(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折体の複屈折率の波長分散の測定方法において、厚さｄが既知である複屈折体を、偏光軸が互いに直交又は平行な２枚の偏光子の間に狭持して測定される分光透過率が最大又は最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と、前記既知の厚さとから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の複屈折率Δｎ及びリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定することを特徴とする複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項２】
複屈折体の複屈折率の波長分散の測定方法において、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交又は平行な２枚の偏光子の間に狭持して測定される分光透過率が最大又は最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小となるように干渉の次数を決定し、最終的に前記複屈折体の厚さｄ、複屈折率Δｎ及びリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定することを特徴とする複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項３】
前記分光透過率が最大又は最小となる波長データの数は、少なくとも４個以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項４】
前記複屈折体が液晶であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項５】
前記液晶は、ホモジニアス配向をしていることを特徴とする請求項４に記載の複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項６】
前記液晶は、くさび型のセルに狭持されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項７】
前記液晶は、ｎ型の液晶であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の複屈折率の波長分散の測定方法。
【請求項８】
ユーザにより入力された波長データ及び必要データに基づいて、請求項１乃至７の何れか一項に記載の測定方法によるアルゴリズムをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複屈折体の複屈折率の波長分散の測定方法及び装置に関し、さらに詳しくは、複屈折体が液晶である場合、液晶ディスプレイ、特にカラー型の液晶ディスプレイの設計、開発に欠かせい液晶の複屈折率の波長分散の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットに代表される情報技術の進歩に伴って、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯端末、あるいは携帯電話等の情報機器が急速に普及してきている。これらの情報機器からの膨大な情報を瞬時に処理し、表示するために、高品質、高性能の液晶ディスプレイ、特にカラー型液晶ディスプレイの出現が切望されている。この高品質のカラー型液晶ディスプレイを設計するためには、液晶材料の複屈折率を波長分散を含めて正確に知っておくことが重要である。
従来の複屈折率測定法としてよく知られた方法として、アッベの屈折計を用いる方法がある。この方法によれば、屈折率の常光成分ｎｅと異常光成分ｎｏの両方を求めることができる。また、複屈折率は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏとして求められる。ところが、測定可能な屈折率の範囲が１．３００〜１．７００なので、常光成分ｎｅが測定範囲外になってしまうことがあった。また、目視で測定するのでプリズム面で配向しにくい液晶については測定が難しく、さらに波長分散まで含めて複屈折率を測定するには、通常は、ナトリウム光源を用いたＤ線（波長５８９ｎｍ）についてだけの測定が行われることが多いが、この場合は、波長の異なる複数の単色光源を用いて測定するために手間がかかるといった問題があった。
【０００３】
