JP3859565B2 - 液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネル、特に、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを検出する液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルは、軽量で、薄く、消費電力が少ない等の特徴を有している。このため、液晶パネルは、モニタ装置やディスプレイ装置等に広く応用されている。液晶パネルとして、一つの画素内に反射型表示領域と透過型表示領域を有する半透過型液晶パネルが知られている。半透過型液晶パネルの反射型表示領域では、一方の基板に反射鏡等の反射部材が設けられ、周囲光を光源として用いている。また、半透過型液晶パネルの透過型表示領域では、パネル背面に設けられたバックライトを光源として用いている。この半透過型液晶パネルは、バックライトが点灯している時には、高画質の透過型の表示モードで表示することができる。一方、バックライトが消灯している時には、低消費電力の反射型の表示モードで表示することができる。このため、半透過型液晶パネルは、携帯情報端末や携帯電話機等のディスプレイ装置として広く使用されている。
従来、半透過型液晶パネルとして、液晶分子が両基板に略平行に配向されているが、その配向方向が両基板間で捩れている液晶層（捩れ配向された液晶層）を備えたものが用いられている。しかしながら、この種の半透過型液晶パネルは、両基板間での液晶分子の配向方向の捩れ角が大きいと、透過型表示領域での透過率が小さくなる。このため、液晶分子の配向方向を一方向に揃えた（液晶分子が一軸配向した）液晶層を有する半透過型液晶パネルが開発されている。
【０００３】
半透過型液晶パネルの表示性能は、反射型表示領域（以下、「反射部」という）と透過型表示領域（以下、「透過部」という）それぞれでの液晶層の厚さ（ギャップ）、液晶の屈折率、プレチルト角（液晶分子が基板界面に対して起き上がっている角度）等に依存する。特に、液晶パネルの生産を管理する場合には、液晶パネルのギャップの管理が重要である。
この場合、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する半透過型液晶パネルの透過部及び反射部のギャップを検出する必要がある。
透過型液晶パネルのギャップを検出する方法がいくつか知られている。液晶分子が一軸配向した液晶層を有する半透過型液晶パネルの透過部のギャップを検出する場合には、これらの従来の透過型液晶パネルのギャップ検出方法を用いることができる。
反射型液晶パネルのギャップを検出する方法もいくつか知られている。
例えば、反射スペクトルの形状から反射型液晶パネルのギャップを検出する方法が知られている（「２０００年日本液晶学会討論会後援予稿集ＰＣｂ０３」，３４１頁）（「月刊 ＦＰＤ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ」，１９９９年１０号，７６頁〜８２頁）（「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」，１５．３，６７７〜６７９頁）。
また、反射光側に設置される検光子の透過軸方向が入射光の偏光方向と垂直となるように設定（クロスニコルの状態）した状態で、反射光強度が最小となる設置角度を検出し、検出した設置角度に基づいて反射型液晶パネルのギャップを検出する方法が知られている（「ＩＤＷ‘００予稿集」，ＬＣＴｐ２−４，１０９〜１１１頁）（「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」，Ｐ−８５，５３０〜５３３頁）。また、反射光強度に基づいて液晶層のリタデーションを算出し、算出したリタデーションに基づいて反射型液晶パネルのギャップを検出する方法が知られている（「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」，１５．４，６８０〜６８３頁）。
【０００４】
【非特許文献１】
「２０００年日本液晶学会討論会後援予稿集ＰＣｂ０３」（３４１頁）
【非特許文献２】
「月刊 ＦＰＤ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ」（１９９９年１０号，７６頁〜８２頁）
【非特許文献３】
「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」（１５．３，６７７〜６７９頁）
【非特許文献４】
「ＩＤＷ‘００予稿集」（ＬＣＴｐ２−４，１０９〜１１１頁）
【非特許文献５】
「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」（Ｐ−８５，５３０〜５３３頁）
【非特許文献６】
「ＳＩＤ０２ＤＩＧＥＳＴ」（１５．４，６８０〜６８３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射スペクトルの形状からギャップを検出する方法は、液晶の異方性、使用する波長域での液晶の屈折率分散が必要なこと、透明電極等の干渉に寄与する界面が多数存在すること、カラーフィルタにより干渉の観測できる波長域が限られていること等を考慮していないため、検量線（測定で得られた数値をギャップ値に補正する関係を示した曲線）の作成が必要である。
また、液晶分子が一軸配向している液晶層を有する液晶パネルでは、反射光強度が最小となる液晶パネルの設置角度がギャップに依存せず、常に光軸方向（遅相軸方向）及びそれと直行する方向になる。このため、クロスニコルの状態で反射光強度が最小となる設置角度に基づいてギャップを検出する方法は、液晶分子が一軸配向している液晶層を有する液晶パネルには適用することができない。
また、リタデーションに基づいて反射型液晶パネルのギャップを検出する方法は、反射型液晶パネルのギャップを精度よく検出することができない。
以上のように、従来の反射型液晶パネルのギャップ検出方法では、液晶分子が一軸方向に配向されている液晶層を有する反射型液晶パネルのギャップを精度よく検出することができない。
そこで、本発明は、液晶分子が一軸方向に配向されている液晶層を有する液晶パネルのギャップを簡単な構成で、精度よく検出することができる液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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パネルのギャップ検出方法である。
請求項１に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、位相差板を設置していない状態での検出器からの第１の出力信号と、位相差板を設置した状態での検出器からの第２の出力信号に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する。これにより、位相差板を設置している状態及び設置していない状態での反射光強度を測定するだけで、液晶パネルのギャップと、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光等による表面反射光強度（ノイズ光強度）を同時に検出することができる。したがって、簡単な構成で、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの液晶パネルのギャップ検出方法である。
請求項２に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、第１及び第２の出力信号と、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を変えた状態での検出器からの第３の出力信号に基づいて液晶パネルのギャップを検出する。これにより、例えば、入射光強度を、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光等による表面反射光強度やギャップと同時に検出することができるため、入射光強度を別途に測定（評価）する必要がない。
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パネルのギャップ検出方法である。
請求項３に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、第１及び第２の出力信号と、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を変えた状態での検出器からの第４及び第５の出力信号に基づいて液晶パネルのギャップを検出する。これにより、例えば、位相差板での表面反射による影響（損失分）を補正することができるため、液晶パネルのギャップをより精度よく検出することができる。
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パネルのギャップ検出方法である。
請求項４に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板を設置した状態での検出器からの第６の出力信号と、遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定した位相差板を設置した状態での検出器からの第７の出力信号に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する。これにより、位相差板の遅相軸方向を変えた状態での反射光強度を測定するだけで、液晶パネルのギャップと液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光等による表面反射光強度を同時に検出することができる。したがって、簡単な構成で、表面反射光強度を正確に検出することができ、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。また、位相差板を設置した状態で必要な出力信号を得ることができるため、測定操作が簡単であり、測定時間も短縮することができる。
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの液晶パネルのギャップ検出方法である。
請求項５に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、位相差板が設置されていない状態及び位相差板が設置されている状態で、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を異なる角度に設定した時の出力信号に基づいて液晶パネルの第１及び第２の反射率を検出し、検出した液晶パネルの第１及び第２の反射率に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する。これにより、例えば、未知のパラメータを液晶パネル表面での表面反射率とギャップの２つにすることができるため、ギャップを検出するために必要な出力信号の測定時間 を短縮することができる。また、液晶パネル表面での表面反射率とギャップを同時に検出することができるため、液晶パネル表面での表面反射率を正確に検出することができ、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。また、液晶パネルの第１及び第２の反射率を精度よく検出することができる。
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パネルのギャップ検出方法である。
請求項６に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、液晶パネルの反射部材の反射面での散乱も考慮して液晶パネルのギャップを検出する。これにより、例えば、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルの２次元ギャップ分布を精度よく検出することができる。
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パネルのギャップ検出方法である。
請求項７に記載の液晶パネルのギャップ検出方法では、検出器として面型撮像素子を用いているため、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルの２次元ギャップ分布を短時間に、精度よく検出することができる。
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パネルのギャップ検出装置である。
請求項８に記載の液晶パネルのギャップ検出装置では、位相差板を設置していない状態及び位相差板を設置している状態での検出器からの出力信号に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する処理装置を備えている。これにより、第１発明と同様に、簡単な構成で、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。
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パネルのギャップ検出装置である。
請求項９に記載の液晶パネルのギャップ検出装置では、位相差板の遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した状態及び略平行または略垂直以外の方向に設定した状態での検出器からの出力信号に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する処理装置を備えている。これにより、第４発明と同様に、簡単な構成で、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。
また、本発明の第１０発明は、請求項１０に記載されたとおりの液晶パネルのギャップ検出装置である。
請求項１０に記載の液晶パネルのギャップ検出装置では、位相差板が設置されていない状態及び設置されている状態での液晶パネルの反射率に基づき、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光を考慮して液晶パネルのギャップを検出する処理装置を備えている。これにより、第５発明と同様に、簡単に、短時間で、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルのギャップを精度よく検出することができる。
また、本発明の第１１発明は、請求項１１に記載されたとおりの液晶パネルのギャップ検出装置である。
請求項１１に記載の液晶パネルのギャップ検出装置では、検出器として面型撮像素子を用いている。これにより、第７発明と同様に、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する液晶パネルの２次元ギャップ分布を短時間で、精度よく検出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下では、液晶分子の配向方向を両基板間で一方向に揃えた（液晶分子が一軸配向している）液晶層を有する半透過型液晶パネルの反射型表示領域（反射部）のギャップ（液晶層の厚さ）を検出する場合について説明する。
しかしながら、本発明は、液晶分子の配向方向が両基板間で捩れており、一方の基板に光の反射機能を有する反射部材（例えば、反射鏡）が設けられている反射型液晶パネルのギャップを検出する場合にも適用することができる。
また、本発明は、反射部材が設けられていない透過型液晶パネルのギャップを検出する場合にも適用することもできる。本発明を用いて透過型液晶パネルのギャップを検出する場合には、透過型液晶パネルの一方の基板側に、基板平面に略平行に反射鏡等の反射部材を別途設置すればよい。本明細書で説明する反射型液晶パネルには、反射部材を別途設置した透過型液晶パネルも含まれる。
【０００８】
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。液晶層を光が通過する時の光の偏光状態の変化は、２×２の行列（Ｊｏｎｅｓ行列）で表すことができる。
以下では、反射型液晶パネルが、ｘ−ｙ−ｚ座標系に対して図１に示すように設置されているものとする。図１では、入射光及び反射光の進行方向をｚ軸、入射光の電場の進行方向をｘ軸に設定している。また、液晶分子は一軸配向している。入射光は反射型液晶パネルに垂直（反射型液晶パネルの法線に平行）に入射し、反射光は反射型液晶パネルに垂直に反射するものとする。ただし、実際の測定では、入射光の入射方向は、反射型液晶パネルの法線に対して２０°以内、好ましくは１０°以内であれば十分である。すなわち、光を、反射型液晶パネルに略垂直に入射すればよい。
【０００９】
この場合、反射光の電場ベクトルＥ^ｒｅｆは、［式１］で表される。ここで、λは入射光の波長、ｄは液晶パネルのギャップ（液晶層の厚さ）、ｎ_ｏは液晶材料の常光（液晶分子の長軸に垂直な偏波面をもつ光）に対する屈折率、ｎ_ｅは異常光（液晶分子の長軸に平行な偏波面をもつ光）に対する屈折率、θ_ｓはプレチルト角、α^ｉｎは液晶分子の配向方向と入射光の偏光方向との間の角度（液晶パネルの設置角度）である。また、ｉは虚数単位である。
【数１】

