(57)【要約】【課題】液晶応答時間の測定領域において透過光強度の電圧依存性が非線形領域である場合にも、透過光強度の測定により液晶応答時間の厳密な測定をすることができる液晶応答時間測定装置を提供すること。【解決手段】光ビームを出射するレーザー光源と、当該レーザー光源から出射された光ビームの直線偏光成分を透過し、被測定液晶素子に当該光ビームを供給する偏光子と、被測定液晶素子の光ビーム出射側に配置され、被測定液晶素子によって変換された光ビームの偏光状態の直線偏光成分を透過する検光子と、当該検光子を透過した光ビームの透過光強度を検出する受光素子とを有し、被測定液晶素子における液晶の応答時間を測定する液晶応答時間測定装置において、偏光子と被測定液晶素子の間、または被測定液晶素子と検光子の間のいずれかの位置に、被測定液晶素子の位相差に対してオフセット位相差を加えるための位相変調液晶素子を備える構成とした。【選択図】図１
2009168603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射するレーザー光源と、
当該レーザー光源から出射された前記光ビームの直線偏光成分を透過し、被測定液晶素子に当該光ビームを供給する偏光子と、
前記被測定液晶素子の光ビーム出射側に配置され、前記被測定液晶素子によって変換された前記光ビームの偏光状態の直線偏光成分を透過する検光子と、
当該検光子を透過した前記光ビームの透過光強度を検出する受光素子と、を有し、
前記被測定液晶素子における液晶の応答時間を測定する液晶応答時間測定装置において、
前記偏光子と前記被測定液晶素子の間、または前記被測定液晶素子と前記検光子の間のいずれかの位置に、前記被測定液晶素子の位相差に対してオフセット位相差を加えるための位相変調液晶素子を備える
ことを特徴とする液晶応答時間測定装置。
【請求項２】
前記被測定液晶素子の液晶配向方向と、前記位相変調液晶素子の液晶配向方向とが一致する様に前記被測定液晶素子と前記位相変調液晶素子とが配置されており、かつ、前記偏光子および前記検光子の透過容易軸は、前記液晶配向方向と一致しないように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶応答時間測定装置。
【請求項３】
前記位相変調液晶素子に供給する第２の駆動電圧は、前記被測定液晶素子における液晶の応答時間測定における前記透過光強度の変化が、電圧に対して直線的に変化する測定領域とする電圧である
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶応答時間測定装置。
【請求項４】
前記位相変調液晶素子は、電圧無印加時に、前記被測定液晶素子の位相差に対して印加される前記オフセット位相差が０となる垂直液晶材料を有する液晶素子である
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶応答時間測定装置。
【請求項５】
前記被測定液晶素子に第１の駆動電圧を供給するとともに、前記受光素子にて検出した前記透過光強度が、予め設定された所定の範囲内に入るように、前記位相変調液晶素子に第２の駆動電圧を供給する駆動装置とを備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶応答時間測定装置。
【請求項６】
第1の駆動電圧を被測定液晶素子に供給し、
レーザー光源から出射され、偏光子によって直線偏光成分となった光ビームを、前記被測定液晶素子に入射させ、
当該被測定液晶素子を透過した光ビームを検光子に通過させ、
当該検光子を通過した光ビームの強度を受光素子で検出して、前記被測定液晶素子におおける液晶の応答時間を決定する、液晶応答時間測定方法において、
前記偏光子と前記被測定液晶素子との間、または前記被測定液晶素子と前記検光素子の間に位相変調液晶素子を配置し、当該位相変調液晶素子に、前記受光素子にて検出した前記光ビームの強度が予め決められた所定の範囲内に入るように、第２の駆動電圧を供給する
ことを特徴とする液晶応答時間測定方法。
【請求項７】
前記被測定液晶素子の液晶配向方向と、前記位相変調液晶素子の液晶配向方向とを一致させて、かつ、前記液晶配向方向と、前記偏光子および前記検光子の透過容易軸とが一致しないように各部材が配置された状態で、前記光ビームの強度を受光素子で検出行う
ことを特徴とする請求項６に記載の液晶応答時間測定方法。
【請求項８】
前記位相変調液晶素子に供給する前記第２の駆動電圧は、前記被測定液晶素子の液晶応答時間測定領域における前記光ビームの強度の変化が電圧に対して直線的に変化する領域となる電圧である