その他、ホモジニアス配向させたサンドイッチ型の液晶セルを、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間に狭持して分光透過率が最大もしくは最小となる複数の波長データから、複屈折率の波長分散を求める方法がある。例えば、偏光子が互いに平行の場合の透過率Ｔは
Ｔ＝Ｔ０・ｃｏｓ（πＲ／λ）・・・・・（式２）
で与えられる。ただし、Ｔ０は偏光子やガラス等の透過率で決まる最大透過率、λは波長、Ｒはリターデーションであり、液晶層の厚さをｄ、複屈折率をΔｎとすると、Ｒ＝Δｎ・ｄで表される。また、透過率Ｔが最小となる条件は、
Ｒ＝（ｍ＋１／２）・λ・・・・・・・（式３）
で与えられる。ただし、ｍは干渉の次数で正の整数である。また、透過率Ｔが最大となる条件は、
Ｒ＝ｍ・λ・・・・・・・・・・・・・（式４）
で与えられる。ここで隣り合った波長ピーク間、あるいはボトム間では次数が１だけ異なる。この方法では、干渉の次数ｍを決定するために、液晶セルに電界もしくは磁界を徐々に印加してホモジニアス配向をホメオトロピック配向に変化させて、透過率の変化から求める必要がある。さらに、くさび型のセルを用いれば干渉の次数を求めなくても複屈折率を測定することができるが、くさび型セルのセルギャップを予め正確に測定しておく必要があり、くさび型セルの歪に起因して困難を伴う。その課題に対して特開平１０−５４７９７号公報には、くさび型セルを用いてコレステリック液晶のカイラルピッチを求める方法について開示されており、くさび型セルのセルギャップの測定方法についても開示されているが干渉の次数の決定方法については言及されていない。
また、セルギャップの均一なサンドイッチセルを用いて、電界や磁界を印加しないで複屈折率の波長分散とセルギャップを同時にかつ正確にしかも簡便に測定する方法は知られていない。その他、偏光子あるいは液晶セルを面内で回転させて得られる透過率変化から複屈折率を求める、いわゆる検光子回転法も知られている。この方法では、精密に制御された回転機構と感度の高い透過光強度の測定を必要とするため、このような装置は比較的大きく高価になってしまう等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる課題に鑑み、複屈折体の複屈折率の波長分散を容易に測定できる方法を提供することを目的とし、特に、複屈折体が液晶である場合、電界や磁界を用いずに複屈折率およびリターデーションの波長分散を正確かつ簡便に測定する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、複屈折体の複屈折率の波長分散の測定方法において、厚さｄが既知である複屈折体を、偏光軸が互いに直交又は平行な２枚の偏光子の間に狭持して測定される分光透過率が最大又は最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と、前記既知の厚さとから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の複屈折率Δｎ及びリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定することを特徴とする。
かかる発明によれば、厚さｄが既知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の複屈折率Δｎおよびリターデーション（Ｒ＝Δｎ・ｄ）の波長分散を決定するようにしたので、容易に複屈折率の波長分散が測定可能である。
【０００８】
請求項２は、複屈折体の複屈折率の波長分散の測定方法において、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交又は平行な２枚の偏光子の間に狭持して測定される分光透過率が最大又は最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小となるように干渉の次数を決定し、最終的に前記複屈折体の厚さｄ、複屈折率Δｎ及びリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定することを特徴とする。
かかる発明によれば、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の厚さｄ、複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定するようにしたので、厚さｄが未知の複屈折体においても容易に複屈折率の波長分散が測定可能である。
