KR102282999B1 - 액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

액정의 프리틸트각 측정 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 액정의 프리틸트각 측정 방법은, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과 그 사이에 액정층을 포함하며, 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나가 미세 가지 전극을 포함하는 액정셀에 편광된 광을 조사하며, 조사되는 광을 소정 각도 범위내에서 미세 가지 전극에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하고, 액정셀을 투과한 광의 광량을 검출한다. 이러한 투과광의 광량 검출신호를 이용하여, 액정의 프리틸트각을 얻는다.

Description

액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring pretilt of LC}
액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
액정표시장치에 적용되는 액정셀은 하부기판, 이 하부기판에 마주하는 상부기판, 그 사이의 액정층 등으로 이루어진다.
상기 하부기판에는 표시기판으로서, 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 데이터 라인들 및 복수의 게이트 라인들이 배치되고, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차하는 영역들에는 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자들이 배치되고, 화소 영역에는 화소 전극들이 위치한다. 상기 상부기판에는 예를 들어, 칼라 필터가 배치될 수 있다.
액정표시장치의 표시 성능을 향상시키기 위하여, 기판 면에 대해 액정 분자가 일정 각도를 이루도록 초기 배향시키는데, 이 초기 배향각을 프리틸트각이라 한다.
상기 액정표시장치의 표시 성능은 프리틸트각에 의해 변화하므로, 이 프리틸트각을 검출할 필요가 있다.
액정셀을 이루는 두 기판 각각에 대한 액정의 프리틸트각을 구분하여 측정할 수 있는 액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법을 제공한다.
일 유형에 따른 액정의 프리틸트각 측정 방법은, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과 그 사이에 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나가 미세 가지 전극을 포함하는 액정셀에 편광된 광을 조사하며, 상기 조사되는 광을 소정 각도 범위내에서 상기 미세 가지 전극에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하는 단계와; 상기 액정셀을 투과한 광의 광량을 검출하는 단계와; 상기 투과광의 광량 검출신호를 이용하여, 상기 액정의 프리틸트각을 얻는 단계;를 포함한다.
상기 광의 스캔은 상기 미세 가지 전극에 대해 크로스되는 방향으로 이루어질 수 있다.
상기 액정의 프리틸트각을 얻는 단계는, 상기 투과광의 진폭과 위상차를 구하여 존즈 행렬을 계산하고, 상기 광의 스캔을 통한 존즈 행렬의 변화를 구해 액정의 프리틸트각을 결정할 수 있다.
이때, 상기 존즈 행렬의 비대각성분은 제로가 아닐 수 있다.
상기 액정의 프리틸트각은 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 각각에 대해 구별하여 검출될 수 있다.
상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 일 기판에는 박막트랜지터 스위칭 소자가 배치되고, 다른 기판에는 칼라 필터가 배치되고, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 내측면에 배향막이 마련될 수 있다.
일 유형에 따른 액정의 프리틸트각 측정 장치는, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과 그 사이에 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나가 미세 가지 전극을 포함하는 액정셀에 광을 소정 각도 범위내에서 상기 미세 가지 전극에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하면서 조사하도록 마련된 광원유니트와; 상기 광원유니트에서 제공되는 광을 편광시켜 상기 액정셀에 편광된 광이 조사되도록 하는 편광자와; 상기 액정셀을 투과한 광의 광량을 검출하는 광검출기와; 상기 투과광의 광량 검출신호를 이용하여, 상기 액정의 프리틸트각을 얻는 신호처리부;를 포함한다.
상기 광의 스캔은 상기 미세 가지 전극에 대해 크로스되는 방향으로 이루어질 수 있다.
상기 신호처리부는, 상기 투과광의 진폭과 위상차를 구하여 존즈 행렬을 계산하고, 상기 광의 스캔을 통한 존즈 행렬의 변화를 구해 액정의 프리틸트각을 결정할 수 있다.
상기 존즈 행렬의 비대각성분은 제로가 아닐 수 있다.
상기 액정의 프리틸트각은 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 각각에 대해 구별하여 검출될 수 있다.
상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 일 기판에는 박막트랜지터 스위칭 소자가 배치되고, 다른 기판에는 칼라 필터가 배치되고, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 내측면에 배향막이 마련될 수 있다.
