JP2002162360A - 液晶パネルの評価方法及び評価装置 - Google Patents

液晶パネルの評価方法及び評価装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来方法よりも液晶層に関する情報を精度良
く獲得することのできる新規の液晶パネルの評価方法及
び評価装置を提供する。 【解決手段】 入射光学系において偏光板２５は所定方
向と平行な偏光透過軸２５ｔを有する。この偏光板２５
を透過することによって上記偏光透過軸２５ｔの方向を
含む振動面を有する直線偏光Ｌｉが形成され、液晶パネ
ル１０に入射角θｉで入射する。これに対して、上記の
検出光学系は、入射角θｉで入射した直線偏光Ｌｉの正
反射光を検出するように設定されており、入射角θｉと
ほぼ等しい出射角θｏで液晶パネル１０から出射される
正反射光が偏光板２６に入射し、最終的に上記光検出器
２９に導かれる。偏光板２６は、偏光板２５の偏光透過
軸２５ｔに対して光路を基準として平行な偏光吸収軸２
６ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶パネルの評価方
法及び評価装置に係り、特に、反射型の液晶パネルであ
って内面に反射層を有する反射型液晶パネルに設けられ
た液晶層の厚さや異物の有無を調べるために好適な製造
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶パネルは２枚の基板を貼り
合わせ、両基板間に液晶を注入することによって形成さ
れる。これら２枚の基板には液晶層に電圧を印加するた
めの電極パターンがそれぞれ形成されている。この液晶
パネルを用いて液晶表示装置を構成する場合、液晶層の
厚さ（セルギャップ）が表示特性に大きく影響するた
め、液晶層の厚さを高精度に設定するとともに、液晶層
をパネル全体に亘って均一な厚さに形成することが非常
に重要である。
【０００３】このため、従来の液晶表示装置の製造工程
においては、液晶パネルを構成した後に液晶層の厚さ及
びその均一性を評価するための検査が行われている。ま
た、液晶層の内部に異物が混入すると表示欠陥を生じる
ので、液晶層の内部に異物があるか否かについても検査
が行われる場合がある。
【０００４】ここで、上記検査は、単に製造された液晶
パネルの良・不良を知り、不良品を排除するために行わ
れる場合もあり、また、製造された液晶パネルの液晶層
の厚さその他の特性値を獲得し、液晶パネルの品位の度
合を特定し、クラス分けを行うために行われたり、結果
をフィードバックして製造ラインの製造条件を微調整す
るための管理データを得るために行われる場合もあるな
ど、液晶パネルの評価を行うための行為として広く用い
られているものである。
【０００５】従来の液晶表示装置の製造工程において
は、図７（ａ）に示すように、液晶層１０ａを備えた液
晶パネル１０を検査する場合には、環状の光源１１によ
り輪帯照明を行い、光源１１から放出された光を偏光板
１２によって直線偏光に変換し、この直線偏光を液晶パ
ネル１０に照射し、その反射光を偏光板１３に通して、
最終的に色彩計１４(その他ＣＣＤカメラやフォトマ
ル、分光計でも構わない)によって反射光を解析すると
いう方法が採用される場合がある。
【０００６】また、図７（ｂ）に示すように、点状光源
とみなすことができる光源１５から放出された光を、偏
光板１６を介して液晶パネル１０に照射し、その反射光
を、偏光板１７を介して斜めに設置された色彩計１８に
よって検出するという方法もある。
【０００７】上記の図７に示す方法においては、光軸を
基準とした場合の光入射側の偏光板１２，１６の偏光透
過軸の方向と、光検出側の偏光板１３，１７の偏光透過
軸の方向とが適宜の関係、例えば２０〜６０度の角度差
を有する関係、になるように設置することによって検出
光の色相が液晶層の厚さに応じて変化することから、色
彩計１４，１８によって撮影された画像の色相に基づい
て液晶層の厚さの異常や異物の有無を検査するようにし
ている。
【０００８】ここで、液晶パネル１０に入射した照明光
の正反射光を色彩計に入れてしまうと、液晶パネル１０
を構成する基板１０ｂ，１０ｃの界面からの正反射光に
よって、液晶層１０ａを透過した反射光成分の光量比が
小さくなり、検出精度が低下してしまうため、図７
（ａ）及び（ｂ）に示すように、正反射光が色彩計１
４，１８に入らないように、液晶パネル１０に対する照
明光の入射角と、色彩計１４，１８によって検出される
検出光の射出角との間に角度差を付けた状態で、正反射
光以外の反射光、すなわち拡散光、のみを検出すること
により検査を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の液晶パネルの検査方法においては、光源１１，１５
から放出された光を偏光板１２，１６に通してから液晶
パネル１０に照射し、その正反射光を避け、拡散光のみ
を色彩計１４，１８にて受光しているので、色彩計１
４，１８に入射する光量が少なくなり、検出信号のＳ／
Ｎ比（信号・雑音比）が悪いため、精度の高い検査を行
うことが困難であるという問題点がある。
【００１０】また、上記の色彩計１４，１８にて検出さ
れる反射光は正反射光ではなく拡散光であるので、その
うちの液晶層１０ａを通過してきた光成分が必ずしも液
晶層１０ａの状況を正確に反映しているものではないと
考えられ、このことからも正確な液晶層１０ａの情報を
