透明基板の検査方法
【課題】製造した透明基板の板厚のむらを容易に確認できるようにする透明基板の検査方法を提供する。
【解決手段】板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差を５０μｍ以内とする。第一の基板と第二の基板の基板間隙を０．１ｍｍ以上とする。ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する。第一の透明基板および第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断する。
【解決手段】板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差を５０μｍ以内とする。第一の基板と第二の基板の基板間隙を０．１ｍｍ以上とする。ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する。第一の透明基板および第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）モード等の各種液晶表示装置が広く使用されている。ＴＮモードは二枚のガラス基板間にネマチック液晶を挟み、液晶分子の長軸方向がガラス基板の間で９０°ねじれるようにした方式である。ＳＴＮモードは、電圧に対する透過光強度変化を急峻にするためにねじれ角を１８０°以上にした方式である。
【０００３】
ＳＴＮモードで光源色と黒色の二色表示を行う場合、表示用液晶セルの他に位相差板または補償セルを設ける。補償セルによって光源色と黒色の二色表示を行えるようにした方式をＤ−ＳＴＮモードという。図１９は、従来のＤ−ＳＴＮモードの液晶表示装置の模式的断面図を示す。Ｄ−ＳＴＮモードでは、第一の偏光板３０２と第二の偏光板３０３との間に表示用セル１０１と補償セル２０１を設ける。第一の偏光板３０２の背面にはバックライト３０１を設ける。以下の説明では、バックライト３０１が存在する側を背面側、第二の偏光板３０３が存在する側を正面側と記す。
【０００４】
表示用セル１０１は、透明電極１０３，１０７が形成された一対のガラス基板１０２，１０８によって液晶層１０５を挟持する。対向する透明電極１０３，１０７は、それぞれ対向する面に配向膜１０４，１０６を有する。補償セル２０１は、配向膜２０４，２０６が形成された一対のガラス基板２０２，２０８によって液晶層２０５を挟持する。表示用セル１０１の液晶層１０５と補償セル２０１の液晶層２０５は、ねじれ角が等しく、液晶分子の長軸方向のねじれ方向が逆向きであるという関係を有する。また、この二つの液晶層１０５，２０５の複屈折量は等しい。さらに、表示用セル１０１と補償セル２０１の互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向は互いに直交する。すなわち、表示用セル１０１の液晶層１０５におけるガラス基板１０２側の配向方向と、補償セル２０１の液晶層２０５におけるガラス基板２０８側の配向方向とは、互いに直交する。
【０００５】
表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８は、双方の板厚が等しくなるように設計される。
【０００６】
表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８との間隔（空気層）が小さすぎるとその空気層に起因する干渉縞（ニュートンリング）が発生するので、ガラス基板１０２とガラス基板２０８との間に介在させる空気層の厚みを所定の厚みにしていた。また、第一の偏光板３０２は、表示用セル１０１の背面側のガラス基板１０８に接着される。同様に、第二の偏光板３０３は、補償セル２０１の正面側のガラス基板２０２に接着される。第一の偏光板３０２の偏光軸方向と、第二の偏光板３０３の偏光軸方向は直交する。また、良好な光源色を表示させるには、第一の偏光板３０２の偏光軸方向と、表示用セル１０１の液晶層１０５におけるガラス基板１０８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３０３の偏光軸方向と、補償セル２０１の液晶層２０５におけるガラス基板２０２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすことが好ましい。
【０００７】
黒色表示とする場合、表示用セル１０１の液晶層１０５には電圧を印加しない。あるいは、所定のしきい電圧以下の電圧を印加する。図１９に示す第一の経路３５１は、黒色表示とするときの光の経路を示す。バックライト３０１からの光は、第一の偏光板３０２を通過した後、直線偏光となる。さらに表示用セル１０１を通過すると楕円偏光になるが、補償セル２０１によって直線偏光に戻される。この結果、第一の経路３５１に示すように、光は第二の偏光板３０３で遮断され、液晶表示装置は黒色を呈する。光源色を表示する場合には、表示用セル１０１の液晶層１０５に電圧を印加し、液晶分子の配向状態を変化させる。
【０００８】
補償セル２０１の代わりに位相差板を配置した場合もＤ−ＳＴＮモードと同様の表示を実現することができる。しかし、位相差板を用いた場合の表示品位は、温度変化による影響を受けやすい。従って、使用環境の温度変化の幅が広い車載用液晶表示装置等では、Ｄ−ＳＴＮモードが採用されることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＤ−ＳＴＮモードの液晶表示装置では、バックライト３０１からの光を遮断して黒色を呈すべき場合に、第二の偏光板３０３から光が漏れてしまうことがあった。そして、黒色の表示において、図２０に例示するような筋むらが発生してしまうことがあった。このような光の漏れは、特定波長（赤色の波長）のバックライトを使用する液晶表示装置で特に顕著であった。従来より、このような筋むらが発生してしまう液晶表示装置を排除して、Ｄ−ＳＴＮモードの液晶表示装置の歩留まりを改善することが望まれていた。しかし、光が漏れて表示画面に筋むらが発生する原因が不明であったため、歩留まりの改善は困難であった。
【００１０】
また、ガラス基板等の透明基板を製造した場合に、その透明基板の板厚のむらを容易に確認できることが好ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、製造した透明基板の板厚のむらを容易に確認できるようにする透明基板の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、黒色を呈すべき場合に光が漏れてしまう原因について検討し、光が漏れる原因および筋むらが発生する原因を明らかにした。図２１は、光が漏れてしまう原因を示す説明図である。図２１に示す第二の経路３５２は、第二の偏光板３０３を通過する光の経路の例を示す。バックライト３０１からの光は、図１９に示す第一の経路３５１のみを辿るわけではなく、バックライト３０１からの光の一部は、表示用セル１０１の内部で反射する。例えば、第二の経路３５２のように、一度、表示用セル１０１の液晶層１０５を通過した光が、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２で反射して再度液晶層１０５を通過し、表示用セル１０１の背面側の透明電極１０７で反射して再度液晶層１０５を通過する。この場合、光は液晶層１０５を３回通過し、また、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２も３回通過する。
【００１３】
表示用セル１０１内の内部反射で液晶層１０５を３回以上通過した光が表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２を通過して補償セル２０１に達した場合、補償セル２０１は、この光に対する補償を完全に行えない。すなわち、表示用セル１０１を通過して楕円偏光となった光を直線偏光に完全に戻すことができない。この結果、内部反射した光が第二の偏光板３０３を通過してしまう。
【００１４】
また、液晶層１０５を３回以上通過した光が補償セル２０１に達した場合に、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８で内部反射する場合がある。この場合、第二の経路３５２に示すように、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８を３回通過することになる。すると、隣接するガラス基板１０２，２０８をそれぞれ複数回通過することによる干渉が生じる。ガラス基板１０２とガラス基板２０８は板厚が等しくなるように設計される。しかし、実際にはガラス基板作成時に板厚にむらが生じてしまう。例えば、５ｃｍ×５ｃｍの大きさのガラス基板を作成する場合、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで１〜２μｍの差が生じると推定される。このため、製造されたガラス基板１０２やガラス基板２０８の板厚は、均一に保たれていない。ガラス基板２０８の板厚やガラス基板１０２の板厚が不均一であると、隣接するガラス基板１０２，２０８による干渉が強くなったり、弱くなったりして、図２０に示すような筋むらが認識されてしまう。なお、この筋むらはニュートンリングとは異なる。
【００１５】
なお、ガラス基板の大きさが大きいほど、製造時に生じる板厚のむらも大きくなる。例えば、３０ｃｍ×４０ｃｍの大きさのガラス基板を作成する場合、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで１０μｍ程度の差が生じてしまう。
【００１６】
内部反射する光は、第二の経路２５２以外の経路を辿る場合もある。例えば、表示用セル１０１の内部で液晶層１０５を５回あるいは７回通過して補償セル２０１に達する場合もある。しかし、液晶層１０５を５回あるいは７回通過すると、光量が減衰する。従って、内部反射した光のうち、特に液晶層１０５を３回通過した光が黒色表示の表示品位への影響に支配的となる。ここでは、表示用セル１０１での内部反射を例に説明したが、補償セル２０１の内部でも同様に内部反射が発生し、内部反射した光が第二の偏光板３０３を通過してしまう場合もある。本発明の発明者は、このような知見に基づいて、以下に示す発明をした。
【００１７】
本発明の態様１は、透明基板の板厚分布を検査する透明基板の検査方法であって、板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差が５０μｍ以内であるようにし、第一の基板と第二の基板とを光が透過し得るように、第一の透明基板および第二の透明基板を配置し、第一の基板と第二の基板の基板間隙が０．１ｍｍ以上であるようにし、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、第一の透明基板および第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断することを特徴とする透明基板の検査方法を提供する。
【００１８】
本発明の態様２は、第一の透明基板と第二の透明基板を通過する光の干渉によって確認される干渉縞の本数に応じた板厚分布が第二の透明基板に生じていると判断する透明基板の検査方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の透明基板の検査方法によれば、板厚のむらを用意に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の液晶表示装置の模式的断面図を示す。本発明の液晶表示装置は、Ｄ−ＳＴＮモードの液晶表示装置であり、第一の偏光板３２と第二の偏光板３３との間に表示用セル（表示用液晶セル）１と補償セル２１とを備える。第一の偏光板３２の背面にはバックライト３１を設ける。バックライト３１は、ピーク輝度に対する半値幅（ピーク輝度の半分の輝度における波長の幅）が５ｎｍ以上の光を照射する。以下の説明では、バックライト３１が存在する側を背面側、第二の偏光板３３が存在する側を正面側と記す。
【００２１】
表示用セル１は、透明電極３が形成された正面側のガラス基板（透明基板）２と、透明電極７が形成された背面側のガラス基板（透明基板）８とによって液晶層５を挟持する。液晶層５を挟んで対向する透明電極７，３は、それぞれ対向する面に配向膜４，６を有する。配向膜４，６にはラビング処理が施されている。液晶層５への印加電圧が所定のしきい電圧以下である場合、表示用セル１は、配向膜４，６によって液晶層５のねじれ配向状態を保つ。補償セル２１は、配向膜２４が形成された正面側のガラス基板（透明基板）２２と、配向膜２６が形成された背面側のガラス基板（透明基板）２８とによって液晶層２５を挟持する。補償セル２１の配向膜２４，２６にもラビング処理が施されている。補償セル２１は、配向膜２４，２６によって液晶層２５のねじれ配向状態を保つ。
【００２２】
表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８の板厚には、０．０５ｍｍ以上の差がある。すなわち、表示用セル１の正面側（補償セル側）のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側（表示用セル側）のガラス基板２８の板厚には、０．０５ｍｍ（５０μｍ）以上の差がある。図１は、表示用セル１の正面側のガラス基板２が、補償セル２１の背面側のガラス基板２８よりも０．０５ｍｍ以上厚い場合の例を示す。表示用セル１の背面側のガラス基板８の板厚は、例えば、表示用セル１の正面側のガラス基板２と等しくする。補償セル２１の正面側のガラス基板２２の板厚は、例えば、補償セル２１の背面側のガラス基板２８と等しくする。ただし、表示用セル１のガラス基板２，８の板厚は等しくなくてもよい。同様に、補償セル２１のガラス基板２２，２８の板厚は等しくなくてもよい。
【００２３】
なお、各ガラス基板２，８，２２，２８を製造する際に、各ガラス基板の板厚にむら（不均一性）が生じる場合がある。ガラス基板作成時に通常発生する板厚のむらが各ガラス基板２，８，２２，２８に生じていてもよい。例えば、５ｃｍ×５ｃｍの大きさで、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板としてガラス基板２を作成するとする。このとき、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで例えば２μｍの差が生じていてもよい。他のガラス基板８，２２，２８についも同様である。
【００２４】
表示用セル１の液晶層５および補償セル２１の液晶層２５は、複屈折量が等しい。そして、表示用セル１の液晶層５と補償セル２１の液晶層２５は、液晶層５に印加される電圧がしきい電圧以下である場合に、ねじれ角が等しく、液晶分子の長軸方向のねじれ方向が逆向きであるという関係を有する。さらに、この場合、表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８側の液晶分子の配向方向は互いに直交する。すなわち表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板２側の配向方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２８側の配向方向とは、互いに直交する。また、表示用セル１におけるリタデーションΔｎ・ｄと、補償セル２１におけるリタデーションΔｎ・ｄとは等しい。
【００２５】
