JP2001290118A - 液晶層の厚み測定方法および厚み測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射光を用いて、液晶層などのように厚み方
向に均質な複屈折率Δｎを有する複屈折体の厚みを測定
できる方法および装置を提供する。 【解決手段】 液晶層１１の厚みｄを測定するために、
光源１からの光を入射側偏光子２を介して液晶層１１に
入射させ、反射板１５で反射した光を、出射側偏光子３
を介して分光器４で受光し、スペクトル分解する。反射
光のうちの常光線と異常光線との光路長差が、波長の整
数倍と半波長との和、または、波長の整数倍であるとい
う偏光面維持条件を満たすときに、上記反射光が、上記
入射の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻ってくる性
質を利用して、偏光面が維持される条件を満たす波長を
求める。ここから妥当なΔｎ・ｄを求める。これを複数
の波長について行ない、波長とΔｎ・ｄとの関係式を求
める。この関係式に波長λとΔｎとの既知の組合せをあ
てはめてｄを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に含
まれる配向処理された液晶層などのように、厚み方向に
均質な複屈折率Δｎを有する複屈折体の厚みを求める測
定方法およびそのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、消費電力が小さく、小
型、軽量であるため、ディスプレイとしての使用範囲
は、非常に多岐に渡っている。そういった液晶表示素子
の中でも、近年、反射型のカラーのものが実用化されつ
つあり、急速に需要が拡大している。

【０００３】ここで、反射型カラー液晶ディスプレイ、
従来の反射型液晶ディスプレイおよび従来の透過型液晶
ディスプレイのそれぞれの特徴について説明する。従来
の透過型液晶ディスプレイ１１１は、図２０に示すよう
に一対の透明の基板１２で構成される液晶セル１００の
外側を偏光板１４または楕円偏光板で挟みこんだもので
ある。液晶層１１に加える電圧によって、液晶分子の配
列が変わり、液晶層を透過する光の偏光状態が制御され
る。偏光状態を制御された光が出射側の偏光板１４を透
過することで、偏光状態に応じた明暗の差が生じ、その
結果、所望の表示を得ることができる。また、従来の反
射型液晶ディスプレイ１１２も、図２１に示すように、
基本的には透過型と同じ液晶セル１００を用い、裏側の
偏光板１４のさらに外側に反射板１５を貼り付けて表示
を行なっている。

【０００４】しかし、近年の画素の精細化に伴なって、
従来の反射型液晶ディスプレイ１１２において表示を行
なうには、従来の外側に反射板１５を貼り付ける方式で
は、反射板１５と液晶層１１との間にある基板１２およ
び偏光板１４の厚みにより生ずる視差により、像が２重
化するという問題が生じていた。特にカラー表示の場
合、像の２重化は混色を引き起こし、表示品位が著しく
低下する。また、マイクロカラーフィルタを用いて、カ
ラー表示を行なう場合、斜めから入った光が往路と復路
で違う色のカラーフィルタを通ることにより彩度が低下
して色再現性が大きく損なわれる。

【０００５】この問題を解決する方法として、図２２に
示すように、反射板１５を液晶セル１０１内に配置する
構成が提案されている。この構成を採用することで視差
による像の２重化と色再現性の低下を抑えられるため、
反射型カラー液晶ディスプレイ１１３は液晶セル１０１
内に反射板を配置した構成が主流となっている。反射型
カラー液晶ディスプレイ１１３は、光が液晶セル１０１
内の反射板１５により反射するという点で、液晶セル１
００を透過した光が液晶セルから完全に出射した後に反
射する従来の反射型液晶ディスプレイ１１２とも異な
る。

【０００６】また、反射型液晶ディスプレイ１１２，１
１３は、同じ液晶層１１を光が２回通るため、透過型液
晶ディスプレイの場合に比べて液晶の液晶層１１の厚み
が表示品位に与える影響は大きい。複屈折性を有する部
材が、これに入射した光の偏光状態に与える変化の大き
さは、その複屈折率（「屈折率異方性」ともいう。）と
部材の厚みに比例するからである。

【０００７】よって、液晶層１１の厚み、すなわち、い
わゆる「セルギャップ」を測定し、厚みや均一性を管理
することは反射型カラー液晶ディスプレイの表示品位を
保つ上で従来の透過型液晶ティスプレイの場合以上に重
要な意味を持つ。

【０００８】液晶層の厚み（以下、「セルギャップ」と
いう。）を測定する従来技術としては、特開平４−３０
７３１２号公報に開示された測定方法（以下、「従来方
法１」という。）がある。従来方法１では、液晶セルの
入射光側の配向方向から＋４５°回転させた方向の偏光
子を介して光を液晶セルに入射させる。さらに液晶セル
を透過した出射光に対して、液晶セルの出射光側の配向
方向より＋４５°回転させた方向の偏光子を介して出射
光強度を測定する。測定した出射光強度が極大値もしく
は極小値をとる波長の値から演算をしてセルギャップを
求めている。従来方法１では、極大強度の条件として、 Δｎ・ｄ＝λ₀・（ｍ₀ ²−Θ²／π²）^1/2 を用い、極小強度の条件としては、 Δｎ・ｄ＝λ₀・（（ｍ₀−１／２）²−Θ²／π²）^1/2 を用いて演算を行なっている。なお、変数の内容は以下
の通りである。

【０００９】Δｎ：複屈折率（Δｎ＝異常屈折率ｎ_e−
正常屈折率ｎ_o） λ₀：極大または極小となる波長 ｍ₀：次数 Θ：液晶層のツイスト角 反射光を利用してセルギャップを測定する従来技術とし
ては、特開平１０−２３２１１３号公報に開示された測
定方法（以下、「従来方法２」という。）がある。従来
方法２では、水銀ランプ光を基板に投射して、上下基板
の内面に形成されている液晶配向用の配向膜を蛍光励起
し、その発光をレンズによりＣＣＤ（Charge-Coupled D
evice：電荷結合素子）上に結像させて、その像の間隔
から上下基板の配向膜の間隔を算出することによりセル
ギャップを計測している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来方法１で用いられ
る、出射光強度が極大・極小となる場合の条件式は、あ
くまで、透過型の液晶セルに用いるための式である。す
なわち入射した光は液晶層を１回通過するのみであって
その間に偏光作用を受けることを前提としている。これ
に対して反射型の液晶セルにおいては、液晶層を通過し
て偏光作用を受けた光が反射板で反射され、再び液晶層
を通過してさらに偏光作用を受けてから出射する。した
がって、従来方法１における演算を反射型の液晶セルに
はそのまま適用できない。

【００１１】また、反射型カラー液晶ディスプレイの中
には、反射板のうち、表示に用いない部分、たとえば、
電極間の隙間などに対応する部分をエッチングなどによ
り除去する場合がある。この場合は、反射層を除去した
部分から漏れ出る透過光を利用して従来方法１によって
セルギャップの測定が一応可能であるかのように見受け
られる。しかし、反射板をエッチングすることによりエ
ッチングした部分とそうでない部分との間に液晶層に段
差が生じて、表示に用いる画素の部分と値が異なること
もある。したがって、やはり画素の部分のセルギャップ
を測定できるようにする必要がある。よって、透過光で
なく反射光を用いてセルギャップを測定できるようにす
る必要がある。

【００１２】一方、反射光を利用してセルギャップを測
定する従来方法２は、特開平１０−２３２１１３号公報
において特に液晶が未注入の状態の液晶セルを測定対象
とする旨述べられている。従来方法２は、液晶セル内に
液晶がない状態を前提として、配向剤から発生する蛍光
をＣＣＤセンサに結像するものであるので、液晶が注入
された後のセルギャップは測定できない。

【００１３】しかし、液晶注入後のセルギャップは、注
入時の温度、注入完了後の放置時間、液晶の粘度、基板
間隙に配置するスペーサの散布量やその粒径によって大
きく変化する。したがって、未注入の状態の液晶セルに
ついてのセルギャップ測定だけでは、液晶セルの十分な
品質管理を行うことができない。液晶セルの品質管理を
行なうには、液晶注入後のセルギャップを管理すること
が本来望ましい。

【００１４】そこで、本発明の目的は、透過光でなく反
射光を用いて、配向処理された液晶層などのように、厚
み方向に均質な複屈折率Δｎを有する複屈折体の厚みを
測定できる方法および装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく厚み測定方法の一つの局面では、上
下面を配向処理され、厚み方向に一様な複屈折率Δｎを
有する液晶層を一対の基板の間に備え、上記基板のうち
一方の少なくとも一部に反射領域を有する反射型液晶表
示素子において、上記液晶層の厚みｄを測定する方法で
あって、光源からの光を第１偏光手段を介して上記液晶
層に入射させ、上記反射領域で反射することによって上
記液晶層から出射した反射光を、第２偏光手段を介して
受光手段によって受光する受光工程と、上記受光手段に
よって受光した反射光をスペクトル分解して波長λと反
射光強度との関係を検出する分光工程と、上記反射光
が、上記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻っ
てくる条件、すなわち、上記反射光のうちの常光線と異
常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波長との和、
または、波長の整数倍であるという偏光面維持条件を満
たす波長を求める偏光面維持波長導出工程と、上記偏光
面維持波長導出工程によって求められた波長および前記
液晶層の既知のツイスト角から、妥当なΔｎ・ｄを求
め、波長およびΔｎ・ｄの複数の組合せから、波長とΔ
ｎ・ｄとの関係を求めるΔｎ・ｄ導出工程と、波長λと
Δｎとの既知の組合せをこの関係にあてはめてｄを求め
る厚み導出工程とを含む、厚み測定方法である。

【００１６】上記工程を採用することにより、透過光で
はなく反射光を利用するため、透過光の有無を問わず、
反射型の液晶セルについても精度よく測定を行なうこと
ができる。また、偏光状態の変化を検出するものであっ
て、反射光が結像することなどを条件としないため、反
射領域が鏡面状であるか拡散性を有するかを問わず、厚
み測定を行なうことができる。