検出することができないという問題点がある。
【００１１】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、従来方法よりも液晶層に関する情
報を精度良く獲得することのできる新規の液晶パネルの
評価方法及び評価装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の液晶パネルの評価方法は、液晶パネルを光学
的に評価するための液晶パネルの評価方法であって、前
記液晶パネルに対して所定状態の偏光を入射させ、その
正反射光における前記液晶パネルに設けられた液晶層を
通過してきた偏光成分の比率を増大させて検出光とし、
該検出光を元にパネル評価を行うことを特徴とする。
【００１３】この発明によれば、液晶パネルに所定状態
の偏光を入射させ、その正反射光における液晶層を通過
してきた偏光成分の比率を増大させて検出光とし、この
検出光を元にパネル評価を行うことにより、正反射光を
用いることによって検出光量を従来のパネル評価方法よ
りも増大させることができるので、検出精度を向上させ
ることが可能になる。また、正反射光のうちの液晶層を
通過してきた偏光成分を増大させることにより、液晶パ
ネルの基板表面で反射された光等のように液晶層を通過
することなく出射された正反射光の混入割合を低減する
ことができるので、検出精度の悪化を抑制することが可
能になる。
【００１４】ここで、本願明細書における「正反射光」
とは、液晶パネルに入射した偏光の入射角とほぼ等しい
出射角を有する反射光を言う。また、単に「反射光」と
言うときは、正反射光と、この正反射光以外の拡散光と
を含むものとする。
【００１５】本発明の別の液晶パネルの評価方法は、反
射型の液晶パネルを光学的に評価するための液晶パネル
の評価方法であって、前記液晶パネルに対して所定状態
の偏光を入射させ、その正反射光における前記液晶パネ
ルに設けられた液晶層を通過してきた偏光成分の比率を
増大させて検出光とし、該検出光を元にパネル評価を行
うことを特徴とする。本発明の液晶パネルの評価方法
は、反射型の液晶パネルを評価する場合に、特に高い検
出感度を得ることができる。
【００１６】本発明のさらに別の液晶パネルの評価方法
は、液晶パネルを光学的に評価するための液晶パネルの
評価方法であって、前記液晶パネルの液晶層の背面側に
は反射手段が配置されており、前記液晶パネルに対して
所定状態の偏光を入射させ、その正反射光における前記
液晶パネルに設けられた液晶層を通過してきた偏光成分
の比率を増大させて検出光とし、該検出光を元にパネル
評価を行うことを特徴とする。ここで、反射手段とは、
液晶パネル内に組み込まれた反射層や反射板（液晶パネ
ルの背面側の基板外面上に配置されている場合も含
む。）であってもよく、或いは、液晶パネルとは別に
（例えば装置側に）設置された反射手段であってもよ
い。後者の場合には、液晶パネルが透過型液晶パネル或
いは半透過型液晶パネルであっても高い検出感度を得る
ことが可能になる。
【００１７】本発明において、前記偏光は第１の振動面
を有する偏光成分を主体とするものであり、前記検出光
は、前記正反射光のうちの主として前記第１の振動面を
有する偏光成分を削減したものであることが好ましい。
【００１８】本発明において、前記検出光は、前記正反
射光から主として前記第１の振動面とほぼ直交する第２
の振動面を有する偏光成分を抽出したものであることが
さらに好ましい。
【００１９】また、本発明の別の液晶パネルの評価方法
は、液晶層を備えた液晶パネルを光学的に評価するため
の液晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネルに対
して第１の振動面を有する直線偏光を入射させ、その反
射光のうちの前記第１の振動面と略直交する第２の振動
面を有する偏光成分を検出光とし、該検出光を元にパネ
ル評価を行うことを特徴とする。
【００２０】この発明によれば、第１の振動面を有する
直線偏光を液晶パネルに入射させ、その反射光のうちの
第２の振動面（第１の振動面と略直交する振動面）を有
する偏光成分を検出光として用いることにより、液晶パ
ネルの基板界面からの正反射光（直接反射光）を低減
し、液晶層を通過して偏光状態の変化した光を主として
検出することができるので、入射角とほぼ等しい出射角
で放出される正反射光を検出して液晶パネルの液晶層の
評価を行うことが可能になる。
【００２１】本発明において、前記検出光に基づいて前
記液晶層の厚さを求めることが好ましい。
【００２２】本発明において、前記検出光の分光スペク
トルの極値の波長若しくは周波数位置に基づいて前記液
晶層の厚さを求めることが望ましい。この手段によれ
ば、検出光の分光スペクトルの極値の波長位置及び周波
数位置は、検出光の色相にはほとんど影響を受けないの
で、カラーフィルタを有するカラー液晶パネルなど、液
晶層の厚さ以外の色相に影響を与える構造を有する液晶
パネルに対しても、液晶層の厚さ測定を支障なく行うこ
とが可能になる。
【００２３】本発明において、前記検出光に基づいて前
記液晶層内の異物を調べることが好ましい。液晶層を通
過してきた光成分の比率が増大した検出光を検出するこ
とによって、液晶層内の異物（液晶パネルの基板内面上
に付着した異物を含む。）を確実に検知することができ
る。
【００２４】次に、本発明の液晶パネルの評価装置は、
液晶パネルを光学的に評価するための液晶パネルの評価