ことを特徴とする請求項６または７に記載の液晶応答時間測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定対象となる液晶素子に電圧を印加し、所望の位相量に達するまでの時間を位相量変化に対応する透過光強度変化から厳密に測定する液晶応答時間測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子は、電圧印加による液晶ダイレクタ配光状態の変化、および、それに伴う入射光に対する液晶層の屈折率変化をさせることができる素子である。その用途としては、液晶素子に入射した入射光の偏光状態と、液晶素子内を透過した出射光の偏光状態が、異なることを利用して光量調整を行う、例えばディスプレイ表示用途として用いられる。また他の用途として、液晶素子内における電圧印加部、電圧無印加部において透過した出射光の位相がそれぞれの部分で異なることを利用した、例えば光ピップアップ装置における収差補正用途として用いられている。ところが、上記用途として用いられる液晶素子は、液晶固有の粘性、弾性が原因となり、一般的に液晶素子の液晶応答時間の長さが問題視されることが多い。
【０００３】
この液晶応答時間が問題視される例として、例えば、ディスプレイ用途では、液晶駆動電圧波形の１フレーム期間よりも液晶応答時間が長ければ、１つの画像が完全に表示される前に次のフレームに移行してしまうため、動画像の場合に画面が不明瞭となる、モーション・ブラーリング現象が現れるという問題点がある（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００４】
また、光ピップアップ装置における収差補正用途では、光ディスクの傾きによるチルトエラーの時間的変化よりも液晶応答時間が長くなる場合、現在のチルトエラーではなく、過去のチルトエラーの補正を行っていることになるために、厳密なチルトエラー補正ができなくなるという問題点がある（例えば、特許文献２参照のこと）。
【０００５】
そのような、液晶応答時間の長さを改善するために、液晶材料や素子構造、駆動方法に対して様々な改善がなされているが、まずはそれに先立って、駆動条件、温度条件、光源波長などの異なる条件で使用される液晶素子に対して、液晶素子の液晶応答時間を様々な条件で厳密に測定する測定装置および測定方法を確立することが重要となる。
【０００６】
そこで、特許文献１により、被測定液晶素子の応答時間を透過光強度により測定するために、主にディスプレイ表示用途の液晶素子を測定対象とした液晶応答時間測定装置が提案された。この従来の液晶応答時間測定装置は、ディスプレイ表示用途の液晶素子に、所望の電圧変化を印加した時に観測される透過光強度変化により目的の液晶応答時間を測定するものである。
【０００７】
ここで、従来の液晶応答時間測定装置１００についての説明をする。図１１は、従来の液晶応答時間測定装置１００の光学系の構成を示した図である。
【０００８】
図１１に示すように、この従来の液晶応答時間測定装置１００は、レーザー光源２から出射した光ビーム１５１が、偏光子３によって光ビーム１５１の直線偏光成分である光ビーム１５２となり、被測定液晶素子５を透過して偏光状態が変化した光ビーム１５４となった後に、検光子６によって光ビーム１５４の直線偏光成分である透過光１５５とし、その透過光１５５の光強度を受光素子７で検出する構成となっている。
なお、本図に示す駆動装置８は、被測定液晶素子５における液晶の応答性を測定するた
めの電圧（第１の電圧と第２の電圧）を供給するためのものである。
【０００９】
次に、従来の液晶応答時間測定装置１００を用いた液晶応答時間の測定方法について説明する。図１２は、従来の液晶応答時間測定装置１００を用いた液晶応答時間の測定方法を示すフローチャートである。
【００１０】
まず、図１２に示すように、図１１に示した被測定液晶素子５に、駆動装置８を介して予め印加してある初期の第１の電圧を、この第１の電圧とは異なる第２の電圧に変化させる（ステップ９１）。
【００１１】
次に、透過光１５５の光強度の時間変化を調べるために、第１の電圧から第２の電圧に変えた時を０ｓとし、第１の電圧を印加しているときの初期の第１の透過光強度が、第２の電圧を印加してから、第２の透過光強度となる時間を応答波形から見積もり、被測定液晶素子５の液晶応答時間を決定する（ステップ９４）。
【００１２】
ここでは、初期の第１の透過光強度が第２の透過光強度に変化した時の時間を液晶応答時間としているが、透過光強度変化は漸近収束であるため、第２の透過光強度になった時間を厳密に求めることは難しい。そこで、物性値としての応答速度の定義としては、初期の第１の透過光強度から所望の第２の透過光強度までの透過光強度差の９０％に到達した時間を液晶応答時間と定義することが多い。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２５１８８号公報（第４、１１―１３頁、第５，８図）