［式１］
【００１０】
したがって、反射光側に設置される検光子をパラレルニコルの状態（液晶パネルへの入射光の偏光方向（例えば、入射光側に設置される偏光子の透過軸方向）と検光子の透過軸方向が略平行）に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘは、［式２］で表される。ここで、Ｉ_ｏは、入射光の光強度（入射光強度）である。また、Ｉ_ｓは、本来の液晶層を通過した反射光（信号光）に入射偏光状態を保ったまま重畳される、液晶パネルの表面で反射する表面反射光等のノイズ光の強度である。
【数２】

［式２］
同様に、反射光側に設置される検光子をクロスニコルの状態（液晶パネルへの入射光の偏光方向と検光子の透過軸方向が略垂直）に設定した時の反射光強度Ｉ_ｙは、［式３］で表される。
【数３】

［式３］
【００１１】
実際に測定した反射光強度の測定値Ｉ_ｘ ^ｍ、Ｉ_ｙ ^ｍと、［式２］及び［式３］により算出した反射光強度の計算値Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙを比較することによってギャップｄを検出する方法を考える。
測定値Ｉ_ｘ ^ｍ、Ｉ_ｙ ^ｍには、液晶パネルから反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙの他に、検出器に直接入射する外光等のノイズ光や検出器の０点のずれ等によるノイズ強度Ｉ_ｃが加わっている［式４］。
【数４】

［式４］
複屈折性を有していない試料は、［β＝０］であるため、［式４］より［Ｉ_ｙ ^ｍ＝Ｉ_ｃ］となる。従って、アルミや銀等を用いた金属反射鏡を試料とし、Ｉ_ｙ ^ｍを測定することにより、Ｉ_ｃを事前に別途評価することができる。この別途評価したＩ_ｃを、反射光強度の測定値から減算することにより、常に［Ｉ_ｃ＝０］として取り扱うことができる。したがって、以下では、［Ｉ_ｃ＝０］として説明する。
【００１２】
入射光強度Ｉ_ｏは、別途測定（評価）してもよい。あるいは、［Ｉ_ｘ＋Ｉ_ｙ＝Ｉ_ｏ］から求めることもできる。したがって、決定すべきパラメータはＩ_ｓとβ（すなわちギャップｄ）の２つである。
ここで、［（Ｉ_ｏ−Ｉ_ｓ）ｓｉｎ^２β］が同じ値である場合には、［式２］と［式３］の値は変わらない。このため、［（Ｉ_ｏ−Ｉ_ｓ）ｓｉｎ^２β］が同じ値である場合には、［式２］と［式３］を満足するＩ_ｓとβ（すなわちｄ）の組み合わせは無数に存在する。したがって、Ｉ_ｘ及びＩ_ｙの測定だけでは、Ｉ_ｓとｄを同時に決定することができない。
このことは、検光子の透過軸方向をどの方向に向けても成立する。例えば、検光子の透過軸方向を角度ωに設定した時の反射光強度Ｉ(ω)は、[式５]で表される。ここでβ（つまりｄ）が変化しても［（Ｉ_ｏ−Ｉ_ｓ）ｓｉｎ^２β］が同じ値であれば、［式５］の値は変化しない。したがって、検光子の透過軸方向が異なる状態で反射光強度を測定しても、Ｉ_ｓとｄを同時に決定することができない。
【数５】

［式５］
したがって、液晶分子が一軸配向している液晶層を有する半透過型液晶パネルの反射部（あるいは反射型液晶パネル）のギャップｄを検出するためには、Ｉ_ｓを事前に評価しておく必要がある。
【００１３】
ノイズ光の強度Ｉ_ｓは、主に、空気−ガラス界面で発生する表面反射光に依存する。しかしながら、実際には、液晶パネルの基板には、ガラスの他に、カラーフィルタ、オーバーコート（カラーフィルタ表面を平坦化するための有機膜）、ＩＴＯ(Indium-Tin Oxide）（代表的な透明電極材料）等が設けられており、Ｉ_ｓはそれぞれの界面での反射光にも依存している。このため、ガラス界面での反射の評価だけでは、表面反射光強度Ｉ_ｓを正確に評価することができない。
一方、反射鏡を除くことによって、液晶パネルでの表面反射光強度を測定する方法が考えられる。しかしながら、この方法で測定した光強度には液晶パネルの裏側の基板での反射光による成分が含まれるため、やはり表面反射光強度Ｉ_ｓを正確に評価することができない。
【００１４】
本発明は、反射型液晶パネルの表面での反射を考慮することによって、簡単な構成で、反射型液晶パネルのギャップを精度良く検出することを目的とする。
本発明の一実施の形態では、位相差板を設置していない状態及び位相差板を設置している状態での検出器からの出力信号に基づいて液晶パネルのギャップと表面反射光強度を検出する。
本発明の他の実施の形態では、位相差板の遅相軸方向（屈折率が最も大きくなる入射光の偏光方向）を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した状態での検出器からの出力信号と、位相差板の遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定したときの検出器からの検出信号に基づいて、液晶パネルのギャップを検出する。
本発明の他の実施の形態では、位相差板を設置していない状態での液晶パネルの反射率と、位相差板を設定している状態での液晶パネルの反射率に基づいて、液晶パネルのギャップを検出する。
液晶パネルの表面での反射を考慮して液晶パネルのギャップを検出する方法としては、例えば、液晶パネルのギャップ、液晶パネルの表面での反射光を主成分とするノイズ強度を未知のパラメータとして扱う方法を用いることができる。
さらに、本発明の他の実施の形態では、位相差板の表面での反射や、液晶パネルの反射部材の表面での散乱等も考慮することにより、液晶パネルのギャップの検出精度を高めている。
液晶パネルの表面での反射と位相差板の表面での反射や液晶パネルの反射部材の表面での散乱等を考慮して液晶パネルのギャップを検出する方法としては、例えば、液晶パネルのギャップ、液晶パネルの表面での反射光を主成分とするノイズ強度、位相板の表面での反射による損失分、反射部材の反射面での損失分を未知のパラメータとして扱う方法を用いることができる。
さらに、本発明の他の実施の形態では、測定装置に設けられているハーフミラーの透過率の異方性及び位相差も考慮することにより、液晶パネルのギャップの検出精度を高めている。
本発明のさらに他の実施の形態は、以下に記載されている。
【００１５】
以下に、本発明の液晶パネルのギャップ検出方法の一実施の形態を説明する。液晶パネルと反射光側に配置される検出子との間に、液晶パネルからの反射光のみが通過するように位相差板を配置した場合、位相差板を通過後の反射光の偏光状態Ｅ_ｗ ^ｒｅｆは[式６]で表される。ここで、位相差板の遅相軸方向の角度をθとする。また、位相差板のリタデーションをＲ（位相差δ＝２πＲ／λ）とする。
【数６】

