(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツイスト配向させた液晶層を有する被測定用の液晶セルを挟んで、光学軸が互いに平行な一対の偏光板を配置した光学系において、前記偏光板の光学軸を前記液晶セルの一方の基板近傍の液晶分子の配向方向と所定の角度の第１の方向に向けた第１の偏光板配置で測定した透過光の分光分布に基づいて第１の色度を算出し、色度図上での前記第１の色度により表される第１の色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第１の傾きを求め、
前記偏光板の光学軸を前記第１の方向とは異なる第２の方向に向けた第２の偏光板配置で測定した透過光の分光分布に基づいて第２の色度を算出し、色度図上での前記第２の色度により表される第２の色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第２の傾きを求め、
前記第１の傾きと前記第２の傾きに基づいて、前記液晶セルの液晶層厚とツイスト角度とを求めることを特徴とする液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【請求項２】
前記第２の方向は、前記第１の方向に対してほぼ４５゜の角度で交差する方向であることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【請求項３】
前記第１の方向は、前記液晶セルの液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配列方向とほぼ４５°で交差する方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【請求項４】
前記第２の方向は、液晶層のツイスト角度を二等分する方向であることを特徴とする請求項３に記載の液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【請求項５】
被測定用の液晶セルは、９０°ツイストネマチック型の液晶素子であり、
前記第１の方向は、前記液晶セルの入射側基板近傍の液晶分子の配向方向とほぼ平行な方向であり、
前記第２の方向は、前記液晶セルの入射側基板近傍の液晶分子の配向方向とほぼ４５゜の角度で交差する方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【請求項６】
ツイスト配向させた液晶層を有する被測定用の液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板の互いに平行な光学軸を、前記液晶セルの一方の基板近傍の液晶分子の配向方向に対して所定の角度の第１の方向に向けた配置で測定した透過光の光分布を表す第１の分光分布データと、前記偏光板の光学軸を前記第１の方向とは異なる第２の方向に向ける配置で測定した透過光の分光分布を表す第２の分光分布データを測定する分光分布測定ステップと、
前記分光分布測定ステップで得られた第１、第２の分光分布データに基づいてそれぞれの透過光の色度を表す第１の色度及び第２の色度を算出し、色度図上での前記第１及び第２の色度によりそれぞれ表される第１の色度点及び第２の色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第１の傾き及び第２の傾きとを求めるパラメータ算出ステップと、
前記パラメータ算出ステップにより算出された第１の傾きと前記第２の傾きに基づいて、前記液晶セルの液晶層厚とツイスト角とを求めるステップとからなることを特徴とする液晶素子における液晶層厚とツイスト角度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示素子の液晶層厚とツイスト角度の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対向面に電極がそれぞれ形成された一対の基板の間に液晶分子がツイスト配向した液晶層を設けてなる液晶セルにおいて、その液晶層の層厚の測定は、（１）液晶セルにその一方の面から光を入射させ、一対の基板のそれぞれの内面と液晶層との２つの界面で反射した光の干渉光強度を測定して液晶層厚を算出する方法、或いは、（２）液晶セルを偏光軸が互いに平行に配置された一対の偏光板で挟み、透過光の透過率が極小となる波長を検出し、その波長からGooch and Tarry の理論式により液晶層厚を算出する方法が知られている。
上記（１）の測定方法は、液晶セルの一対の基板のうちの光の入射方向から見て前方の基板と液晶層との界面で反射した光と、背面側の基板の内面と液晶層との界面で反射される光との位相差による光の干渉に基づいて液晶層厚を算出するものである。
【０００３】