【特許文献２】特許第３６９１１８８号公報（第２―３頁、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶応答時間測定装置１００で、例えば光ピップアップ装置における収差補正用途に用いられる液晶素子の液晶応答時間を、初期の第１の透過光強度から第２の透過光強度となるまでの、透過光強度差の９０％に到達した時間を液晶応答時間という定義のもとで測定しようとすると、以下のような問題点を生じる。
【００１５】
まず、ディスプレイ表示用途の液晶素子と光ピップアップ装置における収差補正用途の液晶素子の違いと、測定すべき応答時間について説明する。
ディスプレイ表示用途では、液晶素子に入射した光の偏光状態と、液晶素子内を透過した光の偏光状態が異なることを利用して透過光強度を調節するため、被測定液晶素子５を駆動させたことによる透過光強度変化そのものの液晶応答時間を測定する必要がある。それに対して、光ピップアップ装置における収差補正用途として用いる液晶素子では、液晶層でもって入射する光ビームの位相を変化させることで収差補正を行うため、上記透過光強度変化そのものの液晶応答時間を測定するのではなく、液晶素子を駆動させたことによる、位相差変化の液晶応答時間を測定する必要がある。
【００１６】
つまり、従来の液晶応答時間測定装置１００で測定可能な、液晶素子を駆動させたことによる透過光強度変化と、位相差変化の液晶応答時間は等価ではなく、しかも、測定した位相差変化のデータが線形領域のデータであれば、ほぼ正確な液晶応答時間を決定することができるが、測定される位相差変化が、直線変化領域だけでなく非線形変化データを含む場合がある。したがって、この従来の液晶応答時間測定装置１００では、収差補正用の液晶素子の性能を判断するうえで、常に安定して正確な液晶応答時間を測定することはできない。
【００１７】
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶応答時間の測定領域において透過光強度の電
圧依存性が非線形領域である場合にも、透過光強度の測定により液晶応答時間の厳密な測定をすることが可能な液晶応答時間測定装置および液晶応答時間の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の液晶応答時間測定装置および液晶応答時間測定方法は、基本的に下記記載の手段を有するものである。
本発明の液晶応答時間測定装置は、光ビームを出射するレーザー光源と、当該レーザー光源から出射された光ビームの直線偏光成分を透過し、被測定液晶素子に当該光ビームを供給する偏光子と、被測定液晶素子の光ビーム出射側に配置され、被測定液晶素子によって変換された光ビームの偏光状態の直線偏光成分を透過する検光子と、当該検光子を透過した光ビームの透過光強度を検出する受光素子とを有し、被測定液晶素子における液晶の応答時間を測定する液晶応答時間測定装置において、偏光子と被測定液晶素子の間、または被測定液晶素子と検光子の間のいずれかの位置に、被測定液晶素子の位相差に対してオフセット位相差を加えるための位相変調液晶素子を備えることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の液晶応答時間測定装置は、上記被測定液晶素子の液晶配向方向と、上記位相変調液晶素子の液晶配向方向とが一致する様に被測定液晶素子と位相変調液晶素子とが配置されており、かつ、偏光子および検光子の透過容易軸は、液晶配向方向と一致しないように配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の液晶応答時間測定装置は、上記位相変調液晶素子に供給する第２の駆動電圧は、被測定液晶素子の液晶の応答時間測定における透過光強度の変化が、電圧に対して直線的に変化する測定領域とする電圧であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の液晶応答時間測定装置は、上記位相変調液晶素子は、電圧無印加時に、被測定液晶素子の位相差に対して印加されるオフセット位相差が０となる垂直液晶材料を有する液晶素子であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の液晶応答時間測定装置は、上記被測定液晶素子に第１の駆動電圧を供給するとともに、受光素子にて検出した透過光強度が、予め設定された所定の範囲内に入るように、位相変調液晶素子に第２の駆動電圧を供給する駆動装置とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の液晶応答時間測定方法は、第1の駆動電圧を被測定液晶素子に供給し、レーザー光源から出射され、偏光子によって