【００１７】上記発明において好ましくは、上記偏光面
維持波長導出工程は、上記反射光強度が極値となる波長
の値を求めることによって行なう。この工程を採用する
ことにより、スペクトルから容易に偏光面維持条件を満
たす波長を求めることができ、測定を容易に行なうこと
ができる。

【００１８】上記発明においてさらに好ましくは、上記
Δｎ・ｄ導出工程において、ジョーンズ行列を用いる。
この工程を採用することにより、機械的な計算をあては
めるのみで、偏光状態の変化を表現することができ、厚
みｄを求める演算を簡潔にすることができる。

【００１９】上記発明においてさらに好ましくは、上記
ジョーンズ行列の使用は、上記液晶層のツイスト角をΘ
とし、α＝Δｎ・ｄπ／Θλ……（式１）とし、β＝Θ
√（１＋α²）……（式２）とした場合に、β／πがｎ
またはｎ＋１／２（ｎは整数）となるときに、反射光の
偏光面が維持される場合の波長λと、既知の前記ツイス
ト角Θと、（式１）と、（式２）とから、現実的に妥当
なβ／πの値を求め、得られたβ／πの値から波長λと
Δｎ・ｄとの関係を求めることである。

【００２０】上記工程を採用することにより、非現実的
なβ／πの値は排除されるので、最も妥当な波長とΔｎ
・ｄとの関係を表す近似式を求めることができる。

【００２１】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが直交す
る。この工程を採用することにより、偏光面維持条件を
満たす波長においては、出射光のスペクトルが極小値０
となり、見つけやすくなる。

【００２２】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが平行で
ある。この工程を採用することにより、偏光面維持条件
を満たす波長においては、出射光のスペクトルが極大値
となり、見つけやすくなる。

【００２３】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と、上記液晶層の上記光が入射する基板
に接する面における配向の向きとのなす角をφとした場
合、０°から９０°の範囲内で複数のφについて、上記
受光工程、上記分光工程および上記偏光面維持波長導出
工程を行なう。この工程を採用することにより、複数の
φによって、複数の波長λについてβ／πの値を求める
ことができるので、精度よく測定を行なうことができ
る。

【００２４】上記発明において好ましくは、上記Δｎ・
ｄ導出工程において、コーシーの分散式を用いる。この
工程を採用することにより、１つのφについての測定の
みでも、波長λとΔｎ・ｄとの近似式を求めることがで
き、簡便な厚み測定を行なうことができる。

【００２５】上記発明の他の局面においては、上記反射
領域が拡散性を有し、上記受光手段による受光を上記入
射に対応する正反射方向からはずれた位置で行なう。こ
の工程を採用することにより、上側基板による正反射の
成分を除外することができるので、拡散性を有する反射
板を用いた反射型液晶セルに対しても、上側基板による
正反射成分によって影響を及ぼされることなく、厚み測
定を行なうことができる。

【００２６】本発明に基づく厚み測定装置の一つの局面
においては、光源と、上記光源からの光を透過させる第
１偏光手段と、測定対象で反射した反射光を透過する第
２偏光手段と、上記第２偏光手段を透過した上記反射光
を受光する受光手段と、上記受光手段によって受光した
反射光をスペクトル分解して波長λと反射光強度との関
係を検出する分光手段と、上記反射光が、上記入射の際
の偏光面と同じ偏光面を維持して戻ってくる条件、すな
わち、上記反射光のうちの常光線と異常光線との光路長
差が、波長の整数倍と半波長との和、または、波長の整
数倍であるという偏光面維持条件を満たす波長を求める
偏光面維持波長導出手段と、上記偏光面維持波長導出手
段によって求められた波長および前記液晶層の既知のツ
イスト角から、波長とΔｎ・ｄとの関係を求めるΔｎ・
ｄ導出手段と、波長λとΔｎとの既知の組合せをこの関
係にあてはめてｄを求める厚み導出手段とを備える。

【００２７】上記構成を採用することにより、透過光で
はなく反射光のみを利用するため、反射型の液晶セルに
ついても精度よく測定を行なうことができる。また、偏
光状態の変化を検出するため、反射領域が鏡面状である
か拡散性を有するかを問わず、厚み測定を行なうことが
できる。

【００２８】上記発明において好ましくは、上記偏光面
維持波長導出手段は、上記反射光強度が極値となる波長
の値を求めることによって行なう。この構成を採用する
ことにより、スペクトルから容易に偏光面維持条件を満
たす波長を求めることができ、測定を容易に行なうこと
ができる。

【００２９】上記発明においてさらに好ましくは、上記
Δｎ・ｄ導出手段において、ジョーンズ行列を用いる。
この構成を採用することにより、機械的な計算をあては
めるのみで、偏光状態の変化を表現することができ、厚
みｄを求める演算を簡潔にすることができる。

【００３０】上記発明においてさらに好ましくは、上記
ジョーンズ行列の使用は、上記液晶層のツイスト角をΘ
とし、α＝Δｎ・ｄπ／Θλ……（式１）とし、β＝Θ
√（１＋α²）……（式２）とした場合に、β／πがｎ
またはｎ＋１／２（ｎは整数）となるときに、反射光の
偏光面が維持される場合の波長λと、既知の前記ツイス
ト角Θと、（式１）と、（式２）とから、現実的に妥当
なβ／πの値を求め、得られたβ／πの値から波長とΔ
ｎ・ｄとの関係を求めることである。

【００３１】上記構成を採用することにより、非現実的
なβ／πの値は排除されるので、最も妥当な波長とΔｎ
・ｄとの関係を表す近似式を求めることができる。

【００３２】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが直交す
る。この構成を採用することにより、偏光面維持条件を
満たす波長においては、出射光のスペクトルが極小値０
となり、見つけやすくなる。

【００３３】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが平行で
ある。この構成を採用することにより、偏光面維持条件
を満たす波長においては、出射光のスペクトルが極大値
となり、見つけやすくなる。

【００３４】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と、上記液晶層の上記光が入射する基板
に接する面における配向の向きとのなす角をφとした場
合、０°から９０°の範囲内で複数のφについて、上記
受光手段、上記分光手段および上記偏光面維持波長導出
手段を用いる。この構成を採用することにより、複数の
φによって、複数の波長λについてβ／πの値を求める
ことができるので、精度よく測定を行なうことができ
る。

【００３５】上記発明において好ましくは、上記Δｎ・
ｄ導出手段において、コーシーの分散式を用いる。この
構成を採用することにより、１つのφについての測定の
みでも、波長λとΔｎ・ｄとの近似式を求めることがで
き、簡便な厚み測定を行なうことができる。

【００３６】上記発明の他の局面においては、上記反射
領域が拡散性を有し、上記受光手段による受光を上記入
射に対応する正反射方向からはずれた位置で行なう。こ
の構成を採用することにより、上側基板による正反射の
成分を除外することができるので、拡散性を有する反射
板を用いた反射型液晶セルに対しても、上側基板による
正反射成分によって影響を及ぼされることなく、厚み測
定を行なうことができる。

【００３７】上記目的を達成するため、本発明に基づく
厚み測定方法の他の局面では、上下面を配向処理され、
厚み方向に一様な複屈折率Δｎを有する液晶層を一対の
基板の間に備え、上記基板のうち一方の少なくとも一部
に反射領域を有する反射型液晶表示素子において、上記
液晶層の厚みｄを測定する方法であって、液晶の複屈折
率Δｎが既知である波長の単色光源からの光を第１偏光
手段を介して上記液晶層に入射させ、上記反射領域で反
射することによって上記液晶層から出射した反射光を、
第２偏光手段を介して受光手段によって受光する受光工
程と、上記受光工程と連動して上記第１偏光手段および
上記第２偏光手段の透過軸同士のなす角度を一定に保っ
たまま、上方から見て上記第１偏光手段および上記第２
偏光手段が上記液晶層に対してなす角度である回転角を
変化させながら受光する回転受光工程と、上記反射光
が、上記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻っ
てくる条件、すなわち、上記反射光のうちの常光線と異
常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波長との和、
または、波長の整数倍であるという偏光面維持条件を満
たす上記回転角を求める偏光面維持角度導出工程と、上
記偏光面維持角度導出工程によって求められた角度およ
び上記液晶層の既知のツイスト角から、所望の波長とΔ
ｎ・ｄとの関係を導き、その中から選ばれる妥当なΔｎ
・ｄからｄを求める厚み導出工程とを含む。

【００３８】上記工程を採用することにより、透過光で
はなく反射光を利用するため、透過光の有無を問わず、
反射型の液晶セルについても精度よく測定を行なうこと
ができる。また、偏光状態の変化を検出するものであっ
て、反射光が結像することなどを条件としないため、反
射領域が鏡面状であるか拡散性を有するかを問わず、厚
み測定を行なうことができる。しかも、液晶の複屈折率
Δｎが既知の波長の単色光源を用いるので、近似式を用
いなくてもΔｎが既知である波長でのΔｎ・ｄを直接得
ることができる。そのため、近似式の精度の影響を受け
にくく、さらに正確にｄの測定を行なうことができる。

【００３９】上記発明において好ましくは、上記偏光面
維持角度導出工程は、上記反射光強度が極値となる上記
回転角の値を求めることによって行なう。この工程を採
用することにより、スペクトルから容易に偏光面維持条
件を満たす回転角を求めることができ、測定を容易に行
なうことができる。

【００４０】上記発明において好ましくは、上記厚み導
出工程においてΔｎ・ｄを求めるためにジョーンズ行列
を用いる。この工程を採用することにより、機械的な計
算をあてはめるのみで、偏光状態の変化を表現すること
ができ、厚みｄを求める演算を簡潔にすることができ
る。