装置であって、所定状態の偏光を前記液晶パネルに対し
て照射する偏光照射手段と、前記液晶パネルから放出さ
れる正反射光を受け、該正反射光のうち前記液晶パネル
に設けられた液晶層を通過してきた偏光成分の比率を増
大させた検出光を得るための検光手段と、該検出光を検
出する光検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００２５】また、本発明の別の液晶パネルの評価装置
は、液晶層を有する液晶パネルを光学的に評価するため
の液晶パネルの評価装置であって、第１の振動面を備え
た直線偏光を前記液晶パネルに対して照射する偏光照射
手段と、前記液晶パネルから放出される反射光を受け、
該反射光のうちの前記第１の振動面を備えた偏光成分を
削減して検出光を得るための検光手段と、該検出光を検
出する光検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００２６】本発明のさらに別の液晶パネルの評価方法
は、液晶層を備えた液晶パネルを光学的に評価するため
の液晶パネルの評価方法であって、前記液晶層の背面側
に反射手段が設けられており、前記液晶パネルに対して
第１の振動面を有する直線偏光を前記液晶層の前面側か
ら入射させ、その反射光のうちの前記第１の振動面と略
直交する第２の振動面を有する偏光成分を検出光とし、
該検出光を元にパネル評価を行うことを特徴とする。こ
こで、反射手段とは、液晶パネル内に組み込まれた反射
層や反射板（液晶パネルの背面側の基板外面上に配置さ
れている場合も含む。）であってもよく、或いは、液晶
パネルとは別に（例えば装置側に）設置された反射手段
であってもよい。後者の場合には、液晶パネルが透過型
液晶パネル或いは半透過型液晶パネルであっても高い検
出感度を得ることが可能になる。
【００２７】本発明において、前記偏光照射手段は、光
源と、該光源から放出される光から前記偏光を得るため
の偏光手段とを有することが好ましい。
【００２８】本発明において、前記偏光手段の偏光透過
軸と、前記検光手段の偏光吸収軸とが光軸を基準として
相互に略直交していることが好ましい。
【００２９】本発明において、前記検出光に基づいて前
記液晶層の厚さを求める手段を備えていることが好まし
い。
【００３０】本発明において、前記液晶層の厚さを求め
る手段は、前記検出光の分光スペクトルの極値の波長若
しくは周波数位置に基づいて前記液晶層の厚さを導出す
るものであることが好ましい。
【００３１】本発明において、前記検出光に基づいて前
記液晶層内の異物の有無を示す手段を備えていることが
好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る液晶パネルの評価方法及び評価装置の実施形態に
ついて詳細に説明する。
【００３３】［第１実施形態］図１は、本発明に係る液
晶パネルの評価方法に用いる評価装置の第１実施形態の
構成を模式的に示す概略構成図である。
【００３４】本実施形態の評価装置２０は、液晶パネル
１０を載置する基台２１の上方に、ハロゲンランプ、Ｌ
ＥＤ（発光ダイオード）、ＣＦＬ（冷陰極管）等からな
る光源２２と、光ファイバー等からなる導光器２３と、
導光路２３の先端に設けられた集光レンズ等からなる集
光器２４と、集光器２４の先に配置された偏光子として
用いられる偏光板２５とを有する入射光学系が設けられ
ている。
【００３５】また、基台２１の上方には、上記入射光学
系と対向するように、検光子として用いられる偏光板２
６と、この偏光板２６の先に配置された集光レンズ等か
らなる集光器２７と、集光器２７に接続された光ファイ
バー等からなる導光器２８と、導光器２８に接続された
分光計、ＣＣＤカメラ等からなる光検出器２９とを有す
る検出光学系が設けられている。
【００３６】光検出器２９によって得られた検出データ
は、評価処理部３０に送られるようになっている。評価
処理部３０は、上記検出データの演算処理機能を有する
ものであることが好ましく、特に、ＭＰＵ（マイクロプ
ロセッサユニット）等のように動作プログラムに基づい
て演算処理を行うように構成されたものであることが望
ましい。
【００３７】基台２１は、駆動機構３１によって例えば
図の紙面と直交する方向に移動可能に構成されている。
一方、上記入射光学系及び検出光学系の少なくとも一部
（例えば、集光器２４、偏光板２５、偏光板２６及び集
光器２７）は、駆動機構３２によって例えば図示左右方
向に移動可能に構成されている。したがって、上記駆動
機構３１，３２によって、入射光学系及び検出光学系
と、基台２１上に載置された液晶パネル１０とを、液晶
パネル１０のパネル面と平行な仮想平面上において自由
に相対移動させることができる。なお、入射光学系及び
検出光学系と、貴台２１との少なくとも一方を適宜に移
動可能に構成することによって、上記駆動機構３１，３
２と機能的に等価な各種の駆動機構を構成することがで
きる。
【００３８】図２は、本実施形態の評価装置２０によっ
て液晶パネル１０の評価を行う場合の光路を模式的に示
すものである。ここで、液晶パネル１０が、基板１０ｂ
と基板１０ｃとをシール材１０ｄによって貼り合わせ、
両基板１０ｂ，１０ｃの間に液晶層１０ａを挟持し、基
板１０ｃの内面上に反射層１０ｅを備えた反射型の液晶
パネルである場合について説明する。
【００３９】上記の入射光学系において偏光板２５は所
定方向（例えば、光軸と直交する平面と、入射光及び出