この位相差は液晶層の屈折率と光路長に依存するが、基板間に封入された状態で液晶層の屈折率を正確に求めることは困難であり、特にツイスト配向された液晶層を透過した光の偏光状態を求めることは極めて困難である。さらに、実際の液晶セルでは基板内面の配向膜面と液晶層との界面だけでなく、基板面に形成された電極と基板との界面や、前記電極と配向膜との界面などでも光が反射するため、液晶層厚を精度良く測定することが困難である。
【０００４】
また、上記（２）の測定方法は、液晶層のΔndに対する透過光強度の依存性に基づいて、透過光が極小を与える波長を求め、この波長からセルギャップを算出するものである。
【０００５】
この測定方法では、液晶セルの基板間に分散状態で挟持されているギャップ材部分（液晶が存在しない部分）や液晶分子の配向が乱れた部分などのような液晶層の屈折率とは異なる屈折率を示す部分を透過したノイズ光の影響により測定精度が低下する。また、透過率が極小となる波長の検出にも大きな誤差が生じるため、液晶層厚を精度良く測定することが困難である。
【０００６】
一方、液晶セルの液晶層厚及びツイスト角度の両方を測定する方法として、（３）ストークス・パラメータを求め、このストークスパラメータに基づいて、液晶層厚及びツイスト角を求める方法も提案されている。
【０００７】
この測定方法は、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)pp.2760-2764に記述されているように、偏光子と検光子の間に液晶セルを配置し、ｙ軸と平行な直線偏光を液晶セルに入射させ、透過光のｘ軸成分強度Ix，y軸成分強度Iy，及び４５゜方向の成分強度I45゜を測定し、また１／４波長板を液晶セルと検光子との間に遅相軸をｙ軸と平行に配置した４５゜方向の成分強度Iq,45゜を測定する。
【０００８】
そして、これらのｘ軸成分強度Ix，ｙ軸成分強度Iy，４５゜方向の成分強度I45，及び１／４波長板を用いたときの４５゜方向の成分強度Iq,45゜の測定値により、ストークス・パラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３を算出し、これらのストークス・パラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３から液晶層厚とツイスト角度を算出する方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（１）および（２）の液晶層厚測定方法は、いずれも、液晶層厚は測定できるもの、液晶分子がツイスト配向した液晶層のツイスト角度を測定することができず、また、液晶層厚の測定精度が悪いという問題をもっている。
【００１０】
上記（３）の測定方法は、液晶層厚と、ツイスト角度を測定することができるが、この測定方法においても液晶層厚とツイスト角度とを高い精度で測定することがで困難である。
【００１１】
すなわち、上記（３）の方法により、ツイスト角度を８４゜〜９６゜まで２゜間隔に選び、液晶層厚を４．６μｍ〜５．２μｍまで変化せたときのストークス・パラメータＳ１，Ｓ２を求め、図７に示すように各液晶層厚に対応する点をＳ１，Ｓ２座標上にプロットした。
【００１２】
この図７から明らかなように、ツイスト角度が８４°，８６゜の場合は、各液晶層厚に対応する点が曲線ａ，ｂに示すように異なる曲線上に存在するが、ツイスト角度が８８゜〜９６゜の範囲では、各液晶層厚に対応する点が実質的に曲線Ｃ上に分散して存在することとなり、前記ツイスト角度の違いを読み取ることが事実上困難である。
したがって、上記（３）の方法でも、液晶層厚とツイスト角度とを精度良く測定することができなかった。
この発明は、液晶セルの液晶層厚、及びツイスト角度とを高い精度で測定することができる液晶層厚とツイスト角度の測定方法を提供することを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる液晶層厚とツイスト角度の測定方法は、ツイスト配向させた液晶層を有する被測定用の液晶セルを挟んで、光学軸が互いに平行な一対の偏光板を配置した光学系において、前記偏光板の光学軸を前記液晶セルの一方の基板近傍の液晶分子の配向方向と所定の角度の第１の方向に向けた第１の偏光板配置で測定した透過光の分光分布に基づいて第１の色度を算出し、色度図上での前記第１の色度により表される第１の色度点と無彩色点を結ぶ直線の第１の傾きを求め、前記偏光板の光学軸を前記第１の方向とは異なる第２の方向に向けた第２の偏光板配置で測定した透過光の分光分布に基づいて第２の色度を算出し、色度図上での前記第２の色度により表される第２の色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第２の傾きを求め、前記第１の傾きと前記第２の傾きに基づいて、前記液晶セルの液晶層厚とツイスト角とを求める前記液晶セルの液晶層厚とツイスト角とを求めることを特徴とする。