請求項３は、前記分光透過率が最大又は最小となる波長データの数は、少なくとも４個以上であることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によれば、分光透過率が最大もしくは最小となる波長データの数は少なくとも４個以上であるので、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4で確実にフィッティングが可能である。
【０００９】
請求項４は、前記複屈折体が液晶であることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によれば、流動性がある複屈折体である液晶に適用することで、所定の厚さのサンドイッチセルや、くさび型セルに入れて測定することによって、本発明の効果が発揮される。また、本発明における液晶はネマティック液晶にかぎらず、スメクティック液晶にも適用できる。さらにねじれ角がわかっていれば、干渉の式を変えてやればコレステリック液晶にも同様に適用できる。
請求項５は、前記液晶は、ホモジニアス配向をしていることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によれば、液晶をホモジニアス配向させることによって、本発明の測定方法を適用しての複屈折率の波長分散の測定を容易にすることができる。
請求項６は、前記液晶は、くさび型のセルに狭持されていることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によれば、くさび型のセルを用いることで、測定しやすいセル厚を選択できるために、測定精度がさらに向上することができる。
請求項７は、前記液晶は、ｎ型の液晶であることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によれば、電界によってホモジニアス配向からホメオトロピック配向に変化させることができないｎ型の液晶において、磁界を使用することなく干渉の次数を決定できるので測定が容易にすることができる。
請求項８は、ユーザにより入力された波長データ及び必要データに基づいて、請求項１乃至７の何れか一項に記載の測定方法によるアルゴリズムをコンピュータに実行させることを特徴とする。
かかる発明によれば、本発明の測定方法のアルゴリズムをコンピュータが実行可能なソフトウェアとしてプログラム化し、そのプログラムをコンピュータに実行させることにより、簡単に複屈折の波長分散が容易に測定可能になる。また、測定データ量は分光透過率の最大もしくは最小となる数個の波長値だけであるので、データ処理の時間も短くすることができる。
請求項９は、請求項８に記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
かかる発明によれば、本発明の測定方法によるプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録することにより、持ち運びが容易で、そのプログラムのＯＳを備えたコンピュータであればどれでもプログラムを稼動することができ、汎用性の高いシステムを構築することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
本発明の一つの実施形態は、予め別の方法で複屈折体の厚さｄが知られているが、複屈折率はどの波長においても求まっていない場合に係わる。分光透過率の測定では分光光度計、もしくは顕微分光光度計等が使用できる。複屈折体の厚さｄは、予めできるかぎり正確に測定しておく。例えば、数１０μｍ以上の厚さについては厚みゲージ等の方法で、薄いものについてはレーザ光等の干渉を用いたギャップ測定機等で測定しておく。
また、予め別の方法で厚さｄが知られている複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データから、複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散をコーシーの分散式（式１）でフィッティングして求めるものである。
Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４・・・・・（式１）
ここでは、偏光子が互いに平行な配置のときに、透過率が最小となる波長が測定データとして得られている場合を用いて説明することにする。まず、干渉の次数ｍを仮定し、測定された波長データ（長波長側から順に、λｍ、λｍ＋１、λｍ＋２、…）とから得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、（式３）によって、次のように仮に設定する。
Ｒｍ＝（ｍ＋１／２）・λｍ・・・・・・・・・・・（式５ａ）
Ｒｍ＋１＝（ｍ＋３／２）・λｍ＋１・・・・・・・・・（式５ｂ）
Ｒｍ＋２＝（ｍ＋５／２）・λｍ＋２・・・・・・・・・（式５ｃ）
