液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板
【課題】 液晶分子が存在する液晶層のみのリタデーション（ｄＬＣ・△ｎ）を求めることができ、セル厚を求めることができる液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板を提供する。
【解決手段】 液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セル５の厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージ１と、偏光子２３を有し、かつ、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４°〜４６°の偏光光を出射する光源２と、偏光光に対して偏光子とクロスニコルに配設された検光子３１を有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器３と、位相差板に垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置４と、を備える。
【解決手段】 液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セル５の厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージ１と、偏光子２３を有し、かつ、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４°〜４６°の偏光光を出射する光源２と、偏光光に対して偏光子とクロスニコルに配設された検光子３１を有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器３と、位相差板に垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板であり、特に、正確なギャップ測定が可能である液晶表示装置、そのセル厚測定法及び測定方法並びに位相差板に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶材料を使用した各種表示装置、例えばアクティブ駆動方式のＴＦＴ表示装置やＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶）表示装置、デューティー駆動方式のＳＴＮ表示装置が知られている。特に、ＰＡＬＣ表示装置はプラズマ放電を用いたスイッチング素子を使用する表示装置であり、超大型ディスプレイへの適用が注目されている。ＰＡＬＣ液晶表示装置は、ＴＦＴのような半導体プロセスを含まないので低コストであり、低消費電力の大型液晶表示装置としての可能性に注目が集められている。上述した液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を持っており、かかる液晶表示装置は、来るマルチメディア社会でのキーデバイスとして、各種ＯＡ、ＡＶ機器分野等で応用開発がなされている。この液晶表示装置には、両電極基板の近傍付近でネマティツク液晶分子が約９０度ねじれているＴＮ表示モード、又は、液晶分子が１８０度以上ねじれているＳＴＮ表示モードが多用されている。また、特開平１０−１８６３３０号公報には、広視野角特性を有し良好な表示品位が得られる、液晶表示装置が開示されている。上述の液晶表示装置において、セル厚は表示色や応答速度、配向の安定性等に密接に関係しており、より高精度な測定法が求められている。さらに、セル厚の正確な値の情報は、液晶表示装置の設計や評価を行う上でも非常に重要である。従来では、液晶材料が注入されていない空セルの状態において、光干渉法を用いた測定法、液晶が注入されたセルに対しては、クリスタルローテンション法を用い、液晶層のリタデーションを測定して、セルギャップを求めるセル厚測定機器が多く市販されている。
【０００３】しかしながら、光干渉法による空セル厚測定では、液晶セルがＩＴＯ（透明電極）、配向膜、カラーフィルター等を有するため干渉が複雑になって、正確さを欠くこととなり、高確度な値を求めることが難しいという問題が見られた。さらに、液晶セルに液晶が封入された時では、液晶層と基板との屈折率差が小さいために基板での界面反射が起こりにくく干渉縞が現れないので、液晶が注入されたセル厚を求めることが原理的にできない問題があった。一方のクリスタルローテンション法では、ノーマリーホワイト表示の液晶の誘電率異方性が正のＮｐ液晶セルにおいてのみ測定が可能であり、負のＮｎ液晶セルには使用することができなかった。
【０００４】特開平３−１１５８０４号公報は、セル厚測定器の下側透明絶縁性基板のラビング方向と、測定対称液晶パネルの上側透明絶縁性基板のラビング方向とが互いに直交するように重ね合わせ、さらにこれらパネルの両側に吸収軸方向が互いに直交する２枚の偏光板を配置することにより、小型軽量の測定器とすることが提案されている。また、特開平４−８０６４１号公報において、液晶セルを２つの偏光子の間に配置したときの透過するスペクトルを偏光子の角度を９０度変えて比較することにより、液晶セルの光学位相差やセル厚、液晶複屈折を正確に得られるようにすることが開示されている。そして、特開平４−１８４２０７号公報においては、印加する電圧を変化させながら透過光量を検出し、透過光量が最低となる電圧を求めることにより、簡便かつ正確な測定を可能とすることが提案されている。また、特開平５−７１９２４号公報には、誘電率異方性が正のＮｐ液晶が注入された液晶セルを閾値電圧の５０倍以上の高電圧、もしくは、磁界の５０倍以上の高磁界をかけながら測定することが開示されている。以上のように、セル厚を測定する方法においてさまざまな手法の提案がなされている。
【０００５】しかしながら、空セルのみ測定が可能な光干渉法、電圧無印加時に水平配向のＮｐ液晶セルの基板に偏光光を入射させた時、基板に平行な面内に方向において位相差が生じる透過率の入射角依存性を測定するクリスタルローテンション法や上記その他の測定法等では、カラーフィルター付きの液晶セルで、電圧無印加時には垂直配向で、液晶の誘電率異方性が負のＮｎ液晶を注入したセルを電界や磁界をかけない状態で簡便に、透過光量の入射角依存性を測定することで液晶セルのリタデーションを求めることは不可能であった。つまり、基板に対して液晶分子が垂直配向した状態では、基板面内方向に光学位相差が無い状態（等方性）であるから、測定不可能であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を解決し、液晶セルに電圧をかけずに、簡便で、正確なセル厚の測定を可能にするものであり、液晶セルの各構成部材であるガラス板、カラーフィルター、透明電極や配向膜は光学的に等方性であるため、液晶分子が存在する液晶層のみのリタデーション（ｄLC・△ｎ）を求めることができ、セル厚を求めることができる液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板を提供するものである。
【０００７】
【本発明が解決しようとする手段】本発明は、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、前記位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、該偏光光に対して前記偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、前記位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備える液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【０００８】また、本発明は、上記回転装置は光源と光検出器の受光器とを同期して回転させて極角方向入射角を変化させる液晶表示装置の液晶セル厚測定装置である。
【０００９】そして、本発明は、上記回転装置はステージを回転させて極角方向入射角を変化させる液晶表示装置の液晶セル厚測定装置である。
【００１０】更に、本発明は、上記光源は単色レーザ光源又は光学着色フィルタを有する光源である液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１１】また、本発明は、上記光源はＹ視感度フィルターを有するランプユニットを備える液晶表示装置のセル厚測定装置である。光源の波長については、バンドパスフィルターや単色光レーザーで約５５０ｎｍに単色化することが好ましい。
