发明名称 测量液晶层厚度之装置及其方法
摘要 本发明揭露一种厚度测量方法,为了测量液晶层11厚度 d,利用一种反射光性质在于返回的光维持与入射光之偏振面相同偏振面,此时满足偏振面维持条件,其中反射光之寻常射线与异常射线间之光径长度差为波长整数倍数与半波长或整数倍数之和,俾找到可满足偏振面维持条件的波长。如此找到合理的△nd。对多种波长进行此点,俾找出波长与△nd之关系表示式。一已知波长λ与△n的组合被指定作为找出d的关系表示式。
申请公布号 TW491937 申请公布日期 2002.06.21
申请号 TW090101897 申请日期 2001.01.31
申请人 夏普股份有限公司 发明人 土肥 敦之
分类号 G01B11/06;G02F1/133;G02F1/1335 主分类号 G01B11/06
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种测量于一反射型液晶显示元件之一液晶层 厚度d之方法,该液晶层具有经过对正处理的上及 下表面以及具有于厚度方向均匀一致的双折射指 数n,该反射型液晶显示元性,包含液晶层介于一 对基材间以及具有反射区至少于基材之一之一部 分,该方法包括: 一个光接收步骤,来自光源的光透过第一偏振装置 进入液晶层内部,以及透过第二偏振装置接收经由 于反射区反射而由液晶层射出的反射光; 一个分散步骤,系将由光接收装置接收的反射光进 行光谱分割而侦测波长与反射光强度间之关系; 一个波长导出步骤,系找出可满足维持偏振面条件 之波长,在于反射光返回仍然维持于进入时的偏振 面相同的偏振面,换言之,反射光之寻常与异常射 线间之光径长度差异为波长及半波长整数倍数之 和,或波长的整数倍数; 一个nd之导出步骤,由波长导出步骤找到的波 长以及液晶层的已知扭转角找出合理的nd俾 由多种波长与nd的组合找出波长与nd间之 关系;以及 一个厚度导出步骤,经由指定一种波长与n的 已知组合给关系式而找出厚度d。2.如申请专利范 围第1项之测量厚度之方法,其中该波长导出步骤 系经由找出反射光强度获得极端値的波长値进行 。3.如申请专利范围第1项之测量厚度之方法,其中 琼斯(Jones)矩阵系用于该nd导出步骤。4.如申 请专利范围第3项之测量厚度之方法,其中以/ 为n或n+1/2(n为整数)为例,当=nd/...(式1 )以及=√(1+2)...(式2)时,其中为液晶层已 知扭角,合理/値系由维持反射光偏振面时的 波长、扭角以及方程式1及2找出;以及波长与 nd间之关系系由所得/値计算找出。5.如 申请专利范围第1项之测量厚度之方法,其中该第 一偏振装置之透射轴于该第二偏振装置之透射轴 彼此正交。6.如申请专利范围第1项之测量厚度之 方法,其中该第一偏振装置之透射轴于该第二偏振 装置之透射轴彼此平行。7.如申请专利范围第1项 之测量厚度之方法,其中由第一偏振装置之透射轴 与接触光进入基材的液晶层平面上的对正方向形 成的夹角设为,对于0度至90度范围的多个进行 光接收步骤、分散步骤以及波长导出步骤。8.如 申请专利范围第1项之测量厚度之方法,其中考奇( Cauchy)分散式用于该nd导出步骤。9.如申请专 利范围第1项之测量厚度之方法,其中该反射区具 有漫射性,以及光系由光接收装置接收于偏离对应 入射之正反射方向的位置。10.一种测量厚度之装 置,包含: 一光源; 一第一偏振装置,用以透射来自光源的光; 一第二偏振装置,用以透射于欲测量物件反射的反 射光; 一光接收装置,用以接收经由第二偏振装置透射的 反射光; 一分散装置,用以光谱分割由光接收装置接收的反 射光俾侦测波长与反射光强度间之关系; 一波长导出装置,用以找出满足维持偏振面条件之 波长,其中反射光返回而维持于入射时的偏振面的 相同偏振面,亦即反射光之寻常射线与异常射线间 之光径长度差异为波长整数倍数与半波长之和,或 波长整数倍数; 一nd导出装置,用以由波长导出装置找到的波 长以及液晶层之已知扭角找出合理nd,俾由波 长与nd之多种组合找出波长与nd间之关系 式;以及 一厚度导出装置,用以经由指定一种已知波长以 及n组合给关系式而找出厚度d。11.如申请专利 范围第10项之测量厚度之装置,其中该波长导出装 置系经由找出反射光强度获得极端値的波长値进 行。