【００４１】上記発明においてさらに好ましくは、上記
厚み導出工程における上記ジョーンズ行列の使用は、上
記第１偏光手段の透過軸と上記液晶層の入射側表面にお
ける配向の向きとのなす角度をφとし、上記液晶層のツ
イスト角をΘとした場合に、上記反射光の偏光面が維持
される場合の角度φと、既知の上記ツイスト角Θとから
現実的に妥当なΔｎ・ｄ／λの値を求め、得られたΔｎ
・ｄ／λの値から波長λにおけるΔｎ・ｄを求めること
である。

【００４２】上記工程を採用することにより、非現実的
なΔｎ・ｄ／λの値は排除されるので、最も妥当なΔｎ
・ｄ／λを求めることができ、Δｎ，λは既知であるの
でｄを求めることができる。

【００４３】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが直交す
る。この工程を採用することにより、偏光面維持条件を
満たす回転角においては、出射光のスペクトルが極小値
０となり、見つけやすくなる。

【００４４】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが平行で
ある。この工程を採用することにより、偏光面維持条件
を満たす回転角においては、出射光のスペクトルが極大
値となり、見つけやすくなる。

【００４５】上記発明の他の局面においては、上記反射
領域が拡散性を有し、上記受光手段による受光を上記入
射に対応する正反射方向からはずれた位置で行なう。こ
の工程を採用することにより、上側基板による正反射の
成分を除外することができるので、拡散性を有する反射
板を用いた反射型液晶セルに対しても、上側基板による
正反射成分によって影響を及ぼされることなく、厚み測
定を行なうことができる。

【００４６】本発明に基づく角度導出装置においては、
単色光源と、上記単色光源からの光を透過させる第１偏
光手段と、測定対象で反射した反射光を透過する第２偏
光手段と、上記第２偏光手段を透過した上記反射光を受
光する受光手段と、上記受光手段と連動して上記第１偏
光手段および上記第２偏光手段の透過軸同士のなす角度
を一定に保ったまま、上方から見て上記第１偏光手段お
よび上記第２偏光手段が上記液晶層に対してなす角度で
ある回転角を変化させながら受光する回転受光手段と、
上記反射光が、上記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
持して戻ってくる条件、すなわち、上記反射光のうちの
常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
持条件を満たす上記回転角を求める偏光面維持角度導出
手段とを備える。

【００４７】上記構成を採用することにより、透過光で
はなく反射光のみを利用するため、反射型の液晶セルに
ついても精度よく測定を行なうことができる。また、偏
光状態の変化を検出するため、反射領域が鏡面状である
か拡散性を有するかを問わず、偏光面維持条件を満たす
回転角を導出することができる。求めた回転角はセルギ
ャップｄを求めるために利用することができる。

【００４８】上記目的を達成するため、本発明に基づく
厚み測定装置の他の局面においては、単色光源と、上記
単色光源からの光を透過させる第１偏光手段と、測定対
象で反射した反射光を透過する第２偏光手段と、上記第
２偏光手段を透過した上記反射光を受光する受光手段
と、上記受光手段と連動して上記第１偏光手段および上
記第２偏光手段の透過軸同士のなす角度を一定に保った
まま、上方から見て上記第１偏光手段および上記第２偏
光手段が上記液晶層に対してなす角度である回転角を変
化させながら受光する回転受光手段と、上記反射光が、
上記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻ってく
る条件、すなわち、上記反射光のうちの常光線と異常光
線との光路長差が、波長の整数倍と半波長との和、また
は、波長の整数倍であるという偏光面維持条件を満たす
上記回転角を求める偏光面維持角度導出手段と上記偏光
面維持角度導出手段によって求められた角度から、波長
λとΔｎ・ｄとの関係を求める、Δｎ・ｄ導出手段と、
波長λと既知のΔｎとを用いてｄを求める厚み導出手段
とを備える。

【００４９】上記構成を採用することにより、透過光で
はなく反射光のみを利用するため、反射型の液晶セルに
ついても精度よく測定を行なうことができる。また、偏
光状態の変化を検出するため、反射領域が鏡面状である
か拡散性を有するかを問わず、厚み測定を行なうことが
できる。また、単色光源を用いるため、その波長に対応
する液晶の複屈折率Δｎが既知でありさえすれば、近似
式を用いなくても、その波長で得たΔｎ・ｄを直接利用
することができる。そのため、近似式の精度の影響を受
けにくく、さらに正確にｄの測定を行なうことができ
る。

【００５０】上記発明において好ましくは、上記偏光面
維持角度導出手段は、上記反射光強度が極値となる上記
回転角の値を求めることによって行なうためのものであ
る。この構成を採用することにより、スペクトルから容
易に偏光面維持条件を満たす回転角を求めることがで
き、測定を容易に行なうことができる。

【００５１】上記発明において好ましくは、上記Δｎ・
ｄ導出手段は、ジョーンズ行列を用いる。この構成を採
用することにより、機械的な計算をあてはめるのみで、
偏光状態の変化を表現することができ、厚みｄを求める
演算を簡潔にすることができる。

【００５２】上記発明において好ましくは、上記Δｎ・
ｄ導出手段における上記ジョーンズ行列の使用は、上記
第１偏光手段の透過軸と上記液晶層の入射側表面におけ
る配向の向きとのなす角度をφとし、上記液晶層のツイ
スト角をΘとした場合に、上記反射光の偏光面が維持さ
れる場合の角度φと、既知の上記ツイスト角Θとから現
実的に妥当なΔｎ・ｄ／λの値を求め、得られたΔｎ・
ｄ／λの値から波長λにおけるΔｎ・ｄを求めることで
ある。

【００５３】上記構成を採用することにより、非現実的
なΔｎ・ｄ／λの値は排除されるので、最も妥当なΔｎ
・ｄ／λを求めることができ、Δｎ，λは既知であるの
でｄを求めることができる。

【００５４】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが直交す
る。この構成を採用することにより、偏光面維持条件を
満たす回転角においては、出射光のスペクトルが極小値
０となり、見つけやすくなる。

【００５５】上記発明において好ましくは、上記第１偏
光手段の透過軸と上記第２偏光手段の透過軸とが平行で
ある。この構成を採用することにより、偏光面維持条件
を満たす回転角においては、出射光のスペクトルが極大
値となり、見つけやすくなる。

【００５６】上記発明において好ましくは、上記反射領
域が拡散性を有し、上記受光手段による受光を上記入射
に対応する正反射方向からはずれた位置で行なう。この
構成を採用することにより、上側基板による正反射の成
分を除外することができるので、拡散性を有する反射板
を用いた反射型液晶セルに対しても、上側基板による正
反射成分によって影響を及ぼされることなく、厚み測定
を行なうことができる。

【００５７】上記目的を達成するため、本発明に基づく
波長導出装置は、光源と、上記光源からの光を透過させ
る第１偏光手段と、測定対象で反射した反射光を透過す
る第２偏光手段と、上記第２偏光手段を透過した上記反
射光を受光する受光手段と、上記受光手段によって受光
した反射光をスペクトル分解して波長λと反射光強度と
の関係を検出する分光手段と、上記反射光が、上記入射
の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻ってくる条件、
すなわち、上記反射光のうちの常光線と異常光線との光
路長差が、波長の整数倍と半波長との和、または、波長
の整数倍であるという偏光面維持条件を満たす波長を求
める偏光面維持波長導出手段とを備える。

【００５８】上記構成を採用することにより、透過光で
はなく反射光のみを利用するため、反射型の液晶セルに
ついても精度よく測定を行なうことができる。また、偏
光状態の変化を検出するため、反射領域が鏡面状である
か拡散性を有するかを問わず、偏光面維持条件を満たす
波長を導出することができる。求めた波長はセルギャッ
プｄを求めるために利用することができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１） （装置の構成）図１を参照して、装置の概略を説明す
る。光源１から出た光は、レンズ６を通った後、入射側
偏光子２によって所定の方向に偏光状態を揃えて、入射
光８として、液晶層１１に入射し、反射板１５に到達す
る。

【００６０】反射板１５で反射された光は、再度液晶層
１１を逆向きに透過して、出射光９として、出射側偏光
子３に向かう。出射側偏光子３では所定の方向の偏光の
みが透過して、受光手段と分光手段とを兼ねる分光器４
に入射する。分光器４は、受けた光をスペクトル分解で
きるものであれば、特に限定する必要はないが、なるべ
く高速で処理できる方が望ましい。

【００６１】分光器４で得られたスペクトルのデータ
は、電子計算機５に送られ、一定の演算処理が行われ、
セルギャップの値が算出される。なお、入射側偏光子２
および出射側偏光子３の角度設定や脱着を、電子計算機
５からの指令によって行なえるようにして、一連の測定
を自動化してもよい。

【００６２】光源１や分光器４は、通常、大きいものな
ので、設置場所に苦慮しないように、光源１と入射側偏
光子２との間、出射側偏光子３と分光器４との間をそれ
ぞれ光ファイバで接続することとしてもよい。

【００６３】測定対象となる液晶セル１０１は、ステー
ジ７に載せられる。ステージ７は、入射光８と出射光９
とで形成される平面に垂直で、入射光８と反射板１５が
交わる点を通る軸を中心に、任意の角度θだけ回転でき
るようになっている。また、ステージ７を前後左右方向
にスライド可能にすることにより、測定点の移動を容易
にすることができる。

【００６４】光源１としては、タングステン球を用い
た。反射板１５上におけるスポット径としては、本実施
の形態では、約５ｍｍφで測定を行なったが、狭い範囲
について測定したい場合は途中に配置するレンズ６の倍
率を変更して所望のスポット径に設定できるようにして
もよい。測定対象とする波長の範囲としては、通常、液
晶セルのセルギャップを測定するには可視帯域で十分で
あることから、３８０〜７８０ｎｍの範囲で０．１ｎｍ
の分解能で測定を行なった。

