(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの表裏両側にそれぞれ偏光子及び検光子を配置し、前記偏光子及び前記検光子の偏光透過軸を前記液晶パネルにおける液晶配向状態に応じた所定方位に設定した状態で、前記偏光子、前記液晶パネル及び前記検光子を順次通過した光を採りこみ、前記液晶パネルのパネル面に沿った色調データの分布を含むカラー画像を取得し、前記色調データを、前記液晶パネルにおけるセル厚を含む所定のセル厚範囲内においてセル厚に対する線形性を有するセル厚相関データに変換して、該セル厚相関データの前記パネル面に沿った分布を得ることを特徴とする液晶パネルのセル厚測定方法。
【請求項２】
請求項１において、前記液晶パネルはＳＴＮ型液晶パネルであり、前記偏光子及び前記検光子の前記透過偏光軸の方位を、前記液晶パネルとの組み合わせによってブルーネガモードになるように設定し、前記色調データから色座標のｘ値を前記セル厚相関データとして求めることを特徴とする液晶パネルのセル厚測定方法。
【請求項３】
液晶パネル配置部の表裏両側に配置された偏光子及び検光子と、前記偏光子の手前に配置された光源と、前記検光子の先に配置され、前記光源から発せられた透過光に対する前記液晶パネルのパネル面に沿った色調データの分布を含むカラー画像を出力する撮像手段と、前記色調データを、前記液晶パネルにおけるセル厚を含む所定のセル厚範囲内においてセル厚に対する線形性を有するセル厚相関データに変換するデータ処理手段とを備えていることを特徴とする液晶パネルのセル厚測定装置。
【請求項４】
請求項３において、前記液晶パネルはＳＴＮ型液晶パネルであり、前記偏光子及び前記検光子の前記透過偏光軸の方位を、前記液晶パネルとの組み合わせによってブルーネガモードになるように設定し、前記データ処理手段は、前記色調データから色座標のｘ値を前記セル厚相関データとして求めることを特徴とする液晶パネルのセル厚測定装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、前記セル厚相関データの前記パネル面に沿った分布を出力する出力手段を備えていることを特徴とする液晶パネルのセル厚測定装置。
【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セル厚測定方法及びセル厚測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の液晶装置の製造工程においては、２枚の透明基板の表面上にそれぞれ透明電極を形成し、その上に配向膜を形成して所定のラビング処理を施し、シール材を介して２枚の透明基板を貼り合わせ、その間に液晶を注入してシール材を封止することにより液晶パネルを形成する。また、例えばＴＮ型やＳＴＮ型の液晶パネルにおいては、２枚の透明基板の表面上にそれぞれ偏光子及び検光子となる偏光板を貼着する。
【０００３】
上記の製造工程においては、形成された液晶パネルのセル厚（２枚の基板間の間隙、或いは、この間隙に注入された液晶層の厚さ）を測定することによって製造工程の条件設定を適宜修正する場合がある。液晶パネルのセル厚のばらつきは液晶装置の表示性能に直接に影響するため、きわめて厳重に管理されなければならないが、製造工程中のギャップ材散布密度等の管理困難なパラメータによって微妙に狂いが出る場合があるからである。
【０００４】
図５には、従来の液晶パネルのセル厚を測定する場合の測定装置の概略構成を示す。この装置においては、液晶パネル１０の表裏両側に偏光子となる偏光板２２と検光子となる偏光板２３とをそれぞれ配置する。偏光板２２の手前には光源２１が配置され、また、偏光板２３の先には色度計２５が配置される。液晶パネル１０においては、透明基板１１及び１２の表面上に透明電極１１ａ，１２ａがそれぞれ形成され、これらの上にさらに配向膜１１ｂ，１２ｂが形成される。配向膜１１ｂ，１２ｂにはそれぞれ所定方向にラビング処理が施されている。透明基板１１と１２はシール材１３を介して貼り付けられ、シール材１３の内側に液晶１４が封入されている。
【０００５】
上記測定装置においては、偏光板２２，２３の偏光透過軸が、液晶パネル１０の配向膜１１ｂ，１２ｂのラビング方向を基準とする所定方位に向くように設定する。この状態で、光源２１から発せられた光は偏光板２２を通過して直線偏光となり、液晶パネル１０を透過した後にさらに偏光板２３を通過してから色度計２５にて色調が検出される。