【００１４】
この測定方法によれば、一対の偏光板の間に被測定用液晶セルを配置し、前記偏光板の光学軸と液晶セルの液晶分子の配列方向との成す角度を異ならせた少なくとも２つの状態で透過光の分光分布特性を測定し、それらの複数の透過光の色度図上での色度点と無彩色点とを結ぶ直線の傾きを求めるものであるため、被測定用液晶セルのセルギャップのみならず、ツイスト配向セルのツイスト角度をも精度良く測定することができる。
【００１５】
そして、上記透過光の色度図上での色度点と無彩色点とを結ぶ直線の傾きは、液晶層を通過する際に生じるノイズ光の影響を受けないので、より高精度の測定が可能になる。
【００１６】
上記少なくとも２回の透過光の測定は、前記偏光板の透過軸と液晶セルの液晶分子の配列方向との成す角度を４５°ずらせて測定するのが望ましい。すなわち、第１の方向に対して第２の方向は、偏光板の透過軸と液晶セルの液晶分子の配列方向を、前記第１の方向に対してほぼ４５゜の角度で交差する方向に配置して２つの偏光板配置における透過光の分光特性が測定される。
【００１７】
被測定用の液晶セルは、前記液晶セルの液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配列方向とほぼ４５°で交差する第１の方向に配置して透過光を測定し、この透過光の分光分布から第１の色度点の傾きが求められ、また液晶層のツイスト角度を二等分する第２の方向に配置して透過光を測定し、この透過光の分光分布から第２の色度点の傾きが求められる。
【００１８】
被測定用の液晶セルが、９０°ツイストテットネマチック型の液晶素子であるときは、前記第１の方向を、前記液晶セルの入射側基板近傍の液晶分子の配向方向とほぼ平行な方向に設定し、前記第２の方向は、前記液晶セルの入射側基板近傍の液晶分子の配向方向とほぼ４５゜の角度で交差する方向に設定してそれぞれの透過光が測定され、それぞれの色度点と無彩色点とを結ぶ直線の傾きを求め、この傾きに基づいて液晶素子のツイスト角とセルギャップとを求めることができる。
【００１９】
また、この発明にかかる液晶層厚とツイスト角度の測定方法は、ツイスト配向させた液晶層を有する被測定用の液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板の互いに平行な光学軸を、前記液晶セルの一方の基板近傍の液晶分子の配向方向に対して所定の角度の第１の方向に向けた配置で測定した透過光の分光分布を表す第１の分光分布データと、前記偏光板の光学軸を前記第１の方向とは異なる第２の方向に向ける配置で測定した透過光の分光分布を表す第２の分光分布データを測定する分光分布測定ステップと、前記分光分布測定ステップで得られた第１、第２の分光分布データに基づいてそれぞれの透過光の色度を表す第１の色度及び第２の色度を算出し、色度図上での前記第１及び第２の色度によりそれぞれ表される第１の色度点及び第２の無彩色点とを結ぶ直線の第１の傾き及び第２の傾きとを求めるパラメータ算出ステップと、前記パラメータ算出ステップにより算出された第１の傾きと前記第２の傾きに基づいて、前記液晶セルの液晶層厚とツイスト角とを求めるステップとからなることを特徴とする。
【００２０】
この測定方法によれば、一対の偏光板の間に被測定用液晶セルを配置し、前記偏光板と液晶セルの液晶分子の配列方向との成す角度を異ならせた少なくとも２つの状態で透過光の分光分布を求め、それぞれの透過光の色度図上での色度点と無彩色点とを結ぶ２つの直線の傾きをパラメータとして用いているので、被測定用液晶セルのセルギャップと液晶層のツイスト角度を精度良く測定することがでる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の１つの実施の形態にかかる測定方法を説明する。
【００２２】
この発明のセルギャップとツイスト角度の測定方法は、一対の偏光板の間に被測定用の液晶セルを配置した光学系を用い、先ず前記偏光板の光学軸と液晶セルの液晶分子の配列方向とを所定の角度に設定した第１の状態で透過光の分光分布を測定し、その分光分布より色度図上の第１の色度点を算出し、その色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第１の傾きを求める。
【００２３】
次に、前記偏光板の光学軸と液晶セルの液晶分子の配列方向との角度を他の異なる角度に設定した第２の状態で透過光の分光分布を測定し、その分光分布より色度図上の第２の色度点を算出し、その色度点と無彩色点とを結ぶ直線の第２の傾きを求める。
【００２４】
そして、これらの第１，第２の傾きをパラメータとして、予め求めておいた前記第１，第２の傾き、セルギャップとツイスト角度との関係に基づいて、液晶素子のセルギャップとツイスト角度を求めるものである。