表示用セル１の正面側のガラス基板２と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８との間には、７５μｍ以上の空隙（空気層）が設けられる。この空気層を設けることによって、表示用セル１の正面側のガラス基板２と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の表面反射による干渉を防止できる。また、第一の偏光板３２は、表示用セル１の背面側のガラス基板８に接着される。同様に、第二の偏光板３３は、補償セル２１の正面側のガラス基板２２に接着される。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、第二の偏光板３３の偏光軸方向とは、直交する。また、第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすことが好ましい。このように偏光軸方向と配向方向を定めることによって、光源色表示を行う際に良好な光源色が得られる。
【００２６】
黒色表示とする場合、表示用セル１の液晶層５には電圧を印加しないか、あるいはしきい電圧以下の電圧を印加する。このとき、バックライト３１が照射した光は、第一の偏光板３２を通過するときに直線偏光とされ、表示用セル１を通過するときに楕円偏光とされる。その後、補償セル２１で再び直線偏光に戻され、第二の偏光板３３で遮断される。バックライト３１からの光の一部は、表示用セル１や補償セル２１の内部で内部反射することにより、第二の偏光板３３から漏れてしまう。しかし、後述するように、表示用セル１の正面側のガラス基板２や補償セルの背面側のガラス基板２８の板厚に不均一性が生じても、ガラス基板２，２８を通過する光の強度にはわずかな不均一性しか生じない。従って、筋むらの発生しない良好な黒色を呈することができる。
【００２７】
なお、光源色を表示する場合、表示用セル１の液晶層５にしきい電圧より高い電圧を印加して、この液晶層５の各液晶分子の長軸を電界に沿った方向に揃える。
【００２８】
本発明の発明者は、ガラス基板の板厚の不均一性によるガラス基板の相対干渉強度の変化を詳細に検討した。そして、表示用セルと補償セルの互いに隣接するガラス基板（図１に示す表示用セルの表面側のガラス基板２と補償セル２１の背面側のガラス基板２８）の板厚に０．０５ｍｍ以上の差を設け、バックライトからピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上の光を照射することによって、板厚の不均一性の影響を排除できることを明らかにした。以下、ガラス基板の板厚の不均一性が、ガラス基板を透過する光の強度に与える影響について説明する。
【００２９】
透過する光の強度に影響を与える干渉光の度合いを干渉強度とする。一般に、一枚のガラス基板の相対的な干渉強度（相対干渉強度）は、以下に示す式１によって表される。
【００３０】
Ｐ＝１−ＣＯＳ（（Ａ×Ｂ×２／λ）×２×π） 式１
【００３１】
式１において、Ａはｎｍ単位で表したガラス基板の板厚を示し、Ｂはガラス基板のガラスの屈折率を示す。λはｎｍ単位で表した光の波長を示す。隣接する二枚のガラス基板による相対干渉強度は、各ガラス基板の相対干渉強度の積として表される。従って、第２のガラス基板の板厚をＡ’［ｎｍ］、ガラスの屈折率をＢ’とすると、波長λ［ｎｍ］に対する相対干渉強度Ｐは、以下に示す式２によって表される。
【００３２】
Ｐ＝（１−ＣＯＳ（（Ａ×Ｂ×２／λ）×２×π））＊（１−ＣＯＳ（（Ａ’×Ｂ’×２／λ）×２×π）） 式２
【００３３】
式２を用いて、二枚のガラス基板による相対干渉強度を計算した。第１のガラス基板の板厚は、５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化させ、第２のガラス基板は５０００００ｎｍで一定とした。また、ピーク輝度に対する半値幅が１５ｎｍ（ピーク輝度の波長に対する±７．５ｎｍの幅）である光を照射するものとした。半値幅１５ｎｍの光は、ＬＥＤが照射する、中心波長が６４０ｎｍの赤色光を想定している。図２は、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度の変化を示す。図２に示す横軸は、第１のガラス基板の板厚Ｔを示し、縦軸は相対干渉強度Ｐを示す。図２に示すように、第１のガラス基板の板厚の変化に伴い、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は約１．５〜約０．５の範囲で変動する。例えば、第一のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍの場合、相対干渉強度は約１．５であるが、板厚が５００１００ｎｍの場合では、相対干渉強度は約０．５である。このことは、一方のガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度にも強度むらが生じることを表している。
【００３４】
図３は、第２のガラス基板の板厚を５２００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２に示す場合と同様に示したグラフである。図３に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図２に示す場合よりも小さい。図４は、第２のガラス基板の板厚を５４００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２，３に示す場合と同様に示したグラフである。図４に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図３に示す場合よりもさらに小さくなっている。
【００３５】
図５，６，７は、それぞれ第２のガラス基板の板厚を５５００００ｎｍ、５６００００ｎｍ、６０００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２〜４に示す場合と同様に表したグラフである。図５，６，７に示す場合では、第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化しても、相対干渉強度はほとんど変化しない。
【００３６】
図２〜７から以下のことが導ける。すなわち、隣接するガラス基板の板厚の差が５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）より小さい場合には、ガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度も変化してしまうことが導ける。また、隣接するガラス基板の板厚の差が少なくとも５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）以上あれば、ガラス基板の板厚にむらが生じても相対干渉強度はほとんど変化しないことが導ける。板厚にむらがあっても相対干渉強度がほとんど変化しなければ、図１に示す第二の偏光板３３から漏れる光の強度も第二の偏光板３３の面全体に渡ってほとんど変化せず、筋むらは発生しない。よって、筋むらの発生防止のためには、隣接するガラス基板の板厚の差を０．０５ｍｍ以上設ける必要があることがわかる。すなわち、図１に示す液晶表示装置では、表示用セル１の正面側ガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側ガラス基板２８の板厚との差を０．０５ｍｍ以上設ける必要がある。
【００３７】
次に、隣接するガラス基板の板厚に差を設けると板厚のむらによる相対干渉強度の変動を抑えることができる理由について説明する。図８は、隣接するガラス基板の板厚をともに５０００００ｎｍ（０．５ｍｍ）とした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ａ）〜（ｃ）の横軸は、光の波長λを示す。図８（ａ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第２のガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ｂ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ｃ）の縦軸は、板厚のむらによって板厚が５００１００ｎｍとなったときの第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。
【００３８】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、光の波長λが変化するにつれて、相対干渉強度は周期的に変化する。図８（ｂ）に示す相対干渉強度の変化は、第２のガラスの板厚と等しい場合の変化であるので、図８（ａ）に示す相対干渉強度の変化と等しい。一方、図８（ｃ）は、むらによって板厚が１００ｎｍ変化した場合の相対干渉強度の変化を示している。この相対干渉強度の変化の周期は、図８（ａ）と同一である（厳密には同一ではないが、周期の差は無視しうる）。また、図８（ｃ）に示す波形の位相は、図８（ａ）に示す波形に比べて約１／２波長分ずれている。
【００３９】
二枚のガラス基板の相対干渉強度は、各ガラス基板の相対干渉強度の積として表せる。従って、波長λに幅のある光が、板厚がともに５０００００ｎｍである二枚のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、光の波長λ毎に図８（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図８（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度との積を求め、その平均をとったものとして表せる。図８（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度の変化を示す波形は等しいので、一方で相対干渉強度が大きくなる場合には、他方の相対干渉強度も大きくなる。また、一方で相対干渉強度が小さくなる場合には、他方の相対干渉強度も小さくなる。例えば、λが約６４０．０７ｎｍの場合、図８（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度は双方とも約２になる。また、例えば、λが約６４０．２ｎｍの場合、図８（ａ）、（ｂ）に示す相対干渉強度は双方とも約０になる。
【００４０】
第１のガラス基板の板厚にむらがあり、板厚が５００１００ｎｍとなる箇所があるとする。この箇所と、第２のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、図８（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図８（ｃ）に示す各相対干渉強度との積を求め、その平均を取ったものとして表せる。図８（ａ），（ｃ）に示す波形は周期が等しく、位相が約１／２波長分ずれているので、一方の相対干渉強度が大きくなったときには、他方の相対干渉強度は小さくなる。例えば、λが約６４０．０７ｎｍの場合、図８（ａ）に示す相対干渉強度は２であるが、図８（ｃ）に示す相対干渉強度は約０である。
【００４１】
以上のように、図８（ａ），（ｂ）に示す波形には、一方で相対干渉強度が大きくなると、他方の相対干渉強度も大きくなり、一方で相対干渉強度が小さくなると、他方の相対干渉強度も小さくなるという関係がある。また、図８（ａ），（ｃ）に示す波形には、一方が大きくなると、他方が小さくなるという関係がある。この場合、図８（ａ），（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値と、図８（ａ），（ｃ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値とでは差が生じる。この差が板厚にむらが有る場合の相対干渉強度の差となって現れる。
【００４２】
図９は、隣接するガラス基板の一方の板厚を５５００００ｎｍとし、他方を５０００００ｎｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ａ）〜（ｃ）の横軸は光の波長λを示す。図９（ａ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第２のガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ｂ）の縦軸は、板厚が５５００００ｎｍである第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ｃ）の縦軸は、板厚のむらによって板厚が５５０１００ｎｍとなったときの第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。
【００４３】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、光の波長λが変化するにつれて、相対干渉強度は周期的に変化する。図９（ａ）に示す波形の周期と、図９（ｂ），（ｃ）に示す波形の周期は異なっている。なお、図９（ｂ），（ｃ）に示す波形は、周期が同一であり（厳密には同一ではないが、周期の差は無視しうる）、位相は互いに約１／２波長分ずれている。
【００４４】
波長に幅のある光が板厚５５００００ｎｍのガラス基板および板厚５０００００ｎｍのガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、光の波長λ毎に図９（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図９（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度との積を求め、その平均をとったものとして表せる。図９（ａ），（ｂ）に示す波形は互いに周期が異なる。従って、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方でも大きくなるという関係や、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方では相対干渉強度が小さくなるという関係等は保たれない。例えば、図９（ａ），（ｂ）では、λが約６４０．０７の場合、図９（ａ）に示す相対干渉強度は約２となるが、図９（ｂ）に示す相対干渉強度は約０．２となる。一方、λが約６４０．９の場合、図９（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度はともに約２となる。
【００４５】
第１のガラス基板の板厚にむらがあり、板厚が５５０１００ｎｍとなる箇所があるとする。この箇所と、第２のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、図９（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図９（ｃ）に示す各相対干渉強度との積を波長λ毎に求め、その平均を取ったものとして表せる。図９（ａ），（ｃ）に示す波形も互いに周期が異なる。従って、図９（ａ），（ｂ）に示す波形の組み合わせの場合と同様に、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方でも大きくなるという関係や、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方では相対干渉強度が小さくなるという関係等は保たれない。
【００４６】
この場合、図９（ａ），（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値と、図９（ａ），（ｃ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値とではわずかな差しか生じない。従って、板厚にむらがあっても相対干渉強度にはわずかな差しか生じない。
【００４７】