【００１２】そして、本発明は、上記ステージは、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージである液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１３】更に、本発明は、上記偏光子は任意の角度にセットすることができる液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１４】また、本発明は、上記光検出器はフォトダイオード及び低ノイズアンプを有する液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１５】そして、本発明は、上記光検出器はディスプレイを有する液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１６】更に、本発明は、屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定法において、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸をそろえて取付け、次に、該位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、前記偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を検出するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出する液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１７】また、本発明は、上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は光学計算により得られたものである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１８】そして、本発明は、上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１９】更に、本発明は、取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは１０ｎｍ〜５０ｎｍである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００２０】また、本発明は、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備える液晶表示装置において、液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板を遅相軸方向をそろえて取付けている液晶表示装置である。
【００２１】そして、本発明は、上記液晶表示装置のセル厚測定法で使用される位相差板であって、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性である位相差板である。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発明の実施の形態を説明する。本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板について、発明の概要等を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明のセル厚測定装置の概要説明図である。図２は、本発明におけるセル厚測定に使用する位相差板及び極角方向の説明図である。図３（ａ）は、本発明における消光位置角度と液晶リタデーションの関係の説明図であり、図３（ｂ）は、位相差板のリタデーションとセル厚値誤差幅の関係の説明図である。
【００２３】本発明のセル厚測定装置は、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定する装置であって、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、偏光光に対して偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備えたセル厚測定装置であり、図１に示すように、ステージ１、光源２、光検出器３、回転装置４、等を備えている。ステージ１は、測定する液晶セル５を搭載する。光源２は、ランプユニット２１、光学着色フィルタ２２及び偏光子２３等からなり、液晶セルの両外側表面に遅相軸方向をそろえて取付けた１対の１軸性位相差板８の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の単色偏光光を液晶セル５に出射する。光検出器３は、検光子３１、受光器３２及び光検出部３３等からなり、光源２からの偏光光の透過光量を検出する。検光子３１は、偏光光に対して偏光子２１とクロスニコルに配設される。回転装置４は、回転機構４１、ステージユニット４２及び角度操作スイッチ４３等からなり、光源２及び受光器３２を同期させて回転させ、位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる。位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角が変化すると、光検出器３が検出する透過光量は減少して最低又は消光状態となり、消光位置角度を測定することができる。ステージ１を回転させる回転装置を使用することも可能である。光源２として単色レーザ光源とすることができる。また、光源２は、Ｙ視感度フィルターを有するランプユニットを備えることができる。ステージ１は、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージとすることができる。偏光子２１は、任意の角度にセットすることができる。光検出器３は、フォトダイオード及び低ノイズアンプを有することができる。光検出器３は、ディスプレイを有することができる。このセル厚測定装置は、構成が簡単であり、カラーフィルター付きの液晶セルについても使用することができ、電圧無印加状態で、短時間で、そして、非破壊で測定することができ、インラインとして組み込むことが可能で、また、低コストで設計製造することができる。液晶材料の屈折率差△ｎは温度に依存するので、液晶表示装置を一定温度に保つための温度コントロール装置（ヒーター及びクーリングユニット）を備えることが好ましい。ランプユニットからの単色偏光光の角度は、１軸性位相差板の遅相軸方向に対して４４度〜４６度なすように入射され、そして、４５度のとき、最も消光位置が顕著に現われる。
【００２４】本発明のセル厚測定法は、屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定する方法であり、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付け、次に、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を測定するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出するセル厚測定法である。位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、光学計算により得られたものとすることができる。また、位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものであるとすることができる。そして、取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであるとすることができる。これにより、パネル作製工程でセル厚の検査を行うことができ、そして、セル厚制御は表示特性や表示品位に大きな影響を及ぼすため、液晶表示装置の品質管理及び歩留まり工場に貢献することができる。
【００２５】本発明における測定する液晶表示装置は、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備えており、液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、リタデーションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付けている。また、本発明において測定する際に使用される位相差板は、面内にリタデーションを有し、かつ、リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性である。１軸性位相差板としては、板状のものやフィルム状のものをガラス板に貼付けたものが挙げられる。
【００２６】本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板について、その測定原理等について、説明する。測定する液晶表示装置の液晶パネルには、面内にリタデーションを有する一軸性の位相差板（リタデーション：１０ｎｍ〜５０ｎｍ）を両外側に軸方向を揃えて配置する。この液晶表示装置をサンプルステージにセットし、ランプユニットから出る単色光は液晶表示装置を通って、検出器及び検出器ユニットによって光量が検出される。
【００２７】検光子は、偏光子に対しクロスニコルになるよう配設される。そして、一軸性の位相差板８は、図２R>２（ａ）に示すように、遅相軸方向が偏光子及び検光子の吸収軸方向に対して４４度〜４６度、好ましくは４５度、になるよう液晶セル５の両外側表面に取付けられる。そのため、光源からの単色偏光光の偏光角度は、一軸性の位相差板の遅相軸方向に対して４４度〜４６度、好ましくは４５度、になすように入射される。また、光源からの単色偏光光は、図２（ａ）に示すように、位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向からの極角方向入射角を変化させながら入射される。これにより、図２（ｂ）に示すように、液晶表示装置の液晶セル５の両側に１軸性位相差板８をセットし、ランプユニットからの単色偏光光の極角方向入射角の変化に応じた光量の変化を測定し、得られる光量又は透過率が最低又は消光状態である消光角度を検出することができる。
【００２８】本発明で使用する傾斜角−セル厚の校正曲線の一例について、説明する。解析セル設定パラメーターは、電圧は無印加（０Ｖ）、セル厚（３μｍ〜８μｍ）、液晶物性定数（カイラル長：−２４μｍ、屈折率ｎｏ：１．４７９１４、ｎｅ：１．５５２８４、△ｎ：０．０７３７）、液晶ダイレクターの初期分布（プレチルト角度：９０度、ツイスト角：−９０度）を平衡状態として、Ｇｉｂｂｓ、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｓのエネルギー方程式を解いて、液晶ダイレクターの配向分布を求める。次に、偏光子及び位相差板の屈折率及び厚みと液晶ダイレクターの配向分布をパラメーターとして、透過型の表示器モデルである時の透過率を１軸性の位相差板（面内リタデーション：１０ｎｍ〜５０ｎｍ）の遅相軸に対して９０度の方位、傾斜角について、拡張ジョーンズマトリックス法の２×２行列式を用いて計算した。最低透過率の時の入射した偏光光の傾斜角、つまり消光位置角度θ（単位：度）を液晶セルのリタデーションｄLC・△ｎに対して、プロットして、図３（ａ）を得た。この時、各１軸性の位相差板のリタデーション１０ｎｍ〜５０ｎｍに対する曲線について、以下の３次の多項式近似を行い、次式（１）〜（５）の校正曲線を得た。