【０００６】
このとき、液晶パネル１０に入射した直線偏光は液晶１４によって変調される。液晶１４の直線偏光に対する変調度合は、液晶１４の屈折率異方性をΔｎ（＝ｎe−ｎo）とし、液晶層の厚さｄとすると、Δｎ・ｄで表されるリタデーションの値に比例する。上記直線偏光に対する液晶層による変調度合は波長に依存するので色度計２５によって検出される光は所定の色調に着色される。したがって、液晶層の厚さ、すなわち液晶パネルのセル厚が変化すると、リタデーションが変化して色度計２５によって検出される色調もまた変化する。
【０００７】
従来は、上記のような光学特性を利用して、あらかじめ基準のセル厚に対する基準の色調を求めておき、色度計２５によって検出された色調が基準の色調からずれている程度によってセル厚の基準値からのずれの度合を判定するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセル厚測定方法においては、前後に偏光子２２及び検光子２３を配置した液晶パネル１０に光を透過させ、その透過光を色度計２５によって検出しているので、透過光をスポット的に或いは平均的に検出することができるだけであり、液晶パネル１０のパネル面に沿ったセル厚に関する分布情報を得ることができないという問題点がある。
【０００９】
また、色度計２５によって検出される色調は少なくとも３つの独立した変数によって決定される量であって複雑であり、しかも液晶パネル１０のセル厚に対して１対１の相関を持っているとは限らないため、色調の変化だけではセル厚が基準値からずれているか否かしかわからず、セル厚の基準値に対するずれの程度を正確に把握することができないという問題点もある。
【００１０】
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、液晶パネルのセル厚分布を全体的に把握できるとともに、セル厚の基準値に対するずれ量（差異）を容易に把握できる測定方法及び測定装置を提供することにある。
【００１１】
【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セル厚測定方法は、液晶パネルの表裏両側にそれぞれ偏光子及び検光子を配置し、前記偏光子及び前記検光子の偏光透過軸を前記液晶パネルにおける液晶配向状態に応じた所定方位に設定した状態で、前記偏光子、前記液晶パネル及び前記検光子を順次通過した光を採りこみ、前記液晶パネルのパネル面に沿った色調データの分布を含むカラー画像を取得し、前記色調データを、前記液晶パネルにおけるセル厚を含む所定のセル厚範囲内においてセル厚に対する線形性を有するセル厚相関データに変換して、該セル厚相関データの前記パネル面に沿った分布を得ることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、偏光子、液晶パネル及び検光子を順次通過した光を採りこんでカラー画像を取得し、このカラー画像の色調データをセル厚相関データに変換して、このセル厚相関データのパネル面に沿った分布を得ることにより、セル厚のパネル面に沿った分布を正確に把握し、且つ、セル厚の基準値に対する実際のセル厚の差異の大小関係も容易に把握することが可能になる。
【００１３】
本発明において、前記液晶パネルはＳＴＮ型液晶パネルであり、前記偏光子及び前記検光子の前記透過偏光軸の方位を、前記液晶パネルとの組み合わせによってブルーネガモードになるように設定し、前記色調データから色度座標のｘ値を前記セル厚相関データとして求めることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、ＳＴＮ型液晶パネルにおいてブルーネガモードとなるように偏光子及び検光子の方位を設定すると、所定のセル厚範囲に相当する領域（例えば５〜６μｍ前後の領域）においてセル厚に対する色度座標ｘの線形性（色度座標ｘがセル厚の一次式で表される性質）が得られる。
【００１５】
なお、上記の線形性は厳密な意味での線形性に限られるものではなく、セル厚測定において許容し得る測定誤差の範囲内でほぼ満たされていれば足りる。
【００１６】