図９（ａ），（ｂ）に示す波形の組み合わせと、図９（ａ），（ｃ）に示す波形の組み合わせとでは、λ毎の相対干渉強度の積の総和にはわずかな差しか生じない。しかし、λ毎の相対干渉強度の積自体には差が生じる。したがって、波長に幅がない単色光の場合には、図９で示した議論は成り立たない。すなわち、波長λに幅のない光では、透過光強度の変動を抑えることができない。
【００４８】
図２〜７では、光の半値幅が１５ｎｍである場合における二枚のガラス基板の相対干渉強度を示した。次に、ピーク輝度に対する光の半値幅が５ｎｍ（ピーク輝度の波長に対する±２．５ｎｍの幅）である光を照射する場合について説明する。この光は、蛍光灯が照射する、中心波長が６１２ｎｍの光を想定している。図２〜７に示す場合と同様に、第１のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化させた場合の相対干渉強度を以下に示す。図１０は、第２のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍで一定にしたときの、第１のガラス基板の板厚変化に伴う相対干渉強度の変化を示す。図１０に示すように、第１のガラス基板の板厚の変化に伴い、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は約１．５〜約０．５の範囲で変動する。例えば、第一のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍの場合、相対干渉強度は約１．５であるが、板厚が５００１００ｎｍの場合では、相対干渉強度は約０．５である。このことは、一方のガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度にも強度むらが生じることを表している。
【００４９】
図１１は、第２のガラス基板の板厚を５２００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０に示す場合と同様に示したグラフである。図１１に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図１０に示す場合よりも小さい。図１２は、第２のガラス基板の板厚を５４００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０，１１に示す場合と同様に示したグラフである。図１０に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図１１に示す場合よりもさらに小さくなっている。
【００５０】
図１３，１４，１５は、それぞれ第２のガラス基板の板厚を５５００００ｎｍ、５６００００ｎｍ、６０００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０〜１２に示す場合と同様に表したグラフである。図１３，１４，１５に示す場合では、第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化しても、相対干渉強度はほとんど変化しない。
【００５１】
図１０〜１５に示す相対干渉強度のからも、図２〜７に示した場合と同様の結論が導ける。すなわち、隣接するガラス基板の板厚の差が５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）より小さい場合には、ガラス基板の板厚にむらが生じることによって、相対干渉強度も変化してしまうことが導ける。また、隣接するガラス基板の板厚の差が少なくとも５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）以上あれば、ガラス基板にむらが生じても相対干渉強度はほとんど変化しないことが導ける。また、既に述べたように、波長λに幅のない光では、相対干渉強度の変動を抑えることができない。しかし、図１０〜１５から、光の半値幅を少なくとも５ｎｍ以上とし、隣接するガラス基板の板厚の差を０．０５ｍｍ以上設ければ、相対干渉強度の変動を抑えられることがわかる。図１に示す液晶表示装置では、バックライト３１が半値幅５ｎｍ以上の光を照射し、表示用セル１の正面側ガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側ガラス基板２８の板厚との差を０．０５ｍｍ以上設けている。従って、ガラス基板２やガラス基板２８の板厚が不均一であっても、相対干渉強度の変動はわずかであり、筋むらが発生しない。
【００５２】
なお、図２〜１５に示す相対干渉強度は、光学計算を用いたシミュレーションによって導いたものである。シミュレーションであっても、現実の液晶表示装置と同様の相対干渉強度を導くことができる。
【００５３】
図１では、表示用セル１の正面側のガラス基板２が、補償セル２１の背面側のガラス基板２８よりも０．０５ｍｍ以上厚い場合を示したが、隣接する二つのガラス基板２，２８のどちらを厚くしてもよい。従って、補償セル２１の背面側のガラス基板２８を、表示用セル１の正面側のガラス基板２よりも０．０５ｍｍ以上厚くしてもよい。
【００５４】
本発明の液晶表示装置を製造する場合には、表示用セル１の補償セル２１側のガラス基板２の板厚と補償セル２１の表示用セル１側のガラス基板２８の板厚に０．０５ｍｍ以上の差が生じるように、ガラス基板２，２８の板厚を決定する。そして、その決定に従ってガラス基板２，２８を作成する。ガラス基板作成時に通常発生する板厚のむらがガラス基板２，２８に生じてもよい。このガラス基板２を用いて表示用セル１を作成する。同様に、作成したガラス基板２８を用いて補償セル２１を作成する。このとき、表示用セル１と補償セル２１とでは、ねじれ配向状態のねじれ方向を逆向きにする。
【００５５】
そして、表示用セル１の背面側に第一の偏光板３２を配置し、補償セル２１の正面側に第二の偏光板３３を配置する。このとき、表示用セル１と、補償セル２１とを隣接させたときに、第一の偏光板３２の偏光軸と第二の偏光板３３の偏光軸とが直交するように配置する。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすように配置することが好ましい。また、表示用セル１および補償セル２１を、互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交するように配置する。そして、表示用セル１側に設けられた第一の偏光板３２の背面側に、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射するバックライトを配置する。
【００５６】
表示用セル１と補償セル２１とでは、液晶のねじれ角および複屈折量を等しくするが、製造時に誤差が生じてもよい。また、補償セル２１のリタデーションが表示用セル１のリタデーションよりも大きくならず、補償セル２１のリタデーションが表示用セル１のリタデーションの８０％以上１００％以下であれば、補償セル２１および表示用セル１のリタデーションに誤差が生じていてもよい。
【００５７】
同様に、配向方向等の角度を設定する場合にも、製造時に誤差が生じてもよい。例えば、第一の偏光板３２の偏光軸と第二の偏光板３３の偏光軸とが直交するように配置するときに誤差が生じてもよい。この誤差は、各偏光軸のなす角度が５°以内であればよい。また、表示用セル１および補償セル２１を、隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交するように配置するときに誤差が生じてもよい。この誤差は、各配向方向がなす角度が５°以内であればよい。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすように配置する場合にも誤差が生じてもよい。この誤差は、配向方向と偏光軸のなす角度が４０°以上５０°以下であればよい。
【００５８】
また、図１では、表示用セル１の正面側（補償セル側）のガラス基板２を、補償セル２１の背面側（表示用セル側）のガラス基板２８の板厚よりも０．０５ｍｍ以上厚い一枚のガラス板として製造する場合の例を示した。補償セル２１の背面側のガラス基板（ガラス板）２８と板厚が等しいガラス板（第一の透明板）に、板厚が０．０５ｍｍ以上の透明板（第二の透明板）を接着したもの（光学的に密着させたもの）を表示用セル１の正面側のガラス基板２として用いてもよい。同様に、表示用セル１の正面側のガラス基板（ガラス板）２と板厚が等しいガラス板に、板厚が０．０５ｍｍ以上の透明板を接着したものを補償セル２１の背面側のガラス基板２８として用いてもよい。この場合、補償セル２１のガラス基板２８が、表示用セル１のガラス基板２よりも０．０５ｍｍ以上厚くなる。また、透明板が接着されるガラス板の板厚は、ガラス基板２（またはガラス基板２８）と等しくするが、製造時に誤差が生じてもよい。
【００５９】
なお、ガラス基板２，２８に用いる各ガラス板やガラス板に接着する透明板の屈折率は等しいことが好ましいが、異なっていてもよい。屈折率がそれぞれ異なっていても、例えば、各ガラス板や透明板の屈折率が１．３４以上１．５９以下の範囲にある場合には、筋むらの発生を防止できる。表１に、各種透明部材の屈折率を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、ガラスの屈折率は１．５２である。また、サイトップ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、およびポリスチレン（ＰＳ）の屈折率は、１．３４以上１．５９の範囲にある。サイトップとは、旭硝子株式会社製のフッ素系透明樹脂の日本の商標である。１．５２の屈折率を有するガラス板に対して、表１に示すような、屈折率が１．３４以上１．５９以下の材料から製造した板厚０．０５ｍｍ以上の透明板を接着しても、筋むらの発生を防止することができる。また、透明板の屈折率は、１．３４以上１．５９以下でなくてもよい。また、ガラス板の代わりに、表１に例示するような透明材料を用いた透明板を用いてもよい。
【００６２】
次に、本発明の液晶表示装置の使用例について説明する。本発明の液晶表示装置は、例えば、乗用車のインストルメントパネルやセンタパネルの表示部として用いることができる。また、自動二輪車等のメータパネルの表示部として用いることもできる。さらに、このように車両に搭載される車載用液晶表示装置として用いる他に、公共施設等で公衆に情報を提供する公衆表示用液晶表示装置として用いてもよい。例えば、看板の代わりに各種案内を掲示する表示板として用いたり、電車内で乗客に各種案内を提示する案内板として使用してもよい。
【００６３】
Ｄ−ＳＴＮモードにおける表示品位は温度による影響を受けにくい。従って、本発明の液晶表示装置は、車載用途や屋外等での用途等のように、使用環境の温度変化の幅が広い用途に特に適している。
【００６４】
なお、本発明では表示用セル１のガラス基板２の板厚と、補償セルのガラス基板２８の板厚に０．０５ｍｍ以上の差を設けることによって相対干渉強度の変動を抑えている。表示用セル１の正面側のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の板厚とを等しくする場合であっても、板厚のむらを抑えることによって筋むらの発生しない良好な表示品位を実現できる。図２〜４や図１０〜１２からわかるように、相対干渉強度が変動する場合の周期は、２００ｎｍ（０．２μｍ）である。表示用セル１の正面側のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の板厚とを等しくする場合であっても、ガラス基板の板厚の最も厚い部分と、最も薄い部分との差が相対干渉強度の変動周期（０．２μｍ）以下になるようにガラス基板２，２８を作成すれば、筋むらの発生しない良好な表示品位を実現できる。以下、この理由について、図２を例に説明する。
【００６５】
図２は、第２のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍとし、第１のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍから変動させた場合の相対干渉強度の変化を表している。第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００１００ｎｍに変化することによって相対干渉強度は約１．５から約０．５に変化する。しかし、１００ｎｍの板厚の変化だけでは、相対干渉強度の低い部分が、相対干渉強度の高い部分に挟まれた状態になっていない。そのため、相対干渉強度が約１．５から約０．５に大きく変化しても、相対干渉強度の低い部分が目立たずに、筋むらとして認識されにくい。第１のガラス基板の板厚がさらに５００２００ｎｍになると、相対干渉強度は再び約１．５に戻る。この場合、相対干渉強度の低い部分が、相対干渉強度の高い部分に挟まれ、相対干渉強度の低い部分が目立ち、筋むらとして認識される。そして、板厚の最も広い箇所と、最も狭い箇所の差が、相対干渉強度の変動周期（０．２μｍ）以下であれば、相対干渉強度の低い部分（または高い部分）が、相対干渉強度の高い部分（または低い部分）に挟まれることはない。従って、表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８の板厚を等しくする場合であっても、板厚の最も厚い部分と最も薄い部分との差が０．２μｍ以下になるようにガラス基板２，２８を作成すれば、筋むらの発生を防止できる。
【００６６】
また、図２１を用いて黒色を呈すべき場合に光が漏れてしまう原因について述べたが、他の原因も考えられる。以下、これについて図２２を用いて説明する。
【００６７】
可干渉距離は、光の波長に対する半値幅Δλ／λに反比例する。すなわち、波長に対する半値幅Δλ／λを増加させると可干渉距離が減少する。大まかに言うと、波長が半値幅の数倍であるように、可干渉距離は波長の数倍となる。
一般的な赤色ＬＥＤの場合、Δλ／λは約６０ｎｍ／６００ｎｍ＝１／１０となり、可干渉距離は、１０×λ、すなわち、約６０００ｎｍ＝６μｍとなる。
図２２において、ガラス基板１０２とガラス基板２０８の板厚差の２倍が可干渉距離６μｍ以下の場合、光の干渉が強くなる。板厚差が可干渉距離を超えると、干渉は徐々に消失する。実際に用いるガラス基板の板厚差は可干渉距離の数倍になり、干渉の発生を防ぐことが可能となる。
【００６８】
図２２は二組の光路を示しており、これらの光路がＤＳＴＮモードの液晶表示素子に大きな影響を及ぼしていると発明者らは考えている。二組の光路長と光路差は以下の通りである。
【００６９】
第１の光路３６２は、以下の光路を含んでいる。
【００７０】
１×表示用セル１０１＋２×液晶層１０５＋２×配向膜１０６＋２×配向膜１０４＋２×透明電極１０３＋２×ガラス基板１０２＋１×補償セル２０１
式３
【００７１】
第２の光路３６３は以下の光路を含んでいる。
【００７２】
１×表示用セル１０１＋１×補償セル２０１＋２×液晶層２０５＋２×配向膜２０４＋２×配向膜２０６＋２×ガラス基板２０８
式４
【００７３】
両者の光路差は、以下の通りである。(液晶層の差は無視可能である。)
【００７４】
２×ガラス基板１０２−２×ガラス基板２０８ 式５
【００７５】
それぞれの光路の内面反射の回数は２回である。反射率を５％として計算すると、反射光の相対強度は主光路の０．２５％である。光路上での反射回数が更に増えると反射光の相対強度は著しく小さくなる。
【００７６】
以下、（内面反射により発生する）他の重要な副次的な光路について考察する。それぞれの液晶層を同数回通過する光路は全て考慮の対象から外すことができる。これらの光路ではＤＳＴＮモードの液晶表示素子の補償効果により光は通過することができない。更に偏光板を複数回通過する光路も全て除外できる。また、ガラス基板と偏光板との界面では、ほとんど反射は発生しない。両液晶セルの内のＩＴＯや他の膜の膜厚の影響は無視している。特に液晶セル２０１と液晶セル１０１との膜の数や膜の種類の差の影響も無視している。