直線偏光成分となった光ビームを、被測定液晶素子に入射させ、当該被測定液晶素子を透過した光ビームを検光子に通過させ、当該検光子を通過した光ビームの強度を受光素子で検出して、被測定液晶素子におおける液晶の応答時間を決定する、液晶応答時間測定方法において、偏光子と被測定液晶素子との間、または被測定液晶素子と検光素子の間に位相変調液晶素子を配置し、当該位相変調液晶素子に、受光素子にて検出した光ビームの強度が予め決められた所定の範囲内に入るように、第２の駆動電圧を供給することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の液晶応答時間測定方法は、上記被測定液晶素子の液晶配向方向と、上記位相変調液晶素子の液晶配向方向とを一致させて、かつ、液晶配向方向と、偏光子および検光子の透過容易軸とが一致しないように各部材が配置された状態で、光ビームの強度を受光素子で検出行うことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の液晶応答時間測定方法は、上記位相変調液晶素子に供給する第２の駆動電圧は、被測定液晶素子の液晶応答時間測定領域における光ビームの強度の変化が電圧に
対して直線的に変化する領域となる電圧であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の液晶応答時間測定装置によれば、液晶応答時間の測定領域において透過光強度の電圧依存性が非線形領域である場合にも、透過光強度の測定により液晶応答時間の厳密な測定をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、本発明の液晶応答時間測定装置の構成と作用について説明をする。図１は本発明の液晶応答時間測定装置１の構成を示す図面であり、本発明の液晶応答時間測定装置１は、レーザー光源２と、偏光子３と、位相変調液晶素子４と、被測定液晶素子５と、検光子６と、受光素子７と、駆動装置８とを有して構成される。
【００２８】
図１に示すレーザー光源２は、従来の構成と同様に、光ビーム１５１を出射する。偏光子３は、光ビーム１５１の直線偏光成分である光ビーム１５２を透過させる。また、位相変調液晶素子４は、駆動装置８から供給される電圧で駆動することにより、この偏光子３を透過した光ビーム１５２の偏光状態を光ビーム１５３に変化させる。その後段に配置される本発明の液晶応答時間測定装置の被測定液晶素子５は、光ビーム１５３の偏光状態を変化させて光ビーム１５４とする。そして、その後段に配した検光子６によって、被測定液晶素子５と位相変調液晶素子４によって偏光状態が変えられた光ビーム１５４における直線偏光成分である透過光１５５とし、受光素子７で透過光量を測定できるようになっている。
【００２９】
ここで、位相変調液晶素子４および被測定液晶素子５は、図示しない透明電極と配向膜が成膜された２枚の透明基板の間にシール材を介して液晶層が保持された構造をとり、配向膜にはラビング処理が施され、例えばホモジニアス、ホメオトロピック、ハイブリッドなどの液晶材料を搭載し、入射偏光方向に対する液晶分子の方位角は一様となるように構成されている。
【００３０】
また、位相変調液晶素子４および被測定液晶素子５は、ともに、偏光子３および検光子６の透過容易軸と、液晶配向方向とを異なる方向に設定されている。その時、偏光子３および検光子６の透過容易軸は一致しているか、９０°で交差しているかのいずれかである。そして、光ビームの入射偏光方向に対する液晶配向方向θが０°＜θ＜９０°となるように、特にその範囲の中でも入射偏光方向に対してθ＝４５°に、偏光子３の透過容易軸との関係を設定するのが望ましい。なぜならθ＝４５°の時、応答電圧印加による透過光強度変化の大きさが、０°＜θ＜９０°の領域で最も大きくなるからである。
【００３１】
また、駆動装置８において、位相変調液晶素子４および被測定液晶素子５への電圧印加（階調印加）が行われる。ここでの階調とは、被測定液晶素子５に印加する電圧に対応する量に相当し、階調が大きいほど被測定液晶素子５に印加する電圧も大きくなる。そこで、本発明の効果を説明するための測定データは、被測定液晶素子５への応答電圧印加として、印加してある初期の第１の階調を、第１の階調よりも３０ｓｔｅｐ大きな第２の階調に変化させて行う。ここでは、第２の階調に相当する応答電圧印加したときの時間を０ｓとして、初期の第１の透過光強度から、第２の階調としたときに安定する第２の透過光強度までの透過光強度差の９０％に到達した時間を見積もり、液晶応答時間を決定することができる。
【００３２】
次に、図１に示した位相変調液晶素子４の作用について説明をする。図２（ａ）（ｂ）は、位相変調液晶素子４の液晶層としてホメオトロピック配向の液晶材料を用いた場合の、位相差の階調依存性、および規格化透過光強度の階調依存性を示した図である。