【００６５】（座標系）偏光子２，３や液晶セル１０１
の方位角を表すための座標系について説明する。図２を
参照して、反射板１５を下にして液晶セル１０１を水平
に置き、液晶セルの上面側、すなわち液晶セル１０１か
ら見た光源の向きをｚ軸の正の向きとする。液晶の上側
基板側配向方向２５をｘ軸の正の向きとする。図２に示
すように、液晶セル１０１の上方から見て反時計回りに
正の符号を取り、ｘ軸から９０°回転した軸をｙ軸の正
の向きとする。

【００６６】図２に示すように、液晶の上側基板側配向
方向２５がｘ軸すなわち０°であるとき、液晶の反射板
側配向方向２６の方位、すなわち、液晶層１１のツイス
ト角をΘとする。入射側偏光子２の透過軸２３の方位を
φとする。出射側偏光子３の透過軸２４の方位をφ′と
する。

【００６７】（測定の原理）液晶セル１０１内の液晶層
１１は、複屈折体であるので、光が入射すると、その光
の偏光状態に変化を与える。この偏光状態の変化は、入
射する光の波長や偏光方向、液晶層１１のツイスト角、
セルギャップ、液晶の複屈折率に依存する。したがっ
て、これらの関係が明確になれば、それらの値を基にセ
ルギャップを求めることができる。

【００６８】一般に、光の複屈折の作用を表す方法とし
て、ジョーンズ行列を用いる方法がある。液晶層１１の
ツイスト角をΘ、液晶の複屈折率をΔｎ、セルギャップ
をdとして、この方法について説明する。波長λの光が
ｚ軸上を負の方向へ進み、液晶層を透過する場合の偏光
作用は、ジョーンズ行列を用いて次式で表される。

【００６９】

【数１】

【００７０】ただし、

【００７１】

【数２】

【００７２】である。さらに、その光が反射板で反射さ
れて正の方向へ進みながら再度液晶層を透過した場合の
偏光作用は、Ｊ_-Zの転置行列であるＪ_+Zで表される。液
晶層を往復することによって受ける偏光作用は、Ｊ_LC＝
Ｊ_+Z×Ｊ_-Zで表される。

【００７３】入射側偏光子透過軸２３の角度がφ、出射
側偏光子透過軸２４の角度がφ′、入射光の振幅がＥで
あるときに、出射光の出射側偏光子透過軸２４方向の振
幅Ｅ _t′とその直交方位の振幅Ｅ_a′は、ジョーンズ行列
を用いて、

【００７４】

【数３】

【００７５】と表される。ただし、

【００７６】

【数４】

【００７７】である。また、入射光強度Ｉ_inと出射光強
度Ｉ_outはそれぞれ次のように表せる。

【００７８】 Ｉ_in ＝Ｅ² ， Ｉ_out＝Ｅ_t′²＋Ｅ_a′² ここで、 φ′＝φ＋π／２ としたとき、出射光強度Ｉ_outが０となる条件は、
（ｉ）φがπ／２×ｎ（ｎ≧０：整数）の場合、Θに関
係なく、β／πがｎ（ｎ≧０：整数）のときである。 （ｉｉ）φがπ／４＋π／２×ｎ（ｎ≧０：整数）の場
合、Θに関係なく、β／πがｎ／２（ｎ≧０：整数）の
ときである。 （ｉｉｉ）φが上記以外の場合、Θに依存する。

【００７９】一例として、Θ＝４π／３（２４０°）の
ＳＴＮ（Super Twisted Nematic：超ねじれネマチッ
ク）型の液晶表示素子において出射光強度Ｉ_outが０と
なる条件を満たすφとβ／πとの関係を図３に示す。

【００８０】これらの条件は、液晶セルを光が１回透過
する際における常光線と異常光線の光路長差が、波長λ
の整数倍と半波長λ／２との和、または、波長λの整数
倍であるという条件を表している。この条件が満たされ
るときは、反射光は入射光の偏光面を維持したまま戻っ
てくる性質がある。この条件を、以下、「偏光面維持条
件」という。したがって、φ′＝φ＋π／２の条件下で
は、反射光は、出射側偏光子３を透過できずに、出射光
強度Ｉ_outが０となる。

【００８１】図３からわかるように、この関係は周期性
があり、０°〜９０°、９０°〜１８０°といったよう
にφの９０°の範囲ごとに同じ関係が得られる。したが
って、φ＝０°〜９０°の範囲内の適当な角度で測定す
れば、足りる。φ＝０°〜９０°のいくつかの角度で反
射光の測定を行ない、極値となる波長を検出する。図３
に示す関係を利用することにより、その波長におけるβ
／πの値を同定する。β／πが求まれば、αを求めるこ
とができ、Δｎ・ｄとλとの関係を求めることができ
る。Δｎ・ｄとλとの関係が求まれば、既知のλとΔｎ
との組合わせをあてはめて、ｄを求めることができる。

【００８２】なお、入射光８と出射光９とは、液晶セル
１０１上面に対して垂直に入出射させて測定することが
理想である。一方、ある程度の入射角を以って入射させ
るようにした方が装置の組立てが容易である。この入射
角は、あまり大きな角度とすると、ジョーンズ行列によ
る近似の精度が悪くなるのでなるべく小さな角度とする
ことが望ましい。入射角の調整は、図１に示すようにス
テージ７の傾き角θを変えることによって行なう。

【００８３】（測定例）粒径６μｍのスペーサで作成し
たΘ＝２４０°の拡散性のある反射板１５で作成した液
晶セル１０１に、波長５８９ｎｍでの複屈折率Δｎが
０．１３５の液晶を注入し、液晶層１１を形成したもの
を測定対象とした。入射角５°、出射角０°となるよう
にステージ７の傾きを設定した。この入射角および出射
角の理由については後述する。光は、Θ／２の方位から
入射するようにした。

【００８４】φ＝０．０°，２２．５°，４５．０°，
６７．５°のそれぞれの条件で入射側偏光子２を透過さ
せて光を液晶セル１０１に入射させ、反射光はφ′＝φ
＋π／２となる出射側偏光子３を透過させて、分光器４
で反射光のスペクトル分解を行なった。その結果を図４
〜図７に示す。以下、φとφ′が直交する状態を「直交
位」というものとする。

【００８５】図４に示すように、φ＝０．０°のときの
反射光のスペクトルからは出射光強度Ｉ_out＝０となる
波長として５４８．８ｎｍが得られた。このとき、φは
上記（ｉ）の場合に該当するので、β／πは整数である
といえる。次にβ／πがいかなる整数であるかを検討す
る。α＞０であるので、β／π＝０は有り得ない。β／
π＝１だとすると、Θ＝２４０°（４π／３）を代入し
て計算すると、αの解はない。したがって、β／π＝１
ではない。β／π＝２だとすると、（Δｎ・ｄ／λ）²
＝２０／９となり、Δｎ・ｄ／λ＝１．４９０７が得ら
れる。β／π＝３だとすると、（Δｎ・ｄ／λ）²＝６
５／９となり、Δｎ・ｄ／λ＝２．６８７４が得られ
る。

【００８６】本実施の形態では、スペーサ粒径が６μｍ
であり、５８９ｎｍでの複屈折率Δｎが０．１３５の液
晶であるから、５８９ｎｍにおけるΔｎ・ｄの値として
は、６０００×０．１３５＝８１０ｎｍに近い値が予想
される。また、５４８．８ｎｍにおいても、これに近い
値が予想される。これに対して、β／π＝３のときのΔ
ｎ・ｄ／λ＝２．６８７４からは、λ＝５４８．８ｎｍ
を代入して、Δｎ・ｄ＝１４７５ｎｍとなる。これは大
きすぎるため妥当ではない。一方、β／π＝２のときの
Δｎ・ｄ／λ＝１．４９０７からは、Δｎ・ｄ＝８１
８．１ｎｍとなる。この値は、上述の８１０ｎｍに十分
近く、この値が妥当と考えられる。

【００８７】図５に示すように、φ＝２２．５°のとき
の出射光強度Ｉ_out＝０となる波長としては、４６３．
１ｎｍと５４８．８ｎｍの２つが得られた。波長５４
８．８ｎｍは、φ＝０°のときと条件は同じであるか
ら、β／π＝２．０００といえる。波長４６３．１ｎｍ
に対応するβ／πとしては、図３より、２．３３５，
３．３８１などが候補として挙げられるが、上述と同様
に個別にΔｎ・ｄの妥当性を検討すると、β／π＝２．
３３５であって、Δｎ・ｄ＝８８７．７ｎｍであるとわ
かる。

【００８８】図６に示すように、φ＝４５．０°のとき
の出射光強度Ｉ_out＝０となる波長としては、４３４．
８ｎｍと５４８．８ｎｍの２つが得られた。５４８．８
ｎｍに対応するβ／πは既に求まっている通り、２．０
００である。４３４．８ｎｍに対応するβ／πは図３お
よびΔｎ・ｄの妥当性検討から２．５００と求まる。β
／π＝２．５００に対するΔｎ・ｄは９１９．０ｎｍと
なる。

【００８９】図７に示すように、φ＝６７．５°のとき
の出射光強度Ｉ_out＝０となる波長としては、４１３．
５ｎｍと５４８．８ｎｍと７０８．４ｎｍの３つが得ら
れた。このときのβ／πの値は、上述と同様に、それぞ
れ、２．６４８，２．０００，１．７１１が得られる。
これら各波長でのΔｎ・ｄは、９４６．０ｎｍ，８１
８．１ｎｍ，７５９．６ｎｍとなる。

【００９０】図８にφ＝９０．０°における反射光のス
ペクトルを示すが、これは、図４に示すφ＝０．０°の
ときと同等となっている。このことは、図３において、
φの９０°周期で曲線の形が同じ繰返しとなっているこ
とによるものである。

