(57)【要約】【課題】  基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角が未知の液晶素子であっても、液晶素子の捩れ角や厚さを正確に検出することができる液晶素子のパラメータ検出方法及び検出装置を提供する。【解決手段】  偏光子２２によりｙ軸方向に直線偏光された単色化光は、液晶素子２０の入射側基板の法線方向に略平行に入射される。液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光は、検出器２４で受光される。検出器２４は、入力された光の強度を示す出力信号を出力する。処理装置２５は、検光子２３の透過軸方向を任意の角度ω、（ω＋４５°）、（ω＋９０°）の方向に設定した時の検出器２４の出力信号の組を、液晶素子２０の角度を３つ以上の角度αに設定した状態で検出する。そして、検出器の出力信号の組を用いてパラメータＳ１、Ｓ２の組を算出し、算出したパラメータＳ１、Ｓ２の組を用いて液晶素子２０の捩れ角Φと厚さｄを検出する。【選択図】    図４
2005164970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板間に液晶が捩れ配向された液晶素子のパラメータを検出する液晶素子のパラメータ検出方法であって、
液晶素子の角度を任意の角度αに設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、(1)液晶素子を透過し、任意の角度ωの方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、(2)液晶素子を透過し、(ω＋９０°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋９０°，α)、(3)液晶素子を透過し、(ω＋４５°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋４５°，α)の組を、少なくとも３つの角度αに対して検出し、
前記検出した少なくとも３つの角度αに対する光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)の組から、以下の式により、各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出し、
【数１】
2005164970.tif 000045
【数２】
2005164970.tif 000046
前記算出した各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出方法。
【請求項２】
基板間に液晶が捩れ配向された液晶素子のパラメータを検出する液晶素子のパラメータ検出方法であって、
液晶素子の角度を任意の角度αに設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、(1)液晶素子を透過し、任意の角度ωの方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、(2)液晶素子を透過し、(ω＋９０°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋９０°，α)、(3)液晶素子を透過し、(ω＋４５°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋４５°，α)の組を検出し、
液晶素子の角度を角度(α＋４５°）に設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に略平行に入射した状態における、(1)液晶素子を透過し、任意の角度ωの方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α＋４５°)、(2)液晶素子を透過し、(ω＋９０°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋９０°，α＋４５°)、(3)液晶素子を透過し、(ω＋４５°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋４５°，α＋４５°)の組を検出し、
前記検出した光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)の組から、以下の式により、パラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出し、
【数３】
2005164970.tif 000047
【数４】
2005164970.tif 000048
前記検出した光の強度Ｉ(ω，α＋４５°)、Ｉ(ω＋９０°，α＋４５°)、Ｉ(ω＋４５°，α＋４５°)の組から、以下の式により、パラメータＳ１(α＋４５°)とＳ２(α＋４５°)の組を算出し、
【数５】
2005164970.tif 000049
【数６】
2005164970.tif 000050
前記算出したパラメータＳ１(α)とＳ１(α＋４５°)の平均値及び前記算出したパラメータＳ２(α)とＳ２(α＋４５°)の平均値に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出方法。
【請求項３】
基板間に液晶が捩れ配向された液晶素子のパラメータを検出する液晶素子のパラメータ検出方法であって、
液晶素子の角度を任意の角度αに設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、(1)液晶素子を透過し、任意の角度ωの方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、(2)液晶素子を透過し、(ω＋９０°)の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω＋９０°，α)の組を、最大角度と最小角度が９０°以上離れている複数の角度αに対して検出し、
前記検出した各角度αに対する光の強度Ｉ(ω，α)とＩ(ω＋９０°，α)の組から、以下の式により、一連のパラメータＳ１(α)を算出し、
【数７】
2005164970.tif 000051
前記算出した一連のパラメータＳ１(α)の最大値及び最小値に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液晶素子のパラメータ検出方法であって、
検出した液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さと透過光強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)、算出したパラメータＳ１(α)、Ｓ２(α)の少なくとも１つを用いて、液晶素子の基板界面での液晶分子の配向方向を検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出方法。
【請求項５】
偏光した光を液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、
液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、
液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、
処理装置とを備え、
前記処理装置は、液晶素子の角度を少なくとも３つの角度αに設定した状態における、前記検光子の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘ(α)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋９０°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｙ(α)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋４５°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘｙ(α)の組から、以下の式により、各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出し、
【数８】
2005164970.tif 000052
【数９】
2005164970.tif 000053
前記算出した各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出装置。
【請求項６】
偏光した光を液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、
液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、
液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、
処理装置とを備え、
前記処理装置は、液晶素子の角度を任意の角度αに設定した状態における、前記検光子の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘ(α)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋９０°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｙ(α)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋４５°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘｙ(α)の組から、以下の式により、パラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出するとともに、
【数１０】
2005164970.tif 000054
【数１１】
2005164970.tif 000055
液晶素子の角度を角度（α＋４５°）に設定した状態における、前記検光子の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘ(α＋４５°)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋９０°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｙ(α＋９０°)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋４５°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘｙ(α＋４５°)の組から、以下の式により、パラメータＳ１(α＋４５°)とＳ２(α＋４５°)の組を算出し、
【数１２】
2005164970.tif 000056
【数１３】
2005164970.tif 000057
前記算出したパラメータＳ１(α)とＳ１(α＋４５°)の平均値及び前記算出したパラメータＳ２(α)とＳ２(α＋４５°)の平均値に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出装置。
【請求項７】
偏光した光を液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、
液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、
液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、
処理装置とを備え、