실시예에 따른 액정의 프리틸트각 측정 방법 및 장치에 따르면, 미세 가지 전극을 가지는 액정셀에 조사되는 광을 미세 가지 전극에 나란하지 않은 방향으로 스캔하면서 액정셀을 투과한 광량을 검출하고, 이를 이용하여 프리틸트각을 산출하므로, 두 기판 각각에 대한 액정의 프리틸트각을 구분하여 얻을 수 있다.
도 1은 액정표시장치의 액정셀의 일예를 개략적으로 보인 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정셀에 적용된 화소 전극의 예시적인 형상을 보인 평면도이다.
도 3은 실시예에 따른 액정 프리틸트각 측정 장치의 구성을 개략적으로 보여준다.
도 4는 도 3의 액정 프리틸트각 측정 장치에서, 입사광의 스캔 방향과 액정셀의 미세 가지 전극(미세 슬릿)의 관계를 보여주는 사시도이다.
도 5는 입사광이 미세 가지 전극에 대해 크로스되는 방향으로 스캔될 때, 입사면에 대한 미세 가지 전극 방향(미세 슬릿 방향) 및 입사광의 스캔 방향의 관계를 보여준다.
도 6은 액정셀의 액정층을 N층으로 나누어 각 층의 액정의 틸트 각도를 θp1, .....θpN-1, θpN으로 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 액정셀에 조사되는 광을 미세 가지 전극(미세 슬릿)에 크로스되는 방향으로 스캔할 때, 광의 입사 각도에 따른 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수와 비대각 성분의 행렬 계수 비율의 변화를 보여준다.
도 8a 및 도 8b는 비교예로서, 액정셀에 조사되는 광을 정면 및 미세 가지 전극과 나란한 방향으로 스캔할 때, 광의 입사 각도에 따른 존즈 행렬의 대각 성분의 두 행렬 계수의 비율의 변화를 보여준다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 액정표시장치의 액정셀(100)의 일예를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 액정셀(100)에 적용된 화소 전극(PE)의 예시적인 형상을 보인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 액정셀(100)은 제 1 기판(10), 제 2 기판(50), 액정층(30)을 포함한다. 액정층(30)의 액정(31)은 상기 제1기판(10) 및 제2기판(50)에 대해 각각 소정의 프리틸트각을 가지도록 배향될 수 있다. 이러한 프리 틸트각 형성을 위해, 제 1 기판(10) 상에는 제 1 배향막(AL1)이 형성되고, 제 2 기판(50) 상에는 제 2 배향막(AL2)이 형성될 수 있다.
제 1 기판(10) 상에는 TFT 어레이층(12), 화소 전극(PE)이 형성된다. TFT 어레이층(12)은 복수의 스위칭 소자들(TFT)를 포함하며, 또한, 미도시된 복수의 게이트 라인들, 복수의 데이터 라인들을 포함한다.
제 1 기판(10)은 유리 기판뿐만 아니라, PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등을 포함하는 플라스틱 기판 일 수 있다.
스위칭 소자(TFT)는 박막 트랜지스터로서, 활성층(AT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막인 제1 절연층(L1)이 형성되고, 제1절연층(L1) 상에 활성층(AT)이 형성된다. 활성층(AT) 상에는 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE)이 서로 이격되게 형성되고, 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE)을 덮는 제2절연층(L2)이 형성된다.
활성층(AT)은 다양한 물질을 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 활성층(AT)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 활성층(AT)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 활성층(AT)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE)은, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
제 1 절연층(L1) 및 제 2 절연층(L2)은 다양한 종류의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 제 1 절연층(L1) 및 제 2 절연층(L2)은 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 가운데 선택된 하나 이상의 절연막이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
TFT 어레이층(12) 위로는 평탄화층(15)이 더 마련될 수 있다.
화소 전극(PE)은 평탄화층(15) 위에 마련되며, 또한, 평탄화층(15), 제 2 절연층(L2)을 관통하여 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)과 연결되어 있다.
화소 전극(PE) 위에는 제 1 기판(10)에 대해 액정(31)이 프리틸트되도록 제 1 배향막(AL1)이 더 형성된다.
제 2 기판(50) 상에는 차광 패턴(BP), 컬러 필터(CF), 오버 코팅층(OC), 공통 전극(CE)이 형성되며, 또한, 공통 전극(CE) 상에 제 2 배향막(AL2)이 형성될 수 있다. 제 2 기판(50)은 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있으며, 제 2 기판(50)의 외면은 표시면(DS)이 된다.