以上から有効な副次的な光路のうち選択可能なものは上述の光路のみとなる。
【実施例】
【００７７】
[例１］表示用セルを以下のように作成した。板厚が０．７ｍｍの二枚のガラス基板上に、それぞれ透明電極を配置し、さらに、各透明電極上に配向膜を成膜した。その後、配向膜にラビング処理を施した。ラビング処理では、二枚のガラス基板を組み合わせて、液晶を挟持させたときにねじれ角が１８０°となるようにラビング方向を定めた。ラビング後、配向膜を有する透明電極が対向するようにガラス基板を重ね合わせ、ガラス基板の間に液晶を注入して封止した。液晶には、市販の液晶（メルク株式会社製「ＺＬＩ４４３１」：Δｎ＝０．１６４３）を用いた。そして、セルギャップを６μｍとしてΔｎ・ｄを０．９８６μｍとした。
【００７８】
また、補償セルを以下のように作成した。板厚が０．５５ｍｍの二枚のガラス基板上に、それぞれ配向膜を成膜し、ラビング処理を施した。ラビング処理では、表示用セルの場合と同様にねじれ角が１８０°となるようにラビング方向を定めた。ラビング後、配向膜が対向するようにガラス基板を重ね合わせ、ガラス基板の間に液晶を注入して封止した。液晶は、表示用セルと同様にメルク株式会社製「ＺＬＩ４４３１」を用いた。補償セルも、セルギャップを６μｍとしてΔｎ・ｄを０．９８６μｍとした。ただし、補償セルでは、液晶分子のねじれ方向が表示用セルとは逆向きになるようにした。
【００７９】
続いて、表示用セルの背面側となるガラス基板および補償セルの正面側となるガラス基板に偏光板を接着し、また、偏光板が接着されていない面同士が対向するように表示用セルと補償セルを配置した。表示用セルに偏光板を接着するときには、偏光板の偏光軸方向と、表示用セルの液晶層における背面のガラス基板側の配向方向とが４５°の角をなすようにした。補償セルに偏光板を接着するときには、偏光板の偏光軸方向と、補償セルの液晶層における正面のガラス基板側の配向方向とが４５°の角をなすようにした。そして、表示用セルと補償セルの互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交し、二つの偏光板の偏光軸方向が直交するように、表示用セルと補償セルを配置した。表示用セルのガラス基板の板厚は０．７ｍｍであり、補償セルのガラス基板の板厚は０．５５ｍｍであるので、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は０．１５ｍｍである。この値は０．０５ｍｍよりも大きい。
【００８０】
表示用セルに接着された偏光板の背面にバックライトを配置した。バックライトにはＬＥＤを用いた。図１６は、本実施例で用いたバックライトの分光データを示す。図１６の横軸λは波長を示し、縦軸Ｉは光の輝度を示す。図１６に示す分光データにおける半値幅は、５ｎｍ以上である。
【００８１】
この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８２】
[比較例］表示用セルのガラス基板として板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用いて例１と同様に液晶表示装置を作成した。補償セルのガラス基板の板厚は０．５５ｍｍであるので、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は０．０５ｍｍより小さい。この液晶表示装置では、表示用セルの液晶層に電圧を印加しない状態で画面の表示にむらが確認され、良好な表示品位を得られなかった。
【００８３】
[例２］表示用セルのガラス基板として板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用い、また、補償セルのガラス基板として板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。そして、例１と同様に液晶表示装置を作成した。表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は、０．０５ｍｍである。この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
[例３］表示用セルの正面側のガラス基板として、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用い、背面側のガラス基板として、板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。また、補償セルのガラス基板として板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。そして、例１と同様に液晶表示装置を作成した。表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は、０．０５ｍｍである。この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８４】
また、表示用セルのガラス基板および補償セルのガラス基板として、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用いて、比較例１と同様に液晶表示装置を作成した。すなわち、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚が等しくなるように液晶表示装置を作成した。ただし、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板に対してそれぞれ研磨を行い、板厚の最も厚い箇所と最も薄い箇所の差が０．２μｍ以下になるようにした。この場合比較例１とは異なり、表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８５】
次に、二枚の透明基板の相対干渉強度の変化を利用した透明基板の検査方法について説明する。図１に示すガラス基板２，２８のように隣接する２枚のガラス基板（透明基板）があり、一方のガラス基板には板厚分布がないとする。すなわち、板厚にむらがないとする。もう一方のガラス基板には板厚分布があるものとする（板厚の厚い部分や薄い部分があるものとする）。このガラス基板の板厚が０．１μｍ（相対干渉強度の変動周期の半分）変化すると、相対干渉強度が高い状態から低い状態に変化する。すなわち、干渉光の色が濃い状態から淡い状態に変化する。そして、板厚が０．２μｍ（相対干渉強度の変動周期）変化すると、相対干渉強度が高い状態（濃）から低い状態（淡）になり更に高い状態（濃）になり、一本の筋むらとして認識されるようになる。本発明による透明基板の検査方法は、このことを利用した検査方法である。
【００８６】
板厚分布の検査を行う場合、所定の厚みを有する第一のガラス基板と、検査対象となる第二のガラス基板とを隣接させ、筋むら（干渉縞）が発生するか否かを確認する。第一のガラス基板と第二のガラス基板の平均板厚の差は５０μｍ以内になるようにする。二枚のガラス基板を隣接させるときには、二枚のガラス基板の各平面を光が透過し得る状態に配置する。例えば、平面同士が対向するように配置する。このとき、第一のガラス基板と第二のガラス基板の基板間隙を０．１ｍｍ以上設ける。第一のガラス基板としては、厚み偏差のない（板厚分布のない）超平面基板を用いる。また、検査対象となる第二のガラス基板は、第一のガラス基板の板厚を目標として製造されているものとする。すなわち、第二のガラス基板は、第一のガラス基板とほぼ等しい板厚であるが、板厚分布が生じている可能性があるガラス基板である。
【００８７】
二枚のガラス基板を配置したならば、その二枚のガラス基板を通過する光の干渉強度分布を観察する。干渉強度分布は、干渉縞（筋むら）として観察される。なお、この干渉縞はニュートンリングとは異なる。図１７は、二枚のガラス基板を通過する光の経路の例を示す説明図である。図１７（ａ）は、二枚のガラス基板を直進する光の経路を示す。図１７（ｂ）は、観察者とは反対側のガラス基板を通過し、そのガラス基板の面で反射し、再度、観察者とは反対側のガラス基板を通過し、次に観察者側のガラス基板を通過する光の経路を示す。図１７（ｃ）は、二枚のガラス基板を通過し、観察者とは反対側のガラス基板の面で反射し、再度二枚のガラス基板を通過する光の経路を示す。光の干渉強度分布を確認する場合には、例えば、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に例示する経路を通過する光の干渉強度分布を観察すればよい。
【００８８】
検査では、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光に二枚のガラス基板を通過させる。このような光としては、例えば自然光を用いればよい。
【００８９】
第二のガラス基板に板厚分布がなく、板厚が第一のガラス基板と完全に等しい場合には、筋むらは発生しない。板厚分布あり、二枚のガラス基板の板厚の差が光学的に干渉を呈する程度に近づくと、二枚のガラス基板を通過する光の干渉によって筋むら（干渉縞）が発生し始める。板厚の差が約０．２μｍになると一本の筋むらが観測される。二枚のガラス基板の板厚の差がさらに大きくなると、筋むらの本数も増えていく。例えば、板厚の差が０．４μｍにまで広がっている場合には、二本の筋むらが発生する。また、板厚の差が約０．２μｍ広がる毎に筋むらは一本ずつ増加する。従って、筋むらの本数により、板厚の差がどの程度まで広がっているのかを検査できる。筋むらが確認されなければ、第二のガラス基板の板厚分布は約０．２μｍ以下と判断できる。すなわち、厚い箇所の板厚と薄い箇所の板厚の差が約０．２μｍ以下であると判断できる。
【００９０】
筋むらが確認される場合には、筋むらが一本確認される毎に第二のガラス基板の板厚が約０．２μｍ変化していると判断できる。従って、第二のガラス基板の板厚の変化の最大値は、筋むらの本数に０．２μｍを乗じた値として概算することができる。例えば、筋むらが１０本確認されたとする。この場合、第二のガラス基板の板厚と、第一のガラス基板の板厚との差は最大で約２μｍ程度になると判断できる。従って、第二のガラス基板の板厚の最も厚い部分と、最も薄い部分の差も最大で約２μｍ程度になると判断できる。なお、二枚の板厚の差として計算で求めた値が得られるのは、第二のガラス基板の板厚が徐々に厚みを増す（または減らす）ように変化する場合である。第二のガラス基板の板厚が厚くなったり薄くなったりを繰り返す場合、二枚のガラス基板の板厚の差は、筋むらの本数に０．２μｍを乗じた値より小さくなる。
【００９１】
また、第一のガラス基板は、製造すべきガラス基板の板厚に合わせて複数種類用意しておけばよい。例えば、板厚が０．５５ｍｍとして製造されるガラス基板を検査対象とする場合には、板厚が０．５５ｍｍで板厚分布のないガラス基板を第一のガラス基板として用意しておけばよい。板厚が０．５ｍｍとして製造されるガラス基板を検査対象とする場合には、板厚が０．５ｍｍで板厚分布のないガラス基板を第一のガラス基板として用意しておけばよい。
【００９２】
この検査方法において、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置や各種のフラットパネルディスプレイ用の基板の厚みと厚みむらの検査を行うことができる。基準となる第一の基板を各種準備しておけば高精度の検査を容易に実行できる。この際、第二の透明基板の平均的な厚みは３０μｍ以上であることが好ましい。基板があまりに薄すぎると、それ自体の干渉が生じるからである。さらに、好ましくは１００μｍ以上とする。
【００９３】
筋むらの確認は、人間による目視検査であってもよい。また、ＣＣＤカメラを用いた自動検査であってもよい。
【００９４】
なお、第一のガラス基板は、板厚分布の状態が既知であれば、厚み偏差のない超平面基板でなくてもよい。例えば、一部に板厚が変化している部分があったとしても、その状況が既知であるならば、板厚が一定の部分を検査に用いればよい。また、図１８に示すように、くさび状に板厚が変化しているガラス基板を第一のガラス基板として使用したとしても、板厚が変化しない方向３００に垂直に生じる筋むら３０１の本数によって第二のガラス基板の板厚の変化を確認することができる。
【００９５】
また、検査対象となる基板は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置や各種のフラットパネルディスプレイ用の基板に限定されない。使用時に二枚並べられずに使用されるガラス基板を検査対象としてもよい。例えば、太陽電池のカバーガラスのように、１枚だけで使用されるガラス基板を検査対象としてもよい。さらに、ガラス以外の透明基板（例えば、プラスチック基板）を検査対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の液晶表示装置の模式的断面図。
【図２】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図３】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図４】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図５】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図６】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図７】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図８】隣接するガラス基板の板厚をともに０．５ｍｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示すグラフ。
【図９】隣接するガラス基板の板厚を０．５ｍｍおよび０．５５ｍｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示すグラフ。
【図１０】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１１】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１２】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１３】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１４】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１５】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１６】実施例に用いたバックライトの分光輝度を示すグラフ。
【図１７】本発明の検査方法における光の経路の例を示す説明図。
【図１８】本発明の検査方法に用いる第一のガラス基板の例を示す説明図。
【図１９】従来の液晶表示装置の模式的断面図。
【図２０】筋むらの発生状況の例を示す説明図。
【図２１】光の漏れの原因を説明する説明図。
【図２２】光の漏れの原因を説明する説明図。
【符号の説明】
【００９７】
１ 表示用セル
２，８ ガラス基板
３，７ 透明電極
４，６ 配向膜
５ 液晶層
２１ 補償セル
２２，２８ ガラス基板
２４，２６ 配向膜
２５ 液晶層
３１ バックライト
３２ 第一の偏光板
３３ 第二の偏光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）モード等の各種液晶表示装置が広く使用されている。ＴＮモードは二枚のガラス基板間にネマチック液晶を挟み、液晶分子の長軸方向がガラス基板の間で９０°ねじれるようにした方式である。ＳＴＮモードは、電圧に対する透過光強度変化を急峻にするためにねじれ角を１８０°以上にした方式である。