【００２５】
図１は、この発明の第１の実施の形態にかかる測定方法に用いる光学系の概略を示す概略構成図である。
【００２６】
図１に示すように、この発明にかかる測定方法に用いる光学系は、一対の偏光板からなる偏光子１と検光子２と、この偏光子１と検光子２の間に配置された被測定用のツィストネマチック液晶セル３と、測定光を照射する光源４と、液晶セル３を透過した光の強度を検出する光検出器５とから構成されている。
【００２７】
液晶セル３は、図２に示すように、対向する内面にそれぞれ電極３１，３２と配向膜３３，３４とが形成された下基板（光入射側基板）３５と上基板（光出射側基板）３６とが平行に配置され、前記上下基板３５，３６はシール材３７により接合され、前記上下基板３５，３６間に液晶３８が封入されている。
【００２８】
図２及び図３は、９０°ツイスト型のＴＮ液晶セルの一例を示しており、前記上下基板３５，３６の内面に形成された配向膜３３，３４はそれぞれ配向処理が施されており、この配向膜３３，３４に隣接する液晶分子は、その分子長軸を配向処理方向３３ａ，３４ａに向けて配向している。
【００２９】
前記上下基板３５，３６間に封入されて液晶層を形成する前記液晶３８は、それぞれの配向膜３３，３４に施された配向処理方向３３ａ，３４ａが約９０°ずれているので、液晶層の液晶分子は、下基板３５に形成された配向膜３３の配向処理方向３３ａから上基板３６に形成された配向膜３４の配向処理方向３４ａ向かって図面上で矢印ｔで示すように、右回りにほぼ９０°（φ）ツイスト配向している。
【００３０】
そして、前記液晶３８が形成する液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子３８ａは、下基板３５の配向膜３３の配向処理方向３３ａに対して、前記ツイスト角度φのほぼ１／２の角度で交差する方向に配向している。
【００３１】
図１の光学系において、偏光子１と検光子２との間に液晶分子をツイスト配向させた液晶セル３を配置したときの透過光強度は、ジョーンズ行列に基づく解析により下記の式（１）で表される。この解析において、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２bの方向、液晶セル３の光入射側の基板３５の配向処理方向３３ａ、及び光出射側基板３６の配向処理方向３４ａは、それぞれ図４に示すように定義される。
【００３２】
即ち、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａを互い平行に配置し、前記光入射側の基板の配向処理方向３３ａを基準にして、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａの成す角度をθ、前記光出射側基板の配向処理方向３４ａの成す角をφとし、光は図４の紙面裏側から垂直に入射する。
【００３３】
【数１】
0003755303.tif 000002
【００３４】
ここで、入射側基板３５の配向処理方向３３ａに対して、偏光子１と検光子２の透過軸の方向１ａ，２ａをツイスト角度φの１／２から４５°を差し引いた角度θ（φ／２−π／４）に配置した第１の偏光板配置のとき、即ち、図３（ａ）で示すように、液晶層の層厚方向の中央の液晶分子３８ａの配向方向に対して４５°で交差する方向に偏光子１と検光子２の透過軸の方向１ａ，２ａを設置したときの透過光強度T(NB)は、下記の式（２）で表される。
【００３５】
【数２】
0003755303.tif 000003
【００３６】
また、入射側基板３５の配向処理方向３３ａに対して、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａの方向をツイスト角度φの１／２の角度θに配置した第２の偏光板配置、即ち図３（ｂ）で示すように、液晶層の層厚方向の中央の液晶分子３８ａの配向方向に偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａの方向一致させて設置したときの透過光強度T(DAP)は、下記の式（３）で表される。
【００３７】
【数３】
0003755303.tif 000004
【００３８】
上記第１，第２の偏光板配置において、透過光の分光分布特性は、上記式（２）及び上記式（３）において、各波長毎の透過光強度T(NB)，T(DAP)を算出することにより得られる。
【００３９】
図１の光学系において、白色光を入射したときの出射光の色度座標Ｐ（ｘ、ｙ）は、前記透過光の分光分布から求めることができる。図５に示すように、色度図上の色度点Ｐと無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌのｘ軸またはｙ軸に対する傾き角度Ｆは、前記色度座標Ｐ（ｘ、ｙ）と無彩色点Ｃの色度座標とから求めることができる。色度図上の色度点Ｐと無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌの傾き角度Ｆは、液晶セル３のセルギャップｄまたはツイスト角度φに対応している。