【００１１】
次に、これらのデータをコーシーの分散式（式１）でフィッティングして任意の波長におけるリターデーションの式を得る。
Ｒ（λ）＝Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４・・・・・・・・・（式６）
ここでフィッティングとは、得られたデータを例えば最小二乗法を用いて係数Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を定めることを意味し、このとき最低でも４個の波長データが必要である。あるいは市販のパソコン用表計算ソフトの回帰分析の機能を用いてもよい。また、複屈折率Δｎの波長分散の式は、フィッティングで得られたリターデーションの式を複屈折体の厚さｄで割って与えられる。
Δｎ（λ）＝（Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４）／ｄ・・・（式７）
次に、前述の波長データ（λｍ、λｍ＋１、λｍ＋２、…）と（式７）とを用いて、複屈折体の厚さが各波長において次のように計算される。
ｄｍ＝Ｒｍ／Δｎ（λｍ）・・・・・・・・・・・・・（式８ａ）
ｄｍ＋１＝Ｒｍ＋１／Δｎ（λｍ＋１）・・・・・・・・・・（式８ｂ）
ｄｍ＋２＝Ｒｍ＋２／Δｎ（λｍ＋２）・・・・・・・・・・（式８ｃ）
次に、これらの値の標準偏差を計算する。そして、干渉の次数ｍを変えてこれをくりかえし、標準偏差が最小となるｍが求める干渉の次数である。すなわち、各波長で計算される複屈折体の厚さの値は、本来同じ値であるべきであるので、偏差が最小となったときの次数が求めるべき干渉の次数であるという考え方に基づいている。干渉の次数ｍが決定されれば、この次数ｍにおいて求められる複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散が最終的に決定される。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体の場合に係わる。少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データから、複屈折体の厚さｄと、複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散をコーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４でフィッティングして求めるものである。
前述の発明と同様に、まず、干渉の次数ｍを仮定し、測定された波長データ（長波長側から順に、λｍ、λｍ＋１、λｍ＋２、…）とから得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを（式５）によって仮に設定する。次に、これらのデータをコーシーの分散式（（式１））でフィッティングして係数Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を定め、任意の波長におけるリターデーションの式として（式６）を得る。
Ｒ（λ）＝Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４・・・・・・（式６）
次に、ある波長λ０における既知の複屈折率をΔｎ０＝Δｎ（λ０）と表し、複屈折体の厚さｄ０を求める。ここでの値は、仮定した干渉の次数ｍについての値である。
ｄ０＝Ｒ（λ０）／Δｎ（λ０）
＝（Ａ’＋Ｂ’／λ０２＋Ｃ’／λ０４）／Δｎ０・・・・（式９）
さらに、複屈折率Δｎの波長分散の式は、フィッティングで得られたリターデーションの（式６）を（式９）で与えられる複屈折体の厚さｄ０で割って得られる。
Δｎ（λ）＝（Ａ’＋Ｂ’／λ２＋Ｃ’／λ４）／ｄ０・・（式１０）
次に、前述の波長データ（λｍ、λｍ＋１、λｍ＋２、…）と（式１０）とを用いて、複屈折体の厚さが各波長において次のように計算される。
ｄｍ＝Ｒｍ／Δｎ（λｍ）・・・・・・・・・・・・・・（式８ａ）
ｄｍ＋１＝Ｒｍ＋１／Δｎ（λｍ＋１）・・・・・・・・・・・（式８ｂ）
ｄｍ＋２＝Ｒｍ＋２／Δｎ（λｍ＋２）・・・・・・・・・・・（式８ｃ）
次に、これらの値の標準偏差を計算する。そして、干渉の次数ｍを変えてこれをくりかえし、標準偏差が最小となるｍが求める干渉の次数である。干渉の次数ｍが決定されれば、この次数ｍにおいて求められる、複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散が最終的に決定される。
【００１３】