前記処理装置は、液晶素子の角度を、最大角度と最小角度が９０°以上離れている複数の角度αに設定した状態における、前記検光子の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｘ(α)、前記検光子の透過軸方向を角度(ω＋９０°)の方向に設定した時の前記検出器からの出力信号Ｉｙ(α)の組から、以下の式により、一連のパラメータＳ１(α)を算出し、
【数１４】
2005164970.tif 000058
前記算出した一連のパラメータＳ１(α)の最大値及び最小値に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶素子のパラメータ検出装置であって、
前記検光子として、入射光に含まれている成分の中から、特定方向に振動する成分を透過し、特定方向と直交する方向に振動する成分を反射させる偏光ビームスプリッターを設け、
前記検出器として、前記偏光ビームスプリッターを透過した透過光を受光可能な第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッターで反射した反射光を受光可能な第２の検出器を設け、
前記処理装置は、前記偏光ビームスプリッターの透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した時の前記第１の検出器の出力信号を前記出力信号Ｉｘ(α)として、前記第２の検出器の出力信号を前記出力信号Ｉｙ(α)として用いる、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の液晶素子のパラメータ検出装置であって、
前記処理装置は、検出した液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さと透過光強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)、算出したパラメータＳ１(α)、Ｓ２(α)の少なくとも１つを用いて、液晶素子の基板界面での液晶分子の配向方向を検出する、
ことを特徴とする液晶素子のパラメータ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子のパラメータ、特に、液晶分子が基板面に略平行に配向されている液晶素子のパラメータ検出方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子は、印加電圧によって液晶分子の配向方向が変化し、液晶分子の配向方向の変化によって液晶素子に入射された光（入射光）の偏光状態を変調する素子である。液晶素子は、偏光子や位相差板等の偏光素子と組み合わせることによって、光量を調節するライトバルブとして機能する。
液晶素子は、軽量で、薄く、消費電力が少ない等の特徴を有するため、モニタ装置やディスプレイ装置等の表示装置として広く応用されている。
液晶素子としては、種々のタイプの液晶素子が用いられている。その中でも、基板間に配置されている液晶層の液晶分子が、両基板面では略平行に配向されており、両基板間では一方の基板から他方の基板に向けて配向方向が捩れているタイプのものが多く用いられている。さらに、両基板間で液晶分子の配向方向が捩れているタイプの液晶素子の中でも、ツイステッドネマテイック（twisted  nematic）液晶素子（「ＴＮ液晶素子」と呼ばれている）やスーパーツイステッドネマティック（super  twisted  nematic）液晶素子（「ＳＴＮ液晶素子」と呼ばれている）が広く用いられている。ＴＮ液晶素子は、基板間に配置されている液晶層の液晶分子の配向方向が、一方の基板から他方の基板に向けて略９０°捩れているものをいう。また、ＳＴＮ液晶素子は、液晶分子の配向方向が２枚の基板間で９０°以上（例えば、１８０°から２７０°程度）捩れているものをいう。なお、ここで言う「液晶分子の配向方向」は、必ずしも個々の液晶分子が向いている方向を示すものではなく、屈折率が最大である主軸方向（「ダイレクタの方向」と呼ばれる）の基板面への射影の方位角を示す。
このようなＴＮ液晶素子やＳＴＮ液晶素子の表示性能は、両基板間での液晶分子の配向方向の差（「捩れ角」と呼ばれる）と、液晶層の厚さ（「ギャップ」と呼ばれる）に依存する。このため、液晶素子の生産管理や不良解析等を行う場合には、これらのパラメータを評価することが重要である。
【０００３】
液晶素子のパラメータである液晶素子の液晶層の捩れ角や厚さを検出する方法として、多くの方法が提案されている。これらの検出方法の中では、評価する箇所の特定が簡便な光学的検出方法が有利である。また、特に、不良解析を行う場合には、捩れ角が不良であるのか、厚さが不良であるのかを特定する必要があるため、捩れ角と厚さを同時に検出することが要求される。
捩れ角と厚さを同時に検出することができる光学的検出方法は、液晶素子の光学特性の波長依存性を利用する方法（「波長分散法」と呼ぶ）と、単一波長の透過光の偏光状態を解析する方法（「偏光解析法」と呼ぶ）に大別することができる。
波長分散法は、特定の光学特性（例えば、光透過率の測定波長依存性）を測定し、特定の条件（例えば、光透過率が極小または極大）を満たす波長の値を利用する方法である。（非特許文献１参照）
偏光解析法は、液晶素子を透過した透過光の偏光状態を理論的な計算結果と比較することによって、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを検出する方法である。
ところで、液晶素子にはカラーフィルタが設置されていることが多い。この場合には、液晶素子を透過する透過光の波長がカラーフィルタにより制限されるため、液晶素子の液晶層の捩れ角や厚さを検出するのに十分な波長域で特定の光学特性を測定することができないことがある。
したがって、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを同時に検出する方法としては、単一波長の透過光を用いる偏光解析法が有用である。
ここで、液晶素子を透過した透過光の偏光状態は、液晶素子の液晶層の捩れ角Φ、厚さ（ギャップ）ｄの他に、一方の基板界面での液晶分子の配向方向（ダイレクタの方位角）、液晶材料の常光に対する常光屈折率ｎｏと異常光に対する異常光屈折率ｎｅ、液晶素子に入射する光の波長λに依存する。このうち、常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎｅ、波長λは、事前に決定しておくことができる。
また、基板界面での液晶分子の配向方向（ダイレクタの方位角）は、ラビング方向と平行であると言われている。そこで、ラビング方向が判明している場合には、一方の基のラビング方向をその基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角であると近似し、残りの未知パラメータである、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する方法が提案されている。（非特許文献２、特許文献１参照）
【０００４】
ところで、ラビングが強い箇所と弱い箇所が存在すると、ムラ等の表示不良の原因となる。このため、不良解析では、このようなラビングが強い箇所と弱い箇所の存在を検出することが望まれる。しかしながら、ラビングが弱い箇所では、ラビング方向と基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角が一致しないことがある。したがって、このような不良解析には、一方の基板のラビング方向をその基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角であると近似する方法を用いることが困難である。
そこで、このような問題を回避して、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する方法がいくつか提案されている。（非特許文献３、４、特許文献２参照）
これらの方法は、液晶素子の光透過率が極小（あるいは極大）となる、偏光子や検光子の透過軸方向の角度あるいは液晶素子の角度（設置角度）を求め、求めた角度に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する方法である。
【非特許文献１】「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（第８９巻，第８０頁，２００１年，Ｔａｎｇ  ａｎｄ  Ｈ．Ｓ．Ｋｗｏｒｋ」
【非特許文献２】「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（第３６巻，第２７６０頁，１９９７年，Ｙ．Ｚｈｏｕ，Ｚ．Ｈｅ  ａｎｄ  Ｓ．Ｓａｔｏ）
【非特許文献３】「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」（第３５巻，第４４３４頁，１９９６年，Ｔ．Ａｋａｈａｎｅ，  Ｈ．Ｋａｎｅｋｏ  ａｎｄ  Ｍ．Ｋｉｍｕｒａ）
【非特許文献４】「ＳＩＤ’００  ＤＩＧＥＳＴ」（第７５頁，Ｈ．Ｚｈａｎｇ  ａｎｄ  Ｊ．Ｋｅｌｌｙ）
【特許文献１】特許第３０２３４４３号
【特許文献２】特許第３１４２８０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法では、液晶素子の光透過率が極小（あるいは極大）となる偏光子や検光子の透過軸方向あるいは液晶素子の角度を求める必要がある。
ここで、横軸に角度、縦軸に光透過率を設定したグラフを考えると、極小点（極大点）では、接線の傾きが「０」であり、光透過率（縦軸）の変化に対する角度（横軸）の変化割合が最も大きい。このため、光透過率の測定値に含まれる雑音等の誤差によって、液晶素子の光透過率が極小（あるいは極大）となる角度が大きく変化する。したがって、液晶素子の光透過率が極小（あるいは極大）となる偏光子や検光子あるいは液晶素子の角度に基づいて液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを検出する方法では、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを正確に検出することが困難である。
本発明が解決しようとする課題は、基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角が未知の液晶素子であっても、液晶素子の液晶層の捩れ角や厚さ（ギャップ）を正確に検出することができる液晶素子のパラメータ検出方法及び検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出方法である。
請求項１に記載の液晶素子のパラメータ検出方法では、液晶素子の角度を任意の角度αに設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、液晶素子を透過し、それぞれ任意の角度ω、（ω＋９０°）、（ω＋４５°）の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)の組を、少なくとも３つの角度αに対して検出し、各角度αに対する光の強度の組から、以下の式により、各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出し、算出した各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出している。
【数１５】
2005164970.tif 000003
【数１６】
2005164970.tif 000004
なお、偏光した光を、液晶素子の基板面の法線方向に厳密に平行に入射する必要はなく、検出誤差等の範囲内であれば略平行に入射してもよい。これは、以下の各発明においても同様である。
また、光強度の検出順序や検出方法は、各角度αに対する光強度の組を検出することができれば適宜の方法を用いることができる。