차광 패턴(BP)은 스위칭 소자(TFT)와 미도시된 게이트 라인, 데이터 라인들이 형성된 영역에 대응하는 위치의 제 2 기판(50) 상에 배치되고, 광을 차단한다. 차광 패턴(BP)의 배치 위치는 예시적인 것이며 제 1 기판(10)상에 배치될 수도 있다.
컬러 필터(CF)는 제 2 기판(50)상에 배치되고, 컬러 광을 필터링한다. 컬러 필터(CF)의 배치는 예시적인 것이며, 제 1 기판(50) 상에 배치될 수도 있다.
오버 코팅층(OC)은 컬러 필터(CF)가 형성된 제 2 기판(50) 상에 배치되어, 제 2 기판(50) 상면을 평탄화한다. 오버 코팅층(OC)은 생략될 수 있다.
공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 마주하도록 상기 제 2 기판(50) 상에 배치되고, 화소 전극(PE)에 인가되는 전압의 극성을 정의하는 기준 전압, 즉 공통 전압이 인가된다. 공통 전극(CE)은 평판 형태를 가질 수 있다. 상기 공통 전극(CE)도 패터닝된 전극 형태를 가질 수도 있다.
화소 전극(PE)은 도 2에 도시된 바와 같은 형태를 가질 수 있다. 도 2를 참조하면, 화소 전극(PE)은 십자형 줄기부(20)를 가지며, 십자형 줄기부(20)는 가로 줄기부(21)와 세로 줄기부(22)를 포함한다. 가로 줄기부(21), 세로 줄기부(22)로부터 복수의 미세 가지 전극(23)이 비스듬하게 연장 형성되어 있다. 십자형 줄기부(20)에 의해 화소 영역이 네 개의 도메인으로 구획될 수 있다.
미세 가지 전극(23)은 직선 형상으로 도시되었으나 지그재그 형상으로 변형될 수 있다. 미세 가지 전극(23)의 폭(S), 미세 가지 전극(23) 사이의 미세 슬릿(24)의 폭(W)은 일정하게 도시되었으나, 이와 다르게 변형될 수 있고, 액정 제어력, 텍스쳐 감소등을 고려하여 적절히 설계될 수 있다.
공통 전극(CE)와 화소 전극(PE) 사이에 전압이 인가되지 않은 초기 배향 상태에서, 액정층(30)의 액정(31)은 제 1 배향막(AL1)과 인접한 위치에서 제1프리틸트각(θt)을 형성하고, 제 2 배향막(AL2)과 인접한 위치에서는 제2프리틸트각(θc)를 형성할 수 있다.
이상에서는 도 1 및 도 2를 참조로, 실시예에 따른 액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법에 의해 액정의 프리틸트각이 측정될 수 있는 액정셀(100) 및 화소 전극(PE)를 예를 들어 설명하였는데, 실시예에 따른 액정의 프리틸트각 측정 장치 및 방법이 적용되는 액정셀이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 미세 가지 전극을 가지는 액정셀에 대해 액정의 프리틸트각이 측정될 수 있다. 이하에서는 제1기판, 제2기판, 배향막 미세 가지 전극, 미세 슬릿 등의 참조번호를 도 1 및 도 2와 동일하게 사용하는데, 이러한 동일한 참조번호의 사용이 미세 가지 전극을 가지는 액정셀의 적용 예를 도 1 및 도 2로 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 설명의 편의상 동일 참조 번호를 사용하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 실시예에 따른 액정 프리틸트각 측정 장치의 구성을 개략적으로 보여주며, 도 4는 도 3의 액정 프리틸트각 측정 장치에서, 입사광의 스캔 방향과 액정셀(100)의 미세 가지 전극(24)(미세 슬릿(23))의 관계를 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 액정 프리틸트각 측정 장치는 액정셀(100)에 편광된 광을 조사하며, 상기 조사되는 광을 소정 각도 범위내에서 액정셀(100)의 미세 가지 전극(24)에 대해 나란하지 않은 방향 예컨대, 크로스되는 방향으로 스캔하며, 상기 액정셀(100)을 투과한 광의 광량을 검출하고, 이 투과광의 광량 검출신호를 이용하여 액정의 프리틸트각을 얻도록 마련될 수 있다. 즉, 액정 프리틸트각 측정 장치는 액정셀(100) 앞쪽에 광원유니트(200) 및 편광자(210)를 구비하고, 액정셀(100) 뒤쪽에 검광자(230) 및 광검출기(250)를 구비할 수 있으며, 상기 광검출기(250)에서 검출된 투과광의 광량 검출신호를 이용하여 액정의 프리틸트각을 산출해내기 위한 신호처리부(300)를 구비할 수 있다.