また、本発明の液晶パネルのセル厚測定装置は、液晶パネル配置部の表裏両側に配置された偏光子及び検光子と、前記偏光子の手前に配置された光源と、前記検光子の先に配置され、前記光源から発せられた透過光に対する前記液晶パネルのパネル面に沿った色調データの分布を含むカラー画像を出力する撮像手段と、前記色調データを、前記液晶パネルにおけるセル厚を含む所定のセル厚範囲内においてセル厚に対する線形性を有するセル厚相関データに変換するデータ処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明において、前記液晶パネルはＳＴＮ型液晶パネルであり、前記偏光子及び前記検光子の前記透過偏光軸の方位を、前記液晶パネルとの組み合わせによってブルーネガモードになるように設定し、前記データ処理手段は、前記色調データから色座標のｘ値を前記セル厚相関データとして求めることが好ましい。
【００１８】
本発明において、前記セル厚相関データの前記パネル面に沿った分布を出力する出力手段を備えていることが好ましい。
【００１９】
【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セル厚測定方法及びセル厚測定装置の実施形態について詳細に説明する。図１は本実施形態におけるセル厚測定の様子を示す概略構成図である。液晶パネル１０は従来例において説明したものと同じものであり、透明基板１１の表面上には配向膜１１ｂが形成され、一方、透明基板１２の表面上には配向膜１２ｂが形成されている。液晶パネル１０の表裏両側には上記と同様に偏光子である偏光板２２及び検光子である偏光板２３が配置され、偏光板２２の外側に光源２１が配置される。また、偏光板２３の外側には撮像手段であるＣＣＤカメラ２４が配置される。ＣＣＤカメラ２４の出力は所定の入出力回路を介してコンピュータ装置２６に入力され、コンピュータ装置２６にはモニタ２７が接続される。このコンピュータ装置２６は、良く知られているように、ＣＰＵ（中央演算ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの情報記憶手段（メモリ）、信号及びデータバス、入出力回路等を備えたマイクロプロセッサユニットである。
【００２０】
ＣＣＤカメラ２４は偏光板２３から射出される透過光を採りこんで所定のカラー画像を取得し、このカラー画像データをコンピュータ装置２６に送出する。コンピュータ装置２６は、あらかじめＲＯＭやハードディスク等に格納されたデータ処理プログラムを実行することにより、ＣＣＤカメラ２４から出力されたカラー画像データに演算処理を加えて後述するセル厚相関データに変換し、このセル厚相関データを用いて形成された再構成画像をモニタ２７に出力することができるように構成されている。また、ＣＣＤカメラ２４から出力される上記カラー画像データを直接にモニタ２７に出力することも可能である。
【００２１】
上記偏光板２２，２３は図示しない枠体等の支持部材に対してそれぞれ光軸周りに回転可能に取り付けられており、液晶パネル１０における液晶配向状態に応じて所定の方位に偏光透過軸が向くように調整される。
【００２２】
図２は本実施形態における液晶パネル１０の液晶配向状態と、偏光板２２，２３の偏光透過軸の方位との関係を示す説明図である。本実施形態の液晶パネルはＳＴＮ（超捩れネマチック）型液晶パネルであり、上記配向膜１１ｂにはラビング方向１１Ａに沿ってラビング処理が施され、また、配向膜１２ｂにはラビング方向１２Ａに沿ってラビング処理が施されている。上記のラビング方向１１Ａ及び１２Ａによって、液晶１４によって構成される液晶層は約２４０〜２７０度のツイスト角を備えるように配向されている。すなわち、液晶分子の長軸は透明基板１１の近傍ではラビング方向１１Ａにほぼ等しい方位に配向され、透明基板１２の近傍ではラビング方向１２Ａにほぼ等しい方位に配向されている。
【００２３】
本実施形態では、上記の液晶パネル１０に対して、所謂ブルーネガモードと呼ばれる液晶表示態様となるように、偏光板２２，２３の偏光透過軸２２Ｓ，２３Ｓの方位を設定する。ブルーネガモードとは、表裏に偏光板を備えたＳＴＮ型液晶装置において、電圧無印加時には青色に着色し、電圧印加時に無色になる表示態様（青色背景に白地の表示）が得られる構成態様をいう。具体的には、偏光板２２の偏光透過軸２２Ｓを、透明基板１１の近傍における液晶分子の長軸の向く方位（すなわちラビング方向１１Ａ）に対して時計回りに３５〜５５度程度回転させた方位に設定し、偏光板２３の偏光透過軸２３Ｓを、透明基板１２の近傍における液晶分子の長軸の向く方位（すなわちラビング方向１２Ａ）に対して反時計回りに３５〜５５度程度回転させた方位に設定する。
【００２４】