【０００３】
ＳＴＮモードで光源色と黒色の二色表示を行う場合、表示用液晶セルの他に位相差板または補償セルを設ける。補償セルによって光源色と黒色の二色表示を行えるようにした方式をＤ−ＳＴＮモードという。図１９は、従来のＤ−ＳＴＮモードの液晶表示装置の模式的断面図を示す。Ｄ−ＳＴＮモードでは、第一の偏光板３０２と第二の偏光板３０３との間に表示用セル１０１と補償セル２０１を設ける。第一の偏光板３０２の背面にはバックライト３０１を設ける。以下の説明では、バックライト３０１が存在する側を背面側、第二の偏光板３０３が存在する側を正面側と記す。
【０００４】
表示用セル１０１は、透明電極１０３，１０７が形成された一対のガラス基板１０２，１０８によって液晶層１０５を挟持する。対向する透明電極１０３，１０７は、それぞれ対向する面に配向膜１０４，１０６を有する。補償セル２０１は、配向膜２０４，２０６が形成された一対のガラス基板２０２，２０８によって液晶層２０５を挟持する。表示用セル１０１の液晶層１０５と補償セル２０１の液晶層２０５は、ねじれ角が等しく、液晶分子の長軸方向のねじれ方向が逆向きであるという関係を有する。また、この二つの液晶層１０５，２０５の複屈折量は等しい。さらに、表示用セル１０１と補償セル２０１の互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向は互いに直交する。すなわち、表示用セル１０１の液晶層１０５におけるガラス基板１０２側の配向方向と、補償セル２０１の液晶層２０５におけるガラス基板２０８側の配向方向とは、互いに直交する。
【０００５】
表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８は、双方の板厚が等しくなるように設計される。
【０００６】
表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８との間隔（空気層）が小さすぎるとその空気層に起因する干渉縞（ニュートンリング）が発生するので、ガラス基板１０２とガラス基板２０８との間に介在させる空気層の厚みを所定の厚みにしていた。また、第一の偏光板３０２は、表示用セル１０１の背面側のガラス基板１０８に接着される。同様に、第二の偏光板３０３は、補償セル２０１の正面側のガラス基板２０２に接着される。第一の偏光板３０２の偏光軸方向と、第二の偏光板３０３の偏光軸方向は直交する。また、良好な光源色を表示させるには、第一の偏光板３０２の偏光軸方向と、表示用セル１０１の液晶層１０５におけるガラス基板１０８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３０３の偏光軸方向と、補償セル２０１の液晶層２０５におけるガラス基板２０２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすことが好ましい。
【０００７】
黒色表示とする場合、表示用セル１０１の液晶層１０５には電圧を印加しない。あるいは、所定のしきい電圧以下の電圧を印加する。図１９に示す第一の経路３５１は、黒色表示とするときの光の経路を示す。バックライト３０１からの光は、第一の偏光板３０２を通過した後、直線偏光となる。さらに表示用セル１０１を通過すると楕円偏光になるが、補償セル２０１によって直線偏光に戻される。この結果、第一の経路３５１に示すように、光は第二の偏光板３０３で遮断され、液晶表示装置は黒色を呈する。光源色を表示する場合には、表示用セル１０１の液晶層１０５に電圧を印加し、液晶分子の配向状態を変化させる。
【０００８】
補償セル２０１の代わりに位相差板を配置した場合もＤ−ＳＴＮモードと同様の表示を実現することができる。しかし、位相差板を用いた場合の表示品位は、温度変化による影響を受けやすい。従って、使用環境の温度変化の幅が広い車載用液晶表示装置等では、Ｄ−ＳＴＮモードが採用されることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＤ−ＳＴＮモードの液晶表示装置では、バックライト３０１からの光を遮断して黒色を呈すべき場合に、第二の偏光板３０３から光が漏れてしまうことがあった。そして、黒色の表示において、図２０に例示するような筋むらが発生してしまうことがあった。このような光の漏れは、特定波長（赤色の波長）のバックライトを使用する液晶表示装置で特に顕著であった。従来より、このような筋むらが発生してしまう液晶表示装置を排除して、Ｄ−ＳＴＮモードの液晶表示装置の歩留まりを改善することが望まれていた。しかし、光が漏れて表示画面に筋むらが発生する原因が不明であったため、歩留まりの改善は困難であった。
【００１０】
また、ガラス基板等の透明基板を製造した場合に、その透明基板の板厚のむらを容易に確認できることが好ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、製造した透明基板の板厚のむらを容易に確認できるようにする透明基板の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、黒色を呈すべき場合に光が漏れてしまう原因について検討し、光が漏れる原因および筋むらが発生する原因を明らかにした。図２１は、光が漏れてしまう原因を示す説明図である。図２１に示す第二の経路３５２は、第二の偏光板３０３を通過する光の経路の例を示す。バックライト３０１からの光は、図１９に示す第一の経路３５１のみを辿るわけではなく、バックライト３０１からの光の一部は、表示用セル１０１の内部で反射する。例えば、第二の経路３５２のように、一度、表示用セル１０１の液晶層１０５を通過した光が、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２で反射して再度液晶層１０５を通過し、表示用セル１０１の背面側の透明電極１０７で反射して再度液晶層１０５を通過する。この場合、光は液晶層１０５を３回通過し、また、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２も３回通過する。
【００１３】
表示用セル１０１内の内部反射で液晶層１０５を３回以上通過した光が表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２を通過して補償セル２０１に達した場合、補償セル２０１は、この光に対する補償を完全に行えない。すなわち、表示用セル１０１を通過して楕円偏光となった光を直線偏光に完全に戻すことができない。この結果、内部反射した光が第二の偏光板３０３を通過してしまう。
【００１４】
また、液晶層１０５を３回以上通過した光が補償セル２０１に達した場合に、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８で内部反射する場合がある。この場合、第二の経路３５２に示すように、表示用セル１０１の正面側のガラス基板１０２と、補償セル２０１の背面側のガラス基板２０８を３回通過することになる。すると、隣接するガラス基板１０２，２０８をそれぞれ複数回通過することによる干渉が生じる。ガラス基板１０２とガラス基板２０８は板厚が等しくなるように設計される。しかし、実際にはガラス基板作成時に板厚にむらが生じてしまう。例えば、５ｃｍ×５ｃｍの大きさのガラス基板を作成する場合、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで１〜２μｍの差が生じると推定される。このため、製造されたガラス基板１０２やガラス基板２０８の板厚は、均一に保たれていない。ガラス基板２０８の板厚やガラス基板１０２の板厚が不均一であると、隣接するガラス基板１０２，２０８による干渉が強くなったり、弱くなったりして、図２０に示すような筋むらが認識されてしまう。なお、この筋むらはニュートンリングとは異なる。
【００１５】
なお、ガラス基板の大きさが大きいほど、製造時に生じる板厚のむらも大きくなる。例えば、３０ｃｍ×４０ｃｍの大きさのガラス基板を作成する場合、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで１０μｍ程度の差が生じてしまう。
【００１６】
内部反射する光は、第二の経路２５２以外の経路を辿る場合もある。例えば、表示用セル１０１の内部で液晶層１０５を５回あるいは７回通過して補償セル２０１に達する場合もある。しかし、液晶層１０５を５回あるいは７回通過すると、光量が減衰する。従って、内部反射した光のうち、特に液晶層１０５を３回通過した光が黒色表示の表示品位への影響に支配的となる。ここでは、表示用セル１０１での内部反射を例に説明したが、補償セル２０１の内部でも同様に内部反射が発生し、内部反射した光が第二の偏光板３０３を通過してしまう場合もある。本発明の発明者は、このような知見に基づいて、以下に示す発明をした。
【００１７】
本発明の態様１は、透明基板の板厚分布を検査する透明基板の検査方法であって、板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差が５０μｍ以内であるようにし、第一の基板と第二の基板とを光が透過し得るように、第一の透明基板および第二の透明基板を配置し、第一の基板と第二の基板の基板間隙が０．１ｍｍ以上であるようにし、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、第一の透明基板および第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断することを特徴とする透明基板の検査方法を提供する。
【００１８】
本発明の態様２は、第一の透明基板と第二の透明基板を通過する光の干渉によって確認される干渉縞の本数に応じた板厚分布が第二の透明基板に生じていると判断する透明基板の検査方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の透明基板の検査方法によれば、板厚のむらを用意に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の液晶表示装置の模式的断面図を示す。本発明の液晶表示装置は、Ｄ−ＳＴＮモードの液晶表示装置であり、第一の偏光板３２と第二の偏光板３３との間に表示用セル（表示用液晶セル）１と補償セル２１とを備える。第一の偏光板３２の背面にはバックライト３１を設ける。バックライト３１は、ピーク輝度に対する半値幅（ピーク輝度の半分の輝度における波長の幅）が５ｎｍ以上の光を照射する。以下の説明では、バックライト３１が存在する側を背面側、第二の偏光板３３が存在する側を正面側と記す。
【００２１】
表示用セル１は、透明電極３が形成された正面側のガラス基板（透明基板）２と、透明電極７が形成された背面側のガラス基板（透明基板）８とによって液晶層５を挟持する。液晶層５を挟んで対向する透明電極７，３は、それぞれ対向する面に配向膜４，６を有する。配向膜４，６にはラビング処理が施されている。液晶層５への印加電圧が所定のしきい電圧以下である場合、表示用セル１は、配向膜４，６によって液晶層５のねじれ配向状態を保つ。補償セル２１は、配向膜２４が形成された正面側のガラス基板（透明基板）２２と、配向膜２６が形成された背面側のガラス基板（透明基板）２８とによって液晶層２５を挟持する。補償セル２１の配向膜２４，２６にもラビング処理が施されている。補償セル２１は、配向膜２４，２６によって液晶層２５のねじれ配向状態を保つ。
【００２２】
表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８の板厚には、０．０５ｍｍ以上の差がある。すなわち、表示用セル１の正面側（補償セル側）のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側（表示用セル側）のガラス基板２８の板厚には、０．０５ｍｍ（５０μｍ）以上の差がある。図１は、表示用セル１の正面側のガラス基板２が、補償セル２１の背面側のガラス基板２８よりも０．０５ｍｍ以上厚い場合の例を示す。表示用セル１の背面側のガラス基板８の板厚は、例えば、表示用セル１の正面側のガラス基板２と等しくする。補償セル２１の正面側のガラス基板２２の板厚は、例えば、補償セル２１の背面側のガラス基板２８と等しくする。ただし、表示用セル１のガラス基板２，８の板厚は等しくなくてもよい。同様に、補償セル２１のガラス基板２２，２８の板厚は等しくなくてもよい。
【００２３】
なお、各ガラス基板２，８，２２，２８を製造する際に、各ガラス基板の板厚にむら（不均一性）が生じる場合がある。ガラス基板作成時に通常発生する板厚のむらが各ガラス基板２，８，２２，２８に生じていてもよい。例えば、５ｃｍ×５ｃｍの大きさで、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板としてガラス基板２を作成するとする。このとき、板厚が最も厚い箇所と最も薄い箇所とで例えば２μｍの差が生じていてもよい。他のガラス基板８，２２，２８についも同様である。
【００２４】
表示用セル１の液晶層５および補償セル２１の液晶層２５は、複屈折量が等しい。そして、表示用セル１の液晶層５と補償セル２１の液晶層２５は、液晶層５に印加される電圧がしきい電圧以下である場合に、ねじれ角が等しく、液晶分子の長軸方向のねじれ方向が逆向きであるという関係を有する。さらに、この場合、表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８側の液晶分子の配向方向は互いに直交する。すなわち表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板２側の配向方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２８側の配向方向とは、互いに直交する。また、表示用セル１におけるリタデーションΔｎ・ｄと、補償セル２１におけるリタデーションΔｎ・ｄとは等しい。
【００２５】
表示用セル１の正面側のガラス基板２と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８との間には、７５μｍ以上の空隙（空気層）が設けられる。この空気層を設けることによって、表示用セル１の正面側のガラス基板２と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の表面反射による干渉を防止できる。また、第一の偏光板３２は、表示用セル１の背面側のガラス基板８に接着される。同様に、第二の偏光板３３は、補償セル２１の正面側のガラス基板２２に接着される。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、第二の偏光板３３の偏光軸方向とは、直交する。また、第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすことが好ましい。このように偏光軸方向と配向方向を定めることによって、光源色表示を行う際に良好な光源色が得られる。
【００２６】
黒色表示とする場合、表示用セル１の液晶層５には電圧を印加しないか、あるいはしきい電圧以下の電圧を印加する。このとき、バックライト３１が照射した光は、第一の偏光板３２を通過するときに直線偏光とされ、表示用セル１を通過するときに楕円偏光とされる。その後、補償セル２１で再び直線偏光に戻され、第二の偏光板３３で遮断される。バックライト３１からの光の一部は、表示用セル１や補償セル２１の内部で内部反射することにより、第二の偏光板３３から漏れてしまう。しかし、後述するように、表示用セル１の正面側のガラス基板２や補償セルの背面側のガラス基板２８の板厚に不均一性が生じても、ガラス基板２，２８を通過する光の強度にはわずかな不均一性しか生じない。従って、筋むらの発生しない良好な黒色を呈することができる。