射光の光軸を含む平面と交線の方向Ｐ）と平行な偏光透
過軸２５ｔを有するとともに、光軸と直交する平面及び
上記の所定方向と直交する方向（例えば、上記方向Ｐ及
び光軸と直交する方向Ｓ）と平行な偏光吸収軸２５ａを
有する。この偏光板２５を透過することによって上記偏
光透過軸２５ｔの方向を含む振動面を有する直線偏光Ｌ
ｉが形成され、液晶パネル１０に入射角θｉで入射す
る。
【００４０】これに対して、上記の検出光学系は、入射
角θｉで入射した直線偏光Ｌｉの正反射光を検出するよ
うに設定されており、入射角θｉとほぼ等しい出射角θ
ｏで液晶パネル１０から出射される正反射光が偏光板２
６に入射し、最終的に上記光検出器２９に導かれるよう
になっている。偏光板２６は、偏光板２５の偏光透過軸
２５ｔに対して光路を基準として平行な偏光吸収軸２６
ａを有し、偏光板２５の偏光透過軸２５ｔに対して光路
を基準として直交する偏光透過軸２６ｔを有する。
【００４１】上記の直線偏光Ｌｉが液晶パネル１０に入
射するとき、液晶パネル１０の上側の基板（例えばガラ
ス、プラスチック等からなるもの）１０ｂの表面で反射
する第１反射光Ｌ１が入射角θｉの値に応じて発生す
る。また、第１反射光Ｌ１以外の光は基板１０ｂを透過
し、基板１０ｂと液晶層１０ａとの境界部分（例えば基
板１０ｂと、この基板１０ｂの内面上に形成された内面
構造、例えば図示しない透明電極、硬質保護膜、配向膜
などとの境界、或いは、この内面構造と液晶層１０ａと
の境界など）において反射され、第２反射光Ｌ２とな
る。そして、さらに上記第１反射光Ｌ１及び第２反射光
Ｌ２以外の光は、液晶層１０ａを透過して、その背後に
ある基板１０ｃの内面上に形成された内面構造及びこの
内面構造の一部である反射層１０ｄにて反射され、第３
反射光Ｌ３となる。
【００４２】上記検出光学系は、上記の第１反射光Ｌ
１、第２反射光Ｌ２及び第３反射光Ｌ３とが混合された
出射偏光Ｌｒとなって上記偏光板２６に入射する。この
とき、出射偏光Ｌｒのうち第１反射光Ｌ１及び第２反射
光Ｌ２は通常、液晶パネル１０に入射した直線偏光Ｌｉ
とほぼ同じ偏光状態を備えているので、偏光吸収軸２６
ａを有する偏光板２６によって吸収される。一方、液晶
層１０ａを通過してきた第３反射光Ｌ３は、液晶層１０
ａを通過することによって、液晶層１０ａの所定のリタ
デーション（液晶層１０ａ内の液晶分子の光学異方性Δ
ｎと、液晶層１０ａの厚さｄとの積）によって直線偏光
Ｌｉの偏光状態が変化し、当初の直線偏光Ｌｉとは異な
る偏光（例えば楕円偏光）となっているので、第３反射
光Ｌ３のみが偏光板２６の偏光透過軸２６ｔの方向に振
動する偏光成分を有していることとなり、当該偏光成分
は偏光板２６を透過し、検出光Ｌｏとして上記光検出器
２９において検出される。
【００４３】本実施形態では、基板１０ｂの界面反射等
によって液晶層１０ａを通過せずに反射した第１反射光
Ｌ１及び第２反射光Ｌ２は偏光板２６によって遮断さ
れ、液晶層１０ａを通過してきた第３反射光Ｌ３の所定
の偏光成分のみを検出することができるので、液晶層１
０ａに影響を受けていない光成分を低減することができ
ることから、その検出光Ｌｏは液晶層１０ａによって変
化を受けた偏光状態に強く依存した特性（光強度、色
相、分光スペクトル分布等）を有することとなる。
【００４４】上記検出光Ｌｏは、直線偏光Ｌｉが液晶層
１０ａ内を往復透過してその偏光状態が液晶層１０ａの
リタデーションに応じて旋光され若しくは複屈折されて
なる第３反射光Ｌ３のうち、液晶層１０ａを透過しない
第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２と同じ偏光状態の成
分を除去した残りの偏光成分で構成されている。その結
果、この検出光Ｌｏは、液晶層１０ａのリタデーション
Δｎ・ｄに応じた光強度、或いは、リタデーションΔｎ
・ｄの色分散特性に応じた色相や分散スペクトルを備え
ている。したがって、検出光Ｌｏの光強度、色相又は分
散スペクトルと、液晶層１０ａのリタデーションとの間
には相関があることとなるので、この相関を理論的に定
め、或いは実験若しくはシミュレーション等によって定
めることにより、検出光Ｌｏの光強度、色相又は分散ス
ペクトルに基づいて液晶層１０ａのリタデーションΔｎ
・ｄ、或いは、液晶のΔｎが既知であれば液晶層１０ａ
の厚さｄを求めることが可能になる。
【００４５】例えば、検出光Ｌｏの光強度は、上記第３
反射光の位相差に応じて増減する。また、検出光Ｌｏの
色相は上記第３反射光の偏光状態の変化量に応じて色度
図上を移動する。さらに、分散スペクトルの極値（極小
値又は極大値）もまた上記第３反射光の偏光状態の変化
量に応じて周波数が変化する。
【００４６】ここで、上記の入射角θｉ＝出射角θｏは
０度以上９０度未満の適宜の角度で構わないが、その直
線偏光Ｌｉにおける基板１０ｂの表面に対する臨界角
（全反射角）θｔｈを越えると、直線偏光Ｌｉが基板１
０ｂの表面で全反射され、液晶層１０ａに光が入射しな
くなるので、実際にはθｉ＝θｏが０度以上でθｔｈ未
満である角度範囲で行う。この角度範囲内においても、
なるべく角度を大きくすることが液晶層１０ａ内の光路
長を大きくでき、その結果、液晶層１０ａに対する検出
感度を高めることができる点で好ましいが、液晶パネル
１０内の光路長が長くなる分、検出光Ｌｏの光強度その
ものは低下する。
【００４７】本実施形態では、正反射光を利用すること