상기 액정셀(100)은 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 제1 및 제2기판(10)(50) 중 어느 하나에 형성되는 전극 예컨대, 제 1 기판(10)에 형성되는 화소 전극(PE)이 미세 가지 전극(24)을 포함할 수 있다. 이러한 미세 가지 전극(24)을 포함하는 경우, 액정(31)은 미세 가지 전극(24)을 따라 배향될 수 있다. 액정셀(100)에 편광자(210) 및 검광자(230)가 결합된 구조인 경우, 상기 편광자(210) 및 검광자(230)는 생략될 수 있다.
상기 광원유니트(200)는 광을 소정 각도 범위내에서 상기 미세 가지 전극(24)에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하면서 상기 액정셀(100)에 조사하도록 마련될 수 있다. 상기 광원유니트(200)는 예를 들어, 광을 출사하는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 소정 범위내에서 스캔하는 스캐너를 포함할 수 있다. 상기 광원유니트(200)는, 광을 예를 들어, 상기 미세 가지 전극(24)에 대해 크로스되는 방향으로 스캔하면서 액정셀(100)에 조사하도록 마련될 수 있다.
상기 편광자(210)는 상기 광원유니트(200)에서 제공되는 광을 편광시켜 상기 액정셀(100)에 편광된 광 예컨대, 직선편광된 광이 조사되도록 한다. 상기 편광자(210)는 상기 광원유니트(200)와 액정셀(100) 사이에 위치되거나, 상기 광원유니트(200)가 광원 및 스캐너로 구성되는 경우, 광원과 스캐너 사이에 위치될 수도 있다. 여기서, 도 3에서는 광원유니트(200)를 블록도로 표현하였기 때문에, 편광자(210)가 광원유니트(200)와 액정셀(100) 사이에 위치되는 것으로 도시한다. 상기 검광자(230)는, 예를 들어, 상기 편광자(210)에 의해 편광된 광과 직교하는 편광의 광만을 통과시키도록 마련될 수 있다. 상기 광검출기(250)는 상기 액정셀(100)을 투과한 광의 광량을 검출한다.
상기 신호처리부(300)는 상기 투과광의 광량 검출신호를 이용하여 액정의 프리틸트각을 얻도록 구동된다. 상기 신호처리부(300)는 상기 투과광의 진폭과 위상차를 구하여 존즈 행렬(Jones matrix)를 계산하고, 상기 광의 스캔을 통한 존즈 행렬의 변화를 구해 액정의 프리틸트각을 결정하게 된다.
이때, 상기 액정셀(100)에 조사되는 광은 미세 가지 전극(24)에 대해 나란하지 않은 방향 예컨대, 크로스되는 방향으로 스캔된다.
도 5는 입사광이 미세 가지 전극(24)에 대해 크로스되는 방향으로 스캔될 때, 입사면에 대한 미세 가지 전극 방향(미세 슬릿 방향) 및 입사광의 스캔 방향의 관계를 보여준다. 도 5에서와 같이, 미세 가지 전극(24) 사이는 미세 슬릿(23)이 형성되며, 액정셀(100)에 입사되는 광은 미세 가지 전극(24)에 나란하지 않은 방향 예를 들어, 크로스되는 방향으로 스캔될 수 있다. 이때, 스캔되는 입사광의 입사각도 범위는 예를 들어, 약 -30도 내지 약 30도 범위 또는 그 이상일 수 있다.
상기와 같이 액정셀(100)에 조사되는 광이 미세 가지 전극(24)에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔될 때, 존즈 행렬의 비대각 성분의 행렬 계수는 제로(zero)가 아니게 되며, 이에 의해 액정의 프리틸트각은 상기 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(50) 각각에 대해 구별하여 검출될 수 있다. 이때, 상기 액정셀(100)에 조사되는 광이 스캔되는 방향은 존즈 행렬의 비대각 성분의 행렬 계수가 최대가 되는 방향 예컨대, 미세 가지 전극(24)에 대해 크로스되는 방향일 수 있다.
도 6은 액정셀(100)의 액정층(30)을 N층으로 나누어 각 층의 액정(31)의 틸트 각도를 θp1, .....θpN-1, θpN으로 나타낸다.