１０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．０２７９θ3＋３．３８９６θ2 −１３７．９６θ＋２１１３．２ （１）
２０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．０１７４θ3＋２．４９３４θ2 −１２４・４８θ＋２４３４．７ （２）
３０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００６４θ3＋１．２１３０θ2 −８０．１２３θ＋２１２６．９ （３）
４０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００６０θ3＋１．２０５６θ2 −８４．８４３θ＋２４１９．５ （４）
５０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００４４θ3＋０．９８７０θ2 −７６．６４８θ＋２４５２．０ （５）
そして、上記の各校正曲線は、液晶材料の屈折率差△ｎが相違していても、同じ近似式であった。
【００２９】また、消光位置角度の測定誤差がセル厚の計算値に与える影響について、説明する。まず。△ｎが既知で、ｄLC・△ｎ＝４４２．２ｎｍの液晶セルを使用して測定し、各位相差板について、その消光位置角度θを測定した。光源はバンドパスフィルターを用いて５４４ｎｍに単色化した。次に、得られた消光位置角度θ0の測定誤差が±０．１度として、各近似式（１）〜（５）に基づき、消光位置角度θ0及び（θ0±０．１）を使用して、ｄLC・△ｎを計算し、そして、既知の△ｎからセル厚及びセル厚誤差幅を求めた。各位相差板と得られたセル厚値誤差幅を、図３（ｂ）にプロットした。図３（ｂ）に示すように、１軸性位相差板のリタデーションが大きいほど誤差幅が小さいことがわかる。そして、図３（ｂ）より、ｄLC・△ｎが３００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の時、求められるセル厚の誤差幅が０．１μｍ以下となるため、１軸性位相差板のリタデーションの好ましい範囲は、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００３０】特に、ｄLC・△ｎが３５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の時、消光位置を測定する装置の設計上、６０度以内で消光位置となることが好ましく、そして、図３（ａ）に示す計算結果から、１軸性位相差板のリタデーションは４０ｎｍ以下であるのが好ましいことがわかる。また、図３（ｂ）に示す計算結果から、セル厚値の誤差幅が０．０５μｍ以下である条件とする１軸性位相差板のリタデーションは、２０ｎｍ以上である。以上から、更に好ましい１軸性位相差板のリタデーションの範囲は、２０ｎｍ〜４０ｎｍである。最も好ましい範囲である３０ｎｍ〜４０ｎｍの時、ｄLC・△ｎが４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で高精度にセル厚を求めることができる。
【００３１】なお、以上の説明では、光学計算によって、消光位置角度θの関数である液晶セルのリタデーションｄLC・△ｎの校正曲線を得、そして、液晶セルの消光位置角度を実測し、液晶材料の屈折率差△ｎと校正曲線とでセル厚ｄLCを求めたが、光学計算をせずに、液晶材料の△ｎ及びセル厚さｄLCが判明している液晶表示装置を使用して消光位置角度θを実測することにより、校正曲線を求めることも可能である。
【００３２】次に、本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板の実施例について、図４〜図９を用いて説明する。図４は、実施例１のセル厚測定装置の斜視説明図である。図５は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図である。図６は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の凸部パターンの説明図である。図７は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の軸対称表示モードの説明図である。図８は、実施例１の位相差板のリタデーション２１ｎｍのときの消光位置角度と消光位置角度θの関係の説明図である。図９は、実施例２のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図である。
【００３３】まず、実施例１を説明する。本実施例のセル厚測定装置は、図４に示すように、ステージ１、光源２、光検出器３、回転装置、コントローラー１０等を備えている。ステージ１は、サンプルＸＹステージであり、測定対象の液晶表示装置をセットし、そして、液晶表示装置の全面の任意の点を測定できるよう、移動することができる。光源２は、ランプユニット、５４４ｎｍに単色化するフィルター、偏光子等を備えており、セル厚測定に使用する偏光光を液晶セル５に出射する。フィルターは、例えばＹ視感度フィルターであって、ランプユニットに取付けられ、ランプユニットの光を単色化する。偏光子は、ランプユニットからの単色光を偏光させるため、所定角度で取付けられる。光検出器３は、検光子、受光器、光検出ユニット等を備えており、また、フォトダイオードと低ノイズアンプを使用し、ディスプレイを用いることにより、高精度に透過光量を測定することができ、透過率及び回転角度を正確に直読みすることができる。検光子は、偏光子とクロスニコルになる角度でセットされる。受光器は、液晶表示装置５からの透過光を受ける。光検出ユニットは、受光器が受けた透過光量の最低又は消光状態を判定する。回転装置は、回転機構４１、ステージユニット、角度操作スイッチ４３等を備え、光源２及び受光器を回転させることにより、液晶表示装置５への極角方向入射角度を変更することができる。角度操作スイッチ４３により、回転機構４１の回転軸の角度を変えることができる。コントローラー１０は、ヒーター及びクーリングユニット等を収納しており、セル厚測定装置全体の制御を行う。
【００３４】実施例１のセル厚測定装置による測定について、説明する。測定する液晶表示装置５は、図５に示すように、液晶材料５１と、上下一対のガラス基板５２ａ、５２ｂ、透明電極５３ａ、５３ｂ、ＣＦ（カラーフィルター）層５４、ＢＭ（ブラックマトリックス）５５、第１凸部５６、柱５７、等からなり、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の垂直配向膜（不図示）及び基板と、を備えている。この液晶表示装置の製造方法の一例を説明する。マトリックス状に形成されたＢＭ５５に対向する位置のガラス基板５２ｂ上に１μｍの格子状の第１凸部５６をフォトリソ工程によって形成した。樹脂材料として、光硬化性のポリイミド材料又はアクリル系光感光性材料を用いた。さらに、格子状の凸部５６上に、第２凸部の厚さ５μｍのセル厚制御部をフォトリソ工程によって形成し、柱５７とした。形成した第１凸部５６、柱５７及び開口部（絵素部）５８のパターンを図６に示す。各凸部５６、５７の厚さの測定には接触段差計を使用した。次に、透明電極５３ｂを形成した。透明電極５３ｂを形成してから凸部５６、５７を形成することも可能である。ＣＦ層５４を有する基板５２ａの作製手順は、基板５２ａ上にカラーフィルター層５４及びＢＭ５５を形成し、その上に透明電極、例えばＩＴＯ５３ａを形成する。上記凸部５６、５７を形成した基板５２ｂと対向するＣＦ層５４を有する５．６型ＴＦＴ基板５２ａとを、シール材を用いて貼り合わせた。光硬化性樹脂と光重合開始材を含む液晶材料（液晶前駆体混合物）を注入し、更に、液晶材料の聞値付近の電圧を印加して、紫外線露光し、軸対称配向の安定化を行った。その結果、電圧印加時に、図７に示すように、黒部５９ａ及び白部５９ｂからなる安定な軸対称配向が得られた。したがって、軸対称配向液晶セルを得たことがわかった。上記の作製プロセスで得られた液晶表示装置について、本実施例１のセル厚測定装置を使用し、室温２５度の雰囲気下で測定した。透過率の偏光光傾斜角依存性を測定し、最低透過率の時の傾斜角すなわち消光位置角度（３６．２度±０．１度）を得た。なお、液晶セル５の両外側表面に、面内にリタデーション（２１ｎｍ）を有し、かつ、所定の厚さの１軸性位相差板８を取付けている。そして、ランプユニットからの単色偏光光の傾斜角に対する透過光量を測定し、得られる光量が最低又は消光状態である消光位置角度を実測し、図８に示す校正曲線又はそれに対応する近似式（６）からセル厚を求めた。
ｄLC・△ｎ＝−０．０１３θ3＋２．０５３９θ2 −１１３．０７θ＋２４６０．６ （６）
同時に、あらかじめ、上記液晶表示装置と測定形態での光学計算により得られた消光位置角度θとｄLC・△ｎ校正曲線及び△ｎ＝０．０７３７より、セル厚を求めたところ、６．００μｍ±０．０２μｍであることがわかった。セル厚の設計値どおりの電気光学表示特性が得られたこととから、実施例１のセル厚測定装置を使用して得られた数値は妥当であるといえる。
【００３５】本実施例の液晶セルのセル厚測定装置は、図５及び図６に示すような液晶セルの構造ではなくても、液晶分子が基板に対して垂直配向状態にある液晶表示装置であれば測定することができる。