【００４０】
即ち、第１の偏光板配置の透過光の色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）を求めて色度図上にプロットした色度点Ｐ１と無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１のｘ軸に対する角度Ｆ１は、液晶層の層厚（セルギャップｄ）に対応する。そして、第２の偏光板配置の透過光の色度座標Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を求めて、色度図上にプロットした色度点Ｐ２と無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ２のｘ軸に対する角度Ｆ２は、液晶層のツイスト角度φに対応する。
【００４１】
このようにして求めた角度Ｆ２を横軸に，角度Ｆ１を縦軸にとり、ツイスト角度φを８４°から９６°まで２°おきに、セルギャップｄを４．４μｍから５．２μｍまで０．１μｍおきに設定して各ツイスト角度φに対するセルギャップｄの値の関係を図６に示した。
【００４２】
図６において、曲線Iはツイスト角度φを８４°曲線IIはツイスト角度φを８６°、曲線IIIはツイスト角度φを８８°、曲線IVはツイスト角度φを９０°、曲線Vはツイスト角度φを９２°、曲線VIはツイスト角度φを９４°、曲線VIIはツイスト角度φを９６°にそれぞれ設定した液晶セルにおいて、セルギャップｄを４．４μｍから０．１μｍずつ増加させたときの角度Ｆ１とＦ２との関係を示している。
【００４３】
図６から明らかなように、偏光板１，２の透過軸１ａ，２ａの設置角度を異ならせた２つの状態での透過光の分光分布特性から色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を求め、色度図上での無彩色点Ｃとを結ぶそれぞれの直線Ｌ１，Ｌ２の傾き角度Ｆ１及びＦ２の値に基づいて、液晶セル３のセルギャップ（液晶層厚）ｄと、液晶層のツイスト角度φを求めることができる。
【００４４】
すなわち、図１に示した光学系において、光源４から発生する光を偏光子１，液晶セル３，検光子２に照射し、透過軸１ａ，２ａを互いに平行に配置した偏光子１と検光子２の間に被測定用の液晶セル３を配置する。偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａと前記液晶セル３の配向処理方向３３ａ，３４ａを異ならせた２つの配置で透過光を光検出器５により検出して、２つの配置における透過光の分光分布を測定する。
【００４５】
これらの分光分布から色度図上での各色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を求め、これらの色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）からそれぞれ無彩色点Ｃとを結ぶ２つの直線Ｌ１、Ｌ２のそれぞれの傾き角度Ｆ１，Ｆ２を求め、これらの傾き角度Ｆ１，Ｆ２により、前記図６に示した関係に基づいて、被測定用の液晶セル３のセルギャップ（液晶層厚）ｄと、ツイスト角度φが得られる。
【００４６】
上記分光分布の測定において、液晶セル３を透過しない光、及び液晶セル３内のギャップ材等を透過した光等のノイズ光も検出されるが、そのノイズ光は透過光の色純度を低下させるものであり、ノイズ光強度の変化は色度図上の色度点Ｐ１，Ｐ２が無彩色点Ｃから延びる直線Ｌ１、Ｌ２上での変化に対応する。
【００４７】
よって、測定された分光分布により求めた色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）により求められる色度点Ｐ１，Ｐ２と、無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１、Ｌ２の傾き角度Ｆ１，Ｆ２は、ノイズ光による影響を受けることがないから、高い精度でセルギャップｄとツイスト角度φの測定を行うことができる。
【００４８】
本発明のセルギャップｄとツイスト角度φの測定方法は、液晶分子がほぼ９０°ツイスト配向したＴＮ型の液晶セル、あるいは、液晶分子を１８０°〜２５０°ツイスト配向させたＳＴＮ型の液晶セルの測定に適用することができる。
【００４９】
