JP2008015493A - 液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置及び測定方法 - Google Patents

液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置及び測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は測定試料の偏光方向を簡単に測定することができる液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置及び測定方法を提供する
【解決手段】本発明による偏光方向測定装置は基準軸からの偏光方向が任意に配置される第1偏光板と、偏光方向を測定するための測定試料と、前記測定試料を第1方向及び前記第1方向に鏡対称である第2方向にそれぞれ据え置きして、前記基準軸に付いて前記測定試料を方位角方向に回転させる測定試料ホルダー、前記第1偏光板及び前記測定試料をパスする光を提供する光源及び前記第1偏光板及び前記測定試料を経由する前記光源の光を検出するための光検出器を含む。
【選択図】図2

Description

本発明はディスプレイ装置に関し、さらに詳しくは液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置及び測定方法関する。
一般的に、液晶表示装置は液晶分子の光学的異方性と複屈折特性を利用して画像を表現する装置である。
液晶表示装置は電界生成電極がそれぞれ形成されている二つの基板を二つの電極が形成されている面を対向するように配置して、二つの基板の間に液晶物質を入れ込む。
以後、二つの電極に電圧を印加して生成される電場によって前記液晶分子配列を変更させて、これを通じて透明絶縁基板に透過される光の量を調節することで、所望の画像を表現するようになる。
このような液晶表示装置では薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor: TFT)をスイチング素子に利用する薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT LCD)が主に使われている。
TFT LCDは白色光であるバックライトが液晶画素をパスしながら光透過率が調節された後、各液晶画素上に1:1に配置された赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のカラーフィルタ層を透過して出る光の加法混色を通じてTFT−LCDのカラー画面が作られる。
一方、TFT−LCDは光スイッチング素子として、電場の強さにしたがって透過または反射する光の量を調節することで表示レベルが決まる。
この時、クロスニコル(cross−nicol)方式に配置された第1偏光板及び第2偏光板の偏光条件によって液晶表示装置の特性が大きく変わるので、これに対する最適な設計が必要であり、また偏光板の正確な偏光方向が分かっていなければならない。
しかし、第1偏光板及び第2偏光板の偏光方向が正確に制御されない場合、液晶表示装置内の液晶層を正確に制御することができなくなるので、液晶表示装置の画質に深刻な影響を及ぼすようになる。
図1は従来の技術による液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置の構成図である。
図1を参照すれば、従来の技術による液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置は光源71、第1偏光板72、測定試料ホルダー73、測定試料74及び光検出器75で構成されて、光源71から光が提供されて、第1偏光板72及び測定試料74をパスした光量を光検出器75が検出する構造を持つ。
図1を参照すれば、従来の技術による偏光方向決定方法は、偏光方向を正確に分かっている第1偏光板72と基準軸があって試料を正確に据え置きすることができる測定試料ホルダー73が必要である。
すなわち、測定試料ホルダー73の基準面にしたがって測定試料74を据え置きした後、測定試料74を方位角方向に回転させながら光検出器75で検出される光量が最小になる回転角を捜すことで、前記測定試料74が基準面から偏光方向がどの位傾いているのか捜すことができる。
しかし、従来技術による偏光方向測定方法は測定試料の正確な偏光方向が分かるが、基準になる第1偏光板の偏光方向を正確に分かっていなければならない。
また、測定試料を据え置きする時、測定試料の切り目を一致させなければならない測定試料ホルダーの基準面も正確に分かっていなければならない。すなわち、基準になる第1偏光板の正確な偏光方向と、測定試料を正確に据え置きさせることができる測定試料ホルダーの基準面である基準軸を皆分かっていないと測定試料の偏光方向を正確に測定することができないのに、これは測定試料の正確な偏光方向を簡単に測定しにくいということを意味する。
本発明の目的は、測定試料の偏光方向を簡単に測定することができる液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置及び測定方法を提供することにある。