によって従来の装置よりも検出光Ｌｏの光強度及び感度
を高めることができる。また、これによって、光源の光
量を低下させても支障なく検出が可能になるので、上記
のように光ファイバー等を用いた光学系を構成するな
ど、光学系設計の自由度が増大する。
【００４８】［第２実施形態］次に、図３を参照して本
発明に係る第２実施形態について説明する。ここで、評
価する液晶パネル１０は図２に示すものと同様のもので
あるので、その説明は省略する。
【００４９】この実施形態の評価装置４０は、光源４１
と、この光源４１から放出される光を直線偏光に変換す
る偏光板４２と、偏光板４２から照射される直線偏光を
液晶パネル１０に照射するとともに、その反射光を垂直
に屈折させるビームスプリッタ４３と、ビームスプリッ
タ４３によって屈折された反射光を受ける偏光板４４
と、偏光板４４を透過した光を検出する光検出器４５
と、光検出器４５によって得られた検出データを処理す
る評価処理部４６とを備えている。
【００５０】この実施形態において、偏光板４２の偏光
透過軸４２ｔは図の紙面に直交する方向に設定され、偏
光板４４の偏光吸収軸４４ａも図の紙面と直交する方向
に設定されている。また、ビームスプリッタ４３は、プ
リズム４３ａ，４３ｂを重ねたものであり、偏光板４４
と反対側の端面に遮光層４３ｃが形成されている。
【００５１】この実施形態において、光源４１から放出
された光は偏光板４２を通過して偏光透過軸４２ｔと平
行な振動面を有する直線偏光になり、ビームスプリッタ
４３のプリズム４３ａと４３ｂとの界面を透過した光Ｌ
ｉが液晶パネル１０に入射する。この入射光Ｌｉは液晶
層１０ａを通過した後に反射されて反射光Ｌｒとして再
びビームスプリッタ４３へ戻り、ビームスプリッタ４３
におけるプリズム４３ａと４３ｂとの界面で反射された
光が偏光板４４に入射し、ここで、偏光板４４の偏光吸
収軸４４ａと平行な振動面を有する偏光成分を吸収し、
その残り成分が検出光Ｌｏとして光検出器４５にて検出
される。
【００５２】この実施形態は、液晶パネル１０に対する
光の入射角θｉ及び出射角θｏが共に０度である場合を
示している。ここで、反射光Ｌｒには、液晶パネル１０
の基板１０ｂの表面反射など、液晶層１０ａを通過せず
に出射される反射光成分と、液晶層１０ａを通過してき
た反射光成分とが共に含まれている。液晶層１０ａを通
過せずに出射される反射光成分は、基本的に入射光Ｌｉ
と同様に図の紙面に直交する振動面を有する偏光成分で
あり、偏光板４４によって吸収される。液晶層１０ａを
通過してきた反射光成分は、液晶層１０ａのリタデーシ
ョンに応じて入射光Ｌｉの直線偏光に対して偏光状態が
変化するので、図の紙面と平行な振動面を有する偏光成
分を備えている場合があり、この偏光成分は偏光板４４
を透過して光検出器４５にて検出される。
【００５３】本実施形態では、偏光板４２の偏光透過軸
４２ｔと偏光板４４の偏光吸収軸４４ａとが光軸を基準
とした場合に光軸に対して同方向に設定されているの
で、液晶パネル１０に照射された入射光Ｌｉの正反射光
を検出光学系にそのまま取り込んでも液晶層１０ａを通
過してきた光成分を抽出して検出することができる。し
たがって、検出光Ｌｏの光強度を向上させることができ
るため、検出精度を向上させることができる。また、検
出光Ｌｏは液晶層１０ａを通過してきた光成分を主体と
したものであるので、検出信号のＳ／Ｎ比を高めること
が可能になる。
【００５４】［第３実施形態］次に、図８に示すカラー
反射型液晶パネルに対して上記各実施形態と同様の物理
的構成を有する評価装置を用いて検出光Ｌｏから液晶層
１０ａの厚さｄを求める評価手順を採用した本発明の第
３実施形態について、図４乃至図６を参照して説明す
る。この実施形態の評価装置の概略構成は第１実施形態
又は第２実施形態と同様であるので、その説明は省略す
る。
【００５５】まず、図８を参照して、本実施形態の評価
装置の測定対象であるカラー反射型液晶パネル１００の
構造について説明する。この液晶パネル１００は、基板
１０１，１０２をシール材１０３によって貼り合わせ、
基板間に液晶層１０４を配置したものである。基板１０
１の内面上には、ＩＴＯ等の透明導電体からなる透明電
極１１１が形成されている。この透明電極１１１の表面
上にはＳｉＯ２等からなる硬質保護膜１１２が形成され
ている。さらに、硬質保護膜１１２の表面上に配向膜１
１３が形成され、この配向膜１１３の表面にはラビング
処理が施されている。
【００５６】一方、基板１０２の内面上には、Ａｌ等の
金属膜からなる反射層１１４が形成され、この反射層１
１４の上には絶縁層１１５が形成されている。絶縁層１
１４の上には透明電極１１６が形成されている。この透
明電極１１６の上には着色層１１７が形成され、この着
色層１１７を、表面を平坦化するための保護膜１１８が
被覆している。着色層１１７は適宜のパターンで異なる
色調（例えば赤、緑、青）のものが配列するように構成
されている。着色層１１７と保護膜１１８はカラーフィ
ルタを構成している。保護膜１１８の上には配向膜１１
９が形成され、その表面にラビング処理が施されてい
る。
【００５７】このように構成されたカラー反射型液晶パ
ネル１００においては、着色層１１７を備えたカラーフ
ィルタが形成されていることにより、液晶層１０４を通
過した光はカラーフィルタを通過することとなり、所定
の色調を呈することとなる。着色層１１７は隣接する画
素間で異なる色相を有するとともに、色相のばらつきや