なお、本図面に示すデータは、入射偏光方向に対する液晶配向方向θを、θ＝４５°としたときのデータである。また、図２（ａ）の縦軸を示すオフセット位相差は、液晶分子の長軸における光ビームの位相量と、液晶分子の短軸における光ビームの位相量の差を示している。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、位相変調液晶素子４への階調印加による液晶ダイレクタ配向状態の変化よってオフセット位相差が、１／４λ、１／２λ、３／４λ、λと変化するのに伴い、光ビーム１５３（図１参照）の偏光状態は、それぞれ、円偏光、直線偏光、円偏光、直線偏光と連続的に変化していることが判る。オフセット位相差はΔｎｄで表され、液晶分子の長軸、短軸の屈折率差Δｎと、液晶層の厚さｄに比例する。
【００３４】
この場合、被測定液晶素子５の位相差、およびそれによる偏光状態の変換は考える必要はなく、図２（ｂ）に示す様に、光ビーム１５３の偏光状態の変化のみに伴い、光ビーム１５５の光強度が変化する。ここでの規格化透過光強度とは、光ビーム１５５の光強度の最大値、最小値がそれぞれ１、０となるように規格化したものであり、位相差が、１／４λ、１／２λ、３／４λ、λと変化するのに伴い、規格化透過光強度は、１／２、０、１／２、１と連続的に変化していることが判る。
【００３５】
このように、液晶層としてホメオトロピック配向の液晶材料を用いることで、位相変調液晶素子４への電圧無印加時に位相差は０となり、位相変調液晶素子４による偏光状態の変換を考慮する必要がない。そして、必要な階調を印加することで位相変調液晶素子４のオフセット位相差は所望のオフセット位相差となり、それに伴う偏光状態の変換、および光ビーム１５５の光強度の変化を実現することができる。
なお、図１では偏光子３と被測定液晶素子５の間に位相変調液晶素子４を配置した形態を示したが、被測定液晶素子５と検光子６の間に位相変調液晶素子４を配置した場合にも同様の効果が得られる。
【００３６】
次に、位相変調液晶素子４への電圧無印加時における、被測定液晶素子５の作用について図３、図４を用いて説明する。本発明の液晶応答時間測定装置は、先に示したように、電圧無印加の場合は、図２（ａ）に示した位相変調液晶素子４のオフセット位相差が０であるから、位相変調液晶素子４による偏光状態の変換を考慮する必要はない。したがって、下記の説明では、この位相変調液晶素子４を無電印加状態で測定したときの被測定液晶素子５の挙動について示す。図３（ａ）は、被測定液晶素子５の液晶層としてホモジニアス配向の液晶材料を用いた場合の、位相差の階調依存性を示す図であり、図３（ｂ）は、規格化透過光強度の階調依存性を示す図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、被測定液晶素子５の液晶層がホモジニアス配向の場合には、階調に対する位相差は特性曲線１２となり、電圧無印加時であっても被測定液晶素子５の位相差は０にはならないので、それに伴う偏光状態の変換、および光ビーム１５５の光強度の変化が起こる。この場合は、階調が０の時、位相差は２．２λ、図３（ｂ）における規格化透過光強度は、０．６２であった。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示すように、階調に対する規格化透過光強度は特性曲線２２となり、１、０．５、０付近から液晶応答時間測定を開始する領域を特定し、階調が２８７、３４４、４１４ｓｔｅｐからそれぞれ３０ｓｔｅｐ増加させた時の、図３（ａ）における位相差変化１６、１７、１８を、規格化透過光強度変化２６〜２８とした。この位相差変化１６〜１８と規格化透過光強度変化２６〜２８は、本発明の効果を説明するための測定データにおいて、予め印加してある初期の第１の階調を、第１の階調よりも３０ｓｔｅｐ大きな第２の階調に変化させた時に通過する光ビームの位相差と規格化透過光強度となる。
【００３９】
ここで、位相差および規格化透過光強度の比較を行う。図４は、図３の位相差および規格化透過光強度の値が、初期の第１の階調において１、第１の階調よりも３０ｓｔｅｐ大きな第２の階調に変化させた後で０となるように規格化したものであり、規格化強度の階調変化依存性を示す図である。
なお、図４（ａ）における規格化強度変化３６、４６は、図３（ａ）（ｂ）における、位相差変化１６、規格化透過光強度変化２６に対応し、それぞれ位相差および規格化透過光強度の規格化強度の階調変化依存性を示している。同じように、図４（ｂ）規格化強度変化３７、４７は、図３（ａ）（ｂ）における位相差変化１７、規格化透過光強度変化２７に対応し、図４（ｃ）における規格化強度３８、４８は、図３（ａ）（ｂ）における位相差変化１８、規格化透過光強度変化２８に対応する、規格化強度の階調変化依存性を示している。