本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置は基準軸からの偏光方向が任意に配置される第1偏光板、偏光方向を測定するための測定試料、前記測定試料を第1方向及び前記第1方向に鏡対称である第2方向にそれぞれ据え置きして、前記基準軸に付いて前記測定試料を方位角方向に回転させる測定試料ホルダー、前記第1偏光板及び前記測定試料をパスする光を提供する光源及び前記第1偏光板及び前記測定試料を経由する前記光源の光を検出するための光検出器を含む。
前記測定試料は前記第1偏光板に対応する第2偏光板であることができる。
前記測定試料の偏光方向は、前記第1方向に据え置きされた測定試料を回転させながら検出した光量が最小である第1角度(X1)と前記第2方向に据え置きされた測定試料を回転させながら検出した光量が最小である第2角度(X2)の差値(X2−X1)の1/2で求められることができる。
前記基準軸は前記測定試料ホルダーの基地の基準面であることができる。
前記測定試料ホルダーは、前記測定試料が据え置きされるハウジング、前記ハウジングの一側面に形成されて、前記第1方向に挿入された前記測定試料を固定させる第1挿入部及び前記ハウジングを貫く開口部形象に形成されて、前記第1偏光板を経由して提供される光を透過させる光透過部を含むことができる。
前記第1挿入部に対称である形象として、前記第2方向に挿入された前記測定試料を固定させる第2挿入部をさらに含むことができる。
前記ハウジングの他側面に形成されて、前記ハウジングを回転させるための取手をさらに含むことができる。
前記光源はレーザー光源であることができる。
前記光検出器は、フォト−ディテクター(Photo Dector)及び輝度係装置の内の何れか一つであることがある。
本発明の他の一つの実施形態に係る偏光方向測定方法は光源、第1偏光板及び光検出器を整列する段階、測定試料を基準軸に付いて第1方向に測定試料ホルダーに据え置きする段階、前記測定試料ホルダーを方位方向に回転させながら、光量が最小になる第1角度(X1)を測定する段階及び前記測定試料を前記第1方向に鏡対称である第2方向に前記測定試料ホルダーに再据え置きする段階、前記測定試料ホルダーを方位方向に回転させながら、 光量が最小になる第2角度(X2)を測定する段階及び(X2−X1)/2を求めて、前記測定試料の偏光方向を決める段階を含む。
前記測定試料は前記第1偏光板に対応する第2偏光板であることができる。
前記測定試料が前記第1方向及び前記第2方向にそれぞれ前記測定試料ホルダーの挿入部に固定されることができる。
前記測定試料ホルダーは前記第1偏光板及び光検出器の間に整列されることができる。
前記第1偏光板の偏光方向は任意に配置されることができる。
前記基準軸は前記測定試料ホルダーの基地の基準面であることができる。
前記光源はレーザー光源であることができる。
前記光量は前記光検出器を通じて検出されることができる。
前記光検出器は、フォト−ディテクター(Photo Dector)及び輝度係装置の内の何れか一つであることができる。
本発明は基準になる偏光子の偏光方向が分からないとしても測定試料ホルダーの基準軸さえ分かれば測定試料の偏光方向を決めることができるので、偏光板の正確な偏光方向を簡単な方法で測定することができる。
以下では本発明の一つの実施形態に係る具体的な実施形態を添付された図面を参照して説明する。
図2は本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置の斜視図である。
図2を参照すれば、液晶表示装置内に備えた液晶パネルは、一定空間を持って合着された第1基板10、第2基板20、及び前記第1基板10と第2基板20の間に注入された液晶層30で構成される。この時、第1基板10はスイチング領域であるTFT領域(TFT)、画素領域(Pixel)及びストレージ領域(CST)に定義される。
第1基板10には透明なガラス基板11上に一定な間隔を持って一方向に複数個のゲートライン12が配列されて、またゲートライン12に垂直した方向に一定な間隔を持って複数個のデータライン16が配列されることで、画素領域を定義するようになる。
そして各画素領域には画素電極18が形成されて、それぞれのゲートライン12とデータライン16が交差する部分に薄膜トランジスタ(TFT)が形成されて、薄膜トランジスタが前記ゲートライン12を通じて印加されるスキャン信号によってデータライン16のデータ信号をそれぞれの画素電極18に印加する。
そして第2基板20には透明なガラス基板21上に画素領域を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリックス層22が形成されて、それぞれの画素領域に対応される部分には色相を表現するためのR、G、Bカラーフィルタ層23が形成されて、カラーフィルタ層23上には共通電極24が形成される。
ストレージ領域内に、画素電極18と並列で繋がれた充電キャパシターがゲートライン12の上部に構成されて、充電キャパシターの第1電極ではゲートライン12の一部を使って、第2電極ではソース及びドレイン電極と同一層に形成、かつ同一物質で形成された島(island)形状の金属パターンを適用する。