【００３６】実施例２を説明する。本実施例では、実施例１の液晶駆動素子ＴＦＴの代わりにＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶素子）を用いた液晶表示装置を対象とした。測定に使用するＰＡＬＣ液晶表示装置は、図９に示すように、液晶材料６１、ＣＦ基板６２、透明電極であるＩＴＯ電極６３、垂直配向層６８、薄板ガラス６９、プラズマ隔壁（リブ）７０、アノード電極Ａ７１、カソード電極Ｋ７２、プラズマガス封入チャネル７３、プラズマ支持基板７４、等からなる。この液晶表示装置は、液晶材料６１を挟んで、一方側（図の上側）に透明なガラス等からなる基板６２を有し、他方側（図の下側）に誘電体シートとしての薄板ガラス６９とプラズマ支持基板７４とが対向配設されたプラズマ発生基板を有する。プラズマ支持基板７４と薄板ガラス６９との間には、ライン状に隔壁７０が形成されており、隔壁７０とプラズマ支持基板７４と薄板ガラス６９とで囲まれた空間は、プラズマガスが封入されたライン状のチャネル７３を構成する。各チャネル内には、プラズマガスをプラズマ化するためのアノード電極Ａ７１とカソード電極Ｋ７２が設けられている。このプラズマアドレス素子基板は、公知の技術により作製される。
【００３７】一方、ＣＦ基板６２の液晶層側には、カラーフィルター（ＣＦ）が設けられており、その上に、データ線としての透明電極６３が、ストライプ状に、かつ、ライン状のプラズマチヤネル７３に対して、交差して、例えば垂直方向に配線されている。液晶材料６１は基板６２と薄板ガラス６９とに挾持されており、ＣＦ基板６２と薄板ガラス６９との間のセル厚は、図示していないが、実施例１と同様に、第１及び第２凸部により制御されている。なお、ＣＦ基板６２及び薄板ガラス６９の液晶層の表面には、それぞれ垂直配向層６８、６８が形成されている。また、ＣＦ基板６２、ＩＴＯ電極６３及び液晶材料６１からなる部分は液晶セルを構成する。このようにして作製された液晶表示装置においては、薄板ガラス６９及びＣＦ基板６２の液晶層に接する表面に垂直配向層６８が形成されているので、液晶材料６１として負の誘電率異方性を有する液晶材料を用いると、無電圧印加時には液晶分子を基板６２に対して垂直に配向している。
【００３８】このＰＡＬＣ液晶表示装置を測定対象とし、実施例１と同様のセル厚測定装置を使用して、セル厚を測定した。セル厚を測定した結果について述べる。測定の際、偏光光の傾斜する方向が、プラズマリブ７０に平行になるようにして、位相差板８の遅相軸と偏光子及び検光子の吸収軸を図２の関係で配置した。実施例２で説明した液晶表示装置に対し、実施例１及び図４を用いて説明したセル厚測定装置で透過率の偏光光傾斜角依存性を測定し、最低透過率の時の傾斜角すなわち消光位置角度（３６．２度±０．１度）を得た。同時に、測定する液晶表示装置及び使用する位相差板（リタデーション２１ｎｍ）とで、光学計算により得られた消光位置角度とｄLC・△ｎについての校正曲線（図６及び近似式（６）参照）と△ｎ＝０．０７３７より、セル厚を求めたところ、６．００μｍ±０．０２μｍであることがわかった。接触段差計にて実測すると、セル厚制御部（第１凸部と第２凸部の厚さの和）は６．０μｍであったことから、実施例２でのセル厚測定装置で得られた数値は妥当であるといえる。したがって、この測定法は、ＰＡＬＣ型液晶表示装置においても測定が可能である。
【００３９】比較例を説明する。上記実施例１、２で測定した液晶表示装置について、市販の光干渉法のセル厚測定器を用いて測定を行なったが、妥当な数値は得られなかった。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置のセル厚について、簡便かつ正確に求めることができ、そして、液晶パネルの光学設計や製造時の検査工程等において、短時間測定、非破壊、インラインでの検査、低コストとした液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセル厚測定装置の概要説明図。
【図２】本発明におけるセル厚測定に使用する位相差板及び極角方向の説明図。
【図３】本発明における消光位置角度と液晶リタデーションの関係及び位相差板のリタデーションとセル厚値誤差幅の関係の説明図。
【図４】実施例１のセル厚測定装置の斜視説明図。
【図５】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図。
【図６】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の凸部パターンの説明図。
【図７】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の軸対称表示モードの説明図。
【図８】実施例１の位相差板のリタデーション２１ｎｍのときの消光位置角度と液晶リタデーションの関係の説明図。
【図９】実施例２のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図。
【符号の説明】
１ ステージ
２１ ランプユニット、 ２２ フィルター、 ２３ 偏光子、３１ 検光子、 ３２ 受光器、 ３３ 光検出ユニット、４１ 回転機構、 ４２ ステージユニット、 ４３ 角度操作スイッチ、５ 液晶表示装置、 ５１ 液晶材料、 ５２ａ、５２ｂ ガラス基板、５３ａ、５３ｂ 透明電極、 ５４ ＣＦ層、 ５５ ＢＭ、５６ 第１凸部、 ５７ 柱、 ５８ 開口部（絵素部）、５９ａ 黒部、 ５９ｂ 白部、６ ＰＡＬＣ型液晶表示装置、 ６１ 液晶層、 ６２ ＣＦ基板、６３ ＩＴＯ電極、 ６８ 垂直配向層、 ６９ 薄板ガラス、７０ プラズマ隔壁（リブ）、 ７１ アノード電極Ａ、７２ カソード電極Ｋ、 ７３ プラズマガス封入チャネル、７４ プラズマ支持基板、８ 位相差板、１０ コントローラー。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板であり、特に、正確なギャップ測定が可能である液晶表示装置、そのセル厚測定法及び測定方法並びに位相差板に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶材料を使用した各種表示装置、例えばアクティブ駆動方式のＴＦＴ表示装置やＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶）表示装置、デューティー駆動方式のＳＴＮ表示装置が知られている。特に、ＰＡＬＣ表示装置はプラズマ放電を用いたスイッチング素子を使用する表示装置であり、超大型ディスプレイへの適用が注目されている。ＰＡＬＣ液晶表示装置は、ＴＦＴのような半導体プロセスを含まないので低コストであり、低消費電力の大型液晶表示装置としての可能性に注目が集められている。上述した液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を持っており、かかる液晶表示装置は、来るマルチメディア社会でのキーデバイスとして、各種ＯＡ、ＡＶ機器分野等で応用開発がなされている。この液晶表示装置には、両電極基板の近傍付近でネマティツク液晶分子が約９０度ねじれているＴＮ表示モード、又は、液晶分子が１８０度以上ねじれているＳＴＮ表示モードが多用されている。また、特開平１０−１８６３３０号公報には、広視野角特性を有し良好な表示品位が得られる、液晶表示装置が開示されている。上述の液晶表示装置において、セル厚は表示色や応答速度、配向の安定性等に密接に関係しており、より高精度な測定法が求められている。さらに、セル厚の正確な値の情報は、液晶表示装置の設計や評価を行う上でも非常に重要である。従来では、液晶材料が注入されていない空セルの状態において、光干渉法を用いた測定法、液晶が注入されたセルに対しては、クリスタルローテンション法を用い、液晶層のリタデーションを測定して、セルギャップを求めるセル厚測定機器が多く市販されている。
【０００３】しかしながら、光干渉法による空セル厚測定では、液晶セルがＩＴＯ（透明電極）、配向膜、カラーフィルター等を有するため干渉が複雑になって、正確さを欠くこととなり、高確度な値を求めることが難しいという問題が見られた。さらに、液晶セルに液晶が封入された時では、液晶層と基板との屈折率差が小さいために基板での界面反射が起こりにくく干渉縞が現れないので、液晶が注入されたセル厚を求めることが原理的にできない問題があった。一方のクリスタルローテンション法では、ノーマリーホワイト表示の液晶の誘電率異方性が正のＮｐ液晶セルにおいてのみ測定が可能であり、負のＮｎ液晶セルには使用することができなかった。
【０００４】特開平３−１１５８０４号公報は、セル厚測定器の下側透明絶縁性基板のラビング方向と、測定対称液晶パネルの上側透明絶縁性基板のラビング方向とが互いに直交するように重ね合わせ、さらにこれらパネルの両側に吸収軸方向が互いに直交する２枚の偏光板を配置することにより、小型軽量の測定器とすることが提案されている。また、特開平４−８０６４１号公報において、液晶セルを２つの偏光子の間に配置したときの透過するスペクトルを偏光子の角度を９０度変えて比較することにより、液晶セルの光学位相差やセル厚、液晶複屈折を正確に得られるようにすることが開示されている。そして、特開平４−１８４２０７号公報においては、印加する電圧を変化させながら透過光量を検出し、透過光量が最低となる電圧を求めることにより、簡便かつ正確な測定を可能とすることが提案されている。また、特開平５−７１９２４号公報には、誘電率異方性が正のＮｐ液晶が注入された液晶セルを閾値電圧の５０倍以上の高電圧、もしくは、磁界の５０倍以上の高磁界をかけながら測定することが開示されている。以上のように、セル厚を測定する方法においてさまざまな手法の提案がなされている。