また、「液晶素子の角度を角度αに設定し」という記載は、「液晶素子への入射光の偏光方向に対する液晶素子の角度を角度αに設定した状態」を意味し、入射光の偏光方向を固定として液晶素子の角度を変える方法を用いることもできるし、液晶素子の角度を固定として入射光の偏光方向を変える方法を用いることもできる。入射光の偏光方向を変える方法を用いる場合には、入射光の偏光方向を変えた角度だけ検光子の透過軸方向も変える必要がある。これは、以下の発明においても同様である。
また、本発明に第２発明は、請求項２に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出方法である。
請求項２に記載の液晶素子のパラメータ検出方法では、液晶素子の角度を任意の角度α及び（α＋４５°）に設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、液晶素子を透過し、それぞれ任意の角度ω、(ω＋９０°)、（ω＋４５°）の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)の組及びＩ(ω，α＋４５°)、Ｉ(ω＋９０°，α＋４５°)、Ｉ(ω＋４５°，α＋４５°)の組を検出し、検出した光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)の組とＩ(ω，α＋４５°)、Ｉ(ω＋９０°，α＋４５°)、Ｉ(ω＋４５°，α＋４５°)の組から、以下の式によりパラメータＳ１(α)、Ｓ２(α)の組及びＳ１(α＋４５°)、Ｓ２(α＋４５°)の組を算出し、算出したパラメータＳ１(α)とＳ１(α＋４５°)の平均値及びパラメータＳ２(α)とＳ２(α＋４５°)の平均値に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する。
【数１７】
2005164970.tif 000005
【数１８】
2005164970.tif 000006
【数１９】
2005164970.tif 000007
【数２０】
2005164970.tif 000008
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出方法である。
請求項３に記載の液晶素子のパラメータ検出方法では、液晶素子の角度を任意の角度αに設定し、偏光した光を液晶素子の基板面の法線方向に平行に入射した状態における、液晶素子を透過し、それぞれ任意の角度ω、（ω＋９０°）の方向に透過軸方向を有する検光子を介した光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)の組を、最大角度と最小角度が９０°以上離れている複数の角度αに対して検出し、検出した各角度αに対する光の強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)の組から、以下の式により一連のパラメータＳ１(α)を算出し、算出した一連のパラメータＳ１(α)の最大値及び最小値に基づいて液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する。
【数２１】
2005164970.tif 000009
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出方法である。
請求項４に記載の液晶素子のパラメータ検出方法では、検出した液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さと、透過光強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)、パラメータＳ１(α)、Ｓ２(α)の少なくとも１つを用いて、液晶素子の基板界面での液晶分子の配向方向を検出する。
また、本発明に第５発明は、請求項５に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出装置である。
請求項５に記載の液晶素子のパラメータ検出装置は、偏光した光を液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、処理装置とを備え、前記処理装置は、液晶素子の角度を少なくとも３つの角度αに設定した状態における、検光子の透過軸方向をそれぞれ任意の角度ω、（ω＋９０°）、（ω＋４５°）に設定した時の検出器の出力信号Ｉｘ(α)、Ｉｙ(α)、Ｉｘｙ(α)の組から、以下の式により各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組を算出し、算出した各角度αに対するパラメータＳ１(α)とＳ２(α)の組に基づいて、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する。
【数２２】
2005164970.tif 000010
【数２３】
2005164970.tif 000011
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出装置である。
請求項６に記載の液晶素子のパラメータ検出装置は、液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、処理装置とを備え、前記処理装置は、液晶素子の角度を任意の角度α及び（α＋４５°）に設定した状態における、検光子の透過軸方向をそれぞれ任意の角度ω、(ω＋９０°)、（ω＋４５°）の方向に設定した時の検出器の出力信号Ｉｘ(α)、Ｉｙ(α)、Ｉｘｙ(α)の組及びＩｘ(α＋４５°)、Ｉｙ(α＋９０°)、Ｉｘｙ(α＋４５°)の組から、以下の式によりパラメータＳ１(α)とＳ２(α)及びＳ１(α＋４５°)とＳ２(α＋４５°)を算出し、算出したパラメータＳ１(α)とＳ１(α＋４５°)の平均値及びＳ２(α)とＳ２(α＋４５°)の平均値に基づいて液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する。
【数２４】
2005164970.tif 000012
【数２５】
2005164970.tif 000013
【数２６】
2005164970.tif 000014
【数２７】
2005164970.tif 000015
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出装置である。
請求項７に記載の液晶素子のパラメータ検出装置は、偏光した光を液晶素子の基板の法線方向に平行に入射する光源と、液晶素子を透過した透過光を受光可能な検出器と、液晶素子と検出器の間に設置される検光子と、処理装置とを備え、前記処理装置は、液晶素子の角度を、最大角度と最小角度が９０°以上離れている複数の角度αに設定した状態における、検光子の透過軸方向をそれぞれ任意の角度ω、（ω＋９０°）の方向に設定した時の検出器の出力信号Ｉｘ(α)、Ｉｙ(α)の組から、以下の式により一連のパラメータＳ１(α)を算出し、算出した一連のパラメータＳ１(α)の最大値及び最小値に基づいて液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さを検出する。
【数２８】
2005164970.tif 000016
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出装置である。
請求項８に記載の液晶素子のパラメータ検出装置では、特定方向に振動する成分を透過し、特定方向と直交する方向に振動する成分を反射させる偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターからの透過光を受光可能な第１の検出器及び偏光ビームスプリッターからの反射光を受光可能な第２の検出器を備え、処理装置は、第１の検出器の出力信号を出力信号Ｉｘ(α)として用い、第２の検出器の出力信号を第２の出力信号Ｉｙ(α)として用いる。
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの液晶素子のパラメータ検出装置である。
請求項９に記載の液晶素子のパラメータ検出装置では、処理装置は、検出した液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さと透過光強度Ｉ(ω，α)、Ｉ(ω＋９０°，α)、Ｉ(ω＋４５°，α)、算出したパラメータＳ１(α)、Ｓ２(α)の少なくとも１つを用いて、液晶素子の基板界面での液晶分子の配向方向を検出する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の液晶素子のパラメータ検出方法及び請求項５に記載の液晶素子のパラメータ検出装置を用いれば、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角を求めあるいは仮定する必要がないため、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを高精度に検出することができる。また、簡単な装置構成で検出することができる。
請求項２に記載の液晶素子のパラメータ検出方法及び請求項６に記載の液晶素子のパラメータ検出装置を用いれば、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角を求めあるいは仮定する必要がないため、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを高精度に検出することができる。また、簡単な装置構成で検出することができる。さらに、液晶素子をαと（α＋４５°）の２つの角度に設定するだけでよいため、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを短時間で検出することができる。
請求項３に記載の液晶素子のパラメータ検出方法及び請求項７に記載の液晶素子のパラメータ検出装置を用いれば、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角を求めあるいは仮定する必要がないため、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを高精度に検出することができる。また、簡単な装置構成で検出することができる。
請求項４に記載の液晶素子のパラメータ方法及び請求項９に記載の液晶素子のパラメータ検出装置を用いれば、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角（配向方向）も検出することができる。これにより、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角を評価することができ、液晶素子の生産管理や不良解析等を行うことができる。
請求項８に記載の液晶素子のパラメータ検出装置を用いれば、検出器の出力信号Ｉｘ(α)とＩｙ(α)を同時に得ることができるため、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さをより短時間で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
まず、以下の説明で用いる、ｘｙｚ座標系と液晶素子の配置関係を図１及び図２により説明する。なお、図１は、ｘｙｚ座標系と液晶素子の配置関係の概要を示したものである。また、図２は、ｘｙｚ座標系と液晶素子の配置関係の詳細を示したものである。
液晶素子は、入射側基板及び出射側基板の基板面の法線がｚ軸に平行、基板面がｘｙ面に平行になるように設置される。液晶素子に入射する光（入射光）は、ｚ軸に平行に、ｚ軸の正方向に向かって進行する。また、入射光は、ｙ軸方向の直線偏光にされている。
なお、基板面の設置方向や入射光の入射方向は、検出誤差や設置誤差等の範囲内であれば、厳密に設定する必要はない。