［式６］
【００１６】
したがって、例えば、検光子の透過軸方向を入射光の偏光方向に略平行（ｘ軸方向）に設定した時（パラレルニコル状態）の反射光強度Ｉ_ｗｘは［式７］で表される。
【数７】

［式７］
同様に、検光子の透過軸方向を入射光の偏光方向に略垂直に（ｙ軸方向）に設定した時（クロスニコル状態）の反射光強度Ｉ_ｗｙは［式８］で表される。
【数８】

［式８］
【００１７】
さらに、一般的には、検光子の透過軸方向を角度ωに設定した時の反射光強度Ｉ_ｗ(ω)は、［式９］で表される。
【数９】

［式９］
【００１８】
Ｒ_ｗｘ、Ｒ_ｗｙ、Ｒ_ｗ(ω)の最後の項は、β（つまりｄ）に関して、[ｓｉｎ^２β]ではなく、[ｓｉｎ２β]に依存している。
したがって、β（つまりｄ）に対する依存性が異なるＩ_ｗ(ω)とＩ(ω)を測定することによってＩ_ｓとβ（つまりd）を検出することができる。
具体的には、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、Ｉ_ｗ(ω)とＩ(ω)の測定値と、[式５]と[式９]による計算値がほぼ一致するＩ_ｓとｄの組み合わせを決定することによりＩ_ｓとｄを検出する。このように最小二乗法を用いて測定値と計算値がほぼ一致するギャップを検出する方法を用いることにより、液晶パネルのギャップを、処理装置を用いて短時間で、精度よく検出することができる。
【００１９】
以上では、入射光強度Ｉ_ｏが既知であるとして説明したが、Ｉ_ｏが未知の場合でもギャップｄを検出することができる。
この場合には、未知のパラメータがＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、β（つまりｄ）の３つになるため、Ｉ_ｗ(ω)とＩ(ω)の他に、さらに１種類の反射光強度を測定する必要がある。例えば、検光子の透過軸方向の角度ωを変えて、または液晶分子の配向方向と入射光の偏光方向との間の角度（液晶パネルの設置角度）α^ｉｎを変えて反射光強度を測定する。
そして、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、各測定値と、[式５]と[式９]による計算値がほぼ一致するＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを求めることにより、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄを検出する。
【００２０】
本実施の形態は、基本的には、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する半透過型液晶パネルの反射部のギャップを検出することを目的としている。
しかしながら、本実施の形態は、液晶分子が捩れ配向された液晶層を有する半透過型液晶パネルの反射部のギャップを検出するために用いることもできる。この場合には、液晶分子の配向方向と入射光の偏光方向との間の角度（液晶パネルの設置角度）α^ｉｎを入射側（反射鏡と対向する側）の基板面での液晶分子の配向方向とする。さらに、各式で用いられている設置角度α^ｉｎを[α^ｉｎ＋φ_ａｐｐ]に置き換える。φ_ａｐｐは、[式１０]で表される。なお、Φは、両基板間での液晶分子の配向方向の捩れ角である。
【数１０】

［式１０］
また、本実施の形態は、半透過型液晶パネルの反射部のギャップだけでなく、反射型液晶パネルのギャップを検出するために用いることもできる。
さらに、本実施の形態は、透過型液晶パネルのギャップを検出するために用いることもできる。この場合には、例えば、透過型液晶パネルの一方の基板側に、基板平面に略平行に反射鏡等の反射部材を設置する。
【００２１】
反射光強度を測定する測定装置としては、例えば、図２や図３に示す測定装置を用いることができる。
図２に示す測定装置は、光源２１、偏光子２２、検光子２４、検出器（受光量検出器）２５を有している。また、液晶パネル１０と検光子２４との間に設置可能（挿入可能）な位相差板２３を有している。この図２に示す測定装置は、光源２１と液晶パネル１０との間の距離を十分にとることにより、入射光と反射光を液晶パネル１０の法線に略平行に進行させるものである。なお、実際には、入射光や反射光の進行方向は、液晶パネルの法線に対して２０°以内、好ましくは１０°以内であれば十分である。
図３に示す測定装置は、光源３１、偏光子３２、ハーフミラー３３、検光子３５、検出器（受光量検出器）３６を有している。また、ハーフミラー３３と検光子３５との間に設置可能な位相差板３４を有している。この図３に示す測定装置は、ハーフミラー３３を用いることにより、入射光と反射光を液晶パネル１０の法線に略平行に進行させるものである。
なお、光源２１（３１）または検出器２５（３６）側に干渉フィルタ等の波長選択機能を有する素子が設けられており、測定波長λを選択することができる。検光子２４（３５）の透過軸方向は任意の方向に設定可能である。例えば、偏光子２２（３２）の透過軸方向（入射光の偏光方向）に略平行または略垂直に設定することができる。
光源２１（３１）としては、発光器からの光を単色化する分光器やカラーフィルタ等の単色化手段を有するものを用いてもよいし、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー等の単色光を発光する発光器を用いてもよい。
図２（図３）では光源２１（３１）と偏光子２２（３２）により発光装置（発光手段）を構成しているが、偏光レーザー等の偏光光源により発光装置を構成することもできる。この場合には、偏光子２２を省略することができる。
図２、図３には示していないが、検出器からの出力信号から液晶パネルのギャップを検出し、検出結果を表示装置、プリンタ、記憶媒体等に出力する処理装置が設けられている。
【００２２】
例えば、［式９］のＲ_ｗ(ω)のｓｉｎ２βの項の絶対値が大きいほど、ｓｉｎ^２βの項とｓｉｎ２βの項の違いが顕著になる。
検光子２４の透過軸方向の角度ω、位相差板２３の位相差をδ、遅相軸方向の角度をθとすると、反射光強度のｓｉｎ２βの項は[式１１]で表される。
【数１１】

[式１１]
このｓｉｎ２βの係数の絶対値が最大になればよいので、液晶パネル１０と検光子２４の間に配置する位相差板２３としては１／４波長板を用いるのが好ましい。位相差板２３の遅相軸方向の角度θは、４５°（または−４５°）が好ましい。液晶層の設置角度α^ｉｎは、４５°（または−４５°）が好ましい。検光子２４の透過軸方向の角度ωは、０°（または９０°）が好ましい。
【００２３】
例えば、図２に示す測定装置を用いて反射光強度Ｉ(ω)を測定する場合には、液晶パネル１０と検出子２４との間に位相差板２３が設置されていない状態で、検光子２４の透過軸方向を角度ωに設定した時の検出器２５の検出信号を読み取る。
また、Ｉ_ｗ(ω)を測定する場合には、液晶パネル１０と検光子２４との間に位相差板２３を設置（挿入）した状態で、検光子２４の透過軸方向を角度ωに設定した時の検出器２５の検出信号を読み取る。
実際には、位相差板２３を液晶パネル１０と検光子２４との間に設置すると、液晶パネル１０からの反射光が位相差板２３の表面で反射する。これにより、検出器２５で検出される反射光強度が減少する。この位相差板２３の表面での反射による反射光強度の減少分（損失分）は、通常、約４％程度と小さい。このため、位相差板２３の表面での反射による反射光強度の減少は無視することもできる。
一方、液晶パネルのギャップを正確に検出するためには、位相差板２３での表面反射による反射光強度の減少を補正する必要がある。
以下に、位相差板２３での表面反射による影響を補正して液晶パネルのギャップを精度よく検出する方法を説明する。
【００２４】
第１の方法は、検光子２４の透過軸方向の角度ωを変えて反射光強度Ｉ(ω)とＩ_ｗ(ω)を測定する方法である。
ここで、位相差板２３の表面での反射率をＲ_ｓとすると、液晶パネル１０と検光子２４との間に位相差板２３を設置した時の反射光強度Ｉ_ｗ(ω)は、[式９]の代わりに[式１２]で表される。
【数１２】