９０°ツイスト型のＴＮ液晶セルのセルギャップｄとツイスト角度φを測定する場合、偏光子１及び検光子２の透過軸１ａ，２ａと、光入射側基板３５の配向処理方向３３ａとをほぼ一致させたノーマリーブラック型の第１の偏光板配置により透過光の分光分布を測定し、測定した分光分布から色度図上の色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）を算出し、この色度座標に基づいて無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１の傾き角度Ｆ１を算出する。
【００５０】
偏光子１及び検光子２の透過軸１ａ，２ａと光入射側基板３５の配向処理の方向３３ａとがほぼ４５°で交差する複屈折効果型の第２の偏光板配置により透過光の分光分布を測定し、測定した分光分布から色度図上の色度座標Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を算出し、この色度座標に基づいて無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ２の傾き角度Ｆ２を算出する。
【００５１】
ノーマリーブラック型の偏光板配置により得られた傾き角度Ｆ１と、複屈折効果型の偏光板配置により得られた傾き角度Ｆ２とを基に、図６に示す傾き角度Ｆ１，傾き角度Ｆ２，セルギャップｄ，及びツイスト角度φとの関係から、被測定用のＴＮ液晶セル３のセルギャップｄとツイスト角度φを求めることができる。
【００５２】
尚、上述した測定方法では、９０°ツイストのＴＮ型液晶セルのセルギャップとツイスト角度の測定方法について述べたが、本発明の測定方法は、これに限ることなく、１８０°〜２７０°ツイスト配向させたＳＴＮ型の液晶セルについても同様に測定することができる。
【００５３】
この場合、与えられた液晶の屈折率異方性Δnを基に、複数のツイスト角度φ及び複数のセルギャップにそれぞれ対応する分光分布を式（１）〜（３）により算出し、その分光分布から色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を求め、この色度座標から無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１、Ｌ２の傾き角度Ｆ１，Ｆ２を算出して、傾き角度Ｆ１，傾き角度Ｆ２，セルギャップｄ，及びツイスト角度φとの関係を予め求めておく。以下、ＴＮ型液晶セルと同様にしてＳＴＮ型液晶セルのセルギャップｄ，及びツイスト角度φとを求めることができる。
【００５４】
また、上記測定方法では、液晶セル３の透過光強度の計算を簡略化するために、液晶セル３の分光分布の測定にあたって、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａに対して、液晶セル３の液晶層厚の中央に位置する液晶分子３８ａの配向方向を４５°で交差する方向に配置した第１の偏光板配置と、前記液晶分子３８ａの配向方向を平行または直交する方向に配置した第２の偏光板配置を用いたが、これに限ることなく、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａに対する液晶分子の配向方向は任意に設定しても良く、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａに対する液晶分子の配向方向を少なくとも２つの異なる角度に配置したときの分光分布を測定することにより、液晶セルのセルギャップｄ，及びツイスト角度φとを求めることができる。
【００５５】
以下に、９０°ツイストのＴＮ型液晶セルのセルギャップｄとツイスト角度φを測定する場合について説明する。
【００５６】
先ず、被測定用の液晶セル３に用いられている液晶の屈折率異方性Δnを求め、式（１）〜（３）によりノーマリーブラック型の偏光板配置と複屈折効果型の偏光板配置の分光分布を算出し、それらの分光分布から各配置における色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を求め、この色度座標から無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１，Ｌ２の傾き角度であるＦ１，Ｆ２を算出して、傾き角度Ｆ１，Ｆ２，セルギャップｄ，及びツイスト角度φとの関係を求める。
【００５７】
次に、被測定用の液晶セル３における液晶層厚の中央に位置する液晶分子３８ａの配列方向を求め、光学軸１ａ，２ａを互いに平行に配置した偏光子１と検光子２との間に被測定用液晶セル３を配置し、前記偏光子１と検光子２の光学軸１ａ，２ａを前記液晶層厚の中央に位置する液晶分子の配列方向と４５°で交差する方向、即ち液晶セル３の光入射側基板３５の配向処理方向３３ａとほぼ平行な方向に配置して分光分布を測定する。
【００５８】
また、前記偏光子１と検光子２の光学軸１ａ，２ａを前記液晶層厚の中央に位置する液晶分子の配列方向と平行な方向、即ち液晶セル３の光入射側基板３６の配向処理方向３４ａとほぼ４５°で交差する方向に配置して分光分布を測定する。