αｉｎは、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子の配向方向（「液晶分子のダイレクタの方位角」とも言う）とｘ軸との間の角度（入射側方位角）である。Φは、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角と出射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角との間の角度、すなわち、液晶層の捩れ角である。ωは、検光子の透過軸方向である。
【０００９】
次に、本発明の概要を説明する。
光の偏光状態は、光の電場ベクトル〈Ｅ〉を用いて表すことができる。液晶素子を通過（透過）することによる光の偏光状態の変化は、Ｊｏｎｅｓ行列と呼ばれる［２×２］の複素行列で表すことができる。
ｙ軸方向の直線偏光が液晶素子に入射した場合、液晶素子から出射する光（透過光）の偏光状態を示すＪｏｎｅｓベクトル〈Ｅ〉は、［式１］で表される。（非特許文献２及び特許文献１参照）
【数２９】
2005164970.tif 000017
［式１］
ここで、ｉは、虚数単位である。また、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は、［式２］に示すように、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さ（ギャップ）ｄに依存するパラメータである。
【数３０】
2005164970.tif 000018
［式２］
ここで、λは、入射光の波長である。複屈折率Δnと液晶素子の厚さ（ギャップ）ｄの積Δn・ｄは、リタデーションと呼ばれる。複屈折率Δnは、屈折率異方性を表し、液晶材料の常光に対する常光屈折率ｎｏ及び異常光に対する異常光屈折率ｎｅ、液晶素子内のダイレクタのチルト角（基板面に対する起き上がり角）の平均θにより、［式３］で与えられる。
【数３１】
2005164970.tif 000019
［式３］
【００１０】
液晶素子を透過した透過光を、透過軸方向が任意の角度ωに設定されている検光子を介して検出器（受光器）で受光（検出）する。この場合、検出器の出力信号、すなわち、透過光の強度（透過光強度）Ｉ(ω)は、［式４］で表される。
【数３２】
2005164970.tif 000020
［式４］
ここで、Ｇは、液晶素子を透過し、検光子を透過する前の透過光の強度、すなわち、全透過光強度である。
【００１１】
次に、検光子の透過軸方向を、ωから９０°回転した方向（ω＋９０°）に設定する。この状態で、液晶素子を透過した透過光を、検光子を介して検出器で受光する。この場合、検出器の出力信号、すなわち、透過光強度Ｉ(ω＋９０°)は、［式５］で表される。
【数３３】
2005164970.tif 000021
［式５］
【００１２】
次に、検光子の透過軸方向を、ωから４５°回転した方向（ω＋４５°）に設定する。この状態で、液晶素子を透過した透過光を、検光子を介して検出器で受光する。この場合、検出器の出力信号、すなわち、透過光強度Ｉ(ω＋４５°)は、［式６］で表される。
【数３４】
2005164970.tif 000022
［式６］
【００１３】
［式７］と［式８］により、前記した透過光強度Ｉ(ω)、Ｉ(ω＋９０°)、Ｉ(ω＋４５°)を用いてパラメータＳ１、Ｓ２を算出することができる。
【数３５】
2005164970.tif 000023
［式７］
【数３６】
2005164970.tif 000024
［式８］
このパラメータＳ１、Ｓ２は、ストークスパラメータ（ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３）のｓ１、ｓ２をｓ０で正規化した値（ｓ１／ｓ０）、（ｓ２／ｓ０）に対応する。ストークスパラメータとは、光の偏光状態を記述する一般的な方法の一種である。（特許文献１参照）
【００１４】
［式１］〜［式６］を［式７］、［式８］に代入すると、［式９］、［式１０］が得られる。
【数３７】
2005164970.tif 000025
［式９］
【数３８】
2005164970.tif 000026
［式１０］
［式９］、［式１０］から、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを消去すると、［式１１］が得られる。
【数３９】
2005164970.tif 000027
［式１１］
【００１５】
［式１１］は、数学的に見ると、直交するＳ１−Ｓ２座標系において、パラメータＳ１とＳ２が、［式１２］で示す中心座標を有し、［式１３］で示す半径を有する円を描くことを示している。
【数４０】
2005164970.tif 000028
［式１２］
【数４１】
2005164970.tif 000029
［式１３］
［式９］、［式１０］に、Φ＝９０°、ｄ＝４μｍ、Δn＝０．０８７２、λ＝５４６ｎｍ、ω＝０°を代入した場合のパラメータＳ１とＳ２の算出結果を［図３］に示す。［図３］は、液晶素子を１０°間隔の角度に設定した状態で算出したものである。
［図３］から、直交するＳ１−Ｓ２座標系で［式１１］を作図すると、円を描くことがわかる。
【００１６】
以上のことから、液晶素子の基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを求めることなく、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さ（ギャップ）ｄを同時に検出することができることがわかる。
すなわち、液晶素子を透過し、それぞれ任意の角度ω、（ω＋９０°）、（ω＋４５°）に透過軸方向を有する検光子を介した光（透過光）の強度（透過光強度）Ｉ(ω)、Ｉ(ω＋９０°)、Ｉ(ω＋４５°)の組を検出する。
そして、検出した透過光強度Ｉ(ω)、Ｉ(ω＋９０°)、Ｉ(ω＋４５°)の組を用いて、[式７]、[式８]からパラメータＳ１とＳ２の組を算出する。この算出したパラメータＳ１とＳ２の組は、Ｓ１−Ｓ２直交座標上で、[式１２]で示される中心座標を有し、[式１３]で示される半径を有する円を描く。
[式１２]で示される円の中心座標、[式１３]で示される円の半径は、[式２]、[式３]から、液晶素子の液晶層の捩れ角Φ及び厚さｄ、入射光の波長λ、複屈折率Δn、検光子の透過軸方向ωによって決定される。
ここで、入射光の波長λは、使用する単色化光源の種類、具体的にはカラーフィルタや分光器等の単色化手段の透過波長、レーザ等の単色化光源の発光波長によって知ることができる。また、分光器やスペクトルアナライザ等の測定手段を用いて、事前に測定することもできる。このため、入射光の波長λは、既知とすることができる。
また、液晶材料の複屈折率Δnは、［式３］に示すように、液晶材料の常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅ、液晶層内のダイレクタのチルト角の平均θによって決定される。ｎｏ、ｎｅは、アッベ屈折計等の屈折計で測定することができる。さらに、通常は、液晶材料メーカが測定を行ってデータを提供している。θは、既存の方法（例えば、特開２００２−３４０５３６号公報）により事前に測定しておくこともできるし、θが小さければ近似的に［Δn＝ｎｅ−ｎｏ］と表されるので、Δnは既知とすることができる。
また、検光子の透過軸方向ωも既知である。
したがって、未知のパラメータは、液晶層の捩れ角Φと厚さｄの２つである。これらの未知のパラメータは、［式１２］で示される円の中心座標、［式１３］で示される円の半径から求めることができる。
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下に、本発明の液晶素子のパラメータ検出方法の第１の実施の形態を説明する。
本実施の形態の液晶素子のパラメータ検出方法を実施するための液晶素子のパラメータ検出装置の第１の実施の形態の概略構成図を図４に示す。
図４に示す液晶素子のパラメータ検出装置は、光源２１、偏光子２２、検光子２３、検出器（受光器）２４、処理装置２５により構成されている。
光源２１としては、ハロゲンランプ等の広い波長域で発光する発光手段と、分光器やバンドパスのカラーフィルタ等の単色化手段により構成される光源を用いることができる。勿論、狭い波長域で発光するレーザを用いることもできる。光源２１から出力する光の波長λは、任意に設定することができる。ただし、液晶素子２０がカラーフィルタを有している場合には、液晶素子２０の測定箇所に設けられているカラーフィルタを透過する波長を選択する必要がある。
偏光子２２は、光源２１と液晶素子２０の間に配置され、光源２１から出力される光を直線偏光にする。例えば、図１に示すｘｙｚ座標系において、ｙ軸方向の直線偏光にする。
検光子２３は、液晶素子２０と検出器２４の間に配置され、液晶素子２０を透過した光（透過光）を直線偏光にする。
偏光子２２及び検光子２３としては、グランテーラープリズム等の偏光プリズム、あるいは偏光ビームスプリッター、あるいは沃素錯体を吸着したポリビニルアルコールを延伸して得られる偏光板を使用する偏光フィルタ等を用いることができる。偏光フィルタは、一般的に、偏光プリズムに比べて消光比が低い。しかしながら、一般的な偏光フィルタでも、消光比が［５０００：１］以上あるため、本実施の形態に用いることができる。
【００１８】
検出器２４としては、フォトダイオードや光電子倍増管等のように、入力される光の強度に対して比例する出力信号を出力するものを用いるのが好ましい。この場合には、検出器２４の出力信号を、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光の強度（透過光強度）として用いることができる。
一方、検出器２４の出力信号が、入力される光の強度に比例以外の関係を有する場合には、検出器２４に入力される光の強度と検出器２４の出力信号との関係を予め求めておき、検出器２３の出力信号を、検出器２３に入力される光の強度に比例した信号に変換する必要がある。
また、検出器２４として、ＣＣＤ等のように、入力される光の強度の２次元分布を検出可能な検出器を用いることにより、液晶素子２０の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの２次元分布を検出することができる。
処理装置２５は、液晶素子２０の角度（あるいは偏光子２２の透過軸方向の角度）や検光子２３の透過軸方向を所定の角度に設定した状態における検出器２４の出力信号、すなわち、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光の強度（透過光強度）を用いてパラメータＳ１とＳ２の組を算出する。そして、算出したパラメータＳ１とＳ２の組を用いて、液晶素子２０の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する。
【００１９】
次に、図４に示した液晶素子のパラメータ検出装置を用いて、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する液晶素子のパラメータ検出方法の第１の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、検出器２４として、検出器２４に入力される光の強度と検出器２４の出力信号が比例する検出器を用いている。このため、検出器２４の出力信号を光強度信号として用いている。
（第1ステップ）
液晶素子２０を、偏光子２２と検光子２３の間に、基板面がｘｙ面に平行（略平行を含む）となるように配置する。なお、光源２１から出力される波長λの光を直線偏光にする偏光子２２の透過軸方向は、ｙ軸方向（略ｙ軸方向を含む）に設定されている。また、偏光子２２からの直線偏光は、液晶素子２０の入射側基板の基板面に垂直（基板面の法線方向に平行）（略垂直を含む）に入射されるように設定されている。
（第２ステップ）
液晶素子２０の角度を、任意の角度α０に設定する。この時の液晶素子２０の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角をαｉｎとする。そして、検光子２３の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号（測定信号）Ｉｘ(α０)を透過光強度Ｉｍ(ω，α０)とする。