上述した状態で、光源２１から発せられた光が上記偏光板２２、液晶パネル１０及び偏光板２３を通過して形成された透過光をＣＣＤカメラ２４によって撮影し、所定のカラー画像を形成する。このときのカラー画像は、ＣＣＤの画素毎に検出された所定の色調を有する色調データを備え、当該色調データの液晶パネル１０のパネル面に沿った分布情報を含む色調分布情報である。このカラー画像における各画素の色調は、例えばＣＩＥ（国際照明委員会）のＸＹＺ表色系にて表すことができる。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは色の三刺激値である。このＸＹＺ表色系において色を表示するには、色度座標ｘ、ｙ及び色刺激値Ｙを用いる。ここで、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）である。
【００２５】
図３は本実施形態の液晶パネル１０における色度座標ｘとセル厚との関係を示すグラフである。本実施形態における基準セル厚（当該製造工程において中心となるセル厚、或いは、予め設計された所望のセル厚）は５．６μｍ、リタデーションの基準値は０．７８である。色度を表す座標値ｘ、ｙのうち一般に色度座標ｘのみを取り出して見ると、図３に示すように、色度座標ｘは液晶パネル１０の５．４〜５．８μｍの範囲（すなわち、基準セル厚に対して約プラスマイナス５％の範囲）のセル厚に対してはほぼ線形性を有していることがわかる。すなわち、色度座標ｘは、液晶パネル１０のセル厚に対して上記範囲内では１対１に対応し、セル厚の変化に対して一定の傾きで変化する。上記のセル厚範囲の絶対値は液晶１４の組成によっても若干異なるが、一般にＳＴＮ型液晶パネルでは上記数値の近傍に色度座標ｘにおけるセル厚ｄに対する線形性を有する領域が存在する。
【００２６】
一般に、測定対象である液晶パネル１０に適したセル厚ｄに対する線形性を有する領域を備えたセル厚相関データ（本実施形態の場合には上記の色度座標ｘ）は、当該線形性を有する領域の範囲を勘案して適宜に設定される。このように適したセル厚相関データ及びその線形性を有する領域の範囲は、液晶パネル１０の液晶１４の液晶組成や液晶パネル１０の基準となるセル厚、或いは、設計されたセル厚によって異なるものである。
【００２７】
上記ＣＣＤカメラ２４によって撮影されたカラー画像の色調データ（例えばＲＧＢ表色系によるＲＧＢ値）は、図４に示すように通常のカラー画像３０Ａとしてモニタ２７によって観察することができる。本実施形態では、コンピュータ装置２６のプログラムによってＸＹＺ表色系に変換され、これから上記の色度座標ｘが求められる。良く知られているように、ＸＹＺ表色系はＲＧＢ表色系のＲＧＢの三つの色刺激値の線形変換によって表されるので、簡単な演算によって色度座標ｘを得るための変換処理を行うことができる。
【００２８】
このようにして得られた色度座標ｘを用いて、図４に示すように、色度座標ｘのみのデータ分布を示す再構成画像３０Ｂが形成され、これがモニタ２７によって表示される。再構成画像３０Ｂは、本実施形態においてセル厚に対する線形性を有する色度座標ｘのみによって構成されているので、液晶パネル１０のセル厚をより正確に示し、且つ、セル厚の大小を正確に反映した表示として形成することができる。再構成画像３０Ｂの画像表示は、通常、色度座標ｘを所定間隔で量子化し、同階調に属する領域を同じ表示態様で示し、異なる階調に属する領域を相互に異なる表示態様にて示すようにして構成される。これらの表示態様としては、複数の色相、濃淡（明度）、模様など、相互に視覚的に区別し得る態様が考えられる。そして、各表示態様で示された領域がどのセル厚に対応するかを示すために、各階調とこれに対応する表示態様との組合わせを示す表示説明部３０Ｃ（例えば色相によって階調表示を行う場合にはカラーチャート或いはカラーバーなど）がモニタ２７の画面内に表示されることが好ましい。この場合に、液晶パネル１０の基準セル厚を表示説明部３０Ｃ内に明示することが望ましい。
【００２９】
製造工程における基準セル厚は、当該液晶パネル１０に共通に用いる液晶１４の屈折率異方性Δｎをも含むリタデーションΔｎ・ｄの基準値に対応する色度座標ｘの基準値として設定されることが好ましい。実際に液晶パネルを製造する場合には、好ましい表示性能を示す液晶パネルの色度座標ｘを基準とし、この色度座標ｘの基準値に対応するリタデーションの値を把握すれば足りる。液晶パネルの光学特性（表示態様）はリタデーションの値によって決定されるからである。液晶１４は共通であるから、リタデーションの値を管理できればセル厚が管理できたことになる。これに対して、セル厚の直接的な計測や屈折率異方性の直接的な計測には、大きな測定誤差が避けられず、本実施形態のような、きわめて精度の高いセル厚測定の基準値を得る手法としては不適切且つ無意味である。
