between the liquid crystal layer and the substrate.
【0031】液晶層は複屈折を有するので、入射光を2
種類の偏光成分に分けて考えることができるであろう。
出射側で2種類の偏光成分を合波すると干渉が生じるこ
とが考えられる。この場合、光透過率の変化はセルリタ
ーデーションの値を反映するものとなろう。出射側偏光
子の角度は特に限定されないが、平行ニコル配置、また
は直交ニコル配置の時が最もピークが鋭くなった。Since the liquid crystal layer has birefringence, the incident light is
It could be considered separately for different types of polarization components.
It is conceivable that interference occurs when two types of polarization components are combined on the emission side. In this case, the change in light transmittance will reflect the value of cell retardation. Although the angle of the exit-side polarizer is not particularly limited, the peak is sharpest in the case of the parallel Nicol arrangement or the orthogonal Nicol arrangement.
【0032】図4に異なる三つの被測定液晶セルでのス
ペクトル測定の結果を示す。図4の測定に用いた3つの
サンプルのうち、セルAは、駆動セル11のギャップコ
ントロール材(スペーサ)の散布密度が設計値よりも小
さくてセル厚(d)が設計値よりも薄く仕上がっている
と考えられるセルである。FIG. 4 shows the results of spectrum measurement on three different liquid crystal cells to be measured. Of the three samples used in the measurement of FIG. 4, the cell A has a gap control material (spacer) of the driving cell 11 in which the application density is smaller than the design value and the cell thickness (d) is smaller than the design value. Cell that is considered to be
【0033】セルBは、駆動セル11のギャップコント
ロール材の散布密度が設計値通りで、セル厚(d)が設
計値に仕上がっていると考えられるセルであり、セルC
は、駆動セル11のギャップコントロール材の散布密度
が設計値よりも大きくてセル厚(d)が設計値よりも厚
く仕上がっていると考えられるセルである。図4のスペ
クトルで複数あるピークの内、550nm波長付近にあ
る下向きのピークに注目した。Cell B is a cell in which the density of the gap control material of the driving cell 11 is equal to the design value and the cell thickness (d) is considered to be the designed value.
Are cells in which the distribution density of the gap control material of the drive cell 11 is higher than the design value and the cell thickness (d) is considered to be larger than the design value. Out of the plurality of peaks in the spectrum of FIG. 4, attention was paid to the downward peak near the wavelength of 550 nm.
【0034】図5は、この550nm波長付近にある下
向きのピークとその近傍を拡大表示したグラフである。
セル厚が厚いと考えられるものほどピーク波長が長波長
側にあることがわかる。これらA,B,Cの三つの液晶
セルは、ギャップコントロール材の散布密度以外は、同
一条件で作製されているので、図5に現れたピーク波長
の差は、セル厚(d)に起因するセルのリタデーション
値(Δnd)の違いによってもたらされているものと考
えられる。同様のピーク波長の測定を補償セル10のギ
ャップコントロール材の散布密度の異なる複数のセルに
対して行い、上記と同様な結果を得た。FIG. 5 is an enlarged graph showing the downward peak near the 550 nm wavelength and the vicinity thereof.
It can be seen that the thicker the cell thickness is, the longer the peak wavelength is on the longer wavelength side. Since these three liquid crystal cells A, B, and C are manufactured under the same conditions except for the distribution density of the gap control material, the difference between the peak wavelengths shown in FIG. 5 is caused by the cell thickness (d). This is considered to be caused by the difference in the retardation value (Δnd) of the cell. The same peak wavelength was measured for a plurality of cells having different dispersion densities of the gap control material of the compensation cell 10, and the same result as above was obtained.