（第３ステップ）
検光子２３の透過軸方向を４５°回転させた状態、すなわち、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋４５°）の方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｘｙ(α０)を透過光強度Ｉｍ(ω＋４５°，α０)とする。
（第４ステップ）
検光子２３の透過軸方向をさらに４５°回転させた状態、すなわち、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋９０°）の方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｙ(α０)を透過光強度Ｉｍ(ω＋９０°、α０)とする。
【００２０】
（第５ステップ）
液晶素子２０を回転し、液晶素子２０の角度を、α０とは異なる他の任意の角度α１に設定する。この時、液晶素子２０の入力側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角は、［αｉｎ＋（α１−α０）］となる。
（第６ステップ）
（第２ステップ）〜（第４ステップ）と同様の処理を実行する。そして、（第２ステップ）〜（第４ステップ）に対応するステップにおいて、検出器２４の出力信号Ｉｘ(α１)、Ｉｘｙ(α１)、Ｉｙ(α１)を透過光強度Ｉｍ(ω，α１)、Ｉｍ(ω＋４５°，α１)、Ｉｍ(ω＋９０°，α１)とする。
以上のようにして、液晶素子２０の角度を少なくとも３つの任意の角度αに設定した状態における透過光強度、すなわち、少なくとも３つの角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を得る。
【００２１】
（第７ステップ）
各角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組から、[式１４]により、一連のパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を算出する。
【数４２】
2005164970.tif 000030
［式１４］
（第８ステップ）
算出した一連のパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を用い、［式１１］から円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）と半径Ｒｍを算出する。
（第９ステップ）
一方、液晶素子２０の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定することにより、［式１２］から導いた［式１５］から円の中心座標（Ａｃ，Ｂｃ）と半径Ｒｃを算出することができる。
【数４３】
2005164970.tif 000031
［式１５］
（第１０ステップ）
（第９ステップ）で［式１５］から算出した円の中心座標（Ａｃ，Ｂｃ）及び半径Ｒｃと、（第８ステップ）で［式１１］から算出した円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）及び半径Ｒｍが略一致する、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する。
【００２２】
本実施の形態では、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出するために用いる［式１５］には、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが含まれていない。
これにより、本実施の形態を用いれば、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが未知である液晶素子であっても、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを求める必要も、仮定する必要もないため、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを正確に検出することができる。
また、簡単な装置構成で液晶素子の液晶層の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを同時に検出することができる。
【００２３】
なお、（第５ステップ）では、液晶素子２０を回転させている。
ここで、（第５ステップ）で液晶素子２０を回転させる目的は、液晶素子２０への入射光の偏光方向に対する液晶素子２０の角度を変更することである。
このため、液晶素子２０を回転させる方法に代えて、入射光の偏光方向を変える方法を用いることもできる。すなわち、偏光子２２を回転させて、偏光子２２の透過軸方向を変える方法を用いることもできる。この場合、図１、図２に示したｘｙｚ座標系のｙ軸が回転することになるため、検光子２３の透過軸方向ωも、偏光子２２を回転させた角度だけ回転させる必要がある。
【００２４】
また、液晶素子の角度を任意の角度αに設定した状態で、検光子の透過軸方向を角度ω、（ω＋４５°）、（ω＋９０°）に設定して透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を得ている。
しかしながら、最終的に、複数の角度αにおける透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を得ることができれば、透過光強度の検出順序は適宜変更可能である。
例えば、まず、検光子２３の透過軸方向を角度ωに設定した状態で、液晶素子２０の角度を複数の角度αに設定することにより、検光子２３の透過軸方向を角度ωに設定した状態で、液晶素子の角度を複数の角度αに設定した時の透過光強度Ｉｍ（ω，α）の組を得る。
次に、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋４５°）に設定した状態で、液晶素子２０の角度を複数の角度αに設定することにより、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋４５°）に設定した状態で、液晶素子の角度を複数の角度αに設定した時の透過光強度Ｉｍ（ω＋４５°，α）の組を得る。
次に、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋９０°）に設定した状態で、液晶素子２０の角度を複数の角度αに設定することにより、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋９０°）に設定した状態で、液晶素子の角度を複数の角度αに設定した時の透過光強度Ｉｍ（ω＋９０°，α）の組を得る。
【００２５】
また、前記したように、円の中心座標と半径を算出するためには、平面座標上で少なくとも３点の座標が判明していればよい。すなわち、少なくとも３つのパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組、したがって、少なくとも３つの角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を検出すればよい。
しかしながら、実際の測定には雑音等の誤差が含まれる。このため、検出器の出力信号から算出したパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組は、常に完全な円を描くとは限らない。
一般的に、多数の測定を行うことにより、雑音成分を軽減することができる。このため、雑音等による測定誤差を軽減するためには、より多くの角度αに対する透過光強度の組を検出（測定）するのが好ましい。
【００２６】
液晶素子の各角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組、したがって、各角度αに対するパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組に雑音等の誤差が含まれている場合には、円の中心座標と半径を求める方法として、例えば、最小二乗法や準ニュートン法等の数値的解法を用いることができる。
例えば、適当に、中心座標（Ａ，Ｂ）と半径Ｒを仮定し、［式１６］によりパラメータΔ２を計算する。
【数４４】
2005164970.tif 000032
［式１６］
［式１６］では、液晶素子の角度を、Ｎ個（Ｎは３以上）の角度αに設定していることを表している。また、αｊは、ｊ番目の角度αを表している。
次に、Δ２を最小にするＡ、Ｂ、Ｒの組を準ニュートン法で求め、Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍとする。
【００２７】
Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍから液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを求める場合も、同様の方法を用いることができる。
例えば、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当な値に仮定し、［式１７］、［式１５］、［式２］によりパラメータΔ２を計算する。
【数４５】
2005164970.tif 000033
［式１７］
次に、Δ２を最小にする、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を準ニュートン法で求める。
【００２８】
［式３］に示している複屈折率Δn中のチルト角の平均θは、未知であることが多い。しかしながら、チルト角の平均θは、通常は数度（１０°以下）と小さい。このため、チルト角の平均θは、０°と近似することが多い。また、チルト角の平均θを測定する方法も知られている（例えば、特開２００２−３４０５３６号公報）。したがって、チルト角の平均θは、既知とすることができる。
このため、［式１７］を計算する際には、未知のパラメータは、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの２つだけである。また、透過光強度を用いて中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）、Ｒｍの３つの値が算出されている。さらに、［式１５］から、計算で与えられる円の中心座標（Ａｃ，Ｂｃ）と半径Ｒｃには、［式１８］の関係があることがわかる。
【数４６】
2005164970.tif 000034
［式１８］
したがって、Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍも独立な値は２つである。一般的に、未知のパラメータの数以上の独立な測定量が得られていれば、測定量から未知のパラメータを決定することができるので、Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍから液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを決定することができる。
【００２９】
また、第１の実施の形態では、一旦、Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍを算出しているが、これは、以下に示す方法を用いることにより省略することができる。
液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定し、［式１９］、［式２］によりパラメータΔ２を計算する。
【数４７】
2005164970.tif 000035
［式１９］