【００９１】以上得られた結果を、波長ごとにまとめ
て、表１に示す。

【００９２】

【表１】

【００９３】表１に示す波長λとΔｎ・ｄとの関係をプ
ロットしたものを図９に示す。この関係を３次関数で近
似すると、Δｎ・ｄ＝−２．８４９×１０^-6×λ³＋
６．７２５×１０^-3×λ²−５．４２６×λ＋２．２４
１×１０^-3となる。ここでは３次関数で近似したが、他
の適当な式に近似してもよい。

【００９４】本実施の形態では、５８９ｎｍにおけるΔ
ｎが０．１３５と知られている液晶を用いているので、
λ＝５８９ｎｍを上記３次関数に代入すると、Δｎ・ｄ
は７９６．３ｎｍとなる。セルギャップｄ＝７９６．３
／０．１３５＝５．９０μｍと求められる。これが測定
対象のセルギャップの値である。

【００９５】本実施の形態では、φを２２．５°刻みと
して測定を行なったが、間隔をより細かくしてそれぞれ
測定を行なえば、Δｎ・ｄの波長分散の関係もより精度
良く得られ、求められるセルギャップｄの値の精度も向
上する。

【００９６】φとφ′とのなす角度を９０°としたの
は、液晶セル１０１から返ってくる出射光９が入射光８
と同じ偏光面を維持して戻ってくる場合に分光器４に入
る出射光強度が０になるようにするためである。これ
は、偏光面維持条件を満たすときに、反射光は、入射の
際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻ってくるという性
質を利用して、そのように同じ偏光状態を維持して戻っ
てくる状態を検出しやすくするためである。

【００９７】液晶表示素子は偏光状態の変化を利用する
ディスプレイであるので、反射板１５は、表面に凹凸形
状を有する拡散性（非鏡面）のものであっても、偏光状
態には影響しないようなものが常に選択されている。な
ぜなら、反射板１５で偏光状態が乱れると、設計通りの
偏光状態のスイッチングができなくなり、表示品位を著
しく損なうからである。

【００９８】（入射角、出射角）入射光８と出射光９と
のなす角度を、たとえば、本実施の形態のように５°と
する場合で説明する。もちろん、この角度は５°に限ら
れるものではない。

【００９９】現在実用化されつつある反射型カラー液晶
表示素子の反射板の形状としては、大きく２種類に分類
できる。１つは、表面が平らな鏡面状のものであり、も
う一つは表面に凹凸を設けることによって拡散性を有す
る反射板である。

【０１００】反射板１５が鏡面状の反射板であれば、入
射角２．５°、出射角２．５°となるようにステージ７
の傾きを設定して、Θ／２の方位から光を入射して、測
定を行なえばよい。鏡面状反射板の場合、正反射の位置
で出射光の強度が最大となるから、このように反射板１
５に対する正反射の位置で反射光の検出を行なうことが
好ましい。この場合、液晶層を透過する光路長が１／ｃ
ｏｓ２．５°＝１．００１０倍となり、往路と復路で光
路長が約０．２％長くなるが、この程度であれば実用上
問題ない精度である。

【０１０１】一方、本実施の形態のように反射板１５が
拡散性の反射板である場合には、反射光は反射板１５に
よって様々な方向に拡散するため、正反射方向に反射す
る成分が大きく減少し、正反射方向で検出できる光とし
ては、反射板１５による反射光の成分よりも液晶セル１
０１の上側基板１２表面で正反射される成分が支配的に
なる。そのため測定されるスペクトルの形状が大きく崩
れる。そこで、出射光の検出部を正反射の位置から、入
射光８と反射板１５の交わる位置を支点にして液晶セル
１０１の上側基板１２表面で正反射された反射光から外
れた位置までずらすことにより、上側基板１２による正
反射の影響を受けず、かつ、反射板１５によって拡散さ
れた反射光は検出することができる。

【０１０２】具体的には、本実施の形態で行なったよう
に、入射光８と出射光９とのなす角度は５°を保ったま
ま、入射角５°、出射角０°となるようにステージ７の
傾きを設定して、測定を行なえばよい。

【０１０３】（反射率の基準）反射率は、基準反射光強
度に対する反射光強度の百分率で表した。出射側偏光子
３を測定時と同じ角度にして光路上に配置し、入射側偏
光子２を光路上に配置しない状態で液晶セル１０１に光
を入射し、反射板１５で反射した反射光を測定時同様に
分光器４で受光し、スペクトル分解したときの各スペク
トル強度を基準反射光強度、すなわち１００％とした。
このように測定時同様に液晶セル１０１からの反射光を
用いることで、液晶セルの持つ反射特性の波長依存性を
除去でき、純粋に偏光作用の波長依存性を反映したスペ
クトル強度を測定できる。

【０１０４】通常、分光器の回折格子は偏光特性を持つ
ので、分光器に入る出射光の偏光方向は基準反射光強度
測定時とセルギャップ測定時とでは、同じ方向に設定す
ることが好ましい。

【０１０５】しかし、偏光状態に影響されない分光器を
用いるのであれば、出射側偏光子３の代りに、入射側偏
光子２をセルギャップ測定時の角度にして光路上に配置
し、出射側偏光子３を光路から外して、基準反射光強度
を測定しても良い。要するに、光源１から出た光が分光
器４に受光されるまでに一方の偏光子のみを透過する状
態にして行なえばよい。

【０１０６】（実施の形態２）φとφ′とのなす角度を
９０°以外とした場合においても、本発明の適用は一応
可能である。たとえば、φ＝０°，φ′＝６０°で得た
スペクトルを図１０に示す。φ，φ′以外の条件は実施
の形態１と同じである。ただし、このように、φとφ′
とのなす角度が９０°以外の場合は、極値が不明瞭とな
る傾向があり、解析が困難である。

【０１０７】（実施の形態３）φとφ′とを平行（以
下、この状態を「平行位」という。）にしたとき、たと
えば、φ＝４５°，φ′＝４５°で得たスペクトルを図
１１に示す。φ，φ′以外の条件は実施の形態１と同じ
である。この場合も、偏光面維持条件を満たすときに、
反射光は、入射の際の偏光面と同じ偏光面を維持して戻
ってくるという性質を利用していることには変わりな
い。直交位では、スペクトル強度が極小値０になるとこ
ろが、平行位では、極大値に置き換わるだけであり、そ
れらに注意すれば同様な解析ができる。図１１を、同じ
φ＝４５．０°の図６と比較すると、図６の極小値が図
１１では極大値に置き換わっていることがわかる。な
お、極大値は、理論的には反射率１００％となるはずだ
が、実際には、図１１に示されるように必ずしも１００
％にはならない。これは、基準反射光強度測定時に光路
上に置いていなかった入射側偏光子２による吸収ロスの
存在による。

【０１０８】平行位で測定を行なう場合、入射側偏光子
２と出射側偏光子３とを１つの偏光子で兼ねることも可
能となる。そのようにすれば、測定器の簡素化を図るこ
とができる。

【０１０９】（従来技術との比較）従来方法１を用いる
場合を考えると、偏光子の配置は、入射側偏光子は液晶
セルの入射側配向方向から＋４５°、出射側偏光子は液
晶セルの出射側配向方向から＋４５°であるので、これ
を反射型の場合にあてはめると、本発明に基づく実施の
形態のうち、偏光子が平行位でφ＝φ′＝４５．０°の
配置が条件として近い。これは、実施の形態３において
図１１に示したものである。よって、図１１によって得
られるスペクトルのデータに従来方法１の演算方法を適
用してみる。

【０１１０】従来方法１は、極大強度の条件として、 Δｎ・ｄ＝λ₀・（ｍ₀ ²−Θ²／π²）^1/2 を用い、極小強度の条件としては、 Δｎ・ｄ＝λ₀・（（ｍ₀−１／２）²−Θ²／π²）^1/2 を用いて演算を行なっている。ただし、 Δｎ：複屈折率（Δｎ＝異常屈折率ｎ_e−正常屈折率
ｎ_o） λ₀：極大または極小となる波長 ｍ₀：次数 Θ：液晶層のツイスト角 である。図１１から、極大波長は、４３４．８ｎｍ、５
４８．８ｎｍという値が得られ、極小波長は４００．５
ｎｍ、４７９．１ｎｍ、６６２．５ｎｍという値が得ら
れる。これらの波長と上述の式を用いて、ｍ₀が１〜５
でのΔｎ・ｄを計算する。しかし、ｍ₀＝１では、ｍ₀ ²
−Θ²／π²および（ｍ₀−１／２）²−Θ²／πが負とな
るため不適当である。よって、ｍ₀が２〜５でのΔｎ・
ｄを計算する。極大波長における計算結果を表２に示
す。極小波長における計算結果を表３に示す。

【０１１１】

【表２】

【０１１２】

【表３】

【０１１３】ここで各波長に対応するｍ₀を求める。通
常用いられる液晶のΔｎ・ｄは、短波長側で大きくなる
正常分散を持つので、波長が大きくなるほど、Δｎ・ｄ
は小さくなる。よって、Δｎ・ｄ／λは、波長が長いほ
ど小さくなるので、ｍ₀も長波長側で小さい値となる。
よって、ｍ₀の値は、極大波長では４３４．８ｎｍの方
が５４８．８ｎｍより大きく、同様に極小波長では、ｍ
₀が大きい方から４００．５ｎｍ、４７９．１ｎｍ、６
６２．５ｎｍの順となる。これらの間では、波長が短い
ものから長いものへと順に次数ｍ₀は１ずつ小さくなっ
ていく。そこで、液晶層のΔｎ・ｄと波長との相関をと
ると、表４に示すようになる。

【０１１４】

【表４】

【０１１５】表４の左側の欄のｍ₀＝２，３，４，５
は、目安として波長λ＝４００．５ｎｍにおけるｍ₀の
値を示したものであって、表４において同じ行で右側に
１つずれるごとにｍ₀は１つずつ小さくなる。