［式１２］
【００２５】
この場合、未知のパラメータがＲ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの４つであるから、最低２つの異なる角度ωでＩ(ω)とＩｗ(ω)を測定すれば４つの未知のパラメータを検出することができる。例えば、検光子２４の透過軸方向を角度ω_１、ω_２の２方向に設定し、４種類の反射光強度Ｉ(ω_１)、Ｉ(ω_２)、Ｉ_ｗ(ω_２)、Ｉ_ｗ(ω_２)を測定する。そして、この４つの反射光強度の測定値Ｉ(ω_１)、Ｉ(ω_２)、Ｉｗ(ω_１)、Ｉ(ω_２)によって、４つの未知パラメータＲ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄを検出する。
例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の測定値Ｉ(ω_１)、Ｉ(ω_２)、Ｉｗ(ω_１)、Ｉ(ω_２)と、[式５]と[式１２]から算出した値がほぼ一致するＲ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを求めることにより、ギャップｄを検出する。
【００２６】
この場合、原理上は、角度ω_１とω_２が異なっていれば、Ｒ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを求め、ギャップｄを検出することができる。しかしながら、角度ω_１とω_２が近い値の場合には、Ｉ(ω_１)とＩ(ω_２)あるいはＩ_ｗ(ω_１)とＩ_ｗ(ω_２)を区別するのが困難となる。このため、角度ω_１とω_２を５°以上離すのが好ましい。
また、検光子２４の透過軸方向を２つの異なる角度に設定したが、３以上の異なる角度に設定してもよい。この場合には、反射光強度の測定時間が長くなるが、液晶パネルのギャップの検出精度は高くなる。
【００２７】
第２の方法は、液晶パネル１０の設置角度α^ｉｎ（液晶分子の配向方向と入射光の偏光方向との間の角度）を変えて反射光強度Ｉ(ω)とＩ_ｗ(ω)を測定する方法である。
この場合、未知のパラメータがＲ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの４つであるから、最低２つの異なる設置角度α^ｉｎでＩ(ω)とＩ_ｗ(ω)を測定することにより、未知のパラメータを検出することができる。
例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の４つの測定値と、[式５]と[式１２]によって算出した値がほぼ一致するＲ_ｓ、Ｉ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを求めることにより、ギャップｄを検出することができる。
ここで、原理上は、２つ（あるいは３以上）の設置角度α^ｉｎが異なっていればギャップｄを検出することができる。しかしながら、２つ（あるいは３以上）の設置角度α^ｉｎが近い値の場合には、反射光強度同士を区別するのが困難となる。このため、２つ（あるいは３以上）の設置角度α^ｉｎを５°以上離すのが好ましい。
【００２８】
第３の方法は、反射光強度Ｉ(ω)を、液晶パネル１０と検光子２４との間に位相差板２３を設置した状態で測定する方法である。この時、位相差板２３の遅相軸を検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定する。
位相差板２３の遅相軸を検光子２４の透過軸方向に平行または垂直に設定した場合、検光子２４と位相差板２３の組み合わせのＪｏｎｅｓ行列は[式１３]で表される。なお、Ｗ_Ａは検光子２４のＪｏｎｅｓ行列、Ｗ_ｐは位相差板２３のＪｏｎｅｓ行列を示す。
【数１３】

［式１３］
ここで、複合は、上が位相差板２３の遅相軸が検光子２４の透過軸方向に略平行に設定されている場合を示し、下が検光子２４の透過軸方向に略垂直に設定されている場合を示している。
【００２９】
［式１３］から、液晶パネル１０と検光子２４との間に、遅相軸を検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板２３を設置した場合には、全体として位相が［δ／２］変化するだけで、偏光状態は変化しないことがわかる。
すなわち、液晶パネル１０と検光子２４との間に、遅相軸を検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板２３を設置した時の反射光強度は、位相差板２３を設置していない時の偏光状態に対応する反射光強度Ｉ(ω)から位相差板２３での表面反射による減少分（損失分）Ｒｓを減じた値にほぼ等しい。
【００３０】
位相差板２３での表面反射による減少分Ｒ_ｓは、位相差板２３の遅相軸方向の角度に無関係である。このため、液晶パネル１０と検光子２４との間に、遅相軸を検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板２３を設置した時には、反射光強度Ｉ(ω)は、[式５]に代わって[式１４]で表される。
【数１４】

［式１４］
この場合には、未知のパラメータが[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの３つであるため、Ｉ(ω)、Ｉ_ｗ(ω)の他に１種類の反射光強度を測定する必要がある。例えば、位相差板２３の遅相軸方向の角度θを変えて、または液晶パネル１０の設置角度α^ｉｎを変えて反射光強度を測定する。
そして、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の各測定値と、[式１２]と[式１４]により算出した値がほぼ一致する[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出する。
【００３１】
なお、[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]を事前に測定（評価）しておけば、未知のパラメータは[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの２つに減少する。この場合には、反射光強度Ｉ_ｗ(ω)とＩ(ω)を測定する。
そして、例えば、最小二乗法を用いて、反射光強度の測定値と、[式１２]と[式１４]により算出した値がほぼ一致する[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出する。
ここで、[Ｉ_ｘ＋Ｉ_ｙ＝Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]の関係が成立する。このため、例えば、反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙを事前に測定しておき、その和を[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]の測定値とすることができる。
【００３２】
以上の３つの方法は、それぞれ単独で用いてもよいし、併用してもよい。例えば、第２の方法でＩ(ω)を測定する時に、液晶パネル１０と検出子２４との間に、遅相軸を検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板２３を設置することもできる。
【００３３】
以上の説明では、反射光強度を解析することによってギャップｄを検出する方法を説明したが、反射率を解析することによってギャップｄを検出することもできる。例えば、測定した反射光強度をＩ_ｏあるいは[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]（位相差板での表面反射を考慮する場合）により規格化して反射率ρに変換し、反射率ρを解析することによってギャップｄを検出する。
位相差板２３が設置されていない状態での反射光強度Ｉ_ｏは、例えば、[Ｉ(ω)＋Ｉ(ω＋９０°)＝Ｉ_ｏ]から求めることができる。また、位相差板２３が設置されている状態での反射光強度[Ｉ_ｏ（１−Ｒ_ｓ）]は、例えば、[Ｉ_ｗ(ω)＋Ｉ_ｗ(ω＋９０°)＝Ｉ_ｏ(１−Ｒ_ｓ)]から求めることができる。
【００３４】
位相差板２３が設置されていない状態での反射光強度反射率ρ(ω)は、例えば以下のようにして算出する。
まず、位相差板２３が設置されていない状態で、検出子２４の透過軸方向の角度をω_ａに設定した時の反射光強度Ｉ(ω_ａ)を測定する。次に、検光子２４の透過軸方向を９０°回転させた時の反射光強度Ｉ(ω_ａ＋９０°)を測定する。
位相差板２３が設置されていない状態で、検光子２４の透過軸方向の角度がωである場合の反射光強度Ｉ(ω)は、反射光強度Ｉ(ω_ａ)とＩ(ω_ａ＋９０°)を用いて[式１５]により反射率ρ(ω)に変換される。
【数１５】

[式１５]
ω＝ω_ａとすることにより、反射光強度の測定を３回から２回に減少させることができる。
【００３５】
位相差板２３を設置した状態での反射率ρ_ｓ(ω)は、例えば、以下のようにして算出する。
位相差板２３を配置した状態で、検光子２４の透過軸方向の角度をω_ａに設定した時の反射光強度Ｉ_ｗ(ω_ａ)を測定する。次に、検光子２４の透過軸方向を９０°回転させた時の反射光強度Ｉ_ｗ(ω_ａ＋９０°)を測定する。
位相差板２３を設置した状態で、検光子２４の透過軸方向の角度がωである場合の反射光強度Ｉ_ｗ(ω)は、反射光強度Ｉ_ｗ(ω_ａ)とＩ_ｗ(ω_ａ＋９０°)を用いて[式１６]により反射率ρ_ｗ(ω)に変換される。
【数１６】