【０００５】しかしながら、空セルのみ測定が可能な光干渉法、電圧無印加時に水平配向のＮｐ液晶セルの基板に偏光光を入射させた時、基板に平行な面内に方向において位相差が生じる透過率の入射角依存性を測定するクリスタルローテンション法や上記その他の測定法等では、カラーフィルター付きの液晶セルで、電圧無印加時には垂直配向で、液晶の誘電率異方性が負のＮｎ液晶を注入したセルを電界や磁界をかけない状態で簡便に、透過光量の入射角依存性を測定することで液晶セルのリタデーションを求めることは不可能であった。つまり、基板に対して液晶分子が垂直配向した状態では、基板面内方向に光学位相差が無い状態（等方性）であるから、測定不可能であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を解決し、液晶セルに電圧をかけずに、簡便で、正確なセル厚の測定を可能にするものであり、液晶セルの各構成部材であるガラス板、カラーフィルター、透明電極や配向膜は光学的に等方性であるため、液晶分子が存在する液晶層のみのリタデーション（ｄLC・△ｎ）を求めることができ、セル厚を求めることができる液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板を提供するものである。
【０００７】
【本発明が解決しようとする手段】本発明は、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、前記位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、該偏光光に対して前記偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、前記位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備える液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【０００８】また、本発明は、上記回転装置は光源と光検出器の受光器とを同期して回転させて極角方向入射角を変化させる液晶表示装置の液晶セル厚測定装置である。
【０００９】そして、本発明は、上記回転装置はステージを回転させて極角方向入射角を変化させる液晶表示装置の液晶セル厚測定装置である。
【００１０】更に、本発明は、上記光源は単色レーザ光源又は光学着色フィルタを有する光源である液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１１】また、本発明は、上記光源はＹ視感度フィルターを有するランプユニットを備える液晶表示装置のセル厚測定装置である。光源の波長については、バンドパスフィルターや単色光レーザーで約５５０ｎｍに単色化することが好ましい。
【００１２】そして、本発明は、上記ステージは、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージである液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１３】更に、本発明は、上記偏光子は任意の角度にセットすることができる液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１４】また、本発明は、上記光検出器はフォトダイオード及び低ノイズアンプを有する液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１５】そして、本発明は、上記光検出器はディスプレイを有する液晶表示装置のセル厚測定装置である。
【００１６】更に、本発明は、屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定法において、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸をそろえて取付け、次に、該位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、前記偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を検出するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出する液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１７】また、本発明は、上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は光学計算により得られたものである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１８】そして、本発明は、上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００１９】更に、本発明は、取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは１０ｎｍ〜５０ｎｍである液晶表示装置のセル厚測定法である。
【００２０】また、本発明は、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備える液晶表示装置において、液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板を遅相軸方向をそろえて取付けている液晶表示装置である。
【００２１】そして、本発明は、上記液晶表示装置のセル厚測定法で使用される位相差板であって、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性である位相差板である。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発明の実施の形態を説明する。本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板について、発明の概要等を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明のセル厚測定装置の概要説明図である。図２は、本発明におけるセル厚測定に使用する位相差板及び極角方向の説明図である。図３（ａ）は、本発明における消光位置角度と液晶リタデーションの関係の説明図であり、図３（ｂ）は、位相差板のリタデーションとセル厚値誤差幅の関係の説明図である。
【００２３】本発明のセル厚測定装置は、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定する装置であって、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、偏光光に対して偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備えたセル厚測定装置であり、図１に示すように、ステージ１、光源２、光検出器３、回転装置４、等を備えている。ステージ１は、測定する液晶セル５を搭載する。光源２は、ランプユニット２１、光学着色フィルタ２２及び偏光子２３等からなり、液晶セルの両外側表面に遅相軸方向をそろえて取付けた１対の１軸性位相差板８の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の単色偏光光を液晶セル５に出射する。光検出器３は、検光子３１、受光器３２及び光検出部３３等からなり、光源２からの偏光光の透過光量を検出する。検光子３１は、偏光光に対して偏光子２１とクロスニコルに配設される。回転装置４は、回転機構４１、ステージユニット４２及び角度操作スイッチ４３等からなり、光源２及び受光器３２を同期させて回転させ、位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる。位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角が変化すると、光検出器３が検出する透過光量は減少して最低又は消光状態となり、消光位置角度を測定することができる。ステージ１を回転させる回転装置を使用することも可能である。光源２として単色レーザ光源とすることができる。また、光源２は、Ｙ視感度フィルターを有するランプユニットを備えることができる。ステージ１は、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージとすることができる。偏光子２１は、任意の角度にセットすることができる。光検出器３は、フォトダイオード及び低ノイズアンプを有することができる。光検出器３は、ディスプレイを有することができる。このセル厚測定装置は、構成が簡単であり、カラーフィルター付きの液晶セルについても使用することができ、電圧無印加状態で、短時間で、そして、非破壊で測定することができ、インラインとして組み込むことが可能で、また、低コストで設計製造することができる。液晶材料の屈折率差△ｎは温度に依存するので、液晶表示装置を一定温度に保つための温度コントロール装置（ヒーター及びクーリングユニット）を備えることが好ましい。ランプユニットからの単色偏光光の角度は、１軸性位相差板の遅相軸方向に対して４４度〜４６度なすように入射され、そして、４５度のとき、最も消光位置が顕著に現われる。
【００２４】本発明のセル厚測定法は、屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定する方法であり、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付け、次に、位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を測定するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出するセル厚測定法である。位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、光学計算により得られたものとすることができる。また、位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものであるとすることができる。そして、取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであるとすることができる。これにより、パネル作製工程でセル厚の検査を行うことができ、そして、セル厚制御は表示特性や表示品位に大きな影響を及ぼすため、液晶表示装置の品質管理及び歩留まり工場に貢献することができる。