【０１１６】４００．５ｎｍでのｍ₀が２の場合および
３の場合は、長波長側で適当な値がないので、４００．
５ｎｍでのｍ₀が４の場合および５の場合の、波長とΔ
ｎ・ｄとの関係を図１２に示す。また、同じ図１２中に
は、本発明による方法で測定して得られた、波長とΔｎ
・ｄとの正しい関係も示す。従来方法を用いた場合、ｍ
₀＝４のときに５４８．８ｎｍで交わるのみで、一般に
は大きくずれる結果となった。このとき、５８９ｎｍで
のΔｎ・ｄは近似的にはそれぞれ、７０１．８ｎｍ、１
４４４．９ｎｍと求められ、５８９ｎｍにおいてΔｎ＝
０．１３５という組合せを代入して、セルギャップｄ＝
５．２０μｍ、１０．７０μｍとなり、本発明から得ら
れた５．９０μｍという値からは大きくずれた値となっ
た。

【０１１７】このことから明らかなように、従来方法１
では、反射型の液晶セルにおけるセルギャップ測定には
不十分である。よって、反射型の液晶セルにおけるセル
ギャップ測定にとっては、本発明による方法を用いるほ
かに適当な方法がなく、本発明は、この分野の技術的進
歩に大きく寄与するものである。

【０１１８】（実施の形態４）実施の形態１〜３で行な
ったようにφを変化させて出射光強度が極値になる波長
を調べて解析する方法は、精度良く測定できるのが特徴
であるが、φを変化させる必要があるため、測定回数が
増え、測定時間が長くなる。また、偏光子あるいは液晶
セルを回転させる機構も必要になる。そこで、本実施の
形態では、精度は落ちるが、簡易的に測れる方法につい
て説明する。

【０１１９】直交位においてφをある値に固定したとき
に分光器４で測定する波長範囲で反射光強度が０になる
波長が２つ以上あるときには、各波長でのβ／πを求
め、あてはめることにより、その波長に対応するΔｎ・
ｄが求められる。これらの２点あるいは３点間を適当な
近似式で補間することによって、波長とΔｎとの既知の
組合せからセルギャップｄを求めることができる。

【０１２０】（測定例）粒径６μｍのスペーサで作成し
たΘ＝２４０°の拡散性のある反射板１５で作成した液
晶セル１０１に、波長５８９ｎｍでの複屈折率Δｎが
０．１５０の液晶を注入し、液晶層１１を形成したもの
を測定対象とした。φ＝４５．０°として、Θ／２の方
位から光を入射した。得られた反射光のスペクトルを図
１３に示す。図１３から、出射光強度が０となる波長
は、３９９．４ｎｍと４６５．３ｎｍと５９２．５ｎｍ
であることがわかる。想定されるβ／πを当てはめる
と、表５に示す関係が得られる。

【０１２１】

【表５】

【０１２２】この関係を図１４に示す。本実施の形態で
は、粒径６μｍのスペーサと５８９ｎｍにおいてΔｎ＝
０．１５０の液晶を用いていることから、５８９ｎｍに
おける予想されるΔｎ・ｄは９００μｍである。したが
って、表５のｔｙｐｅＩ〜ＩＩＩのうちでｔｙｐｅＩＩ
が最も妥当であるとわかる。次に、ｔｙｐｅＩＩの波長
分散性をコーシーの分散式Δｎ・ｄ＝Ａ＋Ｂ／λ²を用
いて求めると、係数Ａ，Ｂは、Ａ＝７２９．０，Ｂ＝
５．４１６×１０⁷となる。こうして得られた近似式に
λ＝５８９ｎｍを代入すると、Δｎ・ｄ＝８８５．１ｎ
ｍとなる。このことから、セルギャップｄ＝８８５．１
ｎｍ／０．１５０＝５．９０μｍが求められる。

【０１２３】本実施の形態においては、φを変える必要
がなく、偏光子を固定したままで測定できるので、実施
の形態１〜３に比べて、簡便な測定方法として利便性が
高い。なお、ここでは、コーシーの分散式を用いたが、
必要に応じて他の近似式を用いてもよい。

【０１２４】また、本実施の形態では、φ＝４５°で測
定を行なったが、４５°に限らず、他の角度でも行なう
ことができる。もっとも、φ＝４５°のときが出射光強
度が０になる波長が最も均等に並び、β／πも０．５刻
みのきりのいい数字となるので好都合である。ただし、
測定を行なう波長範囲で出射光強度が０になる波長が２
つ以上得られない場合は、この限りではない。たとえ
ば、粒径６μｍのスペーサで作成したΘ＝２４０°の鏡
面状の反射板で作成した液晶セルに、波長５８９ｎｍで
の複屈折率Δｎが０．１１０の液晶を注入して、液晶層
を形成したものを測定対象とし、Θ／２の方位から光を
入射した場合、図１５に示すようなスペクトルが得られ
る。ここでは、出射光強度が０になる波長が１つしか得
られないため、近似式を決定するためにも情報が不十分
である。このような場合には、φを変更せざるを得な
い。たとえば、図１６に示すφ＝６７．５°のように出
射光強度が０になる波長が少なくとも２つあるφを選ぶ
必要がある。

【０１２５】なお、上述の実施の形態においてはΘ＝２
４０°のＳＴＮ型の液晶セルで測定を行なったが、本発
明による測定方法は、原理上Θ＝２４０°に限定される
ものではなく、Θ＝９０°前後のＴＮ（Twisted Nemati
c：ねじれネマチック）型の液晶セルでも同様に測定で
きる。

【０１２６】（実施の形態５）これまでの実施の形態で
は、タングステン球などの白色光を偏光子を介して入射
させ、出射した光を分光することにより複数の波長での
Δｎ・ｄを計算し、その結果を基にΔｎが既知である波
長でのΔｎ・ｄを近似式から求めて、その値からセルギ
ャップｄを演算していた。すなわち、この方法は必ずし
もΔｎが既知である波長でのΔｎ・ｄ値を実測している
わけではない。しかし、理想的には、Δｎが既知である
波長の光を用いてその波長でのΔｎ・ｄを実測し、その
Δｎ・ｄと既知のΔｎからセルギャップｄを求める方法
が有効であるので、その方法について述べる。

【０１２７】Δｎが既知である波長についての情報が求
められるので、光源にその波長の単色光源を用いる方法
と、白色光源を光源として用いて、分光器あるいは干渉
フィルタ等を用いてΔｎが既知である波長の光のみ検出
できるようにする方法とが考えられる。これらの方法に
よりΔｎが既知である波長の情報のみ検出できる。

【０１２８】本実施の形態では、後者の方法を採用し
た。その実現のために、図１に示す装置において、所望
の波長のみ検出できるように分光器４のスリットを設定
し、入射側偏光子２と出射側偏光子３との透過軸が互い
になす角度を所定の角度に保ったまま液晶セル１０１に
垂直な回転軸を中心として自由に回転できるようにし、
入射側偏光子２または出射側偏光子３の透過軸が、液晶
の上側基板側配向方向２５、すなわちｘ軸の正の向きと
なす角度（以下、「回転角」という。）による検出強度
の変化を検知できるようにした。なお、入射側偏光子２
および出射側偏光子３を回転させる代わりに液晶セル１
０１を載せたステージ７を液晶セル１０１に垂直な回転
軸を中心として回転させてもよい。また、単色光源を用
いるかあるいは白色光源と干渉フィルタを組み合わせた
ものを用いると分光器が不要になり、その分安価に製造
できるが、測定自体は本実施の形態で採用する方法と比
べて本質的には何ら変わることはない。

【０１２９】以下、図１を基に本発明の概略を説明す
る。白色光源である光源１から発した入射光８がレンズ
６を通った後、入射側偏光子２を介して液晶層１１に入
射する。反射板１５で反射されて再度液晶層１１を通過
した出射光９が出射側偏光子３を介し、Δｎが既知であ
る波長の光のみ検出されるようにスリットを調整した分
光器４で検出される。

【０１３０】図２に示すように、入射側偏光子透過軸２
３と上側基板側配向方向２５とのなす角度をφとし、出
射側偏光子透過軸２４と上側基板側配向方向２５とのな
す角度をφ′とすると、このφとφ′と出射強度には数
１〜３の式により相関が得られる。

【０１３１】φ＝φ′、あるいはφ＝φ′±９０°の時
は、実施の形態１の測定の原理の節で説明した偏光面維
持条件を適用できる。

【０１３２】ここで、入射側偏光子２と出射側偏光子３
が平行（φ＝φ′）で、ツイスト角Θが２４０°である
ときに最大強度が得られるφとΔｎ・ｄ／λとの相関を
図１７に示す。また、入射側偏光子２と出射側偏光子３
が直交（φ＝φ′±９０°）で、ツイスト角Θが２４０
°であるときに最小強度が得られるφとΔｎ・ｄ／λと
の相関も図１７に示すようになる。ここではパラメータ
Δｎ・ｄ／λを３までとった。この結果を用いることに
より液晶のΔｎが既知である測定波長λとこれに対応す
るΔｎ・ｄの関係が得られ、このときΔｎは既知である
のでセルギャップｄを求めることができる。

【０１３３】たとえば、実施の形態１で用いた液晶セル
と同じく、波長５８９ｎｍでのΔｎが０．１３５である
液晶を封入したツイスト角Θ＝２４０°の液晶セルで実
施を試みる。入射側偏光子２と出射側偏光子３との双方
の透過軸を互いに平行に配置して白色光を入射し、透過
軸同士を互いに平行に保ったまま入射側偏光子２の透過
軸２３と上側基板側配向方向２５とのなす角度φを変化
させながら５８９ｎｍの光の検出強度のφに対する変化
を測定すると図１８に示すようになり、最大強度が得ら
れる角度φ＝８３．５°となる。図１７から角度φ＝８
３．５°で偏光面維持条件を満足するΔｎ・ｄ／λは
１．３５および２．５２であることがわかる。λ＝５８
９ｎｍであるのでΔｎ・ｄは１．３５×５８９＝７９
５．２ｎｍか２．５２×５８９＝１４８４ｎｍとなる。
これらのうち後者は予想されるセルギャップの値から考
えて明らかに不適であるので、Δｎ・ｄの値としては７
９５．２ｎｍが採用でき、既知のΔｎ＝０．１３５から
ｄ＝７９５．２／０．１３５＝５．８９μｍの値が得ら
れる。