12.如申请专利范围第10项之测量厚度之装置, 其中该琼斯矩阵用于该nd导出装置。13.如申 请专利范围第12项之测量厚度之装置,其中以/ 为n或n+1/2(n为整数)为例,当=nd/...(式1 )以及=√(1+ 2)...(式2)时,其中为液晶层已知扭角,合理/ 値系由维持反射光偏振面时的波长、扭角 以及方程式1及2找出;以及波长与nd间之关系 系由所得/値计算找出。14.如申请专利范围第 10项之测量厚度之装置,其中该第一偏振装置之透 射轴于该第二偏振装置之透射轴彼此正交。15.如 申请专利范围第10项之测量厚度之装置,其中该第 一偏振装置之透射轴于该第二偏振装置之透射轴 彼此平行。16.如申请专利范围第10项之测量厚度 之装置,其中由第一偏振装置之透射轴与接触光进 入基材的液晶层平面上的对正方向形成的夹角设 为,对于0度至90度范围的多个进行光接收装置 、分散装置以及波长导出装置。17.如申请专利范 围第10项之测量厚度之装置,其中该nd导出步 骤系使用考奇分散式。18.如申请专利范围第10项 之测量厚度之装置,其中该反射区具有漫射性,以 及光系由光接收装置接收于偏离对应入射之正反 射方向的位置。19.一种于一反射型液晶显示元件 测量液晶层厚度d之方法,该液晶层具有经过对正 处理之上及下表面以及于厚度方向均匀一致的双 折射指数n,该反射型液晶显示元件,包含该液晶 层介于对基材间以及具有一个反射区至少于其中 一基材之一部分,该方法包括: 一光接收步骤,其系透过第一偏振装置接收来自单 色光源的入射光至液晶层内部,该入射光具有液晶 之双折射指数n为已知的波长,以及透过第二偏 振装置接收由液晶层射出的于反射区反射的反射 光; 一旋转光接收步骤,该步骤接收光同时改变旋转角 度,该角度系由上方观视时由第一及第二偏振装置 与液晶层形成的夹角,经由结合光接收步骤而维持 由第一偏振装置以及第二偏振装置个别的透射轴 形成的夹角维持恒定; 一角度导出步骤,找出可满足偏振面维持条件的旋 转角,该条件在于反射光返回时维持于入射时的偏 振面的相同偏振面,换言之,介于反射光的寻常射 线与异常射线间的光径长度差为波长整数倍数与 半波长之和,或波长整数倍数;以及 一厚度导出步骤,由合理nd找出厚度d,该合理 nd系根据预定波长与由角度导出步骤找到的 角度与液晶层已知扭角导出的nd间之关系式 选定。20.如申请专利范围第19项之测量厚度之方 法,其中该角度导出步骤系经由找出反射光强度获 得极端値的旋转角値进行。21.如申请专利范围第 19项之测量厚度之方法,其中琼斯矩阵用于于厚度 导出步骤找出nd。22.如申请专利范围第21项之 测量厚度之方法,其中以设第一偏振装置透射轴与 液晶层入射侧面对正方向夹角假设为,以及设液 晶层扭角为为例,由维持反射光偏振面的角度 以及由已知扭角可找出合理nd/値,俾由所 得nd/値求出于波长时的nd。23.如申 请专利范围第19项之测量厚度之方法,其中该第一 偏振装置之透射轴于该第二偏振装置之透射轴彼 此正交。24.如申请专利范围第19项之测量厚度之 方法,其中该第一偏振装置之透射轴于该第二偏振 装置之透射轴彼此平行。25.如申请专利范围第19 项之测量厚度之方法,其中该反射区具有漫射性, 以及由光接收装置接收的光系位在偏离对应入射 光之正反射方向之位置。26.一种导出角度之装置, 包含: 一单色光源; 一第一偏振装置,用以透射来自该单色光源之光; 一第二偏振装置,用以透射于欲测量物件反射的反 射光; 一光接收装置,用以接收经由第二偏振装置透射的 反射光; 一旋转光接收装置,用以接收光同时改变旋转角, 该旋转角系由上方观视时藉第一及第二偏振装置 与液晶层形成的夹角,经由结合光接收装置而维持 由第一偏振装置以及第二偏振装置个别的透射轴 形成的夹角为恒定;以及 一角度导出装置,用以找出可满足偏振面维持条件 的旋转角,在于反射光返回而维持与入射时的偏振 面相同的偏振面,换言之,反射光之寻常射线与异 常射线间之光径长度差为波长的整数倍数以及半 波长之合,或波长的整数倍数。27.