【００２７】
なお、光源色を表示する場合、表示用セル１の液晶層５にしきい電圧より高い電圧を印加して、この液晶層５の各液晶分子の長軸を電界に沿った方向に揃える。
【００２８】
本発明の発明者は、ガラス基板の板厚の不均一性によるガラス基板の相対干渉強度の変化を詳細に検討した。そして、表示用セルと補償セルの互いに隣接するガラス基板（図１に示す表示用セルの表面側のガラス基板２と補償セル２１の背面側のガラス基板２８）の板厚に０．０５ｍｍ以上の差を設け、バックライトからピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上の光を照射することによって、板厚の不均一性の影響を排除できることを明らかにした。以下、ガラス基板の板厚の不均一性が、ガラス基板を透過する光の強度に与える影響について説明する。
【００２９】
透過する光の強度に影響を与える干渉光の度合いを干渉強度とする。一般に、一枚のガラス基板の相対的な干渉強度（相対干渉強度）は、以下に示す式１によって表される。
【００３０】
Ｐ＝１−ＣＯＳ（（Ａ×Ｂ×２／λ）×２×π） 式１
【００３１】
式１において、Ａはｎｍ単位で表したガラス基板の板厚を示し、Ｂはガラス基板のガラスの屈折率を示す。λはｎｍ単位で表した光の波長を示す。隣接する二枚のガラス基板による相対干渉強度は、各ガラス基板の相対干渉強度の積として表される。従って、第２のガラス基板の板厚をＡ’［ｎｍ］、ガラスの屈折率をＢ’とすると、波長λ［ｎｍ］に対する相対干渉強度Ｐは、以下に示す式２によって表される。
【００３２】
Ｐ＝（１−ＣＯＳ（（Ａ×Ｂ×２／λ）×２×π））＊（１−ＣＯＳ（（Ａ’×Ｂ’×２／λ）×２×π）） 式２
【００３３】
式２を用いて、二枚のガラス基板による相対干渉強度を計算した。第１のガラス基板の板厚は、５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化させ、第２のガラス基板は５０００００ｎｍで一定とした。また、ピーク輝度に対する半値幅が１５ｎｍ（ピーク輝度の波長に対する±７．５ｎｍの幅）である光を照射するものとした。半値幅１５ｎｍの光は、ＬＥＤが照射する、中心波長が６４０ｎｍの赤色光を想定している。図２は、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度の変化を示す。図２に示す横軸は、第１のガラス基板の板厚Ｔを示し、縦軸は相対干渉強度Ｐを示す。図２に示すように、第１のガラス基板の板厚の変化に伴い、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は約１．５〜約０．５の範囲で変動する。例えば、第一のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍの場合、相対干渉強度は約１．５であるが、板厚が５００１００ｎｍの場合では、相対干渉強度は約０．５である。このことは、一方のガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度にも強度むらが生じることを表している。
【００３４】
図３は、第２のガラス基板の板厚を５２００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２に示す場合と同様に示したグラフである。図３に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図２に示す場合よりも小さい。図４は、第２のガラス基板の板厚を５４００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２，３に示す場合と同様に示したグラフである。図４に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図３に示す場合よりもさらに小さくなっている。
【００３５】
図５，６，７は、それぞれ第２のガラス基板の板厚を５５００００ｎｍ、５６００００ｎｍ、６０００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図２〜４に示す場合と同様に表したグラフである。図５，６，７に示す場合では、第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化しても、相対干渉強度はほとんど変化しない。
【００３６】
図２〜７から以下のことが導ける。すなわち、隣接するガラス基板の板厚の差が５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）より小さい場合には、ガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度も変化してしまうことが導ける。また、隣接するガラス基板の板厚の差が少なくとも５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）以上あれば、ガラス基板の板厚にむらが生じても相対干渉強度はほとんど変化しないことが導ける。板厚にむらがあっても相対干渉強度がほとんど変化しなければ、図１に示す第二の偏光板３３から漏れる光の強度も第二の偏光板３３の面全体に渡ってほとんど変化せず、筋むらは発生しない。よって、筋むらの発生防止のためには、隣接するガラス基板の板厚の差を０．０５ｍｍ以上設ける必要があることがわかる。すなわち、図１に示す液晶表示装置では、表示用セル１の正面側ガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側ガラス基板２８の板厚との差を０．０５ｍｍ以上設ける必要がある。
【００３７】
次に、隣接するガラス基板の板厚に差を設けると板厚のむらによる相対干渉強度の変動を抑えることができる理由について説明する。図８は、隣接するガラス基板の板厚をともに５０００００ｎｍ（０．５ｍｍ）とした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ａ）〜（ｃ）の横軸は、光の波長λを示す。図８（ａ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第２のガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ｂ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。図８（ｃ）の縦軸は、板厚のむらによって板厚が５００１００ｎｍとなったときの第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。
【００３８】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、光の波長λが変化するにつれて、相対干渉強度は周期的に変化する。図８（ｂ）に示す相対干渉強度の変化は、第２のガラスの板厚と等しい場合の変化であるので、図８（ａ）に示す相対干渉強度の変化と等しい。一方、図８（ｃ）は、むらによって板厚が１００ｎｍ変化した場合の相対干渉強度の変化を示している。この相対干渉強度の変化の周期は、図８（ａ）と同一である（厳密には同一ではないが、周期の差は無視しうる）。また、図８（ｃ）に示す波形の位相は、図８（ａ）に示す波形に比べて約１／２波長分ずれている。
【００３９】
二枚のガラス基板の相対干渉強度は、各ガラス基板の相対干渉強度の積として表せる。従って、波長λに幅のある光が、板厚がともに５０００００ｎｍである二枚のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、光の波長λ毎に図８（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図８（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度との積を求め、その平均をとったものとして表せる。図８（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度の変化を示す波形は等しいので、一方で相対干渉強度が大きくなる場合には、他方の相対干渉強度も大きくなる。また、一方で相対干渉強度が小さくなる場合には、他方の相対干渉強度も小さくなる。例えば、λが約６４０．０７ｎｍの場合、図８（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度は双方とも約２になる。また、例えば、λが約６４０．２ｎｍの場合、図８（ａ）、（ｂ）に示す相対干渉強度は双方とも約０になる。
【００４０】
第１のガラス基板の板厚にむらがあり、板厚が５００１００ｎｍとなる箇所があるとする。この箇所と、第２のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、図８（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図８（ｃ）に示す各相対干渉強度との積を求め、その平均を取ったものとして表せる。図８（ａ），（ｃ）に示す波形は周期が等しく、位相が約１／２波長分ずれているので、一方の相対干渉強度が大きくなったときには、他方の相対干渉強度は小さくなる。例えば、λが約６４０．０７ｎｍの場合、図８（ａ）に示す相対干渉強度は２であるが、図８（ｃ）に示す相対干渉強度は約０である。
【００４１】
以上のように、図８（ａ），（ｂ）に示す波形には、一方で相対干渉強度が大きくなると、他方の相対干渉強度も大きくなり、一方で相対干渉強度が小さくなると、他方の相対干渉強度も小さくなるという関係がある。また、図８（ａ），（ｃ）に示す波形には、一方が大きくなると、他方が小さくなるという関係がある。この場合、図８（ａ），（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値と、図８（ａ），（ｃ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値とでは差が生じる。この差が板厚にむらが有る場合の相対干渉強度の差となって現れる。
【００４２】
図９は、隣接するガラス基板の一方の板厚を５５００００ｎｍとし、他方を５０００００ｎｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ａ）〜（ｃ）の横軸は光の波長λを示す。図９（ａ）の縦軸は、板厚が５０００００ｎｍである第２のガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ｂ）の縦軸は、板厚が５５００００ｎｍである第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。図９（ｃ）の縦軸は、板厚のむらによって板厚が５５０１００ｎｍとなったときの第１のガラス基板の相対干渉強度を示す。
【００４３】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、光の波長λが変化するにつれて、相対干渉強度は周期的に変化する。図９（ａ）に示す波形の周期と、図９（ｂ），（ｃ）に示す波形の周期は異なっている。なお、図９（ｂ），（ｃ）に示す波形は、周期が同一であり（厳密には同一ではないが、周期の差は無視しうる）、位相は互いに約１／２波長分ずれている。
【００４４】
波長に幅のある光が板厚５５００００ｎｍのガラス基板および板厚５０００００ｎｍのガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、光の波長λ毎に図９（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図９（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度との積を求め、その平均をとったものとして表せる。図９（ａ），（ｂ）に示す波形は互いに周期が異なる。従って、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方でも大きくなるという関係や、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方では相対干渉強度が小さくなるという関係等は保たれない。例えば、図９（ａ），（ｂ）では、λが約６４０．０７の場合、図９（ａ）に示す相対干渉強度は約２となるが、図９（ｂ）に示す相対干渉強度は約０．２となる。一方、λが約６４０．９の場合、図９（ａ），（ｂ）に示す相対干渉強度はともに約２となる。
【００４５】
第１のガラス基板の板厚にむらがあり、板厚が５５０１００ｎｍとなる箇所があるとする。この箇所と、第２のガラス基板を通過するときの相対干渉強度は、図９（ａ）に示す波形の各相対干渉強度と、図９（ｃ）に示す各相対干渉強度との積を波長λ毎に求め、その平均を取ったものとして表せる。図９（ａ），（ｃ）に示す波形も互いに周期が異なる。従って、図９（ａ），（ｂ）に示す波形の組み合わせの場合と同様に、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方でも大きくなるという関係や、一方で相対干渉強度が大きくなるときに他方では相対干渉強度が小さくなるという関係等は保たれない。
【００４６】
この場合、図９（ａ），（ｂ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値と、図９（ａ），（ｃ）に示す波形の各相対干渉強度の積を波長λ毎に求め、λ毎の積の総和をとった値とではわずかな差しか生じない。従って、板厚にむらがあっても相対干渉強度にはわずかな差しか生じない。
【００４７】
図９（ａ），（ｂ）に示す波形の組み合わせと、図９（ａ），（ｃ）に示す波形の組み合わせとでは、λ毎の相対干渉強度の積の総和にはわずかな差しか生じない。しかし、λ毎の相対干渉強度の積自体には差が生じる。したがって、波長に幅がない単色光の場合には、図９で示した議論は成り立たない。すなわち、波長λに幅のない光では、透過光強度の変動を抑えることができない。
【００４８】
図２〜７では、光の半値幅が１５ｎｍである場合における二枚のガラス基板の相対干渉強度を示した。次に、ピーク輝度に対する光の半値幅が５ｎｍ（ピーク輝度の波長に対する±２．５ｎｍの幅）である光を照射する場合について説明する。この光は、蛍光灯が照射する、中心波長が６１２ｎｍの光を想定している。図２〜７に示す場合と同様に、第１のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化させた場合の相対干渉強度を以下に示す。図１０は、第２のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍで一定にしたときの、第１のガラス基板の板厚変化に伴う相対干渉強度の変化を示す。図１０に示すように、第１のガラス基板の板厚の変化に伴い、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は約１．５〜約０．５の範囲で変動する。例えば、第一のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍの場合、相対干渉強度は約１．５であるが、板厚が５００１００ｎｍの場合では、相対干渉強度は約０．５である。このことは、一方のガラス基板の板厚にむらが生じると、相対干渉強度にも強度むらが生じることを表している。
【００４９】