【０１３４】こうして、実施の形態１で得たセルギャッ
プ値である５．９０μｍとほぼ同等の値が得られた。こ
れは、実施の形態１での近似式の精度が良かったことを
裏付けており、精度の良くない近似式を用いるとこの両
者の値の差は更に広がるものと思われる。

【０１３５】図１７に示した条件は、偏光面維持条件を
満足するΔｎ・ｄ／λとφとの関係であるので、入射側
偏光子２と出射側偏光子３との双方の透過軸を互いに直
交するように配置するときは最小強度が得られるφがこ
の条件を満足する。透過軸同士を互いに直交するように
配置したときの例として、実施の形態４で図１５を参照
して説明した際と同一条件の液晶セル、すなわち、波長
５８９ｎｍでのΔｎが０．１１０の液晶を封入したツイ
スト角Θ＝２４０°、スペーサ粒径６μｍの液晶セル
に、入射側偏光子２と出射側偏光子３を直交に配置して
白色光を入射し、入射側偏光子２と出射側偏光子３の偏
光軸角度を直交に保ったまま入射側偏光子２の偏光軸角
度２３と入射する側の液晶の配向方向２５とのなす角度
φを変化させながら５８９ｎｍの光の検出強度のφに対
する変化を測定すると図１９となる。

【０１３６】ここで、最小強度が得られる角度は６９．
４°となる。図１７からφ＝６９．４°で偏光面維持条
件を満足するΔｎ・ｄ／λは１．１０および２．３３が
求まり、これからΔｎ・ｄは１．１０×５８９＝６４
７．９ｎｍか２．３３×５８９＝１３７２ｎｍが求ま
る。このうち後者は明らかに不適であるから５８９ｎｍ
でのΔｎ・ｄは６４７．９ｎｍとなり、既知のΔｎ＝
０．１１０を代λしてセルギャップｄは６４７．９／
０．１１０＝５．８９μｍが得られる。

【０１３７】本実施の形態で示した方法の利点は、所望
の波長でのレタデーションすなわちΔｎ・ｄを測定でき
ることにより、近似式に頼ることなくセルギャップを求
めることができることである。

【０１３８】この例では、白色光源を用いて分光器によ
り所望の波長のみ検知できるようにしたが、単色光源を
用いれば分光器を用いなくても測定が可能である。単色
光源としてはレーザや、白色光源に干渉フィルターを用
いたものなどが使用できる。波長はΔｎが定義されてい
る波長であれば特に問題はない。アッべ屈折率計を用い
れば、特定の波長のΔｎを簡便に測定できる。また、平
行位測定では偏光子を１枚としてその１枚の偏光子を液
晶セルに対して回転角を変えながら反射光強度が最大と
なる角度を見出すだけでよいので、装置をより簡便化す
ることができる。

【０１３９】また、Δｎ・ｄ／λの値によってはφの変
化に対して反射光強度の変化がほとんど得られなくなる
場合がある。ツイスト角Θ＝２４０°の場合、Δｎ・ｄ
／λ＝１．４９０７または２．６８７４のときが該当
し、これはβ／πがたまたま整数になるときである。こ
の場合は、φに対する反射光強度の変化が測定誤差に埋
もれて極大、極小を与えるφの値が分からなくなるの
で、そのときは異なる波長の単色光を用いるようにすれ
ばよい。

【０１４０】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、偏光面維持条件を満た
すときに、反射光は、入射の際の偏光面と同じ偏光面を
維持して戻ってくるという性質を利用して、厚み方向に
均質な複屈折率Δｎを有する複屈折体の厚みを測定する
ことができるので、従来は測定できなかった、反射型の
液晶表示素子に含まれる配向処理された液晶層の厚みを
測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に基づく実施の形態１における測定装
置の概念図である。

【図２】 座標系の説明図である。

【図３】 出射光強度が０になる場合のφに対するβ／
πの値を表すグラフである。

【図４】 本発明に基づく実施の形態１におけるφ＝
０．０°で直交位のときのスペクトルを示すグラフであ
る。

【図５】 本発明に基づく実施の形態１におけるφ＝２
２．５°で直交位のときのスペクトルを示すグラフであ
る。

【図６】 本発明に基づく実施の形態１におけるφ＝４
５．０°で直交位のときのスペクトルを示すグラフであ
る。

【図７】 本発明に基づく実施の形態１におけるφ＝６
７．５°で直交位のときのスペクトルを示すグラフであ
る。

【図８】 本発明に基づく実施の形態１におけるφ＝９
０．０°で直交位のときのスペクトルを示すグラフであ
る。

【図９】 本発明に基づく実施の形態１における波長と
Δｎ・ｄとの関係を示すグラフである。

【図１０】 本発明に基づく実施の形態２におけるφ＝
０°，φ′＝６０°のときのスペクトルを示すグラフで
ある。

【図１１】 本発明に基づく実施の形態３におけるφ＝
４５．０°で平行位のときのスペクトルを示すグラフで
ある。

【図１２】 従来方法１と本発明に基づく方法との比較
を示すグラフである。

【図１３】 本発明に基づく実施の形態４におけるφ＝
４５．０°で直交位のときのスペクトルを示すグラフで
ある。

【図１４】 本発明に基づく実施の形態４における波長
とΔｎ・ｄとの関係を示すグラフである。

【図１５】 本発明に基づく実施の形態４におけるφ＝
４５．０°で直交位のときのスペクトルを示すグラフで
ある。

【図１６】 本発明に基づく実施の形態４におけるφ＝
６７．５°で直交位のときのスペクトルを示すグラフで
ある。

【図１７】 本発明に基づく実施の形態５における偏光
面維持条件を満足するΔｎ・ｄ／λとφとの関係を示す
グラフである。

【図１８】 本発明に基づく実施の形態５において説明
に用いた実施の形態１の液晶セルのφと反射光強度との
相関を示すグラフである。

【図１９】 本発明に基づく実施の形態５において説明
に用いた実施の形態４の図１５と同一条件の液晶セルを
用いたときのφと反射光強度との相関を示すグラフであ
る。

【図２０】 従来の透過型液晶ディスプレイの断面図で
ある。

【図２１】 従来の反射型液晶ディスプレイの断面図で
ある。

【図２２】 反射板をセル内に配置した反射型カラー液
晶ディスプレイの断面図である。

【符号の説明】

１ 光源、２ 入射側偏光子、３ 出射側偏光子、４
分光器、５ 電子計算機、６ レンズ、７ ステージ、
８ 入射光、９ 出射光、１１ 液晶層、１２基板、１
４ 偏光板、１５ 反射板、２３ 入射側偏光子透過
軸、２４ 出射側偏光子透過軸、２５ 上側基板側配向
方向、２６反射板側配向方向、１００，１０１ 液晶セ
ル、１１１ 透過型液晶ディスプレイ、１１２ 反射型
液晶ディスプレイ、１１３ 反射型カラー液晶ディスプ
レイ。