[式１６]
ω＝ω_ａとすることにより、反射光強度の測定を３回から２回に減少させることができる。
【００３６】
反射光強度を算出する[式５]と[式９]及び位相差板２３での表面反射を考慮して反射光強度を算出する[式１４]と[式１２]を反射率ρを用いて書き換えると、位相差板２３での表面反射に関係なく、[式１７]と[式１８]となる。なお、［式１７］及び［式１８］において、[ρ_ｓ＝Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]である。
[式１７]は、位相差板２３が設置されていない状態での反射率ρ(ω)、あるいは、遅相軸が検光子２４の透過軸方向に略平行または略垂直に設定された位相差板２３が設置されている状態での反射率ρ(ω)を示す。
[式１８]は、遅相軸が検光子２４の透過軸方向に略平行及び略垂直以外の方向に設定されている位相差板２３が設置されている状態での反射率ρ_ｗ(ω)を示す。
【数１７】

[式１７]
【数１８】

[式１８]
【００３７】
反射光強度を反射率に変換した場合には、未知のパラメータはρ_ｓとdの２つである。このため、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の測定値から[式１５]と[式１６]により算出した反射率ρ(ω)及びρ_ｗ(ω)と、[式１７]と[式１８]により算出した値がほぼ一致するρ_ｓとｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出することができる。
【００３８】
測定装置として図３に示す測定装置を用いる場合には、液晶パネル１０からの反射光はハーフミラー３３を透過する。ハーフミラー３３は、ｓ偏光（図３では、紙面の前後方向であるｙ軸方向に振動する偏光）とｐ偏光（図３では、紙面の左右方向であるｘ軸方向に振動する偏光）で透過率が異なる。すなわち、ハーフミラー３３は、透過率の異方性を有する。通常、ハーフミラー３３の透過率の異方性は、１割程度と小さい（無偏光ビームスプリッタを用いればさらに小さくなる）。したがって、近似的に、ハーフミラー３３の透過率の異方性を無視することもできる。
また、ハーフミラーを通過することによって、ｓ偏光とｐ偏光の間に位相差が発生する場合がある。この位相差は、通常、数度と小さいため、近似的には無視しても構わない。
しかしながら、このハーフミラー３３の透過率の異方性や位相差を補正することによって、検出精度をさらに向上させることができる。
以下に、ハーフミラー３３の透過率の異方性及び位相差を補正して液晶パネルのギャップの検出精度を向上させる方法を説明する。
【００３９】
ハーフミラー３３のs偏光の振動方向をｙ軸方向、ｐ偏光の振動方向をｘ軸方向、入射光の偏光方向をｘ軸方向に設定すると、ハーフミラー３３のＪｏｎｅｓ行列Ｗ_Ｈは、[式１９]で表される。
なお、ｔ_ｙはハーフミラー３３のｓ偏光に対する透過率、ｔ_ｘはハーフミラー３３のｐ偏光に対する透過率、γはｓ偏光とｐ偏光の間に発生する位相差である。また、[Ａ（透過率の異方性）＝ｔ_ｙ／ｔ_ｘ]である。
【数１９】

［式１９］
【００４０】
したがって、ハーフミラー３３の透過率の異方性及び位相差を補正すると、［式５］と［式１２］は、それぞれ［式２０］と［式２１］のように書き換えられる。なお、位相差板３４での表面反射を考慮する場合には、さらに（１−Ｒ_ｓ）を乗算する。
【数２０】

［式２０］
【数２１】

［式２１］
【００４１】
この場合には、未知のパラメータは［ｔ_ｘＩ_ｏ］、Ａ、γ、［Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ］、ｄの５種類である。ｔ_ｘは全ての反射光強度に同じように乗算されているので、［ｔ_ｘ＝１］と設定して差し支えない（反射光強度の単位を決定するための乗数と同じように扱うことができる）。
したがって、例えば、検光子３５の透過軸方向の角度を変えることによって５種類以上の反射光強度を測定する。または、液晶パネル１０の設置角度α^ｉｎを変えることによって５種類以上の反射光強度を測定する。または、これらの２つの方法を組み合わせることによって５種類以上の反射光強度を測定する。
そして、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の測定値と、［式２０］と［式２１］により算出した値がほぼ一致する［ｔ_ｘＩ_ｏ］、Ａ、γ、［Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ］、ｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出する。
【００４２】
なお、位相差板３４での表面反射を前記した第３の方法で補正する場合には、未知のパラメータは［（１−Ｒ_ｓ）ｔ_ｘＩ_ｏ］、Ａ、γ、［Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ］、ｄの５種類である。したがって、この場合には、上記の方法を用いてギャップｄを検出することができる。
また、位相差板３４での表面反射を前記した第１または第２の方法で補正する場合には、未知のパラメータはＲ_ｓ、［ｔ_ｘＩ_ｏ］、Ａ、γ、［Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ］、ｄの６種類に増える。したがって、この場合には、異なる６種類以上の反射光強度を測定する。そして、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の測定値と、［式２０］と［式２１］により算出した値がほぼ一致するＲ_ｓ、［ｔ_ｘＩ_ｏ］、Ａ、γ、［Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ］、ｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出する。
【００４３】
以上の説明では、ハーフミラー３３の透過率の異方性Ａ（＝ｔ_ｙ／ｔ_ｘ）及び位相差γを未知のパラメータとしたが、Ａ及びγを事前に評価することによって未知のパラメータの数を減少させることができる。未知のパラメータの数が減少すると、未知のパラメータを求めるために必要な測定値の最小数も減少するため、測定時間を短縮することができる。
Ａ及びγを事前に評価するには、位相差板等の一軸性の試料を用いて、液晶パネルのギャップｄを検出する時と同じ反射光強度を測定する。そして、測定した反射光強度に対して、［式２０］と［式２１］を用いてフィッテイングすることにより、Ａ及びγを求めることができる。
【００４４】
ところで、ハーフミラー３３の透過率の異方性を考慮すると、［Ｉ(ω)＋Ｉ(ω＋９０°)＝Ｉ_ｏ］あるいは[Ｉ_ｗ(ω)＋Ｉ_ｗ（ω＋９０°）＝Ｉ_ｏ(１−Ｒ_ｓ）]等の関係が厳密に成立しなくなる。
したがって、ハーフミラー３３の透過率の異方性を考慮する場合には、反射光強度を反射率に変換する［式１５］と［式１６］も、ハーフミラー３３の透過率の異方性を考慮して補正する必要がある。
Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙを反射率ρ_ｗｘ、ρ_ｗｙに変換するには、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙを[(１−Ｒ_ｓ)ｔ_ｘＩ_ｏ]で除算すればよい、しかしながら、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙには[(１−Ｒ_ｓ)ｔ_ｘＩ_ｏ]を導き出す簡単な関係式が存在しない。
一方、［式２０］から、Ｉ_ｘとＩ_ｙには、［式２２］の関係があることがわかる。そこで、遅相軸を検光子３５の透過軸方向に平行または垂直に設定した位相差板３４を設置した状態で、Ｉ_ｘ及びＩ_ｙを測定すれば、[式１３]と[式２０]から、[式２３]の関係が成立する。
【数２２】

［式２２］
【数２３】

［式２３］
【００４５】
したがって、ハーフミラー３３の透過率の異方性Ａ及び位相差γを考慮する場合には、測定した反射光強度Ｉ(ω)あるいはＩ_ｗ(ω)を反射率ρ(ω)あるいはρ_ｗ(ω)に変換する式として、[式１５]と[式１６]の代わりに[式２４]と[式２５]を用いる。
【数２４】

[式２４]
【数２５】

[式２５]
ただし、[式２５］のＩ_ｘ、Ｉ_ｙは、遅相軸方向を検光子３５の透過軸方向に平行または垂直に設定した位相差板３４を設置した状態で測定した反射光強度である。
【００４６】
また、ハーフミラー３３の透過率の異方性Ａ及び位相差γを考慮する場合、反射光強度Ｉ(ω)とＩ_ｗ(ω)を表す[式２０]と[式２１]を反射率ρに変換すると、[式２６]と[式２７]となる。
【数２６】