その再現性の低さが存在するので、上述の検出光Ｌｏの
色相を用いた液晶層の厚さを求める方法を用いることは
難しい。そのため、本実施形態では、以下に詳述する方
法によって液晶層１０４の厚さを求めるように構成して
ある。
【００５８】本実施形態においては、上記光検出器２
９，４５として分光ユニットを用いる。この分光ユニッ
トは、上記検出光Ｌｏの少なくとも可視光領域における
分光スペクトル若しくはこれに対応する検出データを得
ることができるものであり、例えば、分光素子を用いた
分光計、マルチプレクス分光法を用いた分光装置、マル
チチャンネル分光計などのいずれであってもよい。
【００５９】分光ユニットにおいては、上記の光路に沿
って到達した光の可視光領域の分光スペクトル自体、若
しくは、この分光スペクトルと等価な、すなわち所定の
数学的演算によって分光スペクトルを導出可能な、種々
の光学的パラメータ（複素誘電率等）が検出される。
【００６０】上記検出光Ｌｏの分光スペクトルの一例を
図４に示す。この分光スペクトルにおいては、可視光領
域中に極小値Ｍｂ、極大値Ｍｐが存在する。これらの極
小値Ｍｂの得られる波長λｂ、極大値Ｍｐの得られる波
長λｐは、液晶表示パネル１０の液晶層１０ａの厚さｄ
との間に所定の相関を有している。
【００６１】一般に、液晶の光学特性、すなわち光学異
方性Δｎ、ツイスト角θ、液晶層１０ａの厚さｄ、偏光
板２５，４２の透過偏光軸と偏光板２６，４４の透過偏
光軸との間の光軸周りの角度φ（本実施形態の場合には
９０度）、光源の発光スペクトル、第１基盤及び第２基
盤の光学特性に基づいて、ジョーンズベクトル法や、４
×４マトリクス法を用いることにより、上記分光スペク
トルを導出することができる。そして、この分光スペク
トルにおける上記極小値Ｍｂ及び極大値Ｍｐの位置、す
なわち波長λｂ，λｐを上記パラメータにて表すことが
できる。したがって、光源、入射側光学系及び出射側光
学系の光学的条件が一定であれば、所定のΔｎ、θ、φ
であるときの液晶層１０ａの厚さｄを、上記波長λｂ又
はλｐの関数Ｆ（λ）で表すことができる。この厚さを
示す関数ｄ＝Ｆ（λ）は、実用的には波長λｂ又はλｐ
の１次から４次の関数で表すことが可能である。
【００６２】図４には、液晶層１０ａの厚さｄを変化さ
せたとき（ｄ＝ｄ０、ｄ＝ｄ０−Δｄ）の２つの分光ス
ペクトルを示してある。通常、可視光領域の上記波長λ
ｂ，λｐは、液晶層１０ａの厚さｄが増加すると上記関
数Ｆ（λ）に従って単調に増大する。なお、上記関数Ｆ
（λ）は、あらかじめ実験を繰り返して得たデータから
求められた実験式であっても構わない。
【００６３】図５は、液晶表示パネル１０として図２に
示すようなカラーフィルタを備えていないモノクロパネ
ルＡと、図８に示すようなカラーフィルタを備えたカラ
ーパネルＢ及びＣとを用いた場合について、それぞれ上
記の分光スペクトルを示したものである。ここで、カラ
ーパネルＢとカラーパネルＣとは互いに異なる色相の着
色層を備えたカラーフィルタを有するものである。この
場合、測定ばらつきを低減するために、上記分光ユニッ
トにて分光される光の範囲は、それぞれ液晶表示領域中
における複数の画素を含む領域を通過した範囲に設定し
ている。
【００６４】図５に示すように、カラーフィルタの有
無、カラーフィルタの種類等によって分光スペクトルは
大きく変化するが、上記極小値Ｍｂ及び極大値Ｍｐの位
置はほとんど変化せず、上記波長λｂ，λｐはほぼ一定
である。したがって、上記の関数Ｆ（λ）を用いて液晶
層の厚さｄを求める場合には、カラーフィルタの有無や
フィルタ色調の変化によって検出値が影響を受けること
はほとんどない。
【００６５】図６は、上記の評価処理部３０，４６を動
作させるための動作プログラムの概略フローチャートを
示すものである。まず、評価装置に液晶表示パネル１０
がセットされ、また、操作者等によりキーボード等の入
力装置（図示せず）から所定のデータが入力されると、
その入力データを評価処理部３０，４６内のメモリに保
存する。この入力データは、セル条件、すなわち液晶の
光学異方性Δｎ及びツイスト角θ、偏光板２５，４２及
び２６，４４の透過偏光軸の角度φ、パネル基板の厚さ
や材質或いは光学特性等である。また、評価処理部は液
晶層１０ａの厚さｄの目標値ｄ０も受け、記録する。
【００６６】上記の入力されたセル条件や目標値に基づ
いて評価処理部３０，４６は上記関数Ｆ（λ）を求め
る。この関数Ｆ（λ）は、液晶層１０ａの厚さｄと、上
記波長λｂ又はλｐとの関係を示すものである。本実施
形態では分光スペクトルの極小値Ｍｂに対応する波長λ
ｂを用いている。
【００６７】次に、外部から入力されるスタート指令を
待ち、スタート指令が入力されると、測定位置を適宜の
箇所にセットして、分光計測を開始する。そして、分光
ユニットから分光データが評価処理部３０，４６に送出
され、評価処理部は分光データに基づいて上記波長λｂ
を求める。
【００６８】そして、上記波長λｂから上記関数Ｆ
（λ）を用いて液晶層１０ａの厚さｄを算出し、この算
出された厚さｄや、目標値ｄ０との差Δｄ＝│ｄ−ｄ０
│（ｄとｄ０の差の絶対値）等を外部（例えば表示手段
や記録手段等）に出力する。
【００６９】その後、予め定められた計測パターンに応
じて計測箇所を変える場合、例えば液晶パネル１０の複
数の箇所において計測を行う場合には、駆動機構により
液晶パネル１０と光学系との相対的位置関係を変化さ