【0035】次に、上記の方法によりピーク波長を測定
したいくつかのセルに対して、従来のセル厚測定方法で
一般に用いられている(株)日立製作所製のU−600
0顕微鏡分光光度計によりセル厚(d)を測定計算して
みた。セル厚の計算時の液晶の屈折率は1.60とし
た。ピーク波長とセル厚との関係を図6に示す。白丸で
プロットしたものは駆動セル11のデータであり、黒丸
でプロットしたものは補償セル10のデータである。Next, for some cells whose peak wavelengths were measured by the above method, U-600 manufactured by Hitachi, Ltd., which is generally used in the conventional cell thickness measurement method, was used.
The cell thickness (d) was measured and calculated using a 0 microscope spectrophotometer. The refractive index of the liquid crystal when calculating the cell thickness was 1.60. FIG. 6 shows the relationship between the peak wavelength and the cell thickness. The data plotted with white circles is the data of the driving cell 11, and the data plotted with black circles is the data of the compensation cell 10.
【0036】駆動セルのデータでは、ピーク波長とセル
厚との間に直線で示したような明瞭な線形関係が見られ
るが、補償セルのデータではデータが大幅にばらつい
て、ピーク波長とセル厚との間には特定の関係が見出せ
ない。この理由は、駆動セルには液晶の駆動用透明電極
がガラス基板面に形成されているために、セル厚の測定
時の光反射が大きくて正確にセル厚が測定できるが、補
償セルでは電極がないためにガラス基板での光反射が少
なく正確なセル厚が得られないためである。The driving cell data shows a clear linear relationship between the peak wavelength and the cell thickness, as shown by a straight line. However, the data of the compensating cell has a large variation, and the peak wavelength and the cell thickness are different. And no specific relationship can be found. The reason for this is that the driving cell has a transparent electrode for driving liquid crystal formed on the glass substrate surface, so that the light reflection at the time of measuring the cell thickness is large and the cell thickness can be accurately measured. This is because there is no light reflection on the glass substrate and an accurate cell thickness cannot be obtained.
【0037】次に、以上述べた本発明の実施例による透
過光のスペクトル測定によって求めたピーク波長が駆動
セルと補償セルとで同じになるように選択して組み合わ
せて作製した第1群のD−STN−LCDを用意した。
同時に、従来のセル厚測定方法でセル厚を測定し、その
値が互いに同一の駆動セルと補償セルとを組み合わせた
第2群のD−STN−LCDも用意した。Next, a first group of D's manufactured by selecting and combining the driving cells and the compensation cells so that the peak wavelengths determined by the transmitted light spectrum measurement according to the above-described embodiment of the present invention are the same for the driving cell and the compensation cell. -An STN-LCD was prepared.
At the same time, a second group of D-STN-LCDs was prepared, in which the cell thickness was measured by a conventional cell thickness measuring method, and the driving cell and the compensation cell having the same value were combined.
【0038】セル厚以外の条件すなわち複屈折率やプレ
ティルト角やツイスト角などは補償セルと駆動セル間で
同一条件に設定した。第2群のサンプルは、セル厚さえ
同一であればリタデーション値も同一であるという前提
である。いずれのD−STN−LCDセルも1/64デ
ューティ駆動で表示させた場合のコントラストを測定し
そのデータを比較した。Conditions other than the cell thickness, that is, the birefringence, the pretilt angle, the twist angle, and the like were set to be the same between the compensation cell and the drive cell. It is premised that the samples in the second group have the same retardation value as long as the cell thickness is the same. For all D-STN-LCD cells, the contrast when displaying by 1/64 duty drive was measured and the data were compared.
【0039】駆動セルと補償セル間で測定ピーク波長が
同一になるようにした組み合わせのD−STN−LCD
セル20個のコントラストのデータの平均値は46であ
り、最小値が42、最大値が48であった。D-STN-LCD of combination in which the measured peak wavelength is the same between the driving cell and the compensation cell
The average value of the contrast data of 20 cells was 46, the minimum value was 42, and the maximum value was 48.
