[发明专利]液晶单元特性测定装置以及液晶单元特性测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶单元特性测定装置与液晶单元特性测定方法，且特别是涉及一种能够准确测定子像素(sub-pixel)内的液晶厚度与预倾角的液晶单元特性测定装置与液晶单元特性测定方法。 

背景技术

液晶显示面板被广泛地应用于各种需要显示影像的电子产品中。液晶在液晶显示面板扮演着光学开关的角色。由于液晶的特性(如液晶厚度、液晶分子的预倾角等)直接影响到影像品质的优劣、以及液晶显示面板的制造良率等，所以需要对于液晶的特性进行监控。

先前的技术是针对液晶显示面板的数个毫米区域进行监控，以取得液晶特性的平均值。举例而言，在多域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示面板中，通常假设预倾角为90度、并假设为液晶为单一晶体结构，因为液晶显示面板的偶数个配向域(Domain)内的平均预倾角接近90度。然而，在微观的角度之下，液晶显示面板的子像素(液晶单元)内的液晶分子会受到配向特性的影响，亦即：各个子像素的表现出的预倾角以及厚度会有极大的变异。此时，惟有同时考虑参数之间的相互影响，才能准确测定液晶厚度和预倾角。 

例如，美国专利公告号US6317208、US6473180以及US6490039所揭露的液晶显示面板的预倾角的测定装置，是基于测定装置内含的四分之一波片来进行设定。亦即，将样品进行旋转时引入穿透光的不对称性，进而拟合出预倾角。此方法的优点在于仅需正向入射测定光线、且机构设计简单。然而，此方法不适用于小扭转角(twist angle)的液晶显示面板(如：πcell)。 

另外，又如美国专利公告号US6822737所揭露的液晶显示面板的预倾角测定装置，提出：利用相位差数值理论模型，来测定扭转向列型(twisted nematic)液晶显示面板的方法，亦即：利用小倾斜角度下的理论模型拟合相 位差方法，来求解预倾角和液晶厚度。然而，此方法容易引入较大的误差。 

由上述可知，研究一种机构简单、且能量测高分辨率的液晶显示面板的液晶特性的测定装置与测定方法是必要的发展趋势。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶单元特性测定装置，具有简单的机构设计，能够快速地、准确地对于单一子像素(液晶单元)的液晶特性(至少为液晶厚度(cell gap)与预倾角(pretilt angle))进行测定。 

本发明的另一目的在于提供一种液晶单元特性测定方法，能够快速地、准确地对于单一子像素(液晶单元)的液晶特性(至少为液晶厚度与预倾角)进行测定。 

为达上述目的，本发明提出一种液晶单元特性测定装置，至少能测定该液晶单元的厚度或该液晶单元内的液晶分子的预倾角，该液晶单元特性测定装置包括：光源、至少三个偏光产生器、至少三个物镜、至少三个偏光分析器以及数据处理器。每一偏光产生器从该光源取出具有特定偏光成分的一偏光光线，每一偏光光线以一倾斜入射角度投射到该液晶单元。每一物镜以设定的一收光角度而接收透射过该液晶单元的每一偏光光线，该收光角度对应于该倾斜入射角度。每一偏光分析器取得来自于每一物镜的该偏光光线的偏光强度。数据处理器根据至少三个收光角度中的每一偏光光线的偏光强度，而计算该液晶单元的厚度或该液晶单元内的液晶分子的预倾角。 

本发明还提出一种液晶单元特性测定方法，至少能测定该液晶单元的厚度或该液晶单元内的液晶分子的预倾角，该液晶单元特性测定方法可包括以下步骤。首先，从一光源取出具有特定偏光成分的至少三条偏光光线。接着，使每一偏光光线以一倾斜入射角度投射到该液晶单元。再来，提供至少三个物镜，每一物镜以设定的一收光角度而接收透射过该液晶单元的每一偏光光线，该收光角度对应于该倾斜入射角度。继之，提供至少三个偏光分析器，每一偏光分析器取得来自于每一物镜的该偏光光线的偏光强度。之后，提供一数据处理器，根据至少三个收光角度中的每一偏光光线的偏光强度，而计算该液晶单元的厚度或该液晶单元内的液晶分子的预倾角。 

基于上述，本发明的液晶单元特性测定装置以及液晶单元特性测定方法使用：倾斜设置的偏光产生器、物镜以及偏光分析器，可以取出透射过液晶 单元的不同偏振特性的光强度。如此一来，可以针对子像素内的单一个空间点进行液晶厚度与预倾角的准确测定。