【００４０】
ここで、図４を見れば明らかなように、位相差、および規格化透過光強度の規格化強度の階調変化依存性は、図４（ｂ）における規格化強度変化３７、４７では一致しているのに対し、図４（ａ）における規格化強度変化３６、４６、および図４（ｃ）における規格化強度変化３８、４８では一致していないことが判る。これは、図３（ａ）における位相差変化１７に対応する、図３（ｂ）における規格化透過光強度変化２７が線形領域とみなせるのに対し、規格化透過光強度変化２６、２８が非線形領域であることに起因する。このことから、位相差変化１６〜１８と規格化透過光強度変化２６〜２８は比例関係にないことが判る。
【００４１】
つまり、位相差の液晶応答時間を、初期の第１の透過光強度から所望の第２の透過光強度までの透過光強度差の９０％に到達した時間を液晶応答時間という定義のもとで測定すると、規格化強度０．１のところで、図４（ａ）における規格化強度変化４６は、規格化強度変化３６よりも右にずれていて、図４（ｃ）における規格化強度変化４８は、規格化強度変化３８よりも左にずれている。このことから、規格化透過光強度が１付近から応答測定を開始した場合の液晶応答時間は、位相差の液晶応答時間よりもみかけ上大きくなり、規格化透過光強度が１付近から応答測定を開始した場合の液晶応答時間は、位相差の液晶応答時間よりもみかけ上小さくなるため、透過光強度変化により測定される液晶応答時間と位相差の液晶応答時間は一致しないことが判る。
【００４２】
そこで、図１の位相変調液晶素子４によって、規格化透過光強度が１、０付近からの応答測定領域において、規格化透過光強度の階調依存性を、図４（ａ）および図４（ｃ）に示した非線形領域から、図４（ｂ）に示した線形領域に変換した上で液晶の応答時間を測定すればよい。具体的には、この位相変調液晶素子４は、被測定液晶素子５と同じ特性を有するので、図２（ｂ）で示したように、位相変調液晶素子４を駆動させて透過光を連続的に変化させることができ、なおかつ、その際に図２（ａ）で示す位相差は、ある印加階調において１つの値をとるだけなので、被測定液晶素子５の位相差に対しても同様に、オフセット位相差を印加することで測定を行う。
【００４３】
ここで、上述した被測定液晶素子５とともに位相変調液晶素子４を動作させた際に得られる測定データについて説明する。図５（ａ）は、被測定液晶素子５とともに位相変調液晶素子４を動作させたときの被測定液晶素子５の位相差と階調との関係を示した図であり、図５（ｂ）は、このときの階調と規格化透過光強度との関係を示した図である。
【００４４】
図５（ａ）における特性曲線１２、および図５（ｂ）における特性曲線２２は、位相変調液晶素子４への印加階調が０の時の階調に対する位相差を示し（図３で示した特性曲線１２、２２を示し）、図５（ａ）における位相差変化５３と図５（ｂ）における規格化透過光強度変化６３は、位相変調液晶素子４への印加階調が４７０の時の位相差、および規格化透過光強度の規格化強度の階調変化依存性を示し、図５（ａ）における位相差変化５
１と、図５（ｂ）における規格化透過光強度変化６１は、位相変調液晶素子４への印加階調が６７９の時の階調変化依存性を示している。
【００４５】
また、図５（ａ）位相差変化５６、１７、５８は、被測定液晶素子５への印加階調を２８７、３４４、４１４ｓｔｅｐからそれぞれ３０ｓｔｅｐ増加させた時に通過する位相差変化であり、図５（ｂ）規格化透過光強度変化６６、２７、６８は、被測定液晶素子５への印加階調を２８７、３４４、４１４ｓｔｅｐからそれぞれ３０ｓｔｅｐ増加させた時に通過する規格化透過光変化を示している。
【００４６】
ここでの位相変調液晶素子４への印加階調は、液晶応答時間測定領域における透過光強度変化の階調依存性を、非線形領域から線形領域に変換するように設定した。この様に設定することで、図３（ｂ）では非線形だった規格化透過光強度変化２６、２８は、位相変調液晶素子４への印加階調を、それぞれ４７０、６７９に設定することにより、図５（ｂ）における規格化透過光強度変化６６、６８のように線形とすることができる。
【００４７】
その際、被測定液晶素子５の位相差に対しては、位相変調液晶素子４によってオフセット位相差が印加され、図３（ａ）と図５（ａ）に示したデータのように、位相変調液晶素子４への印加階調が０の場合には２．２λであった位相差に対し、位相変調液晶素子４への印加階調が４７０の場合にはオフセット位相差０．２λが印加されて位相差は２．４λに、位相変調液晶素子４への印加階調が６７９の場合にはオフセット位相差０．８λが印加されて、位相差は３．０λとなる。
【００４８】