図１１は、第２のガラス基板の板厚を５２００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０に示す場合と同様に示したグラフである。図１１に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図１０に示す場合よりも小さい。図１２は、第２のガラス基板の板厚を５４００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０，１１に示す場合と同様に示したグラフである。図１０に示す場合でも、第１のガラス基板の板厚の変化に伴って、二枚のガラス基板の組み合わせによる相対干渉強度は変化する。しかし、相対干渉強度の最大値と最小値との差は、図１１に示す場合よりもさらに小さくなっている。
【００５０】
図１３，１４，１５は、それぞれ第２のガラス基板の板厚を５５００００ｎｍ、５６００００ｎｍ、６０００００ｎｍとした場合の相対干渉強度の変化を図１０〜１２に示す場合と同様に表したグラフである。図１３，１４，１５に示す場合では、第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００４２０ｎｍまで変化しても、相対干渉強度はほとんど変化しない。
【００５１】
図１０〜１５に示す相対干渉強度のからも、図２〜７に示した場合と同様の結論が導ける。すなわち、隣接するガラス基板の板厚の差が５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）より小さい場合には、ガラス基板の板厚にむらが生じることによって、相対干渉強度も変化してしまうことが導ける。また、隣接するガラス基板の板厚の差が少なくとも５００００ｎｍ（０．０５ｍｍ）以上あれば、ガラス基板にむらが生じても相対干渉強度はほとんど変化しないことが導ける。また、既に述べたように、波長λに幅のない光では、相対干渉強度の変動を抑えることができない。しかし、図１０〜１５から、光の半値幅を少なくとも５ｎｍ以上とし、隣接するガラス基板の板厚の差を０．０５ｍｍ以上設ければ、相対干渉強度の変動を抑えられることがわかる。図１に示す液晶表示装置では、バックライト３１が半値幅５ｎｍ以上の光を照射し、表示用セル１の正面側ガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側ガラス基板２８の板厚との差を０．０５ｍｍ以上設けている。従って、ガラス基板２やガラス基板２８の板厚が不均一であっても、相対干渉強度の変動はわずかであり、筋むらが発生しない。
【００５２】
なお、図２〜１５に示す相対干渉強度は、光学計算を用いたシミュレーションによって導いたものである。シミュレーションであっても、現実の液晶表示装置と同様の相対干渉強度を導くことができる。
【００５３】
図１では、表示用セル１の正面側のガラス基板２が、補償セル２１の背面側のガラス基板２８よりも０．０５ｍｍ以上厚い場合を示したが、隣接する二つのガラス基板２，２８のどちらを厚くしてもよい。従って、補償セル２１の背面側のガラス基板２８を、表示用セル１の正面側のガラス基板２よりも０．０５ｍｍ以上厚くしてもよい。
【００５４】
本発明の液晶表示装置を製造する場合には、表示用セル１の補償セル２１側のガラス基板２の板厚と補償セル２１の表示用セル１側のガラス基板２８の板厚に０．０５ｍｍ以上の差が生じるように、ガラス基板２，２８の板厚を決定する。そして、その決定に従ってガラス基板２，２８を作成する。ガラス基板作成時に通常発生する板厚のむらがガラス基板２，２８に生じてもよい。このガラス基板２を用いて表示用セル１を作成する。同様に、作成したガラス基板２８を用いて補償セル２１を作成する。このとき、表示用セル１と補償セル２１とでは、ねじれ配向状態のねじれ方向を逆向きにする。
【００５５】
そして、表示用セル１の背面側に第一の偏光板３２を配置し、補償セル２１の正面側に第二の偏光板３３を配置する。このとき、表示用セル１と、補償セル２１とを隣接させたときに、第一の偏光板３２の偏光軸と第二の偏光板３３の偏光軸とが直交するように配置する。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすように配置することが好ましい。また、表示用セル１および補償セル２１を、互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交するように配置する。そして、表示用セル１側に設けられた第一の偏光板３２の背面側に、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射するバックライトを配置する。
【００５６】
表示用セル１と補償セル２１とでは、液晶のねじれ角および複屈折量を等しくするが、製造時に誤差が生じてもよい。また、補償セル２１のリタデーションが表示用セル１のリタデーションよりも大きくならず、補償セル２１のリタデーションが表示用セル１のリタデーションの８０％以上１００％以下であれば、補償セル２１および表示用セル１のリタデーションに誤差が生じていてもよい。
【００５７】
同様に、配向方向等の角度を設定する場合にも、製造時に誤差が生じてもよい。例えば、第一の偏光板３２の偏光軸と第二の偏光板３３の偏光軸とが直交するように配置するときに誤差が生じてもよい。この誤差は、各偏光軸のなす角度が５°以内であればよい。また、表示用セル１および補償セル２１を、隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交するように配置するときに誤差が生じてもよい。この誤差は、各配向方向がなす角度が５°以内であればよい。第一の偏光板３２の偏光軸方向と、表示用セル１の液晶層５におけるガラス基板８側（背面側）の配向方向とが４５°の角をなし、第二の偏光板３３の偏光軸方向と、補償セル２１の液晶層２５におけるガラス基板２２側（正面側）の配向方向とが４５°の角をなすように配置する場合にも誤差が生じてもよい。この誤差は、配向方向と偏光軸のなす角度が４０°以上５０°以下であればよい。
【００５８】
また、図１では、表示用セル１の正面側（補償セル側）のガラス基板２を、補償セル２１の背面側（表示用セル側）のガラス基板２８の板厚よりも０．０５ｍｍ以上厚い一枚のガラス板として製造する場合の例を示した。補償セル２１の背面側のガラス基板（ガラス板）２８と板厚が等しいガラス板（第一の透明板）に、板厚が０．０５ｍｍ以上の透明板（第二の透明板）を接着したもの（光学的に密着させたもの）を表示用セル１の正面側のガラス基板２として用いてもよい。同様に、表示用セル１の正面側のガラス基板（ガラス板）２と板厚が等しいガラス板に、板厚が０．０５ｍｍ以上の透明板を接着したものを補償セル２１の背面側のガラス基板２８として用いてもよい。この場合、補償セル２１のガラス基板２８が、表示用セル１のガラス基板２よりも０．０５ｍｍ以上厚くなる。また、透明板が接着されるガラス板の板厚は、ガラス基板２（またはガラス基板２８）と等しくするが、製造時に誤差が生じてもよい。
【００５９】
なお、ガラス基板２，２８に用いる各ガラス板やガラス板に接着する透明板の屈折率は等しいことが好ましいが、異なっていてもよい。屈折率がそれぞれ異なっていても、例えば、各ガラス板や透明板の屈折率が１．３４以上１．５９以下の範囲にある場合には、筋むらの発生を防止できる。表１に、各種透明部材の屈折率を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、ガラスの屈折率は１．５２である。また、サイトップ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、およびポリスチレン（ＰＳ）の屈折率は、１．３４以上１．５９の範囲にある。サイトップとは、旭硝子株式会社製のフッ素系透明樹脂の日本の商標である。１．５２の屈折率を有するガラス板に対して、表１に示すような、屈折率が１．３４以上１．５９以下の材料から製造した板厚０．０５ｍｍ以上の透明板を接着しても、筋むらの発生を防止することができる。また、透明板の屈折率は、１．３４以上１．５９以下でなくてもよい。また、ガラス板の代わりに、表１に例示するような透明材料を用いた透明板を用いてもよい。
【００６２】
次に、本発明の液晶表示装置の使用例について説明する。本発明の液晶表示装置は、例えば、乗用車のインストルメントパネルやセンタパネルの表示部として用いることができる。また、自動二輪車等のメータパネルの表示部として用いることもできる。さらに、このように車両に搭載される車載用液晶表示装置として用いる他に、公共施設等で公衆に情報を提供する公衆表示用液晶表示装置として用いてもよい。例えば、看板の代わりに各種案内を掲示する表示板として用いたり、電車内で乗客に各種案内を提示する案内板として使用してもよい。
【００６３】
Ｄ−ＳＴＮモードにおける表示品位は温度による影響を受けにくい。従って、本発明の液晶表示装置は、車載用途や屋外等での用途等のように、使用環境の温度変化の幅が広い用途に特に適している。
【００６４】
なお、本発明では表示用セル１のガラス基板２の板厚と、補償セルのガラス基板２８の板厚に０．０５ｍｍ以上の差を設けることによって相対干渉強度の変動を抑えている。表示用セル１の正面側のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の板厚とを等しくする場合であっても、板厚のむらを抑えることによって筋むらの発生しない良好な表示品位を実現できる。図２〜４や図１０〜１２からわかるように、相対干渉強度が変動する場合の周期は、２００ｎｍ（０．２μｍ）である。表示用セル１の正面側のガラス基板２の板厚と、補償セル２１の背面側のガラス基板２８の板厚とを等しくする場合であっても、ガラス基板の板厚の最も厚い部分と、最も薄い部分との差が相対干渉強度の変動周期（０．２μｍ）以下になるようにガラス基板２，２８を作成すれば、筋むらの発生しない良好な表示品位を実現できる。以下、この理由について、図２を例に説明する。
【００６５】
図２は、第２のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍとし、第１のガラス基板の板厚を５０００００ｎｍから変動させた場合の相対干渉強度の変化を表している。第１のガラス基板の板厚が５０００００ｎｍから５００１００ｎｍに変化することによって相対干渉強度は約１．５から約０．５に変化する。しかし、１００ｎｍの板厚の変化だけでは、相対干渉強度の低い部分が、相対干渉強度の高い部分に挟まれた状態になっていない。そのため、相対干渉強度が約１．５から約０．５に大きく変化しても、相対干渉強度の低い部分が目立たずに、筋むらとして認識されにくい。第１のガラス基板の板厚がさらに５００２００ｎｍになると、相対干渉強度は再び約１．５に戻る。この場合、相対干渉強度の低い部分が、相対干渉強度の高い部分に挟まれ、相対干渉強度の低い部分が目立ち、筋むらとして認識される。そして、板厚の最も広い箇所と、最も狭い箇所の差が、相対干渉強度の変動周期（０．２μｍ）以下であれば、相対干渉強度の低い部分（または高い部分）が、相対干渉強度の高い部分（または低い部分）に挟まれることはない。従って、表示用セル１と補償セル２１の互いに隣接するガラス基板２，２８の板厚を等しくする場合であっても、板厚の最も厚い部分と最も薄い部分との差が０．２μｍ以下になるようにガラス基板２，２８を作成すれば、筋むらの発生を防止できる。
【００６６】
また、図２１を用いて黒色を呈すべき場合に光が漏れてしまう原因について述べたが、他の原因も考えられる。以下、これについて図２２を用いて説明する。
【００６７】
可干渉距離は、光の波長に対する半値幅Δλ／λに反比例する。すなわち、波長に対する半値幅Δλ／λを増加させると可干渉距離が減少する。大まかに言うと、波長が半値幅の数倍であるように、可干渉距離は波長の数倍となる。
一般的な赤色ＬＥＤの場合、Δλ／λは約６０ｎｍ／６００ｎｍ＝１／１０となり、可干渉距離は、１０×λ、すなわち、約６０００ｎｍ＝６μｍとなる。
図２２において、ガラス基板１０２とガラス基板２０８の板厚差の２倍が可干渉距離６μｍ以下の場合、光の干渉が強くなる。板厚差が可干渉距離を超えると、干渉は徐々に消失する。実際に用いるガラス基板の板厚差は可干渉距離の数倍になり、干渉の発生を防ぐことが可能となる。
【００６８】
図２２は二組の光路を示しており、これらの光路がＤＳＴＮモードの液晶表示素子に大きな影響を及ぼしていると発明者らは考えている。二組の光路長と光路差は以下の通りである。
【００６９】
第１の光路３６２は、以下の光路を含んでいる。
【００７０】
１×表示用セル１０１＋２×液晶層１０５＋２×配向膜１０６＋２×配向膜１０４＋２×透明電極１０３＋２×ガラス基板１０２＋１×補償セル２０１
式３
【００７１】
第２の光路３６３は以下の光路を含んでいる。
【００７２】
１×表示用セル１０１＋１×補償セル２０１＋２×液晶層２０５＋２×配向膜２０４＋２×配向膜２０６＋２×ガラス基板２０８
式４
【００７３】
両者の光路差は、以下の通りである。(液晶層の差は無視可能である。)
【００７４】
２×ガラス基板１０２−２×ガラス基板２０８ 式５
【００７５】
それぞれの光路の内面反射の回数は２回である。反射率を５％として計算すると、反射光の相対強度は主光路の０．２５％である。光路上での反射回数が更に増えると反射光の相対強度は著しく小さくなる。
【００７６】
以下、（内面反射により発生する）他の重要な副次的な光路について考察する。それぞれの液晶層を同数回通過する光路は全て考慮の対象から外すことができる。これらの光路ではＤＳＴＮモードの液晶表示素子の補償効果により光は通過することができない。更に偏光板を複数回通過する光路も全て除外できる。また、ガラス基板と偏光板との界面では、ほとんど反射は発生しない。両液晶セルの内のＩＴＯや他の膜の膜厚の影響は無視している。特に液晶セル２０１と液晶セル１０１との膜の数や膜の種類の差の影響も無視している。
以上から有効な副次的な光路のうち選択可能なものは上述の光路のみとなる。
【実施例】
【００７７】
[例１］表示用セルを以下のように作成した。板厚が０．７ｍｍの二枚のガラス基板上に、それぞれ透明電極を配置し、さらに、各透明電極上に配向膜を成膜した。その後、配向膜にラビング処理を施した。ラビング処理では、二枚のガラス基板を組み合わせて、液晶を挟持させたときにねじれ角が１８０°となるようにラビング方向を定めた。ラビング後、配向膜を有する透明電極が対向するようにガラス基板を重ね合わせ、ガラス基板の間に液晶を注入して封止した。液晶には、市販の液晶（メルク株式会社製「ＺＬＩ４４３１」：Δｎ＝０．１６４３）を用いた。そして、セルギャップを６μｍとしてΔｎ・ｄを０．９８６μｍとした。
【００７８】
また、補償セルを以下のように作成した。板厚が０．５５ｍｍの二枚のガラス基板上に、それぞれ配向膜を成膜し、ラビング処理を施した。ラビング処理では、表示用セルの場合と同様にねじれ角が１８０°となるようにラビング方向を定めた。ラビング後、配向膜が対向するようにガラス基板を重ね合わせ、ガラス基板の間に液晶を注入して封止した。液晶は、表示用セルと同様にメルク株式会社製「ＺＬＩ４４３１」を用いた。補償セルも、セルギャップを６μｍとしてΔｎ・ｄを０．９８６μｍとした。ただし、補償セルでは、液晶分子のねじれ方向が表示用セルとは逆向きになるようにした。
【００７９】
続いて、表示用セルの背面側となるガラス基板および補償セルの正面側となるガラス基板に偏光板を接着し、また、偏光板が接着されていない面同士が対向するように表示用セルと補償セルを配置した。表示用セルに偏光板を接着するときには、偏光板の偏光軸方向と、表示用セルの液晶層における背面のガラス基板側の配向方向とが４５°の角をなすようにした。補償セルに偏光板を接着するときには、偏光板の偏光軸方向と、補償セルの液晶層における正面のガラス基板側の配向方向とが４５°の角をなすようにした。そして、表示用セルと補償セルの互いに隣接するガラス基板側の液晶分子の配向方向が互いに直交し、二つの偏光板の偏光軸方向が直交するように、表示用セルと補償セルを配置した。表示用セルのガラス基板の板厚は０．７ｍｍであり、補償セルのガラス基板の板厚は０．５５ｍｍであるので、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は０．１５ｍｍである。この値は０．０５ｍｍよりも大きい。