せ、別の箇所にて上述と同様に繰り返し計測を行う。
【００７０】以上説明した本実施形態においては、精度
良く、しかも、カラーフィルタの有無や色相のばらつき
などにほとんど影響されることなく、液晶パネルの液晶
層の厚さを検出することができる。
【００７１】上記実施形態において、液晶層の厚さを求
めるために分光スペクトルの波長λｂを用いているが、
λｐを用いても良く、また、当該波長に相当する周波数
や、これらに関連付けられた種々の対応値を用いても構
わない。
【００７２】尚、本発明の評価方法及び評価装置は、上
述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。
【００７３】例えば、上記各実施形態では反射型或いは
半透過型の液晶パネルに対して評価を行う方法について
説明しているが、反射型や半透過型の液晶パネルでな
く、透過型の液晶パネルであっても、液晶層を通過した
後に生ずる界面反射光が存在するので、この界面反射光
に基づいて上記と同様に液晶層に関する評価を行うこと
ができる。この場合、外部に反射鏡、反射板等の反射手
段を用いても良い。透過型の液晶パネルの背面側に反射
手段を配置することで、透過型の液晶パネルであっても
上述の評価装置によって評価を行うことが出来る。ま
た、半透過型の液晶パネルを評価する場合においては、
上記と同様に反射手段を設けることにより、反射光強度
を高めることができ、より高い検出感度を得ることがで
きる。
【００７４】また、上記実施形態では液晶層の厚さを求
める方法について詳述しているが、液晶層の厚さに限ら
ず、液晶層のリタデーションΔｎ・ｄを求めたり、液晶
層中の異物の有無を確認する場合などにも同様に用いる
ことができる。例えば、液晶層中の異物の有無について
は、光の照射位置をパネル面に沿って走査し、複数箇所
にて上記検出光Ｌｏを検出して構成した画像に基づいて
目視で確認する方法、或いはまた、上記の関数Ｆ（λ）
を複数箇所にて算出し、異物が存在すると関数Ｆ（λ）
が目標値ｄｏよりも大きく変化することを利用するなど
の方法によって異物の存在を確認する方法などを用いる
ことができる。
【００７５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
液晶パネルの液晶層に関する情報を高いＳ／Ｎ比で取り
出すことができ、高い精度で液晶パネルを評価すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る評価装置の第１実施形態の構造を
模式的に示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の測定原理を模式的に示す拡大説
明図である。
【図３】本発明に係る評価装置の第２実施形態の構造を
模式的に示す概略構成図である。
【図４】本発明の評価装置によって検出された分光スペ
クトルを示すグラフである。
【図５】カラーフィルタの有無その他の条件が異なる液
晶パネルに対して、本発明の評価装置により検出した分
光スペクトルの例を示すグラフである。
【図６】本発明に係る評価装置の第３実施形態の動作プ
ログラムの概要を示す概略フローチャートである。
【図７】従来の液晶パネルに対する評価装置の構成例を
示す概略構成図（ａ）及び（ｂ）である。
【図８】カラー反射型液晶パネルの構造を模式的に示す
概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 液晶パネル １０ａ 液晶層 １０ｂ，１０ｃ 基板 １０ｅ 反射層 ２０，４０ 評価装置 ２１ 基台 ２２，４１ 光源 ２３ 導光器（入射側） ２４ 集光器（入射側） ２５，４２ 偏光板（入射側） ２６，４４ 偏光板（出射側） ２７ 集光器（出射側） ２８ 導光器（出射側） ２９，４５ 光検出器（分光ユニット） ３０，４６ 評価処理部（ＭＰＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 BB01 BB22 CC25 DD04 FF24 GG02 GG07 JJ03 JJ26 LL02 LL33 LL34 LL46 LL67 MM02 QQ28 2G051 AA90 AB20 BA11 BB17 BB20 CA06 CB01 CC20 EA25 2H088 FA11 MA20

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶パネルを光学的に評価するための液
    晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネルに対して
    所定状態の偏光を入射させ、その正反射光における前記
    液晶パネルに設けられた液晶層を通過してきた偏光成分
    の比率を増大させて検出光とし、該検出光を元にパネル
    評価を行うことを特徴とする液晶パネルの評価方法。
  2. 【請求項２】 反射型の液晶パネルを光学的に評価する
    ための液晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネル
    に対して所定状態の偏光を入射させ、その正反射光にお
    ける前記液晶パネルに設けられた液晶層を通過してきた
    偏光成分の比率を増大させて検出光とし、該検出光を元
    にパネル評価を行うことを特徴とする液晶パネルの評価
    方法。