【００２５】本発明における測定する液晶表示装置は、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備えており、液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、リタデーションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付けている。また、本発明において測定する際に使用される位相差板は、面内にリタデーションを有し、かつ、リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性である。１軸性位相差板としては、板状のものやフィルム状のものをガラス板に貼付けたものが挙げられる。
【００２６】本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板について、その測定原理等について、説明する。測定する液晶表示装置の液晶パネルには、面内にリタデーションを有する一軸性の位相差板（リタデーション：１０ｎｍ〜５０ｎｍ）を両外側に軸方向を揃えて配置する。この液晶表示装置をサンプルステージにセットし、ランプユニットから出る単色光は液晶表示装置を通って、検出器及び検出器ユニットによって光量が検出される。
【００２７】検光子は、偏光子に対しクロスニコルになるよう配設される。そして、一軸性の位相差板８は、図２R>２（ａ）に示すように、遅相軸方向が偏光子及び検光子の吸収軸方向に対して４４度〜４６度、好ましくは４５度、になるよう液晶セル５の両外側表面に取付けられる。そのため、光源からの単色偏光光の偏光角度は、一軸性の位相差板の遅相軸方向に対して４４度〜４６度、好ましくは４５度、になすように入射される。また、光源からの単色偏光光は、図２（ａ）に示すように、位相差板８の遅相軸方向に対して垂直な方向からの極角方向入射角を変化させながら入射される。これにより、図２（ｂ）に示すように、液晶表示装置の液晶セル５の両側に１軸性位相差板８をセットし、ランプユニットからの単色偏光光の極角方向入射角の変化に応じた光量の変化を測定し、得られる光量又は透過率が最低又は消光状態である消光角度を検出することができる。
【００２８】本発明で使用する傾斜角−セル厚の校正曲線の一例について、説明する。解析セル設定パラメーターは、電圧は無印加（０Ｖ）、セル厚（３μｍ〜８μｍ）、液晶物性定数（カイラル長：−２４μｍ、屈折率ｎｏ：１．４７９１４、ｎｅ：１．５５２８４、△ｎ：０．０７３７）、液晶ダイレクターの初期分布（プレチルト角度：９０度、ツイスト角：−９０度）を平衡状態として、Ｇｉｂｂｓ、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｓのエネルギー方程式を解いて、液晶ダイレクターの配向分布を求める。次に、偏光子及び位相差板の屈折率及び厚みと液晶ダイレクターの配向分布をパラメーターとして、透過型の表示器モデルである時の透過率を１軸性の位相差板（面内リタデーション：１０ｎｍ〜５０ｎｍ）の遅相軸に対して９０度の方位、傾斜角について、拡張ジョーンズマトリックス法の２×２行列式を用いて計算した。最低透過率の時の入射した偏光光の傾斜角、つまり消光位置角度θ（単位：度）を液晶セルのリタデーションｄLC・△ｎに対して、プロットして、図３（ａ）を得た。この時、各１軸性の位相差板のリタデーション１０ｎｍ〜５０ｎｍに対する曲線について、以下の３次の多項式近似を行い、次式（１）〜（５）の校正曲線を得た。
１０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．０２７９θ3＋３．３８９６θ2 −１３７．９６θ＋２１１３．２ （１）
２０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．０１７４θ3＋２．４９３４θ2 −１２４・４８θ＋２４３４．７ （２）
３０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００６４θ3＋１．２１３０θ2 −８０．１２３θ＋２１２６．９ （３）
４０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００６０θ3＋１．２０５６θ2 −８４．８４３θ＋２４１９．５ （４）
５０ｎｍ：ｄLC・△ｎ≒−０．００４４θ3＋０．９８７０θ2 −７６．６４８θ＋２４５２．０ （５）
そして、上記の各校正曲線は、液晶材料の屈折率差△ｎが相違していても、同じ近似式であった。
【００２９】また、消光位置角度の測定誤差がセル厚の計算値に与える影響について、説明する。まず。△ｎが既知で、ｄLC・△ｎ＝４４２．２ｎｍの液晶セルを使用して測定し、各位相差板について、その消光位置角度θを測定した。光源はバンドパスフィルターを用いて５４４ｎｍに単色化した。次に、得られた消光位置角度θ0の測定誤差が±０．１度として、各近似式（１）〜（５）に基づき、消光位置角度θ0及び（θ0±０．１）を使用して、ｄLC・△ｎを計算し、そして、既知の△ｎからセル厚及びセル厚誤差幅を求めた。各位相差板と得られたセル厚値誤差幅を、図３（ｂ）にプロットした。図３（ｂ）に示すように、１軸性位相差板のリタデーションが大きいほど誤差幅が小さいことがわかる。そして、図３（ｂ）より、ｄLC・△ｎが３００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の時、求められるセル厚の誤差幅が０．１μｍ以下となるため、１軸性位相差板のリタデーションの好ましい範囲は、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００３０】特に、ｄLC・△ｎが３５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の時、消光位置を測定する装置の設計上、６０度以内で消光位置となることが好ましく、そして、図３（ａ）に示す計算結果から、１軸性位相差板のリタデーションは４０ｎｍ以下であるのが好ましいことがわかる。また、図３（ｂ）に示す計算結果から、セル厚値の誤差幅が０．０５μｍ以下である条件とする１軸性位相差板のリタデーションは、２０ｎｍ以上である。以上から、更に好ましい１軸性位相差板のリタデーションの範囲は、２０ｎｍ〜４０ｎｍである。最も好ましい範囲である３０ｎｍ〜４０ｎｍの時、ｄLC・△ｎが４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で高精度にセル厚を求めることができる。
【００３１】なお、以上の説明では、光学計算によって、消光位置角度θの関数である液晶セルのリタデーションｄLC・△ｎの校正曲線を得、そして、液晶セルの消光位置角度を実測し、液晶材料の屈折率差△ｎと校正曲線とでセル厚ｄLCを求めたが、光学計算をせずに、液晶材料の△ｎ及びセル厚さｄLCが判明している液晶表示装置を使用して消光位置角度θを実測することにより、校正曲線を求めることも可能である。
【００３２】次に、本発明の液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板の実施例について、図４〜図９を用いて説明する。図４は、実施例１のセル厚測定装置の斜視説明図である。図５は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図である。図６は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の凸部パターンの説明図である。図７は、実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の軸対称表示モードの説明図である。図８は、実施例１の位相差板のリタデーション２１ｎｍのときの消光位置角度と消光位置角度θの関係の説明図である。図９は、実施例２のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図である。
【００３３】まず、実施例１を説明する。本実施例のセル厚測定装置は、図４に示すように、ステージ１、光源２、光検出器３、回転装置、コントローラー１０等を備えている。ステージ１は、サンプルＸＹステージであり、測定対象の液晶表示装置をセットし、そして、液晶表示装置の全面の任意の点を測定できるよう、移動することができる。光源２は、ランプユニット、５４４ｎｍに単色化するフィルター、偏光子等を備えており、セル厚測定に使用する偏光光を液晶セル５に出射する。フィルターは、例えばＹ視感度フィルターであって、ランプユニットに取付けられ、ランプユニットの光を単色化する。偏光子は、ランプユニットからの単色光を偏光させるため、所定角度で取付けられる。光検出器３は、検光子、受光器、光検出ユニット等を備えており、また、フォトダイオードと低ノイズアンプを使用し、ディスプレイを用いることにより、高精度に透過光量を測定することができ、透過率及び回転角度を正確に直読みすることができる。検光子は、偏光子とクロスニコルになる角度でセットされる。受光器は、液晶表示装置５からの透過光を受ける。光検出ユニットは、受光器が受けた透過光量の最低又は消光状態を判定する。回転装置は、回転機構４１、ステージユニット、角度操作スイッチ４３等を備え、光源２及び受光器を回転させることにより、液晶表示装置５への極角方向入射角度を変更することができる。角度操作スイッチ４３により、回転機構４１の回転軸の角度を変えることができる。コントローラー１０は、ヒーター及びクーリングユニット等を収納しており、セル厚測定装置全体の制御を行う。