【００５９】
測定したそれぞれの分光分布から色度図上の各色度点の色度座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１），Ｐ２（ｘ２、ｙ２）を算出し、各色度点Ｐ１，Ｐ２と無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌ１、Ｌ２のｘ軸に対する傾き角度Ｆ１，Ｆ２を算出する。
【００６０】
上記計算により求めた傾き角度であるＦ１，Ｆ２に、測定により求められた傾き角度Ｆ１，傾き角度Ｆ２を対応させることにより，被測定用の液晶セル３のギャップｄとツイスト角度φとを求めることがでる。
【００６１】
ツイスト角度を９０°、セルギャップを４．８μｍの値に設計された液晶セルを上述した方法によりツイスト角度φとセルギャップｄを測定した。分光分布の光学的測定により得られた各傾き角度Ｆ１，Ｆ２は、それぞれ約−４３°，−１０°であり、図６に示した各傾き角度Ｆ１，Ｆ２とツイスト角度φとセルギャップｄとの関係から、前記液晶セルのツイスト角度φは９０．２°、セルギャップｄは４．７５μｍという測定結果が得られた。
【００６２】
上記測定方法によれば、液晶セルのツイスト角度φを１／１０度、セルギャップｄを１／１００μｍの精度で正確に測定することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一対の偏光板１，２の間に被測定用の液晶セル３を配置し、前記偏光板１，２の光学軸１ａ，２ａと液晶セル３の液晶分子の配列方向との成す角度θを異ならせた少なくとも２つの状態で透過光の分光分布特性を測定し、それらの複数の透過光の色度図上での色度点Ｐ１，Ｐ２と無彩色点Ｃとを結ぶ直線の傾きＦ１，Ｆ２を求めるものであるため、被測定用液晶セル３のセルギャップｄのみならず、液晶層のツイスト角度φも精度良く測定することがでる。
【００６４】
そして、上記透過光の色度図上での色度点Ｐ１，Ｐ２と無彩色点Ｃとを結ぶ直線の傾きＦ１，Ｆ２は、液晶層を通過する際に生じるノイズ光の影響を受けないので、より高精度の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる測定方法に用いる光学系の構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる測定方法を適用してセルギャップｄとツイスト角度φが測定される液晶セル３の構造を示す断面図である。
【図３】この測定方法に用いる液晶セル３の配向処理方向３３ａ，３４ａと、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａとの関係を示し、（ａ）は配向処理方向３３ａに対して、偏光子１と検光子２の透過軸の方向１ａ，２ａをツイスト角度φの１／２から４５°を差し引いた角度θに配置した第１の偏光板配置を示す平面図である。（ｂ）は、配向処理方向３３ａに対して、偏光子１と検光子２の透過軸１ａ，２ａの方向をツイスト角度φの１／２の角度θに配置した第２の偏光板配置を示す平面図である。
【図４】図１に示した光学系において、入射側基板と出射側基板の配向処理方向３３ａ，３４ａと、偏光子１及び検光子２の光学軸１ａ，２ａと、相互の角度の定義を示する図である。
【図５】本発明の測定方法で用いられる透過光の色度点Ｐと、この色度点Ｐと無彩色点Ｃとを結ぶ直線Ｌの角度Ｆを表す色度図である。
【図６】本発明の測定方法により求められた傾き角度Ｆ１，Ｆ２と、液晶セル３のセルギャップｄと、ツイスト角度φとの関係を表すグラフである。
【図７】ストークスパラメータ法によるストークスパラメータＳ１，Ｓ２と、セルギャップｄとツイスト角度φとの関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１・・・偏光子、１ａ・・・透過軸、２・・・検光子、２ａ・・・透過軸、３・・液晶セル、３３，３４・・・配向膜、３３ａ，３４ａ・・・配向処理方向、３５・・・光入射側基板、３６・・・光出射側基板、３７・・・シール材、３８・・・液晶、３８ａ・・・液晶層中央の液晶分子、４・・・光源、５・・・光検出器、 θ・・・偏光板の設置角度、φ・・・ツイスト角度、ｄ・・・セルギャップ、Ｐ・・・色度点、Ｃ・・・無彩色点、Ｆ１，Ｆ２・・・傾き角度
【図１】
0003755303.tif 000005
【図２】
0003755303.tif 000006
【図３】
0003755303.tif 000007
【図４】
0003755303.tif 000008
【図５】
0003755303.tif 000009
【図６】
0003755303.tif 000010
【図７】
0003755303.tif 000011