【0040】従来の方法で測定したセル厚値が同じにな
るように組み合わせたD−STN−LCDセル20個の
コントラストの平均値は37であり、最小値が24、最
大値が53であった。第1群のサンプルと較べ、第2群
のサンプルのコントラストは大きくばらついた。The average contrast of the 20 D-STN-LCD cells combined so that the cell thickness values measured by the conventional method were the same was 37, the minimum value was 24, and the maximum value was 53. . The contrast of the samples of the second group varied greatly as compared with the samples of the first group.
【0041】この結果からわかるように、透過光のピー
ク波長を測定し、そのピーク波長が同じになるように駆
動セルと補償セルとを組み合わせたものは、従来のセル
厚の測定法によって駆動セルと補償セルとを同一に組み
合わせたものよりも、コントラスト値が大きく、かつそ
のばらつきは少なくできる。このことから、透過光のス
ペクトルのピーク波長により液晶セルを評価する方法の
ほうが従来のセル厚測定による評価方法よりも優れてい
ることが明らかになった。As can be seen from the result, the peak wavelength of the transmitted light is measured, and the combination of the driving cell and the compensation cell so that the peak wavelengths are the same is obtained by the conventional driving cell thickness measuring method. And a compensating cell, the contrast value is larger and its variation can be reduced. From this, it became clear that the method of evaluating a liquid crystal cell based on the peak wavelength of the spectrum of transmitted light is superior to the conventional evaluation method based on cell thickness measurement.
【0042】従来のセル厚測定方法でセル厚が同一のも
ので組み合わせたD−STN−LCDの中で、最大コン
トラストを示したセルの透過スペクトルのピーク波長を
測定してみたところ、補償セルのピーク波長が駆動セル
のものよりも僅かに短くなっており、これは補償セル側
のセル厚が薄いことを示している。When the peak wavelength of the transmission spectrum of the cell showing the maximum contrast was measured in a D-STN-LCD combined with the same cell thickness by the conventional cell thickness measurement method, the compensation cell was measured. The peak wavelength is slightly shorter than that of the driving cell, which indicates that the cell thickness on the compensation cell side is small.
【0043】これは一般に知られているように、補償セ
ルのリタデーション値(Δnd)が駆動セルのそれより
も小さいときにはD−STN−LCDの電気光学特性
(光透過率対電圧特性)上にいわゆるバウンドが生じて
コントラスト比が高くなるためと考えられる。As is generally known, when the retardation value (Δnd) of the compensating cell is smaller than that of the driving cell, a so-called “light transmittance vs. voltage characteristic” appears on the D-STN-LCD. This is considered to be due to the occurrence of a bounce and an increase in the contrast ratio.
【0044】透過光スペクトルのピーク波長を測定する
ことにより、補償セルのリタデーション値が駆動セルの
ものに比べて僅かに小さくなるように組み合わせること
によって、上記のバウンド効果を利用してコントラスト
を改善することも可能である。By measuring the peak wavelength of the transmitted light spectrum and combining them so that the retardation value of the compensating cell is slightly smaller than that of the driving cell, the contrast is improved by utilizing the above-mentioned bound effect. It is also possible.
【0045】以上述べたように、透過光のスペクトルの
ピーク波長を測定して、それにより液晶セルの相対評価
を行うことは、D−STN−LCDの駆動セルと補償セ
ルの組み合わせを設定するような場合には非常に有効な
判定手段となる。また、以上述べたD−STN−LCD
の場合のみならず、設計通りに仕上がった基準となるセ
ル(マスターセル)を用意し、作製した被測定セルに対
して透過光スペクトルのピーク波長を測定し、マスター
セルの透過光スペクトルのピーク波長と比較して相対評
価を行うことができる。同一セル内でのリタデーション
のバラツキを評価することもできる。As described above, measuring the peak wavelength of the spectrum of the transmitted light and performing the relative evaluation of the liquid crystal cell based on the measurement is performed by setting the combination of the driving cell and the compensation cell of the D-STN-LCD. In such a case, it becomes a very effective determination means. Also, the D-STN-LCD described above
In addition to the above case, a reference cell (master cell) prepared as designed is prepared, the peak wavelength of the transmitted light spectrum is measured for the cell to be measured, and the peak wavelength of the transmitted light spectrum of the master cell is measured. And a relative evaluation can be performed. Variations in retardation within the same cell can also be evaluated.