[式２６]
【数２７】

[式２７]
反射光強度を反射率に変換した場合には、未知のパラメータはρ_ｓとdの２つである。このため、例えば、最小二乗法等の解析方法を用いて、反射光強度の測定値から[式２４]と[式２５]により算出した反射率ρ_ｓとρ_ｗ(ω)と、[式２６]と[式２７]により算出した値がほぼ一致するρ_ｓとｄの組み合わせを求めることによって、ギャップｄを検出することができる。
【００４７】
ところで、反射型液晶パネルの用途等によっては、反射型液晶パネルのギャップの２次元分布を必要とする場合がある。このような場合には、例えば、検出器としてＣＣＤ等の面型撮像素子を用いることによって、反射型液晶パネルのギャップの２次元分布を検出する。
反射型液晶パネルの反射鏡（あるいは反射電極）等の反射部材の反射面に、起伏の大きい凹凸構造が形成されていることがある。反射面に凹凸構造が形成されていると、反射型液晶パネルに入射した入射光はこの凹凸構造の傾斜部で散乱される。このため、凹凸構造の傾斜部での反射光強度は、凹凸構造の頂上部あるいは底部等の平坦部での反射光強度に比べて小さくなる。したがって、凹凸構造の傾斜部におけるギャップの検出精度が低下する。
反射型液晶パネルのギャップの２次元分布を精度よく検出するためには、反射部材の反射面での散乱光量（特に、凹凸構造の傾斜部での散乱光量）を考慮する必要がある。
以下に、反射部材の反射面での散乱を考慮することにより、反射型液晶パネルのギャップの検出精度を向上させる方法を説明する。
【００４８】
反射部材の反射面での散乱により光強度の減少分（損失分）をＩ_ｄとすると、位相差板２３（３４、５５）が設置されていない時の反射光強度Ｉ(ω)及び設置されている時の反射光強度Ｉ_ｗ(ω)は、それぞれ[式２８]及び[式２９]で表される。
【数２８】

［式２８］
【数２９】

［式２９］
【００４９】
ｔ_ｘは全ての反射光強度に同じように乗算されているので、［ｔ_ｘ＝１］と設定して差し支えない（反射光強度の単位を決定するための乗数と同じように扱うことができる）。また、透過率の異方性Ａ及び位相差γは、前記した方法によって事前に求めることができる。
したがって、２次元分布を構成する各測定点では、未知のパラメータは［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、Ｉ_ｓ、ｄの３種類である。
これは、［００１８］で説明した未知のパラメータＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄを、［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、Ｉ_ｓ、ｄに置き換えた状態に等しい。したがって、Ｉ(ω)とＩｗ(ω)の他に、さらに１種類の反射光強度を測定する。例えば、検光子の透過軸方向の角度ωを変えて、または液晶パネルの設置角度α^ｉｎを変えて反射光強度を測定する。ωやα^ｉｎの角度を変えて反射光強度を測定する場合には、互いに５°以上離すのが好ましい。
そして、例えば最小二乗法を用いて、各測定値と、[式２８]と[式２９]による計算値がほぼ一致する［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを求めることにより、ギャップｄの２次元分布を得ることができる。
【００５０】
本実施の形態では、反射部材の反射面での散乱による反射光強度の減少分Ｉｄが各測定点で異なっていることを前提に、ＣＣＤ等の面型撮像素子により測定した反射光強度の２次元分布に基づいて、各測定点での［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、Ｉ_ｓ、ｄを同時に検出している。このため、短時間で、精度よく２次元ギャップ分布を得ることができる。
Ｉ_ｄ及びｄの値は、測定点によって異なる。しかしながら、測定範囲が狭い場合には、Ｉ_ｓの値は測定点に関係なくほぼ同じである。したがって、反射光強度が大きい測定点（例えば、［Ｉ_ｘ＋Ｉ_ｙ／Ａ］が最大となる位置）でＩ_ｓを検出し、検出したＩ_ｓを他の測定点での解析に用いることができる。これにより、他の測定点での解析では、未知のパラメータが［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］とｄの２種類となるため、解析時間が短縮される。
【００５１】
以上説明した２次元ギャップ分布を検出する方法は、検出器の出力信号に含まれている液晶パネルの表面反射等によるノイズ光や、液晶パネルの反射部材の反射面での散乱光等による影響を考慮しているため、２次元ギャップ分布を精度よく検出することができる。
また、前記２次元ギャップ分布を検出する方法は、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する半透過型液晶パネルの反射部の２次元ギャップ分布だけでなく、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する反射型液晶パネル、液晶分子が捩れ配向された液晶層を有する反射型液晶パネル、透過型液晶パネル等の２次元ギャップ分布を検出するために用いることもできる。
以上の説明では、検出器に直接入射する外光等によるノイズ強度Ｉ_ｃを事前に検出し、測定した反射光強度からＩ_ｃを減算する処理を行うことにより、［Ｉ_ｃ＝０］として扱った。しかしながら、測定する反射光強度の種類数を１つ増やすことによって、Ｉ_ｃを未知のパラメータとして扱うこともできる。Ｉ_ｃを未知のパラメータとして扱うことにより、Ｉ_ｃの時間的な変動が大きい測定環境でも精度よくギャップｄを検出することができる。
【００５２】
次に、本発明の液晶パネルのギャップ検出方法及び検出装置を用いて試料（反射型液晶パネル）のギャップを検出した例を示す。
測定装置として、図４に示す測定装置を用いた。図４に示す測定装置では、落射照明光源５１及び透過照明光源４１として、光強度に偏光依存性のないハロゲンランプを使用している。また、図示はしていないが、レンズ等によって、試料（反射型液晶パネル）の法線にほぼ平行に入射光が入射するように調整されている。バンドパスフィルタ４２、５２としてレーザ用の干渉フィルタを用い、中心波長５４６ｎｍ、半値半幅５ｎｍの単色光を得ている。位相差板５５として、５４６ｎｍ用の１／４波長板を用いている。偏光子４４、５３、検光子５６、１／４波長板５５、試料１０は、法線方向に平行な軸を中心としてそれぞれ独立に回転可能である。１／４波長板５５は、ハーフミラー５４と検光子５６との間に設置可能である。
【００５３】
試料は、以下の手順で作成した。
片側にＩＴＯ製の透明電極を有するガラス基板２枚の透明電極に、厚さが約５０ｎｍのポリイミド膜をスピンコートにより形成した。このポリイミド膜をナイロン製の布で擦り、ポリイミド膜が内側になり、且つ、擦った方向が反平行になるようガラス基板を対向させ、直径約３．５μｍの樹脂製ビーズを含む接着剤によりガラス基板同士を接着した。ビーズによって支持される基板間隙に液晶材料を毛細管現象により注入し、液晶分子が一軸配向した液晶層を有する試料とした。この試料のギャップを市販の透過型液晶パネル評価装置により測定したところ、３．３１μｍという値が得られた。
なお、アルミ反射鏡を試料とし、落射照明光源５１を点灯、透過照明光源４１を消灯し、落射照明光源５１側の偏光子５３の透過軸方向をｚ軸方向に設定した。これにより、試料にはＸ軸方向の直線偏光が入射されるようになる。次に、１／４波長板５５を設置していない状態で、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｙを測定した。この測定値Ｉ_ｙを外光等によるノイズ強度Ｉ_ｃｙとし、以下で説明する実験例における反射光強度の測定では、検出器出力からこのＩ_ｃｙを減算した。
【００５４】
「実験例１」
まず、試料の一方の側にアルミ反射鏡を設置し、反射鏡側が透過照明光源４１を向き、且つ、設置角度α^ｉｎが４５°となるように設置した。そして、落射照明光源５１を点灯、透過照明光源４１を消灯し、落射照明光源５１側の偏光子５３の透過軸方向をｚ軸方向に設定した。これにより、試料１０には、ｘ軸方向に直線偏光された入射光が入射されるようになる。
次に、１／４波長板５５を設置していない状態で、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時（パラレルニコルの状態）の反射光強度Ｉ_ｘを測定した。次に、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時（クロスニコルの状態）の反射光強度Ｉ_ｙを測定した。
次に、ハーフミラー５４と検光子５６との間に、遅相軸方向を４５°に設定した１／４波長板５５を設置した。そして、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘを測定した。
次に、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｙを測定した。
次に、入射光強度Ｉ_ｏ、試料１０での表面反射光強度Ｉ_ｓ及びギャップｄをパラメータとし、[式５]により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び[式９]により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙがほぼ一致するＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．２９μｍが得られた。
【００５５】
「実験例２」
実験例１と同じ試料、同じ測定装置を用いた。
入射光強度Ｉ_ｏ、試料での表面反射光強度Ｉ_ｓ、１／４波長板５５での表面反射率Ｒ_ｓ及びギャップｄをパラメータとし、[式５]により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び[式１２]により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、実験例１で測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙがほぼ一致するＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、Ｒ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．２８μｍが得られた。
【００５６】
「実験例３」
実験例１と同じ試料、同じ測定装置を用いた。
まず、試料の一方の側にアルミ反射鏡を設置し、反射鏡側が透過照明光源４１側を向くように設置した。そして、落射照明光源５１を点灯、透過照明光源４１を消灯し、落射照明光源５１側の偏光子５３の透過軸方向をｚ軸方向に設定した。これにより、試料には、ｘ軸方向に直線偏光された入射光が入射されるようになる。
次に、試料１０の設置角度α^ｉｎが３０°となるように試料を回転させた。そして、１／４波長板５５を設置していない状態で、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘ ^３０°を測定した。
次に、遅相軸方向の角度が４５°となるように設定した１／４波長板５５を設置した。そして、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘ ^３０°を測定した。
次に、試料１０の設置角度α^ｉｎが４５°となるように試料を回転させた。そして、１／４波長板５５を設置していない状態で、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘ ^４５°を測定した。
次に、遅相軸方向の角度が４５°となるように設定した１／４波長板５５を設置した。そして、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘ ^４５°を測定した。
次に、入射光強度Ｉ_ｏ、試料での表面反射光強度Ｉ_ｓ、１／４波長板５５での表面反射率Ｒ_ｓ及びギャップｄをパラメータとし、[式５]により算出したＩ_ｘ ^３０°、Ｉ_ｘ ^４５°及び[式１２]により算出したＩ_ｗｘ ^４５°、Ｉ_ｗｙ ^４５°と、測定した反射光強度Ｉ_ｘ ^３０°、Ｉ_ｘ ^４５°、Ｉ_ｗｘ ^３０°、Ｉ_ｗｘ ^４５°がほぼ一致するＩ_ｏ、Ｉ_ｓ、Ｒ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．３２μｍが得られた。
【００５７】
「実験例４」
実験例１と同じ試料、同じ測定装置を用いた。
まず、試料の一方の側にアルミ反射鏡を設置し、反射鏡側が透過照明光源４１側を向き、設置角度α^ｉｎが４５°となるように試料を設置した。そして、落射照明光源５１を点灯、透過照明光源４１を消灯し、落射照明光源５１側の偏光子５３の透過軸をｚ軸方向に設定した。これにより、試料には、ｘ軸方向に直線偏光された入射光が入射されるようになる。
次に、遅相軸方向をｘ軸方向に設定した１／４波長板５５を設置した。そして、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘを測定した。
次に、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｙを測定した。
次に、遅相軸方向の角度が４５°となるように設定した１／４波長板５５を設置した。そして、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘを測定した。
次に、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｙを測定した。
次に、Ｉ_ｏ(１−Ｒ_ｓ)、Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ、ｄをパラメータとし、[式１４]により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び[式１２]により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙがほぼ一致する［Ｉ_ｏ(１−Ｒ_ｓ)］、Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．２８μｍが得られた。
【００５８】
「実験例５」
実験例１と同じ試料、同じ測定装置を用いた。
実験例１で測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙを用い、[式３０]により反射率ρ_ｘ、ρ_ｗｘを算出した。
そして、試料での表面反射率ρ_ｓとギャップｄをパラメータとし、[式３０]により算出したρ_ｘ、ρ_ｗｘと、[式１７]により算出したρ_ｘ及び[式１８]により算出したρ_ｗｘがほぼ一致するρ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．２９μｍが得られた。
【数３０】