次に、このΔ２を最小にする液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を、準ニュートン法で求める。
【００３０】
また、複屈折率Δn（あるいは、ｎｏ、ｎｅ、θのいずれかまたは複数）が未知の場合でも、複屈折率Δnと厚さｄの積であるリタデーションΔn・ｄは求めることができる。この場合には、液晶素子の液晶層の厚さｄを未知パラメータとする代わりに、リタデーションΔn・ｄを未知パラメータとすればよい。
【００３１】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの２つの未知パラメータを、円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）と半径Ｒｍの３つの算出値から求めている。ここで、算出値の数が、未知パラメータの数、すなわち、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの２つの未知パラメータより１つ多いため、Ａｍ、Ｂｍ、Ｒｍのうちどれか１つは算出しなくても、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを求めることができる。
ここで、［式９］、［式１０］から、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが４５°異なる時のパラメータＳ１、Ｓ２の各平均値は、円の中心座標と一致することがわかる。
【００３２】
以下に、円の中心座標ＡｍとＢｍを算出することによって、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する液晶素子のパラメータ検出方法の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態の液晶素子のパラメータ検出方法を実施する液晶素子のパラメータ検出装置としては、図４に示すパラメータ検出装置を用いることができる。
（第１ステップ）
液晶素子２０を、偏光子２２と検光子２３の間に、基板面がｘｙ面に平行（略平行を含む）となるように配置する。なお、偏光子２２の透過軸方向は、ｙ軸方向（略ｙ軸方向を含む）に設定されている。また、入射光は、液晶素子２０の入射側基板の基板面に垂直（基板面の法線方向に平行）（略垂直を含む）に入射するように設定されている。
（第２ステップ）
液晶素子２０の角度を、任意の角度αに設定する。この時の液晶素子２０の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角をαｉｎとする。そして、検光子２３の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｘ(αｉｎ)を透過光強度Ｉｍ(ω，αｉｎ)とする。
（第３ステップ）
検光子２３の透過軸方向を４５°回転させた状態、すなわち、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋４５°）の方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｘｙ(αｉｎ)を透過光強度Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ)とする。
（第４ステップ）
検光子２３の透過軸方向をさらに４５°回転させた状態、すなわち、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋９０°）の方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｙ(αｉｎ)を透過光強度Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ)とする。
【００３３】
（第５ステップ）
液晶素子２０を、４５°回転させる。すなわち、液晶素子２０の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角を（αｉｎ＋４５°）に設定する。
（第６ステップ）
液晶素子２０の角度を角度（α＋４５°）に設定した状態で、（第２ステップ）〜（第４ステップ）と同様の処理を実行する。そして、（第２ステップ）〜（第４ステップ）に対応するステップでの検出器２４の出力信号Ｉｘ(αｉｎ＋４５°)、Ｉｘｙ(αｉｎ＋４５°)、Ｉｙ(αｉｎ＋４５°)を透過光強度Ｉｍ(ω，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ＋４５°)とする。
（第７ステップ）
透過光強度Ｉｍ(ω，αｉｎ)、Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ)、Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ)、Ｉｍ(ω，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ＋４５°)を用い、[式２０]からパラメータＳ１ｍ(αｉｎ)、Ｓ２ｍ(αｉｎ)の組とＳ１ｍ(αｉｎ＋４５°)、Ｓ２ｍ(αｉｎ＋４５°)の組みを算出する。
【数４８】
2005164970.tif 000036
［式２０］
【００３４】
（第８ステップ）
次に、算出したパラメータＳ１ｍ(αｉｎ)、Ｓ２ｍ(αｉｎ)の組とＳ１ｍ(αｉｎ＋４５°)、Ｓ２ｍ(αｉｎ＋４５°)の組を用い、［式２１］から、パラメータＳ１、Ｓ２それぞれの平均値Ａｍ、Ｂｍを算出する。
【数４９】
2005164970.tif 000037
［式２１］
（第９ステップ）
［式９］、［式１０］から、パラメータＳ１、Ｓ２それぞれの平均値Ａｍ、Ｂｍは、第１の実施の形態の円の中心座標（Ａｃ、Ｂｃ）に一致する。また、円の中心座標（Ａｃ、Ｂｃ）は、［式１５］により算出することができる。
そこで、［式１５］から算出した中心座標Ａｃ、Ｂｃと、［第８ステップ］で算出したＡｍ、Ｂｍが略一致する、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを求める。
【００３５】
本実施の形態では、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出するために用いる［式１５］には、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが含まれていない。
これにより、本実施の形態を用いれば、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが未知である液晶素子であっても、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを求める必要も、仮定する必要もないため、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを正確に検出することができる。
また、第１の実施の形態では、液晶素子の角度を、３つ以上の角度αに設定した状態での透過光強度を検出したが、本実施の形態では、４５°異なる２つの角度αに設定した状態での透過光強度を検出すればよい。
このため、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの検出時間が第１の実施の形態より短い。
一方、検出器の出力信号（測定値）、すなわち、透過光強度の数が減少するため、検出器の出力信号に含まれる雑音成分等の影響は第１の実施の形態より大きくなる。このため、本実施の形態は、雑音成分等が小さい、Ｓ／Ｎ比の高い出力信号を出力可能な検出器を用いる場合（Ｓ／Ｎ比の高い測定が可能な場合）に有効である。
また、簡単な装置構成で液晶素子の液晶層の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出することができる。
【００３６】
なお、透過光強度の測定順序は、最終的に、Ｉｍ(ω，αｉｎ)、Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ)、Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ)、Ｉｍ(ω，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋４５°，αｉｎ＋４５°)、Ｉｍ(ω＋９０°，αｉｎ＋４５°)が得られれば適宜変更可能である。
また、（第９ステップ）で液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを求める場合には、例えば、［式１７］の代わりに［式２２］を用いる。そして、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定してΔ２を計算する。
【数５０】
2005164970.tif 000038
［式２２］
次に、Δ２を最小にする、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を、例えば、準ニュートン法を用いて求める。
【００３７】
また、本実施の形態では、一旦、ＡｍとＢｍを求めている。これは、例えば、以下に示す方法を用いることにより省略することができる。
すなわち、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定し、［式２３］、［式２］によりΔ２を計算する。
【数５１】
2005164970.tif 000039
［式２３］
次に、このΔ２を最小にする、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を準ニュートン法を用いて求める。
【００３８】
なお、複屈折率Δｎ（あるいは、ｎｏ、ｎｅ、θのいずれかまたは複数）が未知の場合でも、複屈折率Δnと厚さｄの積であるリタデーションΔn・ｄは求めることができる。この場合には、液晶素子の液晶層の厚さｄを未知パラメータとする代わりに、リタデーションΔn・ｄを未知パラメータとする。
【００３９】
［第３の実施の形態］
第２の実施の形態では、円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）と半径Ｒｍの３つのうち、円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）から液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出した。これ以外にも、ＡｍとＲｍを用いる方法と、ＢｍとＲｍを用いる方法が考えられる。
ここで、Ｓ１−Ｓ２座標上に描かれている、Ｓ１(α)とＳ２(α)の組により構成される円をＳ１軸に射影した線分の最大値と最小値をmaxＳ１(α)とminＳ１(α)とすると、円の中心のＳ１座標Ａと半径Ｒは、[式２４]で表される。すなわち、円をＳ１軸に射影すると線分になり、その線分の中点が円の中心座標Ａに、線分の長さの半分が円の半径Ｒに対応する。
【数５２】
2005164970.tif 000040
［式２４］
これにより、液晶素子の角度を連続的に変えた時の一連のパラメータＳ１(α)の組の最大値maxＳ１(α)とminＳ１(α)から、円の中心のＳ１座標と半径Ｒを検出できることがわかる。
【００４０】
一連のパラメータＳ１(α)の組の最大値maxＳ１(α)と最小値minＳ１(α)から、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを求める、本発明の液晶素子のパラメータ検出方法の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態の液晶素子のパラメータ検出方法を実施する液晶素子のパラメータ検出装置としては、図４に示した液晶素子のパラメータ検出装置を用いることができる。
（第１ステップ）