このような液晶表示装置は前記画素電極18と共通電極24の間の電界によって前記第1基板10及び第2基板20の間に形成された液晶層30が配向されて、液晶層30の配向程度によって液晶層30を透過する光の量を調節することで所望の画像を表現することができる。
図3は本発明の一つの実施形態に係る液晶パネルの構成を概略的に示す図である。
図3を参照すれば、液晶パネルは第1基板10、第2基板20、液晶層30、第1偏光板50、第2偏光板60及びバックライトユニット40を備えて、第1配向膜15及び第2配向膜25がそれぞれ第1基板10と第2基板20上にラビング方式に形成される。
図3の構造はアンチ-パラレル(anti−parallel)配向されている液晶セル構造として、IPS(In−Plane Switching) モードの液晶セルまたはECB(Electrically Controllable Birefringence)液晶セルなどがこのような構造を持っている。この時、第1偏光板50及び第2偏光板60がクロスニコル(cross−nicol)方式に配置される。
図2では実際にそれぞれの媒質が皆接触されているが、図3では便宜上分離させて図示しており、この時、LCDの電気、光学特性を決めることは配向層(15、25)の配向方向と偏光板(50、60)の偏光方向である。これらの組合せによって光学特性が決まるので、正確な配向方向と正確な偏光方向、すなわち、配向軸と偏光軸を把握する必要がある。
図4A及び図4Bは本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光モードを示す図である。
図4A及び図4Bを参照すれば、偏光板はそのモードによってe−modeとo−modeに仕分けされて、すなわち、前記液晶はe−モードとo−モードの特性を同時に持つ。
eモード(extrordinary mode)は偏光板50の透過軸と液晶の長軸が平凡な状態を言って、oモード(ordinary mode)は偏光板50の透過軸と液晶の長軸が共に垂直した状態を言う。
この時、第1及び第2偏光板(50、60)は液晶層30を間に置いて上下にそれぞれ配置され、前記第1偏光板50は変更子(Polarizer)と呼び、第2偏光板60は検光子(analyzer)と呼ぶ。
図4Aはemodeを示して、偏光子50の偏光方向が平面に対して水平で検光子60の偏光方向が平面に対して垂直の場合を示す。
図4Bはomodeを示して、偏光子50の偏光方向が平面に対して垂直で検光子60の偏光方向が平面に対して水平の場合を示す。
前記emode及びomodeはそれぞれ選択的な方向に振動する光を吸収するとか、選択的な方向に振動する光だけ透過させる偏光モードである。
図5は本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置の構成図である。
図5を参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置は、光源100、第1偏光板200、測定試料ホルダー310、測定試料320及び光検出器400手順に配置される。
光源100は前記第1偏光板200及び測定試料320をパスする光を提供するのに、一般的にレーザー光源が使われる。
第1偏光板200は基準軸からの偏光方向が任意に配置される。
測定試料320は偏光方向を測定するための偏光板として、前記第1偏光板200に対応するようになる。この時、前記測定試料320の偏光方向は、前記第1方向に据え置きされた測定試料320を回転させながら検出した光量が最小である第1角度(X1)と前記第2方向に据え置きされた測定試料320を回転させながら検出した光量が最小である第2角度(X2)の差値(X2−X1)の1/2で求められるようになる。
測定試料ホルダー310は前記測定試料320を第1方向及び前記第1方向に鏡対称である第2方向にそれぞれ据え置きして、前記基準軸に付いて前記測定試料320を方位角方向に回転させるようになる。
光検出器400は前記第1偏光板200及び測定試料320を経由する前記光源100の光を検出するためのことで、一般的に、フォト−ディテクター(Photo Dector)及び輝度係の内で何れか一つが使われる。
したがって、前記基準軸は前記測定試料ホルダーの基地の基準面になって、前記第1偏光板200の偏光方向は分からなくても前記測定試料320の正確な偏光方向を簡単に決めることができるようになる。
図6は本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置の内で測定試料ホルダーを例示する図面であり、図7A及び図7Bはそれぞれ図6の測定試料ホルダーの側面図である。
図6を参照すれば、測定試料ホルダー310は、前記測定試料320が据え置きされるハウジング、前記ハウジングの一方向に形成されて、前記第1方向に挿入された前記測定試料を固定させる第1挿入部330、及び前記ハウジングを貫く開口部形象に形成されて、前記第1偏光板を経由して提供される光を透過させる光透過部340を含む。
図7A及び図7Bを参照すれば、測定試料ホルダー310は前記第1挿入部330に対称である形象として、前記第2方向に挿入された前記測定試料320を固定させる第2挿入部331を追加で含むことができる。