[式３０]
【００５９】
「実験例６」
実験例１と同じ試料、同じ測定装置を用いた。
まず、試料の一方の側にアルミ反射鏡を設け、反射鏡側が透過照明光源４１側を向き、設置角度α^ｉｎが０°となるように試料を設置した。そして、落射照明光源５１を点灯、透過照明光源４１を消灯し、落射照明光源５１側の偏光子５３の透過軸方向をｚ軸方向に設定した。これにより、試料にはｘ軸方向に直線偏光された入射光が入射されるようになる。
次に、１／４波長板５５の遅相軸方向及び検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘを測定した。また、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｙを測定した。
次に、１／４波長板５５の遅相軸方向を４５°に設定し、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘを測定した。また、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｙを測定した。
次に、試料の設置角度α^ｉｎを５°づつ回転させながら、前記反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙを測定した。このＩ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙの測定を、設置角度α^ｉｎが９０°を越えるまで行った。
次に、[ｔ_ｘＩ_ｏ]、Ａ、γ、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄをパラメータとし、[式２０]により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び[式２１]により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ，Ｉ_ｗｙがほぼ一致する、[ｔ_ｘＩ_ｏ]、Ａ、γ、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．３２μｍが得られた。
【００６０】
「実験例７」
実験例１と同測定装置を用いた。また、実験例６と同じ方法で、６３３ｎｍ用の１／４波長板にアルミ反射鏡を設けたものを試料とし、反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙを測定した。
次に、複屈折率△ｎ＝０．０１とし、[ｔ_ｘＩ_ｏ]、Ａ、γ、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄをパラメータとし、[式２０]により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び[式２１]により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ，Ｉ_ｗｙがほぼ一致する、[ｔ_ｘＩ_ｏ]、Ａ、γ、[Ｉ_ｓ／Ｉ_ｏ]、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、Ａ＝１．１０、γ＝−４．５°が得られた。
次に、得たＡと実験例６で測定した反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ，Ｉ_ｗｙを用い、[式２４]により反射率ρ_ｘ及びρ_ｙを、[式２５]により反射率ρ_ｗｘ及びρ_ｗｙを算出した。
次に、試料の表面反射率ρｓとギャップdをパラメータとし、算出したρ_ｘ、ρ_ｙ、ρ_ｗｘ、ρ_ｗｙと、[式２６]により算出したρ_ｘ、ρ_ｙ及び[式２７]により算出したρ_ｗｘ、ρ_ｗｙがほぼ一致するρ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、ｄ＝３．３１μｍが得られた。
【００６１】
「実験例８」
次の方法で試料を作成した。
まず、１枚のガラス基板上にＪＳＲ製のポジ型レジスト「オプトマ−ＰＣ３０２」をスピンコート法により塗布した。塗布した後、８０℃のホットプレート上で１分プレベークを行った。
円形パターンのマスクを用いて露光した後、ＪＳＲ製現像液「ＣＤ７０２ＡＤ」を用いて現像した。更に、純水洗浄を行った後、オーブンを用いて２００℃で６０分ポストベークを行った。
以上のようにして、ガラス基板上にポジ製レジストからなる凹凸構造を形成した後、スパッタ法によってアルミ膜（反射電極）を作成した。凹凸構造の段差は、操作型顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察の結果、０．６μｍであった。
もう1枚のガラス基板上に、スパッタ法によってＩＴＯ製の膜（透明電極）を作製した。
上記の２枚のガラス基板上のそれぞれの電極側の表面にＪＳＲ製の液晶ディスプレイ用配向膜ワニス「ＡＬ３０００」をスピンコート法により塗布した。塗布した後、焼成して、厚さ７０ｎｍのポリイミド膜を形成した。
次に、レーヨン製のベルベット布でポリイミド膜表面をラビングし、片方のガラス基板のポリイミド膜側に、直径３．０μｍの樹脂製ビーズを混入した接着剤を塗布する。
次に、ポリイミド膜が内側になるように上位下２枚のガラス基板を対向させ、ラビング方向が反平行になるように貼合せた。
次に、ビーズによって支持される基板間隙に液晶材料を毛細管現象により注入し、液晶憤死が一軸配向した液晶層を有する試料とした。
【００６２】
前記した試料を用い、以下の方法でギャップ２次元分布を検出した。測定装置は、図４に示す測定装置を用いた。また、検出器として、ＣＣＤ（面型撮像素子）を用いた。
まず、反射鏡側が透過照明光源４１側を向き、設置角度α^ｉｎが４５°となるように試料を設置した。
次に、１／４波長板５５の遅相軸方向と検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｘの２次元分布を測定した。また、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｙの２次元分布を測定した。
次に、１／４波長板５５の遅相軸方向を４５°に設定し、検光子５６の透過軸方向をｘ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｘの２次元分布を測定した。また、検光子５６の透過軸方向をｙ軸方向に設定した時の反射光強度Ｉ_ｗｙの２次元分布を測定した。
【００６３】
常に１／４波長板５５が設置されているので、Ｉ(ω)及びＩ_ｗ(ω)は、表面反射による減少比を示す係数(１−Ｒｓ)が［式２８］及び［式２９］に乗算され、[式３１]及び[式３２]で表される。
【数３１】