도 6을 참조하면, 입사광이 액정셀(100)에 입사될 때, 입사광의 p 편광성분을 Ap, s 편광성분을 As라 하고, 액정셀(100)을 투과한 투과광의 p 편광성분을 Tp, s 편광성분을 Ts라 할 때, (Ap,As)와 (Tp,Ts)의 관계는 확장된 존즈 행렬 방식(Extended Jonses Matrix Method)으로 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014114120053-pat00001
수학식 1에서, teo는 액정의 트위스트 각의 함수로 나타낸 투과행렬계수이고, δ는 위상지연을 나타낸다.
액정(31)의 프리틸트에 따라 예상되는 존즈 행렬(Jones Matrix)를 계산하고, 투과광을 측정하여 얻어진 존즈 행렬과 비교하면 액정(31)의 프리틸트각(θp1, ... , θpN-1, θpN)을 결정할 수 있다.
존즈 행렬을 예를 들어, 수학식 2에서와 같이 나타내보자.
Figure 112014114120053-pat00002
이 경우, 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수는 A11, A22, 비대각 성분의 행렬 계수는 A12, A21이다.
입사광이 액정셀(100)에 수직으로 입사되는 경우에는, 액정의 트위스트가 발생하지 않아 존즈 행렬은 대각 행렬이 된다. 존즈 행렬이 대각 행렬이 되면, 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수는 값으로 존재하지만, 비대각 성분의 행렬 계수는 제로(zero)가 된다. 즉, 수학식 2에서, 대각 성분의 행렬 계수 A11, A22는 값으로 존재하며, 대각 성분의 행렬 계수 A11, A22는 제로가 된다.
수학식 3은 존즈 행렬이 대각 행렬이 될 때의 확장된 존즈 행렬을 보여준다.
Figure 112014114120053-pat00003
수학식 3에서와 같이 확장된 존즈 행렬의 각 존즈 행렬에서, 비대각 성분의 행렬 계수가 제로가 되는 경우, 즉, 액정의 트위스트가 발생하지 않아 존즈 행렬이 대각 행렬이 되는 경우, 교환 법칙이 성립하게 되어, 광학 특성은 위상 지연 δ에만 의존하게 되고, 이에 따라 제 1 기판(10)면의 프리틸트각 θt와 제 2 기판(50)면의 프리틸트각 θc가 서로 바뀌어도 구분이 불가능하다.
반면에, 실시예에서와 같이, 입사광이 액정셀(100)에 미세 가지 전극(24)과 나란하지 않은 방향 예컨대, 크로스되는 방향으로 스캔되어 입사되는 경우에는, 존즈 행렬이 대각 행렬이 되지 않는다. 존즈 행렬이 대각 행렬이 되지 않으면, 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수뿐만 아니라, 비대각 성분의 행렬 계수도 값으로 존재하게 된다. 즉, 수학식 2에서, 대각 성분의 행렬 계수 A11, A22는 값으로 존재하며, 아울러 비대각 성분의 행렬 계수 A12, A21도 제로가 되지 않고 값으로 존재할 수 있다.
수학식 4는 존즈 행렬이 대각 행렬이 되지 않을 때의 확장된 존즈 행렬을 보여준다.
Figure 112014114120053-pat00004
수학식 4에서와 같이 확장된 존즈 행렬의 각 존즈 행렬에서, 비대각 성분의 행렬 계수가 존재하는 경우, 존즈 행렬은 대각 행렬이 되지 않아 교환 법칙이 성립하지 않으므로, 제 1 기판(10)면의 프리틸트각 θt와 제 2 기판(50)의 프리틸트각 θc가 서로 구분될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 액정셀(100)에 조사되는 광을 미세 가지 전극(24)(미세 슬릿(23))에 크로스되는 방향으로 스캔할 때, 광의 입사 각도에 따른 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수와 비대각 성분의 행렬 계수 비율의 변화를 보여준다. 도 7a 및 도 7b에서 θ1 은 제 1 기판(10)면의 프리틸트각 θt과 제 2 기판(50)의 프리틸트각 θc 중 어느 하나이고, θ2는 나머지 하나일 수 있다.
도 7a에서 세로축은 존즈 행렬의 행렬 계수 A21과 A11의 비율을 나타내며, 도 7b에서 세로축은 존즈 행렬의 행렬 계수 A12과 A11의 비율을 나타낸다. 도 7a 및 도 7b에서 가로축은 액정셀(100)에 입사되는 광의 입사각(θinc)을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이, θ1=θ2=84도 일 때, θ1=80도이고 θ2=84도 일 때, θ1=88도이고 θ2=80도일 때, 입사각에 따른 행렬 계수의 비가 서로 다름을 알 수 있다.