すなわち、図7Aの測定試料ホルダー310は第1挿入部330のみを備えているが、万が一、挿入部の形態が異なる場合、図7Bに示されたように、測定試料ホルダー311が二つの挿入部331からなり、お互いに対称である形状を有することができる。
また、前記測定試料ホルダー310は前記ハウジングの一側面に形成されて、前記ハウジングを回転させるための取手350を追加で含むことができる。
本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置は偏光子の偏光方向が分かる必要がなく、代りに測定試料320を据え置きすることができる測定試料ホルダー310の挿入部を反対方向でも据え置きすることができるようにしてくれれば良い。この時、測定試料320の偏光方向を決める過程は次のようである。
先ず、測定試料320を測定試料ホルダー310に据え置きさせた後、基準軸にしたがって挿入部330に固定させる。
次に、測定試料ホルダー310を回転させながら、光検出器400が検出する光の量が最小になる角(X1)を求める。
再び、測定試料320を反対方向に測定試料ホルダー310に据え置きさせた後、光検出器400が検出する光の量が最小になる角(X2)を求める。
この時、前記測定試料320の基準軸からの偏光方向をθ1と言えば、θ1=(X2−X1)/2になる。
一方、図8は本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定原理を説明するための図である。
図8のa)は測定試料ホルダー310の基準軸が0゜の場合を示して、図8のb)は測定試料ホルダー310の基準軸がx゜位傾いた場合を示す。
図8のa)及びb)の右側は先ず測定試料320を測定試料ホルダー310に挿入して光量が最小であるX1を測定するようになって、また鏡対称である反対方向に前記測定試料320を測定試料ホルダー310に挿入して光量が最小であるX2を求めるようになる。
この時、測定試料の偏光方向がθ1であり、X1及びX2は光量が最小である測定値だと言えば、X1=−θ1+x、X2=+θ1+xがなり、X2−X1=2θ1になって、結局求めようとする測定試料の偏光方向(θ1)は基準軸に対してx゜位傾いた場合と無関係に求められるようになる。
言い換えれば、測定試料320を測定試料ホルダー310に鏡対称で挿入して測定するようになれば、第1偏光板の偏光方向が分からなくても、測定試料ホルダー310の基準面である基準軸だけ分かっていても、前述の測定方法によって測定試料320の偏光方向を求めることができるようになる。
一方、図9は本発明の実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定方法の動作流れ図である。
図5及び図9を参照すれば、本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定方法は、先ず、光源100、第1偏光板200及び光検出器400を整列した後、測定試料320を基準軸に付いて第1方向に測定試料ホルダーに据え置きする(S110)。
次に、測定試料ホルダー310を前記第1偏光板200及び光検出器400の間に整列する。ここで、前記測定試料320は前記第1偏光板200に対応する第2偏光板であり、前記測定試料320は前記第1方向及び前記第2方向にそれぞれ前記測定試料ホルダー310の挿入部に固定される。この時、前記第1偏光板200の偏光方向は任意に配置されて、前記基準軸は前記測定試料ホルダー310の基地の基準面になる。
次に、前記測定試料ホルダー310を方位方向に回転させながら、光量が最小になる第1角度(X1)を測定する(S120)。この時、前記光量はフォト−ディテクター及び輝度係装置の何れか一つの光検出器400を使って測定する。
次に、前記測定試料320を前記第1方向に鏡対称である第2方向に前記測定試料ホルダー310に再据え置きして(S130)、前記測定試料ホルダー310を前記第1偏光板200及び光検出器400 の間にまた整列する。
次に、前記測定試料ホルダー310を方位方向に回転させながら、光量が最小になる第2角度(X2)を測定する(S140)。
最後に、(X2−X1)/2を求めて、前記測定試料320の偏光方向を決めるようになる(S150)。
したがって、本発明の一つの実施形態によれば、基準になる偏光子の偏光方向が分からないとしても測定試料ホルダーの基準軸さえ分かれば測定試料の偏光方向を決めることができるようになる。
従来の技術による液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定装置の構成図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置の斜視図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶パネルの構成を概略的に示す図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光モードを示す図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光モードを示す図。 本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置の構成図。 本発明の一つの実施形態に係る偏光方向測定装置の内で測定試料ホルダーを例示する図。 それぞれ図6の測定試料ホルダーの側面図。 それぞれ図6の測定試料ホルダーの側面図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定原理を説明するための図。 本発明の一つの実施形態に係る液晶表示装置用偏光板の偏光方向測定方法の動作流れ図。