ここで、図５で示した位相差と規格化透過強度を比較する。図６は、図５の位相差、および規格化透過光強度の値が、初期の第１の階調において１、第１の階調よりも３０ｓｔｅｐ大きな第２の階調に変化させた後で０となるように規格化したものであり、規格化強度の階調変化依存性を示したグラフである。
なお、図６（ａ）に示す規格化強度変化７６、８６は、図５（ａ）（ｂ）に示した位相差変化５６、規格化透過光強度変化６６に対応し、それぞれ位相差、および規格化透過光強度の規格化強度の階調変化依存性を示し、同じように、図６（ｂ）に示す規格化強度変化３７、４７は、図５（ａ）（ｂ）に示した位相差変化１７、規格化透過光強度変化２７に対応し、図６（ｃ）に示す規格化強度変化７８、８８は、図５（ａ）（ｂ）に示した位相差変化５８、規格化透過光強度変化６８に対応する、規格化強度の階調変化依存性を示している。
【００４９】
図６を見れば明らかなように、位相差、および規格化透過光強度の規格化強度の階調変化依存性は、図６（ａ）における規格化強度変化７６、８６、および図６（ｂ）における規格化強度変化３７、４７、および図６（ｃ）における規格化強度変化７８、８８の全てで一致している。このように、被測定液晶素子５とともに位相変調液晶素子４を駆動させることにより、位相差と透過光強度の関係を常に線形の関係とすることができ、透過光強度変化により測定される液晶応答時間と位相差の液晶応答時間を一致させることができる。
【００５０】
次に、本発明の液晶応答時間測定方法についての説明をする。図７は、本発明の液晶応答時間測定方法の手順を示すフローチャートである。
【００５１】
まず、図７に示すように、被測定液晶素子５に印加してある初期の第１の電圧を、第１の電圧とは異なる第２の電圧に変化させる（ステップ９１）。この時、液晶応答時間測定領域における透過光強度が、ＩＬ＜透過光強度＜ＩＨとならない場合には（ステップ９２）、位相変調液晶素子４を駆動させて位相変調を行い（ステップ９３）、液晶応答時間測定領域における透過光強度をＩＬ＜透過光強度＜ＩＨとなるように、ステップ９１〜ステ
ップ９３を繰り返し、透過光強度変化により測定される液晶応答時間と位相差の液晶応答時間が一致する領域となるように、つまり、ＩＬ＜透過光強度＜ＩＨの範囲内に入る様に電圧を調整して、液晶応答時間の測定を行う（ステップ９２）。
なお、ここでのＩＬ、ＩＨは、液晶応答時間測定領域における透過光強度変化の階調依存性が、線形領域とみなせる透過光強度の値ＩＬ、ＩＨを任意に指定する必要がある。
【００５２】
そして、ＩＬ＜透過光強度＜ＩＨの範囲で応答電圧印加をした後（ステップ９２）、透過光強度の時間変化である応答波形の検出を、ステップ９１で応答電圧印加を開始した時間を０ｓとして行い、初期の第１の透過光強度から第２の透過光強度までの透過光強度差の９０％に到達した時間を見積もり、液晶応答時間を決定する（ステップ９４）。
【００５３】
ここで、図７に示したフローで実際に測定される液晶応答波形を示す。図８は、実際に測定される液晶応答波形を示したグラフであり、縦軸に図３（ｂ）の規格化の際に用いた透過光強度の最大値、最小値を用いて規格化し、規格化透過光強度を示し、横軸にステップ９１で測定を開始してからの時間を示している。
【００５４】
図８（ａ）〜（ｃ）における応答波形１０１〜１０３は、位相変調液晶素子４への印加階調を０とし、被測定液晶素子５への印加階調を、２８７、３４４、４１４ｓｔｅｐからそれぞれ３０ｓｔｅｐ増加させた時の規格化透過光強度の時間依存性を示している。また、図８（ａ）〜（ｃ）における応答波形１０１〜１０３における規格化透過光強度は、それぞれ１．００〜０．９０、０．６４〜０．３７、０．０８〜０．００となる。そこで、ＩＬ、ＩＨを、例えば０．２、０．８と指定したとき、図７のフローチャートに示した手順に従って測定をすることにより、図８（ａ）における応答波形１０１、図８（ｃ）における応答波形１０３を示す場合は、位相変調液晶素子４による位相変調が必要となる。
【００５５】
ここで、図８（ａ）（ｃ）における応答波形１０１、１０３は、位相変調液晶素子４への印加階調を６７９、４７０とすることで、図８（ａ）（ｃ）に示す応答波形１１１、１１３に変換される。このときの規格化透過光強度は、それぞれ０．６４〜０．３２、０．６４〜０．３６となり、ＩＬ、ＩＨを、例えば０．２、０．８と指定したとき、図７のフローチャートに示した手順により、ステップ９４で液晶応答波形の検出をすることができる。
【００５６】
次に、図９、図１０を用いて上述した応答波形のデータを更に詳細に検証する。図９は、図８の規格化透過光強度の値が、応答電圧印加における初期の第１の階調において１、第１の階調よりも３０ｓｔｅｐ大きな第２の階調に変化させた後で０となるように規格化したデータである。
なお、図９（ａ）における規格化応答波形１２１、１３１は、図８（ａ）における応答波形１０１、１１１に対応し、図９（ｂ）における規格化応答波形１２２は、図８（ｂ）における応答波形１０２に対応し、図９（ｃ）における規格化応答波形１２３、１３３は、図８（ａ）における応答波形１０３、１１３に対応している。