次に、本発明の実施形態に係る複屈折体の複屈折率の波長分散を求める手順について以下に説明する。つまり、複屈折体を偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで分光透過率を測定し、分光透過率が最大もしくは最小となる波長を得る。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複屈折率を求めるフローチャートである。すなわち、予め別の方法で複屈折体の厚さｄが知られているが、複屈折率はどの波長においても求まっていない場合について、複屈折率の波長分散を求める計算の流れを示すフローチャートである。まず、複屈折体の厚さｄ０と波長データλｋ（ｋ＝１〜Ｎ）を入力する（Ｓ１）。次に、初期値としてｍ、σ（Δｄｋ）を設定する（Ｓ２）。次に、ｍをｍ＋１、σ０＝σ（Δｄｋ）を設定し（Ｓ３）、Ｒｋ（ｋ＝１〜Ｎ）としてリターデーション計算を行う。つまり、Ｒｋ＝（ｍ−Ｎ＋ｋ＋１／２）・λｋの計算を行う（Ｓ４）。次に、コーシーの分散式で回帰計算Ｒ（λ）＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4を計算して係数Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を求める（Ｓ５）。次に、複屈折率を計算するためにＡ＝Ａ’／ｄ０、Ｂ＝Ｂ’／ｄ０、Ｃ＝Ｃ’／ｄ０を代入してΔｎ（λ）＝Ａ＋Ｂ／λ2＋Ｃ／λ4を計算する（Ｓ６）。次に、厚さｄｋ（ｋ＝１〜Ｎ）をｄｋ＝Ｒｋ／Δｎ（λｋ）、Δｄｋ＝ｄｋ−ｄ０より求め（Ｓ７）、Δｄｋの標準偏差σ（Δｄｋ）を求める（Ｓ８）。その結果σ（Δｄｋ）≦σ０であるか否かを検証し（Ｓ９）、ＮＯであればステップＳ３に戻り、ＹＥＳであれば結果を出力する（Ｓ１０）。
【００１４】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る複屈折率を求めるフローチャートである。すなわち、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体の場合について、複屈折率の波長分散を求める計算の流れを示すフローチャートである。まず、波長λ０での既知の複屈折率Δｎ０と波長データλｋ（ｋ＝１〜Ｎ）を入力する（Ｓ２０）。次に、初期値としてｍ、σ（Δｄｋ）を設定する（Ｓ２１）。次に、ｍをｍ＋１、σ０＝σ（Δｄｋ）を設定し（Ｓ２２）、Ｒｋ（ｋ＝１〜Ｎ）としてリターデーション計算を行う。つまり、Ｒｋ＝（ｍ−Ｎ＋ｋ＋１／２）・λｋの計算を行う（Ｓ２３）。次に、コーシーの分散式で回帰計算Ｒ（λ）＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4を計算して係数Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を求める（Ｓ２４）。次に、厚さｄ０＝Ｒ（λ０）／Δｎ０と複屈折率Δｎ（λ）＝Ｒ（λ）／ｄ０を計算する（Ｓ２５）。次に、厚さｄｋ（ｋ＝１〜Ｎ）をｄｋ＝Ｒｋ／Δｎ（λｋ）、Δｄｋ＝ｄｋ−ｄ０より求め（Ｓ２６）、Δｄｋの標準偏差σ（Δｄｋ）を求める（Ｓ２７）。その結果σ（Δｄｋ）≦σ０であるか否かを検証し（Ｓ２８）、ＮＯであればステップＳ２２に戻り、ＹＥＳであれば結果を出力する（Ｓ２９）。
以上においては、リターデーションの波長分散を表すコーシーの分散式（式１）を用いて、３個の未定係数Ａ’、Ｂ’、Ｃ’をフィッティングで求めるようにしたが、測定データ数が少ない場合などには、（式１）において予めＣ’＝０とおいた式を用いて２個の未定係数Ａ’、Ｂ’を求めるようにすることも可能である。
次に、いくつかの具体的な実施例をあげて説明するが、当然のことながら本発明はこれらの実施例だけに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例１】
複屈折体として、チッソ石油化学株式会社製のｐ型液晶ＲＣ４０５７を用いた。一つの波長における液晶の屈折率は、光源としてナトリウムＤ線（波長５８９ｎｍ）を使用して、アタゴ社製のアッベの屈折計で予め測定し、ｎｅ＝１．６１９、ｎｏ＝１．４９３、複屈折率は、Δｎ＝ｎｅ―ｎｏ＝０．１２６であった。
測定サンプルは、ホモジニアス配向のサンドイッチセルを用いた。そして、ＪＳＲ社製の配向剤ＡＬ３０４６を厚さが５０ｎｍになるようにスピンコートした後、１２０℃で１時間焼成した膜をラビング処理した透明導電膜付のガラス（厚さ１．１ｍｍ、面積３０ｍｍ×４０ｍｍ）を、互いにラビング方向が反平行なるように配向膜面を内側にして、所定のセルギャップになるようにガラスの２辺部に配置した約２４μｍ厚のマイラースペーサを介して重ね合わせてサンドイッチセルを作製した。また、ガラスの接着には紫外線硬化型の接着剤を用いて、クリップで固定した状態で紫外線を照射して接着した。尚、後で液晶を注入できるように、重ね合わせたガラスの２辺は接着せずに開けておいた。また、液晶は表面張力を利用してサンドイッチセルに注入し、測定サンプルとした。