Claims (18)

  1. 基準軸からの偏光方向が任意に配置される第1偏光板と、
    偏光方向を測定するための測定試料と、
    前記測定試料を第1方向及び前記第1方向に鏡対称である第2方向にそれぞれ据え置きして、前記基準軸に付いて前記測定試料を方位角方向に回転させる測定試料ホルダーと、
    前記第1偏光板及び前記測定試料をパスする光を提供する光源と、
    前記第1偏光板及び前記測定試料を経由する前記光源の光を検出するための光検出器と、
    を含む偏光方向測定装置。
  2. 前記測定試料は前記第1偏光板に対応する第2偏光板であることを特徴とする、請求項1記載の偏光方向測定装置。
  3. 前記測定試料の偏光方向は、前記第1方向に据え置きされた測定試料を回転させながら検出した光量が最小である第1角度(X1)と前記第2方向に据え置きされた測定試料を回転させながら検出した光量が最小である第2角度(X2)の差値(X2−X1)の1/2で求められることを特徴とする、請求項1記載の偏光方向測定装置。
  4. 前記基準軸は前記測定試料ホルダーの基地の基準面であることを特徴とする、請求項1記載の偏光方向測定装置。
  5. 前記測定試料ホルダーは、
    前記測定試料が据え置きされるハウジングと、
    前記ハウジングの一側面に形成されて、前記第1方向に挿入された前記測定試料を固定させる第1挿入部と、
    前記ハウジングを貫く開口部形象に形成されて、前記第1偏光板を経由して提供される光を透過させる光透過部と、
    を含む請求項1記載の偏光方向測定装置。
  6. 前記第1挿入部に対称である形象として、前記第2方向に挿入された前記測定試料を固定させる第2挿入部をさらに含む請求項5記載の偏光方向測定装置。
  7. 前記ハウジングの他側面に形成されて、前記ハウジングを回転させるための取手をさらに含む請求項5記載の偏光方向測定装置。
  8. 前記光源はレーザー光源であることを特徴とする、請求項1記載の偏光方向測定装置。
  9. 前記光検出器は、フォト−ディテクター(Photo Dector)及び輝度係装置の内の何れかひとつであることを特徴とする、請求項1記載の偏光方向測定装置。
  10. a)光源、第1偏光板及び光検出器を整列する段階と、
    b)測定試料を基準軸に付いて第1方向に測定試料ホルダーに据え置きする段階と、
    c)前記測定試料ホルダーを方位方向に回転させながら、光量が最小になる第1角度(X1)を測定する段階と、
    d)前記測定試料を前記第1方向に鏡対称である第2方向に前記測定試料ホルダーに再据え置きする段階と、
    e)前記測定試料ホルダーを方位方向に回転させながら、光量が最小になる第2角度(X2)を測定する段階と、
    f)(X2−X1)/2を求めて、前記測定試料の偏光方向を決める段階と、
    を含む偏光方向測定方法。
  11. 前記測定試料は前記第1偏光板に対応する第2偏光板であることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  12. 前記b)段階及びd)段階で前記測定試料が前記第1方向及び前記第2方向にそれぞれ前記測定試料ホルダーの挿入部に固定されることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  13. 前記b)段階及びd)段階の測定試料ホルダーは前記第1偏光板及び光検出器の間に整列されることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  14. 前記a)段階の第1偏光板の偏光方向は任意に配置されることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  15. 前記b)段階の基準軸は前記測定試料ホルダーの基地の基準面であることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  16. 前記光源はレーザー光源であることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  17. 前記b)段階及びd)段階の光量は前記光検出器を通じて検出されることを特徴とする、請求項10記載の偏光方向測定方法。
  18. 前記光検出器は、フォト−ディテクター(Photo Dector)及び輝度係装置の内の何れかひとつであることを特徴とする、請求項17記載の偏光方向測定方法。
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