液晶素子２０を、偏光子２２と検光子２３の間に、基板面がｘｙ面に平行（略平行を含む）となるように配置する。なお、偏光子２２の透過軸方向は、ｙ軸方向（略ｙ軸方向を含む）に設定されている。また、入射光は、液晶素子２０の入射側基板の基板面に略垂直（基板面の法線方向に平行）（略垂直を含む）に入射するように設定されている。
（第２ステップ）
液晶素子２０の角度を、任意の角度α０に設定する。この時の液晶素子２０の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角をαｉｎとする。そして、検光子２３の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号（測定信号）Ｉｘ(α０)を透過光強度Ｉｍ(ω，α０)とする。
（第３ステップ）
検光子２３の透過軸方向を９０°回転させた状態、すなわち、検光子２３の透過軸方向を角度（ω＋９０°）の方向に設定した状態で、液晶素子２０を透過し、検光子２３を介した光を検出器２４で受光する。この時の検出器２４の出力信号Ｉｙ(α０)を透過光強度Ｉｍ(ω＋９０°，α０)とする。
【００４１】
（第４ステップ）
液晶素子２０を回転し、α０とは異なる他の任意の角度α１に設定する。この時、液晶素子２０の入力側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角は、［αｉｎ＋（α１−α０）］となる。
（第５ステップ）
（第２ステップ）及び（第３ステップ）と同様の処理を実行する。そして、（第２ステップ）及び（第３ステップ）に対応するステップにおいて、検出器２４の出力信号Ｉｘ(α１)、Ｉｙ(α１)を透過光強度Ｉｍ(ω、α１)、Ｉｍ(ω＋９０°，α１)とする。
（第６ステップ）
以上のようにして、液晶素子２０の角度を複数の任意の角度αに設定した状態における、すなわち、複数の角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を得る。
そして、各角度αに対する透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を用いて、[式２５]により一連のパラメータＳ１ｍ(α)を算出する。
【数５３】
2005164970.tif 000041
［式２５］
（第７ステップ）
算出した一連のパラメータＳ１ｍ(α)の最大値maxＳ１ｍ(α)と最小値minＳ１ｍ(α)から、［式２６］によりパラメータＡｍ、Ｂｍを算出する。
【数５４】
2005164970.tif 000042
［式２６］
（第８ステップ）
［式１５］により算出したＡｃ、Ｒｃと、（第７ステップ）で［式２６］により算出したＡｍ、Ｒｍが略一致する、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する。
【００４２】
本実施の形態では、液晶素子の角度を複数の角度αに設定した状態における透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を検出し、検出した透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組から一連のパラメータＳ１ｍ(α)を算出している。そして、一連のパラメータＳ１ｍ(α)の組の最大値maxＳ１(α)と最小値minＳ１ｍ(α)から、円の中心のＳ１座標Ａｍと半径Ｒｍを算出している。このため、円をＳ１軸に射影した線分の両端のＳ１座標が、一連のパラメータＳ１ｍ(α)に含まれている必要がある。
ここで、［式９］、［式１０］から、円周上の点（Ｓ１(α)とＳ２(α)の組により定まる点）は、角度αの４倍の角度だけ移動する。すなわち、角度αを９０°以上変化させることにより、Ｓ１(α)とＳ２(α)の組により定まる点は円周上を一周する。この場合には、測定範囲の両端がどこであっても、円をＳ１軸に射影した線分の両端が、一連のパラメータＳ１ｍ(α)に含まれる。
したがって、透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組は、液晶素子を、最大角度と最小角度が９０°以上離れている複数の角度αに設定されている状態で検出するのが好ましい。
また、円をＳ１軸に射影した線分の両端のＳ１座標、すなわちmaxＳ１ｍ(α)とminＳ１ｍ(α)を正確に検出するためには、角度αを連続的に変化させるのが好ましい。なお、１％の精度でmaxＳ１ｍ(α)とminＳ１ｍ(α)を検出するためには、［（ｃｏｓ−１０．９９）／４＝２．０３°）］以下の間隔で透過光強度Ｉｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)の組を検出すればよい。
【００４３】
本実施の形態では、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出するために用いる［式１５］には、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが含まれていない。
これにより、本実施の形態を用いれば、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが未知である液晶素子であっても、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを求める必要も、仮定する必要もないため、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを正確に検出することができる。
また、第１の実施の形態では、検光子の透過軸方向を、角度ω、（ω＋４５°）、（ω＋９０°）の３つの異なる角度の方向に設定した状態で透過光強度を検出する必要があったが、本実施の形態では、９０°異なる２つの角度の方向に設定した状態で透過光強度を検出すればよい。
本実施の形態では、液晶素子の液晶層の捩れ角及び厚さの検出に必要なパラメータは、一連のパラメータＳ１ｍ(α)の最大値maxＳ１ｍ(α)と最小値minＳ１ｍ(α)の２つだけであり、これらのパラメータを得るために必要な透過光強度の数も少ない。そのため、検出器の出力信号に含まれる雑音成分等の影響が第１の実施の形態より大きくなる点は第２の実施の形態と同様である。
【００４４】
なお、本実施の形態では、Ｉｍ(ω)とＩｍ(ω＋９０°)の組のみを検出すればよいため、図５に示す液晶素子のパラメータ検出装置を用いることもできる。
図５に示す液晶素子のパラメータ測定装置の第２の実施の形態は、光源３１、偏光子３２、偏光ビームスプリッター３６、第１及び第２の検出器（受光器）３４ａ及び３４ｂ、処理装置３５により構成されている。図５では、図４の検光子２３に代えて偏光ビームスプリッター３６を設けている。
光源３１、偏光子３２、検出器３４ａ及び３４ｂとしては、図４に示した液晶素子のパラメータ検出装置と同様のものを用いることができる。
偏光ビームスプリッター３６は、入射光に含まれる成分のうち、特定方向に振動する成分を透過し、特定方向に直交する方向に振動する成分を反射することによって、入射光を分離する光学素子である。したがって、偏光ビームスプリッター３６の特定方向（「透過軸方向」と呼ぶ）を検光子の透過軸方向ω、特定方向と直交する方向を透過軸方向ωから９０°回転させた方向（ω＋９０°）と見なすことができる。
検出器３４ａ（第１の検出器）は、偏光ビームスプリッター３６の透過光を受光する。また、検出器３４ｂ（第２の検出器）は、偏光ビームスプリッター３６の反射光を受光する。
【００４５】
図５に示したパラメータ検出装置を用いる場合には、（第１ステップ）と（第２ステップ）は以下のように変更され、（第３ステップ）は省略される。
（第１ステップ）
液晶素子３０を、偏光子３２と偏光ビームスプリッター３６の間に、基板面がｘｙ面に平行（略平行を含む）となるように配置する。偏光子３２の透過軸方向は、ｙ軸方向（略ｙ軸方向を含む）に設定されている。また、入射光は、液晶素子３０の入射側基板の基板面に垂直（基板面の法線方向に平行）（略垂直を含む）に入射するように設定されている。
（第２ステップ）
液晶素子３０の角度を、任意の角度αに設定する。そして、変更ビームスプリッター３６の透過軸方向を任意の角度ωの方向に設定した状態で、液晶素子３０を透過し、偏光ビームスプリッター３６を透過した光を第１の検出器４ａで受光する。この時の第１の検出器３４ａの出力信号Ｉｘ(α)を透過光強度Ｉｍ(ω，α)とする。同時に、液晶素子３０を透過し、偏光ビームスプリッター３６で反射した光を第２の検出器３４ｂで受光する。この時の第２の検出器３４ｂの出力信号Ｉｙ(α)を透過光強度Ｉｍ(ω＋９０°，α)とする。
【００４６】
図５に示す液晶素子のパラメータ検出装置では、第１及び第２の検出器３４ａ及び３４ｂによって、液晶素子３０を透過した透過光の互いに直交する方向に振動する成分を同時に検出することができる。
このため、図５に示した液晶素子のパラメータ検出装置を用いることにより、検光子（あるいは、液晶素子）を９０°回転させる操作が不要となり、液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを検出するための操作が簡単になるとともに、検出時間が短縮される。
【００４７】
（第８ステップ）で液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出する方法としては、例えば、[式１７]の代わりに[式２７]を用いる。
【数５５】
2005164970.tif 000043
［式２７］
そして、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定して、パラメータΔ２を算出する。
次に、Δ２を最小にする、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を、例えば、準ニュートン法で検出する。
【００４８】
以上では、一旦、Ａｍ、Ｂｍを計算している。しかしながら、これは、以下に示す方法を用いることにより省略することができる。
すなわち、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを適当に仮定し、［式２８］、［式２］により、パラメータΔ２を計算する。
【数５６】
2005164970.tif 000044
［式２８］
次に、パラメータΔ２を最小にする、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄの組を、例えば、準ニュートン法により求める。
【００４９】
なお、複屈折率Δn（あるいは、ｎｏ、ｎｅ、θのいずれかまたは複数）が未知の場合でも、複屈折率Δnと厚さｄの積であるリタデーションΔn・ｄは求めることができる。この場合には、液晶素子の液晶層の厚さｄを未知パラメータとする代わりに、リタデーションΔn・ｄを１つの未知パラメータとすればよい。
【００５０】
本実施の形態では、円をＳ１軸に射影する方法を用いたが、円をＳ２軸に射影する方法を用いることもできる。すなわち、円をＳ２軸に射影すると、射影した線分の中点が円の中心座標Ｂに、長さの半分が円の半径Ｒに対応する。しかしながら、パラメータＳ１は、透過光強度Ｉ(ω)とＩ(ω＋９０°)から算出できるのに対し、パラメータＳ２は、透過光強度Ｉ(ω)、Ｉ(ω＋９０°)とＩ(ω＋４５°)が必要である。このため、この方法を用いる場合には、検出時間が長くなる。
また、各透過光強度の測定の順番は、最終的にＩｍ(ω，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)が得られれば、適宜変更可能である。ただし、図５に示すパラメータ検出装置を用いる場合には、同時に検出することができる。
【００５１】
［実施の形態４］
以上の実施の形態１〜３の方法により、液晶素子の液晶層の捩れ角Φ及び厚さｄを検出することができる。
ところで、液晶素子の入射側基板界面での液晶素子のダイレクタの方位角αｉｎも、液晶素子の生産管理や不良解析等に用いることができる。