【００８０】
表示用セルに接着された偏光板の背面にバックライトを配置した。バックライトにはＬＥＤを用いた。図１６は、本実施例で用いたバックライトの分光データを示す。図１６の横軸λは波長を示し、縦軸Ｉは光の輝度を示す。図１６に示す分光データにおける半値幅は、５ｎｍ以上である。
【００８１】
この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８２】
[比較例］表示用セルのガラス基板として板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用いて例１と同様に液晶表示装置を作成した。補償セルのガラス基板の板厚は０．５５ｍｍであるので、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は０．０５ｍｍより小さい。この液晶表示装置では、表示用セルの液晶層に電圧を印加しない状態で画面の表示にむらが確認され、良好な表示品位を得られなかった。
【００８３】
[例２］表示用セルのガラス基板として板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用い、また、補償セルのガラス基板として板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。そして、例１と同様に液晶表示装置を作成した。表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は、０．０５ｍｍである。この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
[例３］表示用セルの正面側のガラス基板として、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用い、背面側のガラス基板として、板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。また、補償セルのガラス基板として板厚が０．５ｍｍのガラス基板を用いた。そして、例１と同様に液晶表示装置を作成した。表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚の差は、０．０５ｍｍである。この表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８４】
また、表示用セルのガラス基板および補償セルのガラス基板として、板厚が０．５５ｍｍのガラス基板を用いて、比較例１と同様に液晶表示装置を作成した。すなわち、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板の板厚が等しくなるように液晶表示装置を作成した。ただし、表示用セルと補償セルの隣接しあうガラス基板に対してそれぞれ研磨を行い、板厚の最も厚い箇所と最も薄い箇所の差が０．２μｍ以下になるようにした。この場合比較例１とは異なり、表示用セルの液晶層に電圧を印加しない場合、筋むらが発生しない良好な黒色表示を得ることができた。
【００８５】
次に、二枚の透明基板の相対干渉強度の変化を利用した透明基板の検査方法について説明する。図１に示すガラス基板２，２８のように隣接する２枚のガラス基板（透明基板）があり、一方のガラス基板には板厚分布がないとする。すなわち、板厚にむらがないとする。もう一方のガラス基板には板厚分布があるものとする（板厚の厚い部分や薄い部分があるものとする）。このガラス基板の板厚が０．１μｍ（相対干渉強度の変動周期の半分）変化すると、相対干渉強度が高い状態から低い状態に変化する。すなわち、干渉光の色が濃い状態から淡い状態に変化する。そして、板厚が０．２μｍ（相対干渉強度の変動周期）変化すると、相対干渉強度が高い状態（濃）から低い状態（淡）になり更に高い状態（濃）になり、一本の筋むらとして認識されるようになる。本発明による透明基板の検査方法は、このことを利用した検査方法である。
【００８６】
板厚分布の検査を行う場合、所定の厚みを有する第一のガラス基板と、検査対象となる第二のガラス基板とを隣接させ、筋むら（干渉縞）が発生するか否かを確認する。第一のガラス基板と第二のガラス基板の平均板厚の差は５０μｍ以内になるようにする。二枚のガラス基板を隣接させるときには、二枚のガラス基板の各平面を光が透過し得る状態に配置する。例えば、平面同士が対向するように配置する。このとき、第一のガラス基板と第二のガラス基板の基板間隙を０．１ｍｍ以上設ける。第一のガラス基板としては、厚み偏差のない（板厚分布のない）超平面基板を用いる。また、検査対象となる第二のガラス基板は、第一のガラス基板の板厚を目標として製造されているものとする。すなわち、第二のガラス基板は、第一のガラス基板とほぼ等しい板厚であるが、板厚分布が生じている可能性があるガラス基板である。
【００８７】
二枚のガラス基板を配置したならば、その二枚のガラス基板を通過する光の干渉強度分布を観察する。干渉強度分布は、干渉縞（筋むら）として観察される。なお、この干渉縞はニュートンリングとは異なる。図１７は、二枚のガラス基板を通過する光の経路の例を示す説明図である。図１７（ａ）は、二枚のガラス基板を直進する光の経路を示す。図１７（ｂ）は、観察者とは反対側のガラス基板を通過し、そのガラス基板の面で反射し、再度、観察者とは反対側のガラス基板を通過し、次に観察者側のガラス基板を通過する光の経路を示す。図１７（ｃ）は、二枚のガラス基板を通過し、観察者とは反対側のガラス基板の面で反射し、再度二枚のガラス基板を通過する光の経路を示す。光の干渉強度分布を確認する場合には、例えば、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に例示する経路を通過する光の干渉強度分布を観察すればよい。
【００８８】
検査では、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光に二枚のガラス基板を通過させる。このような光としては、例えば自然光を用いればよい。
【００８９】
第二のガラス基板に板厚分布がなく、板厚が第一のガラス基板と完全に等しい場合には、筋むらは発生しない。板厚分布あり、二枚のガラス基板の板厚の差が光学的に干渉を呈する程度に近づくと、二枚のガラス基板を通過する光の干渉によって筋むら（干渉縞）が発生し始める。板厚の差が約０．２μｍになると一本の筋むらが観測される。二枚のガラス基板の板厚の差がさらに大きくなると、筋むらの本数も増えていく。例えば、板厚の差が０．４μｍにまで広がっている場合には、二本の筋むらが発生する。また、板厚の差が約０．２μｍ広がる毎に筋むらは一本ずつ増加する。従って、筋むらの本数により、板厚の差がどの程度まで広がっているのかを検査できる。筋むらが確認されなければ、第二のガラス基板の板厚分布は約０．２μｍ以下と判断できる。すなわち、厚い箇所の板厚と薄い箇所の板厚の差が約０．２μｍ以下であると判断できる。
【００９０】
筋むらが確認される場合には、筋むらが一本確認される毎に第二のガラス基板の板厚が約０．２μｍ変化していると判断できる。従って、第二のガラス基板の板厚の変化の最大値は、筋むらの本数に０．２μｍを乗じた値として概算することができる。例えば、筋むらが１０本確認されたとする。この場合、第二のガラス基板の板厚と、第一のガラス基板の板厚との差は最大で約２μｍ程度になると判断できる。従って、第二のガラス基板の板厚の最も厚い部分と、最も薄い部分の差も最大で約２μｍ程度になると判断できる。なお、二枚の板厚の差として計算で求めた値が得られるのは、第二のガラス基板の板厚が徐々に厚みを増す（または減らす）ように変化する場合である。第二のガラス基板の板厚が厚くなったり薄くなったりを繰り返す場合、二枚のガラス基板の板厚の差は、筋むらの本数に０．２μｍを乗じた値より小さくなる。
【００９１】
また、第一のガラス基板は、製造すべきガラス基板の板厚に合わせて複数種類用意しておけばよい。例えば、板厚が０．５５ｍｍとして製造されるガラス基板を検査対象とする場合には、板厚が０．５５ｍｍで板厚分布のないガラス基板を第一のガラス基板として用意しておけばよい。板厚が０．５ｍｍとして製造されるガラス基板を検査対象とする場合には、板厚が０．５ｍｍで板厚分布のないガラス基板を第一のガラス基板として用意しておけばよい。
【００９２】
この検査方法において、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置や各種のフラットパネルディスプレイ用の基板の厚みと厚みむらの検査を行うことができる。基準となる第一の基板を各種準備しておけば高精度の検査を容易に実行できる。この際、第二の透明基板の平均的な厚みは３０μｍ以上であることが好ましい。基板があまりに薄すぎると、それ自体の干渉が生じるからである。さらに、好ましくは１００μｍ以上とする。
【００９３】
筋むらの確認は、人間による目視検査であってもよい。また、ＣＣＤカメラを用いた自動検査であってもよい。
【００９４】
なお、第一のガラス基板は、板厚分布の状態が既知であれば、厚み偏差のない超平面基板でなくてもよい。例えば、一部に板厚が変化している部分があったとしても、その状況が既知であるならば、板厚が一定の部分を検査に用いればよい。また、図１８に示すように、くさび状に板厚が変化しているガラス基板を第一のガラス基板として使用したとしても、板厚が変化しない方向３００に垂直に生じる筋むら３０１の本数によって第二のガラス基板の板厚の変化を確認することができる。
【００９５】
また、検査対象となる基板は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置や各種のフラットパネルディスプレイ用の基板に限定されない。使用時に二枚並べられずに使用されるガラス基板を検査対象としてもよい。例えば、太陽電池のカバーガラスのように、１枚だけで使用されるガラス基板を検査対象としてもよい。さらに、ガラス以外の透明基板（例えば、プラスチック基板）を検査対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の液晶表示装置の模式的断面図。
【図２】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図３】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図４】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図５】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図６】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図７】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図８】隣接するガラス基板の板厚をともに０．５ｍｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示すグラフ。
【図９】隣接するガラス基板の板厚を０．５ｍｍおよび０．５５ｍｍとした場合の各ガラス基板の相対干渉強度を示すグラフ。
【図１０】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１１】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１２】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１３】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１４】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１５】二枚のガラス基板による相対干渉強度の変化を示すグラフ。
【図１６】実施例に用いたバックライトの分光輝度を示すグラフ。
【図１７】本発明の検査方法における光の経路の例を示す説明図。
【図１８】本発明の検査方法に用いる第一のガラス基板の例を示す説明図。
【図１９】従来の液晶表示装置の模式的断面図。
【図２０】筋むらの発生状況の例を示す説明図。
【図２１】光の漏れの原因を説明する説明図。
【図２２】光の漏れの原因を説明する説明図。
【符号の説明】
【００９７】
１ 表示用セル
２，８ ガラス基板
３，７ 透明電極
４，６ 配向膜
５ 液晶層
２１ 補償セル
２２，２８ ガラス基板
２４，２６ 配向膜
２５ 液晶層
３１ バックライト
３２ 第一の偏光板
３３ 第二の偏光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の板厚分布を検査する透明基板の検査方法であって、
板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差が５０μｍ以内であるようにし、
第一の基板と第二の基板とを光が透過し得るように、前記第一の透明基板および前記第二の透明基板を配置し、
第一の基板と第二の基板の基板間隙が０．１ｍｍ以上であるようにし、
ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、
前記第一の透明基板および前記第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断する
ことを特徴とする透明基板の検査方法。
【請求項２】
第一の透明基板と第二の透明基板を通過する光の干渉によって確認される干渉縞の本数に応じた板厚分布が第二の透明基板に生じていると判断する請求項１に記載の透明基板の検査方法。
【請求項１】
透明基板の板厚分布を検査する透明基板の検査方法であって、
板厚分布の状況が既知である第一の透明基板と、検査対象となる第二の透明基板とを準備し、第一の透明基板と第二の透明基板の平均板厚の差が５０μｍ以内であるようにし、
第一の基板と第二の基板とを光が透過し得るように、前記第一の透明基板および前記第二の透明基板を配置し、
第一の基板と第二の基板の基板間隙が０．１ｍｍ以上であるようにし、
ピーク輝度に対する半値幅が５ｎｍ以上である光を照射する光源を準備し、
前記第一の透明基板および前記第二の透明基板を通過する光の干渉強度分布によって、第二の透明基板の板厚分布の程度を判断する
ことを特徴とする透明基板の検査方法。
【請求項２】
第一の透明基板と第二の透明基板を通過する光の干渉によって確認される干渉縞の本数に応じた板厚分布が第二の透明基板に生じていると判断する請求項１に記載の透明基板の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−８０１２０（Ｐ２００９−８０１２０Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２１９２（Ｐ２００８−２６２１９２）
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【分割の表示】特願２００３−１２２５３０（Ｐ２００３−１２２５３０）の分割
【原出願日】平成１５年４月２５日（２００３．４．２５）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【分割の表示】特願２００３−１２２５３０（Ｐ２００３−１２２５３０）の分割
【原出願日】平成１５年４月２５日（２００３．４．２５）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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