【0046】図7は、ツイステッドネマチック(TN)
液晶セルに対する測定結果を示すグラフである。横軸が
波長をnmで示し、縦軸が透過率を%で示す。サンプル
はセルD、セルE、セルFの3種類である。測定は、セ
ル両側の偏光板配置を平行ニコルとして行った。また、
入射側の液晶分子配向方向と偏光軸角度は45°とし
た。使用した液晶のΔnは0.12、設計セル厚は8μ
mであった。FIG. 7 shows a twisted nematic (TN).
9 is a graph showing measurement results for a liquid crystal cell. The horizontal axis shows the wavelength in nm, and the vertical axis shows the transmittance in%. There are three types of samples, cell D, cell E, and cell F. The measurement was performed with the polarizer arrangement on both sides of the cell being parallel Nicols. Also,
The liquid crystal molecule alignment direction on the incident side and the polarization axis angle were 45 °. The liquid crystal used has a Δn of 0.12 and a designed cell thickness of 8μ.
m.
【0047】セルD(ピーク560nm付近)は、設計
値のセルである。セルEは、ほぼ設計値通りに仕上がっ
たセルである。セルFは、セル厚が設計値通りになら
ず、大きくピーク波長がずれた(485nm付近)セル
である。これらのセルのコントラスト値は、セルDが1
50、セルEが145であったのに対し、設計値からズ
レたと認められるセルFでは85しかなかった。Cell D (around 560 nm peak) is a cell having a design value. The cell E is a cell finished almost as designed. The cell F is a cell in which the cell thickness does not conform to the design value and the peak wavelength is largely shifted (around 485 nm). The contrast value of these cells is 1 for cell D.
50 and cell E were 145, whereas cell F, which was found to be out of design value, had only 85.
【0048】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業
者に自明であろう。Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, and combinations are possible.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、被測定液晶セルを
透過した光の透過光スペクトルを測定し、測定スペクト
ル特性を他の比較基準となる液晶セルの透過光スペクト
ル特性と対比することによって、被測定液晶セルの電気
光学特性を簡単かつ正確に相対評価することができ、コ
ントラストがより高く、バラツキの少ない高品質な液晶
表示素子を得ることができる。As described above, the transmitted light spectrum of the light transmitted through the liquid crystal cell to be measured is measured, and the measured spectrum characteristic is compared with the transmitted light spectral characteristic of the liquid crystal cell as another reference. The electro-optical characteristics of the liquid crystal cell to be measured can be simply and accurately evaluated relative to each other, and a high-quality liquid crystal display device with higher contrast and less variation can be obtained.
【図1】 本発明の実施例による液晶表示素子の評価方
法に使用する透過光スペクトル特性の測定システムの模
式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a transmission light spectrum characteristic measuring system used in a method for evaluating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施例による液晶表示素子の評価方
法が適用可能なD−STN−LCDの断面構造を示した
模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a D-STN-LCD to which a method for evaluating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention can be applied.
【図3】 本発明の実施例による液晶表示素子の評価
方法におけるスペクトル測定結果である。FIG. 3 is a spectrum measurement result in a method for evaluating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施例による液晶表示素子の評価
方法における複数の異なる液晶セルのスペクトル測定結
果である。FIG. 4 shows spectrum measurement results of a plurality of different liquid crystal cells in the method for evaluating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図5】 図4のスペクトル特性の一部を拡大したグラ
フである。FIG. 5 is a graph in which a part of the spectrum characteristics of FIG. 4 is enlarged.