一种测量厚度之 装置,包含: 一单色光源; 一第一偏振装置,用以透射来自该单色光源之光; 一第二偏振装置,用以透射于欲测量物件反射之反 射光; 一光接收装置,用以接收经由第二偏振装置透射之 反射光; 一旋转光接收装置,用以接收光同时改变旋转角, 该旋转角为由上方观视时藉第一及第二偏振装置 与液晶层形成的夹角,经由结合光接收装置,维持 由第一偏振装置以及第二偏振装置个别的透射轴 形成的夹角为恒定; 一角度导出装置,用以找出可满足偏振面维持条件 之旋转角,该条件在于反射光返回时维持入射时偏 振面的相同偏振面,换言之,反射光之寻常射线以 及异常射线之光径长度为波长之整数倍数与半波 长之和,或为波长的整数倍数; 一nd导出装置,用以求出波长与由角度导出 装置找到的角度之nd间之关系式;以及 一厚度导出装置,用以经由使用波长以及已知 n而找出厚度d。28.如申请专利范围第27项之测量厚 度之装置,其中该角度导出装置系经由找出反射光 强度获得极端値之旋转角度値进行。29.如申请专 利范围第27项之测量厚度之装置,其中琼斯矩阵用 于该nd导出装置。30.如申请专利范围第29项之 测量厚度之装置,其中以设第一偏振装置透射轴与 液晶层入射侧面对正方向夹角假设为,以及设液 晶层扭角为为例,由维持反射光偏振面的角度 以及由已知扭角可找出合理nd/値,俾由所 得nd/値求出于波长时的nd。31.如申 请专利范围第27项之测量厚度之装置,其中该第一 偏振装置之透射轴于该第二偏振装置之透射轴彼 此正交。32.如申请专利范围第27项之测量厚度之 装置,其中该第一偏振装置之透射轴于该第二偏振 装置之透射轴彼此平行。33.如申请专利范围第27 项之测量厚度之方法,其中该反射区具有漫射性, 以及由光接收装置接收的光系位在偏离对应入射 光之正反射方向之位置。34.一种导出波长之装置, 包含: 一光源; 一第一偏振装置,用以透射来自该光源之光; 一第二偏振装置,用以透射于欲测量物件反射之反 射光; 一光接收装置,用以接收经由第二偏振装置透射的 反射光; 一分散装置,用以光谱分割由光接收装置接收的反 射光俾侦测波长与反射光强度间之关系式;以及 一波长导出装置,用以找出一种满足偏振面维持条 件之波长,该条件中反射光返回时维持于入射时的 偏振面相同的偏振面,换言之,反射光之寻常射线 与异常射线间之光径强度为波长整数倍数与半波 长之和,或为波长的整数倍数。图式简单说明: 图1为根据本发明之第一具体实施例之测量装置之 示意图; 图2显示一座标系; 图3为线图显示値之/値,此处射出光强度为0 ; 图4为线图显示根据本发明之第一具体实施例于 =0.0度以及正交相位之光谱; 图5为线图显示根据本发明之第一具体实施例于 =22.5度以及正交相位之光谱; 图6为线图显示根据本发明之第一具体实施例于 =45.0度以及正交相位之光谱; 图7为线图显示根据本发明之第一具体实施例于 =67.5度以及正交相位之光谱; 图8为线图显示根据本发明之第一具体实施例于 =90.0度以及正交相位之光谱; 图9为线图显示根据本发明之第一具体实施例波长 与nd间的之关系; 图10为线图显示根据本发明之第二具体实施例于 =0度以及'=60度之光谱; 图11为线图显示根据本发明之第三具体实施例于 =45.0度以及平行相位之光谱; 图12为线图,显示习知方法1与根据本发明之方法间 的比较; 图13为线图,显示根据本发明之第四具体实施例于 =45.0度以及于正交相位之光谱; 图14为线图,显示根据本发明之第四具体实施例之 波长与nd间之关系; 图15为线图,显示根据本发明之第四具体实施例于 =45.0度以及于正交相位之光谱; 图16为线图,显示根据本发明之第四具体实施例于 =67.5度以及于正交相位之光谱; 图17为线图,显示根据本发明之第五具体实施例之 nd/与满足偏振面维持条件之间之关系; 图18为线图,显示根据本发明之第五具体实施例用 于第一具体实施例之液晶晶格之与反射光强度 间之交互关系; 图19为线图,显示根据本发明之第五具体实施例用 于第四具体实施例之图15之液晶晶格之与反射 光强度间之交互关系; 图20为习知透射型液晶显示器之剖面图; 图21为习知反射型液晶显示器之剖面图;以及 图22为反射型彩色液晶显示器之剖面图,其中一反 射器系设置于一晶格内部。
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