  3. 【請求項３】 液晶パネルを光学的に評価するための液
    晶パネルの評価方法であって、前記液晶パネルの液晶層
    の背面側には反射手段が配置されており、前記液晶パネ
    ルに対して所定状態の偏光を入射させ、その正反射光に
    おける前記液晶パネルに設けられた液晶層を通過してき
    た偏光成分の比率を増大させて検出光とし、該検出光を
    元にパネル評価を行うことを特徴とする液晶パネルの評
    価方法。
  4. 【請求項４】 前記偏光は第１の振動面を有する偏光成
    分を主体とするものであり、前記検出光は、前記正反射
    光のうちの主として前記第１の振動面を有する偏光成分
    を削減したものであることを特徴とする請求項１乃至請
    求項３のいずれか１項に記載の液晶パネルの評価方法。
  5. 【請求項５】 前記検出光は、前記正反射光から主とし
    て前記第１の振動面とほぼ直交する第２の振動面を有す
    る偏光成分を抽出したものであることを特徴とする請求
    項４に記載の液晶パネルの評価方法。
  6. 【請求項６】 液晶層を備えた液晶パネルを光学的に評
    価するための液晶パネルの評価方法であって、前記液晶
    パネルに対して第１の振動面を有する直線偏光を入射さ
    せ、その反射光のうちの前記第１の振動面と略直交する
    第２の振動面を有する偏光成分を検出光とし、該検出光
    を元にパネル評価を行うことを特徴とする液晶パネルの
    評価方法。
  7. 【請求項７】 液晶層を備えた液晶パネルを光学的に評
    価するための液晶パネルの評価方法であって、前記液晶
    層の背面側に反射手段が設けられており、前記液晶パネ
    ルに対して第１の振動面を有する直線偏光を前記液晶層
    の前面側から入射させ、その反射光のうちの前記第１の
    振動面と略直交する第２の振動面を有する偏光成分を検
    出光とし、該検出光を元にパネル評価を行うことを特徴
    とする液晶パネルの評価方法。
  8. 【請求項８】 前記検出光に基づいて前記液晶層の厚さ
    を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいず
    れか１項に記載の液晶パネルの評価方法。
  9. 【請求項９】 前記検出光の分光スペクトルの極値の波
    長若しくは周波数位置に基づいて前記液晶層の厚さを求
    めることを特徴とする請求項８に記載の液晶パネルの評
    価方法。
  10. 【請求項１０】 前記検出光に基づいて前記液晶層内の
    異物を調べることを特徴とする請求項１乃至請求項９の
    いずれか１項に記載の液晶パネルの評価方法。
  11. 【請求項１１】 液晶パネルを光学的に評価するための
    液晶パネルの評価装置であって、所定状態の偏光を前記
    液晶パネルに対して照射する偏光照射手段と、前記液晶
    パネルから放出される正反射光を受け、該正反射光のう
    ち前記液晶パネルに設けられた液晶層を通過してきた偏
    光成分の比率を増大させた検出光を得るための検光手段
    と、該検出光を検出する光検出手段とを備えていること
    を特徴とする液晶パネルの評価装置。
  12. 【請求項１２】 液晶層を有する液晶パネルを光学的に
    評価するための液晶パネルの評価装置であって、第１の
    振動面を備えた直線偏光を前記液晶パネルに対して照射
    する偏光照射手段と、前記液晶パネルから放出される反
    射光を受け、該反射光のうちの前記第１の振動面を備え
    た偏光成分を削減して検出光を得るための検光手段と、
    該検出光を検出する光検出手段とを備えていることを特
    徴とする液晶パネルの評価装置。
  13. 【請求項１３】 前記偏光照射手段は、光源と、該光源
    から放出される光から前記偏光を得るための偏光手段と
    を有することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に
    記載の液晶パネルの評価装置。
  14. 【請求項１４】 前記偏光手段の偏光透過軸と、前記検
    光手段の偏光吸収軸とが光軸を基準として相互に略直交
    していることを特徴とする請求項１３に記載の液晶パネ
    ルの評価装置。
  15. 【請求項１５】 前記検出光に基づいて前記液晶層の厚
    さを求める手段を備えていることを特徴とする請求項１
    １乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶パネルの
    評価装置。
  16. 【請求項１６】 前記液晶層の厚さを求める手段は、前
    記検出光の分光スペクトルの極値の波長若しくは周波数
    位置に基づいて前記液晶層の厚さを導出するものである
    ことを特徴とする請求項１５に記載の液晶パネルの評価
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記検出光に基づいて前記液晶層内の
    異物の有無を示す手段を備えていることを特徴とする請
    求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶パ
    ネルの評価装置。
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