【００５７】
図９を見れば明らかなように、位相差の液晶応答時間を、初期の第１の透過光強度から第２の透過光強度までの透過光強度差の９０％に到達した時間を液晶応答時間とする定義のもとで測定すると、規格化強度０．１のところで、位相変調がない図９（ａ）における規格化応答波形１２１は、位相変調のある規格化応答波形１３１よりもみかけ上遅く、位相変調がない図９（ｃ）における規格化応答波形１２３は、位相変調のある規格化応答波形１３３よりもみかけ上早く応答しているように見える。この現象は、図４で予想されたように、透過光強度変化により測定される液晶応答時間と位相差の液晶応答時間は一致しないことに起因するものである。
【００５８】
最後に、本発明と従来の液晶応答時間測定装置で測定した、液晶応答時間の差異について説明する。図１０は、液晶応答時間を応答電圧印加における初期階調に対してプロットしたものである。
なお、本図面では、被測定液晶素子５への印加階調を、２８７、３２１、３４４、３７２、４１４ｓｔｅｐから、それぞれ３０ｓｔｅｐづつ増加させた時の液晶応答時間測定に対し、位相変調がない場合を応答時間１４１とし、位相変調がある場合を応答時間１４２として示した。
【００５９】
図１０から判るように、位相変調を行わない場合、すなわち従来の液晶応答時間測定装置で液晶応答時間を測定した場合、初期階調が２８７、３２１の時には液晶応答時間はみかけ上、位相変調を行った場合、すなわち本発明の液晶応答時間測定装置で液晶応答時間を測定した場合に比べて早くなっており、初期階調が３７２、４１４の時には、従来の測定結果よりも本発明の測定結果の方が、液晶応答時間はみかけ上遅くなっていることが判る。これは、本発明の液晶応答時間測定装置を用いて液晶応答時間をすることにより、単に透過光強度変化そのものの液晶応答時間を測定しているのではなく、位相差変化の液晶応答時間を知ることができているからである。
【００６０】
このように、被測定液晶素子５に対して、位相変調液晶素子４に位相変調を加えることで、液晶応答時間の測定領域において透過光強度の電圧依存性が非線形領域となったとしても、透過光強度の測定により位相差の液晶応答時間の厳密な測定をすることができる。そして、特にその位相差変化を知りたい場合は、本発明の構成を適用すれば良いことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の液晶応答時間測定装置の構成を示す図面である。
【図２】本発明における位相変調液晶素子で実現できるオフセット位相差の階調依存性および規格化透過光強度の階調依存性を示す図面である。
【図３】本発明の被測定液晶素子の位相差の階調依存性及び規格化透過光強度の階調依存性を示す図面である。
【図４】本発明の被測定液晶素子の規格化強度の階調依存性である。
【図５】本発明の位相変調液晶素子駆動時における、被測定液晶素子の位相差の階調依存性及び規格化透過光強度の階調依存性を示す図面である。
【図６】本発明の位相変調液晶素子駆動時における、被測定液晶素子の規格化強度の階調依存性を示す図面である。
【図７】本発明の液晶応答時間測定方法のフローチャートを示す図面である。
【図８】本発明の液晶応答時間測定方法で測定できる液晶応答波形を示す図面である。
【図９】本発明の液晶応答時間測定方法で測定できる規格化液晶応答波形を示す図面である。
【図１０】本発明の液晶応答時間測定方法で測定できる液晶応答時間を示す図面である。
【図１１】従来の液晶応答時間測定装置の構成を示す図面である。
【図１２】従来の液晶応答時間測定方法のフローチャートを示す図面である。
【符号の説明】
【００６２】
１  液晶応答時間測定装置
２  レーザー光源
３  偏光子
４  位相変調液晶素子
５  被測定液晶素子
６  検光子
７  受光素子
８  駆動装置
１２、２２  特性曲線
１６、１７、１８  位相差変化
２６、２７、２８  規格化透過光強度変化
３６、３７、３８、４６、４７、４８  規格化強度変化
５１、５３、５６、５８  位相差変化
６１、６３、６６、６８  規格化透過光強度変化
７６、７８、８６、８８  規格化強度変化
９１〜９３  処理内容
１０１、１０２、１０３、１１１、１１３  応答波形
１２１、１２２、１２３、１３１、１３３  規格化応答波形
１４１、１４２  応答時間
１５１〜１５４  光ビーム
１５５  透過光
【図１】
2009168603.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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