ここで、液晶素子の液晶層の捩れ角Φ及び厚さｄと、透過光強度Ｉｍ(ω、α)、Ｉｍ(ω＋４５°，α)、Ｉｍ(ω＋９０°，α)、パラメータＳ１ｍ(α)、Ｓ２ｍ(α)のいずれかあるいは組み合わせを用いて、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを検出することができる。
以下に、前記した実施の形態１〜３の方法で検出した液晶素子の液晶層の捩れ角Φ及び厚さｄを用いて液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを検出する、本発明の液晶素子のパラメータ検出方法の第４の実施の形態を説明する。
液晶素子の角度を１番目の角度α０に設定した時の液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角をαｉｎとした場合、液晶素子の角度をｊ番目の角度αｊに設定した時の液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎｊは、[αｉｎｊ＝αｉｎ＋（αｊ−α０）]となる。
ここで、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄは前記した方法で既に検出されているので、未知のパラメータはαｉｎのみである。したがって、αｉｎを適当に仮定することにより、例えば、液晶素子の角度を角度αｊに設定した時の透過光強度Ｉ(ω，αｊ)は、[式４]のαｉｎをαｉｎｊに置き換えることで求めることができる。求めたＩ(ω，αｊ)と、測定したＩｍ(ω，αｊ)が略一致するαｉｎを、準ニュートン法等の数値的解法により検出することができる。
なお、Ｉ(ω，αｊ)の代わりにＩ(ω＋９０°，αｊ)（[式５]）、Ｉ(ω＋４５°，αｊ)（[式６]）、Ｓ１(αｊ)（[式９]）、Ｓ２(αｊ)（[式１０]）を用いることもできる。また、これらを組み合わせて用いることもできる。
本実施の形態を用いることにより、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎが未知である液晶素子の液晶層の捩れ角Φ及び厚さｄだけでなく、入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎも検出することができる。
【００５２】
次に、前記した本実施の形態を用いて液晶素子の液晶層の捩れ角と厚さを検出した実験例を説明する。
［実験例１］
液晶素子（試料）を以下の手順で作成した。
厚さ１．１ｍｍ、幅２ｃｍ、長さ３ｃｍの長方形のガラス基板の形面に、厚さ約５０ｎｍのポリイミド膜を形成し、膜表面をナイロン製の布で１回擦った。このガラス基板２枚を、ポリイミド膜が対向し、かつ、擦った方向が直交するように向き合わせ、その間に直径約４μｍの樹脂製ビーズを混練したＵＶ硬化性接着剤を四隅に塗布した。その後、両基板を貼り合わせ、接着剤塗布部分にＵＶ光を照射し、接着剤を硬化させた。
樹脂製ビーズによって、２枚の基板間には間隙が形成されている。この間隙の幅を干渉式膜厚計で測定したところ、３．８μｍであった。
そして、２枚の基板間の間隙に、［Δn＝ｎｅ−ｎｏ＝０．０８７］の液晶材料を、毛細管現象で注入した。
【００５３】
前記した方法で作成した液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを検出するための液晶素子のパラメータ検出装置として、［図６］に示す構成のものを用いた。
図６に示す液晶素子のパラメータ検出装置は、発光手段４１ａ、カラーフィルタ４１ｂ、偏光子４２、検光子４３、フォトダイオード４７、オシロスコープ４８、処理装置４５を備えている。
発光手段４１ａとカラーフィルタ４１ｂによって光源４１が構成されている。ここで、発光手段４１ａとしてハロゲンランプを用いるとともに、波長５４６．５ｎｍのカラーフィルタ４１ｂを用いることにより、単色化された光が光源から出力される。
偏光子４２と検光子４３として、偏光フィルタが用いられている。
液晶素子４０を透過した光の強度（透過光強度）を測定するフォトダイオード４７（検出器）の出力信号は、オシロスコープ４６を介して処理装置４７に入力される。
液晶素子４０（試料）、偏光子４２及び検光子４３は、それぞれ、試料台４０ａ、回転部４３ａ及び４４ａに設置されている。
処理装置４８は、試料台４０ａ、回転部４３ａ及び４４ａを制御することによって、液晶素子４０の角度、偏光子４３および検光子４４の透過軸方向の角度を調整する。また、処理装置４８は、オシロスコープ４６からの出力信号に基づいて、液晶素子４０の液晶層の捩れ角Φと厚さｄを計算する。
【００５４】
このパラメータ検出装置の試料台４０ａに液晶素子４０を設置し、第１の実施の形態の方法を用いてパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を算出した。
液晶素子４０（試料）の角度αは、液晶素子４０を最初に設置した角度を０°とした場合、０°、３０°、６０°の３つの角度に設定した。検光子４３の透過軸方向は、［図１］、[図２]で示したｘｙｚ座標系で０°の方向とした。
以上のようにして算出したパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を、[図７］に示した。
この場合、パラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組により形成される円の中心座標（Ａｍ，Ｂｍ）は、（０．５０５，０．５７４）であり、半径Ｒｍは、０．０５５２であった。
このパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組から、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さ（ギャップ）ｄを算出した結果、Φ＝８８．２°、ｄ＝３．８６μｍであった。
【００５５】
［実験例２］
実験例１と同じ液晶素子、同じ液晶素子のパラメータ検出装置（図６）により、第２の実施の形態の方法を用いて、パラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を算出した。
液晶素子４０（試料）の角度αは、液晶素子４０を最初に設置した角度を０°とした場合、０°、４５°の２つの角度に設定した。検光子４３の透過軸方向は、[図１]、[図２]で示したｘｙｚ座標系で０°の方向とした。
以上のようにして算出したパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を、[図８］に示した。
この場合、パラメータＳ１ｍ(α)、Ｓ２ｍ(α)の平均値は、それぞれ、[０．５１０］、［０．５７４］であった。
このパラメータＳ１ｍ(α)、Ｓ２ｍ(α)の平均値から液晶素子４０の液晶層の捩れ角Φと厚さ（ギャップ）ｄを算出した結果、Φ＝８８．３°、ｄ＝３．８７μｍであった。
【００５６】
［実験例３］
実験例１と同じ液晶素子、同じ液晶素子のパラメータ検出装置（図６）により、第３の実施の形態の方法を用いて、パラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を算出した。
液晶素子４０の角度αは、液晶素子４０を最初に設置した角度を０°とした場合、０°〜９０°の範囲を２°間隔で設定した。検光子４３の透過軸方向ωは、［図１］、［図２］に示したｘｙｚ座標系において、０°の方向とした。
以上のようにして算出したパラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を、[図９］に示した。
この場合、パラメータＳ１ｍ(α)の最大値、最小値は、それぞれ、[０．７４１］、［０．２７０］であった。
このパラメータＳ１ｍ(α)の最大値、最小値から液晶素子５０の液晶層の捩れ角Φと厚さ（ギャップ）ｄを算出した結果、Φ＝８８．１°、ｄ＝３．８６μｍであった。
【００５７】
［実験例４］
液晶素子のパラメータ検出装置を、［図１０］に示すように構成した。
図１０に示した液晶素子のパラメータ検出装置は、検光子として、偏光ビームスプリッター５６を設け、検出器として、偏光ビームスプリッター５４を透過する光の強度を測定する第１のフォトダイオード５７ａと偏光ビームスプリッター５４で反射した光の強度を測定する第２のフォトダイオード５７ｂを設けている点を除いて、図６に示した液晶素子のパラメータ検出装置と同じである。
実験例１と同じ液晶素子を用い、第３の実施の形態の方法により、パラメータＳ１ｍ(α)とＳ２ｍ(α)の組を算出した。
液晶素子５０の角度αは、液晶素子５０を初めに設置した方向を０°とした場合、０°〜９０°の範囲を２°間隔で設定した。偏光ビームスプリッター５６の透過軸方向ωは、［図１］、［図２］に示したｘｙｚ座標系で０°の方向とした。
この場合Ｓ１ｍ(α)の最大値、最小値は、それぞれ、[０．７４１]、[０．２７０]であった。
これらから、液晶素子の液晶層の捩れ角Φと厚さｄは、[Φ＝８８．１°]、［ｄ＝３．８６μｍ］が算出された。
【００５８】
［実験例５］
実験例４で検出した液晶素子の液晶層の捩れ角Φ［Φ＝８８．１°］及び厚さｄ［ｄ３．８６μｍ］と、パラメータＳ１ｍ(α)、Ｓ２ｍ(α)を用いて、実施の形態４の方法により、液晶素子の入射側基板界面での液晶分子のダイレクタの方位角αｉｎを求めたところ、[αｉｎ＝０．４°]であった。
【００５９】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の偏光、追加、削除が可能である。
例えば、パラメータＳ１、Ｓ２を算出する方法は、実施の形態で説明した方法に限定されず、種々の方法を用いることができる。例えば、パラメータＳ１、Ｓ２を算出するための透過光強度としては、実施の形態で説明した透過光強度以外の透過光強度を用いることができる。また、パラメータＳ１、Ｓ２を算出する方法は、実施の形態で説明した方法以外の方法を用いることができる。
また、液晶素子を透過した光の強度を検出（測定）する装置としては、実施の形態で説明した装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】座標系と液晶素子の配置関係の概要を示す図である。
【図２】座標系と液晶素子の配置関係の詳細を示す図である。
【図３】パラメータＳ１とＳ２の関係を直交座標軸上に示した図である。
【図４】液晶素子のパラメータ検出装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図５】液晶素子のパラメータ検出装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
【図６】液晶素子のパラメータ検出装置の第１の実施の形態の具体例である。
【図７】実験例１の液晶素子のパラメータＳ１とＳ２の算出結果を直交座標軸上に示した図である。
【図８】実験例２の液晶素子のパラメータＳ１とＳ２の算出結果を直交座標軸上に示した図である。
【図９】実験例３の液晶素子のパラメータＳ１とＳ２の算出結果を直交座標軸上に示した図である。
【図１０】液晶素子のパラメータ検出装置の第２の実施の形態の具体例である。
【符号の説明】
【００６１】
２０、３０、４０、５０  液晶素子
２１、３１  光源
２２、３２、４２、５２  偏光子
２３、４３  検光子
２４、３４ａ、３４ｂ  検出器
２５、３５、４５、５５  処理装置
３６、５６  偏光ビームスプリッター
４０ａ、５０ａ  試料台
４１ａ、５１ａ  発光手段
４１ｂ、５１ｂ  カラーフィルタ
４２ａ、４３ａ、５２ａ、  回転部
４７、５７ａ、５７ｂ  フォトダイオード
４８、５８  オシロスコープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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