液晶注入前に、セル面内のほぼ中央部分のセルギャップを測定したところ、セルギャップは３４．９μｍであった。セルギャップの測定には、オーク社の顕微分光光度計（ＴＦＭ−１２０）を用いて、干渉法で測定した。これはセル内面の反射光の干渉を利用した測定であるので、ガラス表面の反射率が低いために測定ばらつきは±０．５μｍ程度と比較的大きかった。液晶注入後に、同じ測定装置を用いて注入前と同じ位置を、偏光子の偏光軸が互いに平行になるように２枚の偏光子を配置して分光透過率を測定し、透過率の最小となる波長を得た。得られた波長を用いて、セルギャップｄ０＝３４．９μｍを既知とし、複屈折率Δｎはどの波長においても未知であるとして、フィッティング計算を行った結果の一例を図７に示す。また、干渉の次数ｍについて得られたセルギャップの標準偏差は、図３にプロットした。標準偏差の最小となる次数ｍ＝５が求める次数として決定される。図３から、この次数ｍ＝５におけるリターデーションＲと複屈折率Δｎの波長分散を表すコーシーの分散式における係数を図９に示す。この値を用いて計算した波長５８９ｎｍにおける複屈折率は、Δｎ＝０．１２７４であった。また、アッべの屈折計で測定された値との差は、１．１％である。
【００１６】
【実施例２】
測定サンプルと測定データは、すべて実施例１と同じものを用いた。波長５８９ｎｍにおける複屈折率Δｎ（５８９）＝０．１２６を既知とし、セルギャップは未知としてフィッティング計算を行った結果の一例を図８に示す。実施例１と全く同じデータを用いているので、得られたセルギャップの標準偏差もやはり、実施例１と同じであり、求める干渉の次数はｍ＝５である（図３参照）。また、計算されたセルギャップは、ｄ０＝３５．３０μｍであった。
【実施例３】
厚さが５０μｍのマイラースペーサを使用した以外は、実施例１と全く同じようにして、サンプルを作製した。今度は、偏光子の偏光軸が互いに直交になるように２枚の偏光子を配置して分光透過率を測定し、透過率の最小となる波長を得た。波長５８９ｎｍにおける複屈折率Δｎ（５８９）＝０．１２６を既知として、フィッティング計算を行った。また、干渉の次数とセルギャップの標準偏差との関係は図５に示した。標準偏差の最小となる次数は、ｍ＝１２であった。フィッティング計算の結果は、図１０、図１１に示した。また、計算されたセルギャップは、ｄ０＝７５．４３μｍであった。
【００１７】
【比較例】
アッべの屈折計を用いて、実施例１に示した液晶ＲＣ４０５７について、いくつかの波長における複屈折率Δｎを直接測定した。光源としてハロゲンランプを用いて、バンドパスフィルターによって４種類の単色光（波長４５０ｎｍ、５００ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍ）を得た。また、５８９ｎｍについては、実施例１で数値を示してある。測定結果を図１２に示した。Δｎの波長分散のグラフは、実施例２、実施例３で得られたΔｎの波長分散とともに、図６にプロットした。この比較例は、実施例２と実施例３より測定精度は低いが、実施例２、実施例３に近い値を示している。実施例２と実施例３のセルギャップは、約２倍の違いがあり、かつ予め正確にはわかっていなかったにもかかわらず、両者は非常によい一致を示している。
以上の出説明した本発明の測定方法のアルゴリズムを、コンピュータが実行可能なソフトウェアとしてプログラム化し、そのプログラムをコンピュータに実行させることにより、簡単に複屈折の波長分散が容易に測定可能になる。また、測定データ量は分光透過率の最大もしくは最小となる数個の波長値だけであるので、データ処理の時間も短くすることができる。
また、本発明の測定方法によるプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録することにより、持ち運びが容易で、そのプログラムのＯＳを備えたコンピュータであればどれでもプログラムを稼動することができ、汎用性の高いシステムを構築することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１では、厚さｄが既知である複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の複屈折率Δｎおよびリターデーション（Ｒ＝Δｎ・ｄ）の波長分散を決定するようにしたので、容易に複屈折率の波長分散が測定可能である。
【００１９】