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下面を配向処理され、厚み方向に一様
   な複屈折率Δｎを有する液晶層を一対の基板の間に備
   え、前記基板のうち一方の少なくとも一部に反射領域を
   有する反射型液晶表示素子において、前記液晶層の厚み
   ｄを測定する方法であって、 光源からの光を第１偏光手段を介して前記液晶層に入射
   させ、前記反射領域で反射することによって前記液晶層
   から出射した反射光を、第２偏光手段を介して受光手段
   によって受光する受光工程と、 前記受光手段によって受光した反射光をスペクトル分解
   して波長λと反射光強度との関係を検出する分光工程
   と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
   持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
   常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
   長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
   持条件を満たす波長を求める偏光面維持波長導出工程
   と、 前記偏光面維持波長導出工程によって求められた波長お
   よび前記液晶層の既知のツイスト角から、妥当なΔｎ・
   ｄを求め、波長およびΔｎ・ｄの複数の組合せから、波
   長とΔｎ・ｄとの関係を求めるΔｎ・ｄ導出工程と、 波長λとΔｎとの既知の組合せをこの関係にあてはめて
   ｄを求める厚み導出工程とを含む、厚み測定方法。
2. 【請求項２】 前記偏光面維持波長導出工程は、前記反
   射光強度が極値となる波長の値を求めることによって行
   なう、請求項１に記載の厚み測定方法。
3. 【請求項３】 前記Δｎ・ｄ導出工程において、ジョー
   ンズ行列を用いる、請求項１または２に記載の厚み測定
   方法。
4. 【請求項４】 前記ジョーンズ行列の使用は、前記液晶
   層のツイスト角をΘとし、 α＝Δｎ・ｄπ／Θλ……（式１）とし、 β＝Θ√（１＋α²）……（式２）とした場合に、 β／πがｎまたはｎ＋１／２（ｎは整数）となるとき
   に、反射光の偏光面が維持される場合の波長λと、既知
   の前記ツイスト角Θと、（式１）と、（式２）とから、
   現実的に妥当なβ／πの値を求め、得られたβ／πの値
   から波長λとΔｎ・ｄとの関係を求めることである、請
   求項３に記載の厚み測定方法。
5. 【請求項５】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２偏
   光手段の透過軸とが直交する、請求項１から４のいずれ
   かに記載の厚み測定方法。
6. 【請求項６】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２偏
   光手段の透過軸とが平行である、請求項１から４のいず
   れかに記載の厚み測定方法。
7. 【請求項７】 前記第１偏光手段の透過軸と、前記液晶
   層の前記光が入射する基板に接する面における配向の向
   きとのなす角をφとした場合、０°から９０°の範囲内
   で複数のφについて、前記受光工程、前記分光工程およ
   び前記偏光面維持波長導出工程を行なう、請求項１から
   ６のいずれかに記載の厚み測定方法。
8. 【請求項８】 前記Δｎ・ｄ導出工程において、コーシ
   ーの分散式を用いる、請求項１から７のいずれかに記載
   の厚み測定方法。
9. 【請求項９】 前記反射領域が拡散性を有し、前記受光
   手段による受光を前記入射に対応する正反射方向からは
   ずれた位置で行なう、請求項１から８のいずれかに記載
   の厚み測定方法。
10. 【請求項１０】 光源と、 前記光源からの光を透過させる第１偏光手段と、 測定対象で反射した反射光を透過する第２偏光手段と、 前記第２偏光手段を透過した前記反射光を受光する受光
    手段と、 前記受光手段によって受光した反射光をスペクトル分解
    して波長λと反射光強度との関係を検出する分光手段
    と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
    持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
    常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
    長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
    持条件を満たす波長を求める偏光面維持波長導出手段
    と、 前記偏光面維持波長導出手段によって求められた波長お
    よび前記液晶層の既知のツイスト角から、波長とΔｎ・
    ｄとの関係を求めるΔｎ・ｄ導出手段と、 波長λとΔｎとの既知の組合せをこの関係にあてはめて
    ｄを求める厚み導出手段とを備える、厚み測定装置。
11. 【請求項１１】 前記偏光面維持波長導出手段は、前記
    反射光強度が極値となる波長の値を求めることによって
    行なう、請求項１０に記載の厚み測定装置。
12. 【請求項１２】 前記Δｎ・ｄ導出手段において、ジョ
    ーンズ行列を用いる、請求項１０または１１に記載の厚
    み測定装置。
13. 【請求項１３】 前記ジョーンズ行列の使用は、前記液
    晶層のツイスト角をΘとし、 α＝Δｎ・ｄπ／Θλ……（式１）とし、 β＝Θ√（１＋α²）……（式２）とした場合に、 β／πがｎまたはｎ＋１／２（ｎは整数）となるとき
    に、反射光の偏光面が維持される場合の波長λと、既知
    の前記ツイスト角Θと、（式１）と、（式２）とから、
    現実的に妥当なβ／πの値を求め、得られたβ／πの値
    から波長λとΔｎ・ｄとの関係を求めることである、請
    求項１２に記載の厚み測定装置。
14. 【請求項１４】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが直交する、請求項１０から１３の
    いずれかに記載の厚み測定装置。
15. 【請求項１５】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが平行である、請求項１０から１３
    のいずれかに記載の厚み測定装置。
16. 【請求項１６】 前記第１偏光手段の透過軸と、前記液
    晶層の前記光が入射する基板に接する面における配向の
    向きとのなす角をφとした場合、０°から９０°の範囲
    内で複数のφについて、前記受光手段、前記分光手段お
    よび前記偏光面維持波長導出手段を用いる、請求項１０
    から１５のいずれかに記載の厚み測定装置。
17. 【請求項１７】 前記Δｎ・ｄ導出手段において、コー
    シーの分散式を用いる、請求項１０から１６のいずれか
    に記載の厚み測定装置。
18. 【請求項１８】 前記反射領域が拡散性を有し、前記受
    光手段による受光を前記入射に対応する正反射方向から
    はずれた位置で行なう、請求項１０から１７のいずれか
    に記載の厚み測定装置。
19. 【請求項１９】 上下面を配向処理され、厚み方向に一
    様な複屈折率Δｎを有する液晶層を一対の基板の間に備
    え、前記基板のうち一方の少なくとも一部に反射領域を
    有する反射型液晶表示素子において、前記液晶層の厚み
    ｄを測定する方法であって、 液晶の複屈折率Δｎが既知である波長の単色光源からの
    光を第１偏光手段を介して前記液晶層に入射させ、前記
    反射領域で反射することによって前記液晶層から出射し
    た反射光を、第２偏光手段を介して受光手段によって受
    光する受光工程と、 前記受光工程と連動して前記第１偏光手段および前記第
    ２偏光手段の透過軸同士のなす角度を一定に保ったま
    ま、上方から見て前記第１偏光手段および前記第２偏光
    手段が前記液晶層に対してなす角度である回転角を変化
    させながら受光する回転受光工程と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
    持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
    常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
    長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
    持条件を満たす前記回転角を求める偏光面維持角度導出
    工程と、 前記偏光面維持角度導出工程によって求められた角度お
    よび前記液晶層の既知のツイスト角から、所望の波長と
    Δｎ・ｄとの関係を導き、その中から選ばれる妥当なΔ
    ｎ・ｄからｄを求める厚み導出工程とを含む、厚み測定
    方法。
20. 【請求項２０】 前記偏光面維持角度導出工程は、前記
    反射光強度が極値となる前記回転角の値を求めることに
    よって行なう、請求項１９に記載の厚み測定方法。
21. 【請求項２１】 前記厚み導出工程においてΔｎ・ｄを
    求めるためにジョーンズ行列を用いる、請求項１９また
    は２０に記載の厚み測定方法。
22. 【請求項２２】 前記厚み導出工程における前記ジョー
    ンズ行列の使用は、 前記第１偏光手段の透過軸と前記液晶層の入射側表面に
    おける配向の向きとのなす角度をφとし、 前記液晶層のツイスト角をΘとした場合に、 前記反射光の偏光面が維持される場合の角度φと、既知
    の前記ツイスト角Θとから現実的に妥当なΔｎ・ｄ／λ
    の値を求め、得られたΔｎ・ｄ／λの値から波長λにお
    けるΔｎ・ｄを求めることである、請求項２１に記載の
    厚み測定方法。
23. 【請求項２３】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが直交する、請求項１９から２２の
    いずれかに記載の厚み測定方法。
24. 【請求項２４】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが平行である、請求項１９から２２
    のいずれかに記載の厚み測定方法。
25. 【請求項２５】 前記反射領域が拡散性を有し、前記受
    光手段による受光を前記入射に対応する正反射方向から
    はずれた位置で行なう、請求項１９から２４のいずれか
    に記載の厚み測定方法。
26. 【請求項２６】 単色光源と、 前記単色光源からの光を透過させる第１偏光手段と、 測定対象で反射した反射光を透過する第２偏光手段と、 前記第２偏光手段を透過した前記反射光を受光する受光
    手段と、 前記受光手段と連動して前記第１偏光手段および前記第
    ２偏光手段の透過軸同士のなす角度を一定に保ったま
    ま、上方から見て前記第１偏光手段および前記第２偏光
    手段が前記液晶層に対してなす角度である回転角を変化
    させながら受光する回転受光手段と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
    持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
    常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
    長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
    持条件を満たす前記回転角を求める偏光面維持角度導出
    手段とを備える、角度導出装置。
27. 【請求項２７】 単色光源と、 前記単色光源からの光を透過させる第１偏光手段と、 測定対象で反射した反射光を透過する第２偏光手段と、 前記第２偏光手段を透過した前記反射光を受光する受光
    手段と、 前記受光手段と連動して前記第１偏光手段および前記第
    ２偏光手段の透過軸同士のなす角度を一定に保ったま
    ま、上方から見て前記第１偏光手段および前記第２偏光
    手段が前記液晶層に対してなす角度である回転角を変化
    させながら受光する回転受光手段と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
    持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
    常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
    長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
    持条件を満たす前記回転角を求める偏光面維持角度導出
    手段と、 前記偏光面維持角度導出手段によって求められた角度か
    ら、波長λとΔｎ・ｄとの関係を求める、Δｎ・ｄ導出
    手段と、 波長λと既知のΔｎとを用いてｄを求める厚み導出手段
    とを備える、厚み測定装置。
28. 【請求項２８】 前記偏光面維持角度導出手段は、前記
    反射光強度が極値となる前記回転角の値を求めることに
    よって行なうためのものである、請求項２７に記載の厚
    み測定装置。
29. 【請求項２９】 前記Δｎ・ｄ導出手段は、ジョーンズ
    行列を用いる、請求項２７または２８に記載の厚み測定
    装置。
30. 【請求項３０】 前記Δｎ・ｄ導出手段における前記ジ
    ョーンズ行列の使用は、 前記第１偏光手段の透過軸と前記液晶層の入射側表面に
    おける配向の向きとのなす角度をφとし、 前記液晶層のツイスト角をΘとした場合に、 前記反射光の偏光面が維持される場合の角度φと、既知
    の前記ツイスト角Θとから現実的に妥当なΔｎ・ｄ／λ
    の値を求め、得られたΔｎ・ｄ／λの値から波長λにお
    けるΔｎ・ｄを求めることである、請求項２９に記載の
    厚み測定装置。
31. 【請求項３１】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが直交する、請求項２７から３０の
    いずれかに記載の厚み測定装置。
32. 【請求項３２】 前記第１偏光手段の透過軸と前記第２
    偏光手段の透過軸とが平行である、請求項２７から３０
    のいずれかに記載の厚み測定装置。
33. 【請求項３３】 前記反射領域が拡散性を有し、前記受
    光手段による受光を前記入射に対応する正反射方向から
    はずれた位置で行なう、請求項２７から３２のいずれか
    に記載の厚み測定装置。
34. 【請求項３４】 光源と、 前記光源からの光を透過させる第１偏光手段と、 測定対象で反射した反射光を透過する第２偏光手段と、 前記第２偏光手段を透過した前記反射光を受光する受光
    手段と、 前記受光手段によって受光した反射光をスペクトル分解
    して波長λと反射光強度との関係を検出する分光手段
    と、 前記反射光が、前記入射の際の偏光面と同じ偏光面を維
    持して戻ってくる条件、すなわち、前記反射光のうちの
    常光線と異常光線との光路長差が、波長の整数倍と半波
    長との和、または、波長の整数倍であるという偏光面維
    持条件を満たす波長を求める偏光面維持波長導出手段と
    を備える、波長導出装置。