【００３４】実施例１のセル厚測定装置による測定について、説明する。測定する液晶表示装置５は、図５に示すように、液晶材料５１と、上下一対のガラス基板５２ａ、５２ｂ、透明電極５３ａ、５３ｂ、ＣＦ（カラーフィルター）層５４、ＢＭ（ブラックマトリックス）５５、第１凸部５６、柱５７、等からなり、誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、液晶層を挾持する１対の垂直配向膜（不図示）及び基板と、を備えている。この液晶表示装置の製造方法の一例を説明する。マトリックス状に形成されたＢＭ５５に対向する位置のガラス基板５２ｂ上に１μｍの格子状の第１凸部５６をフォトリソ工程によって形成した。樹脂材料として、光硬化性のポリイミド材料又はアクリル系光感光性材料を用いた。さらに、格子状の凸部５６上に、第２凸部の厚さ５μｍのセル厚制御部をフォトリソ工程によって形成し、柱５７とした。形成した第１凸部５６、柱５７及び開口部（絵素部）５８のパターンを図６に示す。各凸部５６、５７の厚さの測定には接触段差計を使用した。次に、透明電極５３ｂを形成した。透明電極５３ｂを形成してから凸部５６、５７を形成することも可能である。ＣＦ層５４を有する基板５２ａの作製手順は、基板５２ａ上にカラーフィルター層５４及びＢＭ５５を形成し、その上に透明電極、例えばＩＴＯ５３ａを形成する。上記凸部５６、５７を形成した基板５２ｂと対向するＣＦ層５４を有する５．６型ＴＦＴ基板５２ａとを、シール材を用いて貼り合わせた。光硬化性樹脂と光重合開始材を含む液晶材料（液晶前駆体混合物）を注入し、更に、液晶材料の聞値付近の電圧を印加して、紫外線露光し、軸対称配向の安定化を行った。その結果、電圧印加時に、図７に示すように、黒部５９ａ及び白部５９ｂからなる安定な軸対称配向が得られた。したがって、軸対称配向液晶セルを得たことがわかった。上記の作製プロセスで得られた液晶表示装置について、本実施例１のセル厚測定装置を使用し、室温２５度の雰囲気下で測定した。透過率の偏光光傾斜角依存性を測定し、最低透過率の時の傾斜角すなわち消光位置角度（３６．２度±０．１度）を得た。なお、液晶セル５の両外側表面に、面内にリタデーション（２１ｎｍ）を有し、かつ、所定の厚さの１軸性位相差板８を取付けている。そして、ランプユニットからの単色偏光光の傾斜角に対する透過光量を測定し、得られる光量が最低又は消光状態である消光位置角度を実測し、図８に示す校正曲線又はそれに対応する近似式（６）からセル厚を求めた。
ｄLC・△ｎ＝−０．０１３θ3＋２．０５３９θ2 −１１３．０７θ＋２４６０．６ （６）
同時に、あらかじめ、上記液晶表示装置と測定形態での光学計算により得られた消光位置角度θとｄLC・△ｎ校正曲線及び△ｎ＝０．０７３７より、セル厚を求めたところ、６．００μｍ±０．０２μｍであることがわかった。セル厚の設計値どおりの電気光学表示特性が得られたこととから、実施例１のセル厚測定装置を使用して得られた数値は妥当であるといえる。
【００３５】本実施例の液晶セルのセル厚測定装置は、図５及び図６に示すような液晶セルの構造ではなくても、液晶分子が基板に対して垂直配向状態にある液晶表示装置であれば測定することができる。
【００３６】実施例２を説明する。本実施例では、実施例１の液晶駆動素子ＴＦＴの代わりにＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶素子）を用いた液晶表示装置を対象とした。測定に使用するＰＡＬＣ液晶表示装置は、図９に示すように、液晶材料６１、ＣＦ基板６２、透明電極であるＩＴＯ電極６３、垂直配向層６８、薄板ガラス６９、プラズマ隔壁（リブ）７０、アノード電極Ａ７１、カソード電極Ｋ７２、プラズマガス封入チャネル７３、プラズマ支持基板７４、等からなる。この液晶表示装置は、液晶材料６１を挟んで、一方側（図の上側）に透明なガラス等からなる基板６２を有し、他方側（図の下側）に誘電体シートとしての薄板ガラス６９とプラズマ支持基板７４とが対向配設されたプラズマ発生基板を有する。プラズマ支持基板７４と薄板ガラス６９との間には、ライン状に隔壁７０が形成されており、隔壁７０とプラズマ支持基板７４と薄板ガラス６９とで囲まれた空間は、プラズマガスが封入されたライン状のチャネル７３を構成する。各チャネル内には、プラズマガスをプラズマ化するためのアノード電極Ａ７１とカソード電極Ｋ７２が設けられている。このプラズマアドレス素子基板は、公知の技術により作製される。
【００３７】一方、ＣＦ基板６２の液晶層側には、カラーフィルター（ＣＦ）が設けられており、その上に、データ線としての透明電極６３が、ストライプ状に、かつ、ライン状のプラズマチヤネル７３に対して、交差して、例えば垂直方向に配線されている。液晶材料６１は基板６２と薄板ガラス６９とに挾持されており、ＣＦ基板６２と薄板ガラス６９との間のセル厚は、図示していないが、実施例１と同様に、第１及び第２凸部により制御されている。なお、ＣＦ基板６２及び薄板ガラス６９の液晶層の表面には、それぞれ垂直配向層６８、６８が形成されている。また、ＣＦ基板６２、ＩＴＯ電極６３及び液晶材料６１からなる部分は液晶セルを構成する。このようにして作製された液晶表示装置においては、薄板ガラス６９及びＣＦ基板６２の液晶層に接する表面に垂直配向層６８が形成されているので、液晶材料６１として負の誘電率異方性を有する液晶材料を用いると、無電圧印加時には液晶分子を基板６２に対して垂直に配向している。
【００３８】このＰＡＬＣ液晶表示装置を測定対象とし、実施例１と同様のセル厚測定装置を使用して、セル厚を測定した。セル厚を測定した結果について述べる。測定の際、偏光光の傾斜する方向が、プラズマリブ７０に平行になるようにして、位相差板８の遅相軸と偏光子及び検光子の吸収軸を図２の関係で配置した。実施例２で説明した液晶表示装置に対し、実施例１及び図４を用いて説明したセル厚測定装置で透過率の偏光光傾斜角依存性を測定し、最低透過率の時の傾斜角すなわち消光位置角度（３６．２度±０．１度）を得た。同時に、測定する液晶表示装置及び使用する位相差板（リタデーション２１ｎｍ）とで、光学計算により得られた消光位置角度とｄLC・△ｎについての校正曲線（図６及び近似式（６）参照）と△ｎ＝０．０７３７より、セル厚を求めたところ、６．００μｍ±０．０２μｍであることがわかった。接触段差計にて実測すると、セル厚制御部（第１凸部と第２凸部の厚さの和）は６．０μｍであったことから、実施例２でのセル厚測定装置で得られた数値は妥当であるといえる。したがって、この測定法は、ＰＡＬＣ型液晶表示装置においても測定が可能である。
【００３９】比較例を説明する。上記実施例１、２で測定した液晶表示装置について、市販の光干渉法のセル厚測定器を用いて測定を行なったが、妥当な数値は得られなかった。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置のセル厚について、簡便かつ正確に求めることができ、そして、液晶パネルの光学設計や製造時の検査工程等において、短時間測定、非破壊、インラインでの検査、低コストとした液晶表示装置、そのセル厚測定装置及び測定法並びに位相差板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセル厚測定装置の概要説明図。
【図２】本発明におけるセル厚測定に使用する位相差板及び極角方向の説明図。
【図３】本発明における消光位置角度と液晶リタデーションの関係及び位相差板のリタデーションとセル厚値誤差幅の関係の説明図。
【図４】実施例１のセル厚測定装置の斜視説明図。
【図５】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図。
【図６】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の凸部パターンの説明図。
【図７】実施例１のセル厚測定に使用する液晶表示装置の軸対称表示モードの説明図。
【図８】実施例１の位相差板のリタデーション２１ｎｍのときの消光位置角度と液晶リタデーションの関係の説明図。
【図９】実施例２のセル厚測定に使用する液晶表示装置の説明図。
【符号の説明】
１ ステージ
２１ ランプユニット、 ２２ フィルター、 ２３ 偏光子、３１ 検光子、 ３２ 受光器、 ３３ 光検出ユニット、４１ 回転機構、 ４２ ステージユニット、 ４３ 角度操作スイッチ、５ 液晶表示装置、 ５１ 液晶材料、 ５２ａ、５２ｂ ガラス基板、５３ａ、５３ｂ 透明電極、 ５４ ＣＦ層、 ５５ ＢＭ、５６ 第１凸部、 ５７ 柱、 ５８ 開口部（絵素部）、５９ａ 黒部、 ５９ｂ 白部、６ ＰＡＬＣ型液晶表示装置、 ６１ 液晶層、 ６２ ＣＦ基板、６３ ＩＴＯ電極、 ６８ 垂直配向層、 ６９ 薄板ガラス、７０ プラズマ隔壁（リブ）、 ７１ アノード電極Ａ、７２ カソード電極Ｋ、 ７３ プラズマガス封入チャネル、７４ プラズマ支持基板、８ 位相差板、１０ コントローラー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、前記位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、該偏光光に対して前記偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、前記位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備えることを特徴とする液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項２】 上記回転装置は光源と光検出器の受光器とを同期して回転させて極角方向入射角を変化させる請求項１記載の液晶表示装置の液晶セル厚測定装置。