また請求項２では、少なくとも一つの波長における複屈折率Δｎが既知であり、厚さｄが未知の複屈折体を、偏光軸が互いに直交、もしくは平行な２枚の偏光子の間にはさんで測定される分光透過率が、最大もしくは最小となる複数の波長データと干渉の次数を仮定して得られる各波長における複屈折体のリターデーションＲ＝Δｎ・ｄを、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4でフィッティングして得られた式と前記既知の複屈折率とから計算される仮のΔｎの波長分散を用いて各波長において計算される複屈折体の厚さの標準偏差が最小になるように干渉の次数を決定し、最終的に複屈折体の厚さｄ、複屈折体の複屈折率ΔｎおよびリターデーションＲ＝Δｎ・ｄの波長分散を決定するようにしたので、厚さｄが未知の複屈折体においても容易に複屈折率の波長分散が測定可能である。
また請求項３では、分光透過率が最大又は最小となる波長データの数は、少なくとも４個以上であるので、コーシーの分散式Ｒ＝Δｎ・ｄ＝Ａ’＋Ｂ’／λ2＋Ｃ’／λ4で確実にフィッティングが可能である。
また請求項４では、流動性がある複屈折体である液晶に適用することで、所定の厚さのサンドイッチセルや、くさび型セルに入れて測定することによって、本発明の効果が発揮される。また、本発明における液晶はネマティック液晶にかぎらず、スメクティック液晶にも適用できる。さらにねじれ角がわかっていれば、干渉の式を変えてやればコレステリック液晶にも同様に適用できる。
【００２０】
また請求項５では、液晶をホモジニアス配向させることによって、本発明の測定方法を適用しての複屈折率の波長分散の測定を容易にすることができる。
また請求項６では、くさび型のセルを用いることで、測定しやすいセル厚を選択できるために、測定精度がさらに向上することができる。
また請求項７では、電界によってホモジニアス配向からホメオトロピック配向に変化させることができないｎ型の液晶において、磁界を使用することなく干渉の次数を決定できるので測定が容易にすることができる。
また請求項８では、本発明の測定方法のアルゴリズムをコンピュータが実行可能なソフトウェアとしてプログラム化し、そのプログラムをコンピュータに実行させることにより、簡単に複屈折の波長分散が容易に測定可能になる。また、測定データ量は分光透過率の最大もしくは最小となる数個の波長値だけであるので、データ処理の時間も短くすることができる。
また請求項９では、本発明の測定方法によるプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録することにより、持ち運びが容易で、そのプログラムのＯＳを備えたコンピュータであればどれでもプログラムを稼動することができ、汎用性の高いシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明における複屈折率を求めるフローチャートである。
【図２】第２の発明における複屈折率を求めるフローチャートである。
【図３】実施例１、および実施例２における標準偏差を表す図である。
【図４】実施例１、および実施例２において求められたΔｎの波長分散を表す図である。
【図５】実施例３における標準偏差を表す図である。
【図６】実施例２、実施例３、および比較例のΔｎの波長分散を表す図である。
【図７】実施例１の計算例を示す図である。
【図８】実施例２の計算例を示す図である。
【図９】実施例１、２のコーシーの分散式へのフィッティング結果を示す図である。
【図１０】実施例３の計算例を示す図である。
【図１１】実施例３のコーシーの分散式へのフィッティング結果を示す図である。
【図１２】比較例の複屈折率測定値を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ１  データ入力ステップ、Ｓ２  初期値設定ステップ、Ｓ３  干渉次数の設定ステップ、Ｓ４  リターデーション計算ステップ、Ｓ５  係数Ａ’、Ｂ、Ｃ’を求めるステップ、Ｓ６  複屈折率を計算するステップ、Ｓ７  厚さを計算するステップ、Ｓ８  標準偏差を求めるステップ
【図１】
0003875116.tif 000002
【図２】
0003875116.tif 000003
【図３】
0003875116.tif 000004
【図４】
0003875116.tif 000005
【図５】
0003875116.tif 000006
【図６】
0003875116.tif 000007
【図７】
0003875116.tif 000008
【図８】
0003875116.tif 000009
【図９】
0003875116.tif 000010
【図１０】
0003875116.tif 000011
【図１１】
0003875116.tif 000012
【図１２】
0003875116.tif 000013