【図6】 本発明の実施例による液晶表示素子の評価方
法によるピーク波長とセル厚との関係を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a peak wavelength and a cell thickness according to a method for evaluating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の他の実施例による液晶表示素子の評
価方法における複数の液晶セルのスペクトル測定結果で
ある。FIG. 7 shows spectrum measurement results of a plurality of liquid crystal cells in a method for evaluating a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
1 被測定液晶セル 2 偏光板 3 光源 4 光検出器 5 透過光 10 補償セル 11 駆動セル 12 ガラス基板 13 液晶分子 14 偏光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal cell to be measured 2 Polarizer 3 Light source 4 Photodetector 5 Transmitted light 10 Compensation cell 11 Drive cell 12 Glass substrate 13 Liquid crystal molecule 14 Polarizer
Claims (7)
素子を透過した光のスペクトル特性を測定する工程と、 基準となる液晶表示素子のスペクトル特性と前記被測定
液晶表示素子のスペクトル特性とを比較する工程と、 前記比較結果に基づき、前記被測定液晶表示素子の電気
光学特性の評価を決める工程とを有する液晶表示素子の
評価方法。1. A step of measuring a spectral characteristic of light transmitted through a liquid crystal display device to be measured sandwiched between a pair of polarizing plates, and a spectral characteristic of a reference liquid crystal display device and a spectral characteristic of the liquid crystal display device to be measured. And a step of determining the evaluation of the electro-optical properties of the measured liquid crystal display element based on the comparison result.
なる液晶表示素子のスペクトルのピーク波長と前記被測
定液晶表示素子のスペクトルのピーク波長とを比較する
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子の評価方
法。2. The liquid crystal according to claim 1, wherein, in the comparing step, a peak wavelength of a spectrum of the reference liquid crystal display element is compared with a peak wavelength of a spectrum of the liquid crystal display element to be measured. Display element evaluation method.
いて、前記一対の偏光板の偏光軸を互いに直交する方向
に配置することを特徴とする請求項1あるいは2記載の
液晶表示素子の評価方法。3. The method for evaluating a liquid crystal display device according to claim 1, wherein in the step of measuring the spectral characteristics, the polarization axes of the pair of polarizing plates are arranged in directions orthogonal to each other.
いて、前記一対の偏光板の偏光軸を互いに平行な方向に
配置することを特徴とする請求項1あるいは2記載の液
晶表示素子の評価方法。4. The method for evaluating a liquid crystal display element according to claim 1, wherein in the step of measuring the spectral characteristics, the polarization axes of the pair of polarizing plates are arranged in directions parallel to each other.
いて、入射光側の偏光板の偏光軸方向を前記被測定液晶
表示素子の入射光側の界面の液晶分子の配向方向と45
°の角度をなすように配置することを特徴とする請求項
1から4のいずれか記載の液晶表示素子の評価方法。5. In the step of measuring the spectral characteristics, the direction of the polarization axis of the polarizing plate on the incident light side is set to 45 degrees with the orientation direction of liquid crystal molecules at the interface on the incident light side of the liquid crystal display device to be measured.
5. The method for evaluating a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display elements are arranged so as to form an angle of [deg.].
液晶層を有する請求項1から5のいずれか記載の液晶表
示素子の評価方法。6. The method for evaluating a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal cell to be measured has a liquid crystal layer in a twist alignment.
ルとを重ねて配置したD−STN型液晶表示素子であっ
て、前記駆動セルのスペクトルのピーク波長と前記補償
セルのスペクトルのピーク波長とを比較することを特徴
とする請求項1記載の液晶表示素子の評価方法。7. A D-STN type liquid crystal display device in which a liquid crystal cell to be measured has a compensation cell and a driving cell overlapped with each other, wherein a peak wavelength of a spectrum of the driving cell and a peak wavelength of a spectrum of the compensation cell. 2. The method for evaluating a liquid crystal display device according to claim 1, wherein:
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2000
- 2000-03-01 JP JP2000056207A patent/JP2001242040A/en active Pending
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