【請求項３】 上記回転装置はステージを回転させて極角方向入射角を変化させる請求項１記載の液晶表示装置の液晶セル厚測定装置。
【請求項４】 上記光源は単色レーザ光源又は光学着色フィルタを有する光源である請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項５】 上記光源はＹ視感度フィルターを有するランプユニットを備える請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項６】 上記ステージは、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージである請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項７】 上記偏光子は任意の角度にセットすることができる請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項８】 上記光検出器はフォトダイオード及び低ノイズアンプを有する請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項９】 上記光検出器はディスプレイを有する請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項１０】 屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定法において、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付け、次に、該位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、前記偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を検出するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出することを特徴とする液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１１】 上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は光学計算により得られたものである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１２】 上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１３】 取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは１０ｎｍ〜５０ｎｍである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１４】 誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備える液晶表示装置において、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板を、その遅相軸方向をそろえて液晶セルの両外側表面に取付けていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】 請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法で使用される位相差板であって、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性であることを特徴とする位相差板。
【請求項１】 液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定装置において、面内にリタデーションを有する１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて両外側表面に取付けた液晶セルを搭載するステージと、偏光子を有し、かつ、前記位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を液晶セルに出射する光源と、該偏光光に対して前記偏光子とクロスニコルに配設された検光子と受光器とを有し、かつ、偏光光の透過光量を検出する光検出器と、前記位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から偏光光の極角方向入射角を変化させる回転装置と、を備えることを特徴とする液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項２】 上記回転装置は光源と光検出器の受光器とを同期して回転させて極角方向入射角を変化させる請求項１記載の液晶表示装置の液晶セル厚測定装置。
【請求項３】 上記回転装置はステージを回転させて極角方向入射角を変化させる請求項１記載の液晶表示装置の液晶セル厚測定装置。
【請求項４】 上記光源は単色レーザ光源又は光学着色フィルタを有する光源である請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項５】 上記光源はＹ視感度フィルターを有するランプユニットを備える請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項６】 上記ステージは、温度コントローラを備え、そして、任意の点を測定することが可能なＸ−Ｙステージである請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項７】 上記偏光子は任意の角度にセットすることができる請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項８】 上記光検出器はフォトダイオード及び低ノイズアンプを有する請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項９】 上記光検出器はディスプレイを有する請求項１記載の液晶表示装置のセル厚測定装置。
【請求項１０】 屈折率差が△ｎである液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持する１対の基板と、を備える液晶表示装置の液晶セルの厚さを測定するセル厚測定法において、測定する液晶表示装置の液晶セルの両外側表面に、面内にリタデーションを有し、かつ、所定厚さの１対の１軸性位相差板をその遅相軸方向をそろえて取付け、次に、該位相差板の遅相軸方向に対して方位角方向４４度〜４６度の偏光光を、位相差板の遅相軸方向に対して垂直な方向から極角方向入射角を変化させながら液晶セルに入射させ、一方、前記偏光光の光源が有する偏光子に対しクロスニコルに配設した検光子を有する光検出器で透過光量を検出するとともに、得られた光量が最低又は消光状態である消光位置角度を測定し、そして、測定した消光位置角度に対応する液晶セルのリタデーションを位相差板の厚さにおける消光位置角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線から得、次に、得られた液晶セルリタデーション値及び液晶材料の屈折率差△ｎを使用してセルの厚さを算出することを特徴とする液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１１】 上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は光学計算により得られたものである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１２】 上記位相差板の厚さにおける消光角度と液晶セルリタデーションとの校正曲線は、屈折率差△ｎ及びセル厚さが判明している液晶表示装置について測定して得られたものである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１３】 取付ける１軸性位相差板のリタデーションションは１０ｎｍ〜５０ｎｍである請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法。
【請求項１４】 誘電率異方性が負の液晶材料を有し、かつ、液晶領域中の液晶分子が電圧無印加時に略垂直に配向する液晶層と、該液晶層を挾持し、かつ、垂直配向膜を有する１対の基板と、を備える液晶表示装置において、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍである１対の１軸性位相差板を、その遅相軸方向をそろえて液晶セルの両外側表面に取付けていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】 請求項１０記載の液晶表示装置のセル厚測定法で使用される位相差板であって、面内にリタデーションを有し、かつ、該リタデーションションが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、そして、１軸性であることを特徴とする位相差板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０００−３２１５４６（Ｐ２０００−３２１５４６Ａ）
【公開日】平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１２６６７１
【出願日】平成１１年５月７日（１９９９．５．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年５月７日（１９９９．５．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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