［式３１］
【数３２】

［式３２］
係数［ｔ_ｘ(１−Ｒ_ｓ)］は、［式３１］及び［式３２］の両方に存在するので、［ｔ_ｘ(１−Ｒ_ｓ)＝１］とする（形式的には、強度の単位を［ｔ_ｘ(１−Ｒ_ｓ)］としたことに等しい）。また、Ａ、γとしては、実験例７で得たＡ＝１．１０、γ＝−４．５°を用いた。
【００６４】
［Ｉｘ＋Ｉｙ］が最も大きい測定点での反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、［式３１］により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び［式３２］により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙがほぼ一致する［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、Ｉ_ｓ、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
次に、上記で得たＩｓを用い、他の測定点での反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙと、［式３１］により算出したＩ_ｘ、Ｉ_ｙ及び［式３２］により算出したＩ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙがほぼ一致する［Ｉ_ｏ−Ｉ_ｄ］、ｄの組み合わせを最小二乗法を用いて求めた。
その結果、凹凸構造の頂上部でｄ＝２．４２μｍ、傾斜部でｄ＝２．７８が得られた。
【００６５】
「実験例９」
実験例８で説明した上下のガラス基板を、ポリイミド側が内側になるように対向させ、液晶層の捩れ角が７０°になるように貼合せた。
ビーズによって支持される基板間隙に液晶材料を毛細管現象により注入し、液晶分子が７０°の捩れ角で配向している液晶層を有する試料とした。
次に、入射側基板（反射鏡と対向する基板）での液晶の配向方向（ラビング方向）α^ｉｎが５．９°となるように試料を設置し、実験例８と同じ方法で、反射光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｗｘ、Ｉ_ｗｙの２次元分布を測定した。
次に、実験例８と同じ手順で、ギャップｄの２次元分布を検出した。
その結果、凹凸構造の頂上部でｄ＝２．３６μｍ、傾斜部でｄ＝２．５５μmが得られた。
【００６６】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されることなく種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、実施の形態では主に液晶パネルのギャップを検出する方法について説明したが、本発明は実施の形態で説明したギャップ検出方法を実行する処理装置を備える液晶パネルのギャップ検出装置として構成することもできる。
また、反射光強度信号や反射率等を算出する方法は、実施の形態で説明した方法に限定されない。
また、最小二乗法を用いて測定値と算出値が一致するギャップを検出したが、ギャップを検出する方法はこれに限定されない。
また、測定装置は図２〜図４に示した測定装置に限定されず、種々の構成の測定装置を用いることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜請求項７に記載の液晶パネルのギャップ検出方法及び請求項８〜請求項１１に記載の液晶パネルのギャップ検出装置を用いれば、液晶分子が一軸配向している液晶層を有する液晶パネルのギャップを簡単な構成で、精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標系と液晶分子の配向方向の模式図である。
【図２】本発明の液晶パネルのギャップ検出方法で用いる測定装置の1例を示す図である。
【図３】本発明の液晶パネルのギャップ検出方法で用いる測定装置の他の例を示す図である。
【図４】本発明の液晶パネルのギャップ検出方法で用いる測定装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 液晶パネル
２１、３１、４１、５１、 光源
２２、３２、４４、５３ 偏光子
２３、３４ 位相差板
２４、３５、５６ 検光子
２５、３６、５７ 検出器
３３、５４ ハーフミラー
４２、５２ バンドパスフィルタ
４３ ミラー
５５ １／４波長板

Claims (11)

1. 液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射し、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光し、第１の出力信号を得るステップと、
   偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射し、液晶パネルからの反射光を位相差板及び検光子を介して検出器で受光し、第２の出力信号を得るステップと、
   位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、第１の出力信号と、第２の出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップ、
   を備える液晶パネルのギャップ検出方法。
2. 請求項１に記載の液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を、第１の出力信号を得た時の角度と変えた状態で第１の出力信号を得るステップと同じ処理、あるいは、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を、第２の出力信号を得た時の角度と変えた状態で第２の出力信号を得るステップと同じ処理の一方の処理を実行し、第３の出力信号を得るステップを備え、
   液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップでは、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度及び入射光の強度を用いて表した論理式と、第１、第２及び第３の出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
   液晶パネルのギャップ検出方法。
3. 請求項１に記載の液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を、第１の出力信号を得た時の角度と変えた状態で第１の出力信号を得るステップと同じ処理を実行し、あるいは、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を、第２の出力信号を得た時の角度と変えた状態で第２の出力信号を得るステップと同じ処理を実行し、第４の出力信号と第５の出力信号を得るステップを備え、
   液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップでは、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ、液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度、入射光の強度及び位相差板の反射率を用いて表した論理式と、第１、第２、第４及び第５の出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
   液晶パネルのギャップ検出方法。
4. 液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   液晶パネルと検光子との間に、遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定した位相差板を設置した状態で、偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射し、液晶パネルからの反射光を位相差板及び検光子を介して検出器で受光し、第６の出力信号を得るステップと、
   液晶パネルと検光子との間に、遅相軸方向を検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定した位相差板を設置した状態で、偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射し、液晶パネルからの反射光を位相差板及び検光子を介して検出器で受光し、第７の出力信号を得るステップと、
   遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定されている位相差板と検光子を介して、液晶パネルからの反射光を検出器で受光した時の検出器の出力信号及び遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定されている位相差板と検光子を介して、液晶パネルからの反射光を検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、第６及び第７の出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップ、
   を備える液晶パネルのギャップ検出方法。
5. 液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光可能な状態で、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を異なる角度に設定した時の検出器の出力信号に基づいて、液晶パネルの第１の反射率を検出するステップと、
   液晶パネルからの反射光を位相差板及び検光子を介して検出器で受光可能な状態で、検光子の透過軸方向または液晶パネルの設置角度を異なる角度に設定した時の検出器の出力信号に基づいて、液晶パネルの第２の反射率を検出するステップと、
   位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光可能な状態での検出器の出力信号に基づいて検出される液晶パネルの反射率及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光可能な状態での検出器の出力信号に基づいて検出される液晶パネルの反射率を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、液晶パネルの第１及び第２の反射率とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップ、
   を備える液晶パネルのギャップ検出方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップでは、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの反射部材での散乱による液晶パネルからの反射光強度の減少分を用いて表した論理式に基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
   液晶パネルのギャップ検出方法。
7. 請求項６に記載の液晶パネルのギャップ検出方法であって、
   検出器として面型撮像素子を用い、面型撮像素子からの各出力信号に対して液晶パネルの液晶層のギャップを検出するステップでの処理を実行することにより２次元ギャップ分布を検出するステップを備える液晶パネルのギャップ検出方法。
8. 液晶パネルのギャップ検出装置であって、
   偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射させる発光装置と、
   液晶パネルからの反射光を受光可能な検出器と、
   液晶パネルと検出器との間に設置される検光子と、
   液晶パネルと検光子との間に設置可能な位相差板と、
   処理装置とを備え、
   処理装置は、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検 出器で受光した時の検出器の出力信号及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、位相差板が設置されていない状態での検出器からの出力信号と、位相差板が設置されている状態での検出器からの出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
   液晶パネルのギャップ検出装置。
9. 液晶パネルのギャップ検出装置であって、
   偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射させる発光装置と、
   液晶パネルからの反射光を受光可能な検出器と、
   液晶パネルと検出器との間に設置される検光子と、
   液晶パネルと検光子との間に設置される位相差板と、
   処理装置とを備え、
   処理装置は、遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定されている位相差板と検光子を介して、液晶パネルからの反射光を検出器で受光した時の検出器の出力信号及び遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定されている位相差板と検光子を介して、液晶パネルからの反射光を検出器で受光した時の検出器の出力信号を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、位相差板の遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直に設定されている状態での検出器からの出力信号と、位相差板の遅相軸方向が検光子の透過軸方向に略平行または略垂直以外の方向に設定されている状態での検出器からの出力信号とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
   液晶パネルのギャップ検出装置。
10. 液晶パネルのギャップ検出装置であって、
    偏光した入射光を液晶パネルの法線に略平行に入射させる発光装置と、
    液晶パネルからの反射光を受光可能な検出器と、
    液晶パネルと検出器との間に設置される検光子と、
    液晶パネルと検光子との間に設置可能な位相差板と、
    処理装置とを備え、
    処理装置は、位相差板を介することなく、液晶パネルからの反射光を検光子を介して検出器で受光可能な状態での検出器の出力信号に基づいて検出される液晶パネルの反射率及び液晶パネルからの反射光を位相差板と検光子を介して検出器で受光可能な状態での検出器の出力信号に基づいて検出される液晶パネルの反射率を、液晶パネルの液晶層のギャップ及び液晶パネルの液晶層を通過せずに液晶パネル表面で反射する反射光の強度を用いて表した論理式と、位相差板が設置されていない状態で、検光子の透過軸方向の角度または液晶パネルの設置角度を異なる角度に設定した時の検出器の出力信号に基づいて検出した液晶パネルの反射率と、位相差板が設置されている状態で、検光子の透過軸方向または液晶パネルの設置角度を異なる角度に設定した時の検出器の出力信号に基づいて検出した液晶パネルの反射率とに基づいて、液晶パネルの液晶層のギャップを検出する、
    液晶パネルのギャップ検出装置。
11. 請求項８〜１０のいずれかに記載の液晶パネルのギャップ検出装置であって、検出器として面型撮像素子を用いた液晶パネルのギャップ検出装置。

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