【００３０】
なお、上記実施形態では、再構成画像３０Ｂにおいて、セル厚の大小を表現する色度座標ｘを量子化して表示しているが、色度座標ｘそのものをそのまま連続的に（アナログ的に）色相、濃淡などの種々の表示態様に変換して表示しても構わない。この場合にも、表示された色度座標ｘによって色度座標ｘの値をある程度知ることができるように、適宜の表示説明部３０Ｃを設けることが好ましい。いずれにしても、表示された色度座標ｘは液晶パネル１０のセル厚に対応しているので、セル厚の大小や基準セル厚に対する差異の大小を容易に知ることができる。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、液晶パネル１０のセル厚に対して線形性を有するセル厚相関データをパネル面に沿った分布として出力するようにしていることによって、液晶パネル１０の全体のセル厚分布を容易に知ることができ、しかも、セル厚の大小、或いは、セル厚の基準値に対する差異の大小を正確に知ることができる。
【００３２】
尚、本発明のセル厚測定方法及び装置は、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。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、セル厚相関データとして色度座標ｘを用いているが、セル厚相関データは必ずしも色度座標ｘに限定されるものではない。セル厚に対して１対１の相関を有し十分な線形性を有するセル厚相関データは、液晶パネル１０に用いられる液晶のタイプ（例えば液晶の組成、ツイスト角、屈折率異方性の値など）、基準セル厚の値、偏光子や検光子の偏光透過軸の方位、セル厚測定において必要な測定値の範囲などによって異なるものであるため、測定対象である液晶パネルに応じて適宜に設定されるべきものである。
【００３４】
また、上記実施形態では、セル厚相関データを画像として表示しているが、このように表示する場合に限らず、セル厚相関データをデータ表、各種統計値などにまとめた状態で出力するように構成しても構わない。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、偏光子、液晶パネル及び検光子を順次通過した光を採りこんでカラー画像を取得し、このカラー画像の色調データをセル厚相関データに変換して、このセル厚相関データのパネル面に沿った分布を得ることにより、セル厚のパネル面に沿った分布を正確に把握し、且つ、セル厚の基準値に対する実際のセル厚の差異の大小関係も容易に把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶パネルのセル厚測定方法及び装置の実施形態における測定の様子を示す概略構成図である。
【図２】同実施形態における偏光板の透過変更軸の方位を示す方位説明図である。
【図３】同実施形態における色度座標ｘとセル厚との関係（線形性）を示すグラフである。
【図４】同実施形態における撮像手段の出力するカラー画像（ＲＧＢ画像）と、色度座標ｘによって構成された再構成画像とを示す説明図である。
【図５】従来の液晶パネルのセル厚測定の様子を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０  液晶パネル
１１，１２  透明基板
１１ｂ，１２ｂ  配向膜
１３  シール材
１４  液晶
２１  光源
２２  偏光板（偏光子）
２３  偏光板（検光子）
２４  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２６  コンピュータ装置（データ処理手段）
２７  モニタ（出力手段）
【図１】
0003711813.tif 000002
【図２】
0003711813.tif 000003
【図３】
0003711813.tif 000004
【図４】
0003711813.tif 000005
【図５】
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