따라서, 액정셀(100)에 입사되는 광을 미세 가지 전극(24)과 나란하지 않은 방향으로 스캔하는 경우, 존즈 행렬이 대각 행렬이 되지 않으며, 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수뿐만 아니라, 비대각 성분의 행렬 계수도 값으로 존재하게 되므로, 제 1 기판(10)면의 프리틸트각 θt와 제 2 기판(50)의 프리틸트각 θc를 서로 구분하여 결정할 수 있다.
비교예로서, 도 8a 및 도 8b는 액정셀(100)에 조사되는 광을 정면 및 미세 가지 전극(24)과 나란한 방향으로 스캔할 때, 광의 입사 각도에 따른 존즈 행렬의 대각 성분의 두 행렬 계수의 비율의 변화를 보여준다. 액정셀(100)에 입사되는 광을 미세 가지 전극(24)과 나란한 방향으로 스캔하는 경우, 존즈 행렬은 대각 행렬이 되어, 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수만이 값으로 존재하며, 비대각 성분의 행렬 계수는 제로가 된다.
도 8a에서 세로축은 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수 A22과 A11의 비율을 나타내며, 도 8b에서 세로축은 존즈 행렬의 대각 성분의 행렬 계수 A11과 A22의 비율을 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에서 가로축은 액정셀(100)에 입사되는 광의 입사각(θinc)을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b 각각에서 알 수 있는 바와 같이, θ1=θ2=84도 일 때, θ1=80도이고 θ2=84도 일 때, θ1=88도이고 θ2=80도일 때, 입사각에 따른 행렬 계수의 비는 서로 동일하게 된다. 이러한 비교예를 적용해서는, 제 1 기판(10)면의 프리틸트각 θt와 제 2 기판(50)면의 프리틸트각 θc이 서로 구분되지 않으며, 서로 뒤바퀴어도 구분이 불가능하다.
10...제1기판 24...미세 가지 전극
30...액정층 31...액정
50...제2기판 100...액정셀
200...광원유니트 210...편광자
230...검광자 250...광검출기
300...신호처리부

Claims (12)

  1. 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과 그 사이에 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나가 미세 가지 전극을 포함하는 액정셀에 편광된 광을 조사하며, 상기 조사되는 광을 소정 각도 범위내에서 상기 미세 가지 전극에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하는 단계와;
    상기 액정셀을 투과한 광의 광량을 검출하는 단계와;
    상기 투과광의 광량 검출신호를 이용하여, 상기 액정의 프리틸트각을 얻는 단계;를 포함하되,
    상기 액정의 프리틸트각을 얻는 단계에서 상기 액정의 프리틸트각은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 각각에 대하여 구별하여 검출되는 액정의 프리틸트각 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광의 스캔은 상기 미세 가지 전극에 대해 크로스되는 방향으로 이루어지는 액정의 프리틸트각 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액정의 프리틸트각을 얻는 단계는,
    상기 투과광의 진폭과 위상차를 구하여 존즈 행렬을 계산하고, 상기 광의 스캔을 통한 존즈 행렬의 변화를 구해 액정의 프리틸트각을 결정하는 액정의 프리틸트각 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 존즈 행렬의 비대각성분은 제로가 아닌 액정의 프리틸트각 측정 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 일 기판에는 박막트랜지터 스위칭 소자가 배치되고, 다른 기판에는 칼라 필터가 배치되고,
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 내측면에 배향막이 마련된 액정의 프리틸트각 측정 방법.
  7. 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과 그 사이에 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나가 미세 가지 전극을 포함하는 액정셀에 광을 소정 각도 범위내에서 상기 미세 가지 전극에 대해 나란하지 않은 방향으로 스캔하면서 조사하도록 마련된 광원유니트와;
    상기 광원유니트에서 제공되는 광을 편광시켜 상기 액정셀에 편광된 광이 조사되도록 하는 편광자와;
    상기 액정셀을 투과한 광의 광량을 검출하는 광검출기와;
    상기 투과광의 광량 검출신호를 이용하여, 상기 액정의 프리틸트각을 얻는 신호처리부;를 포함하되, 상기 신호처리부는 상기 액정의 프리틸트각을 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 각각에 대하여 구별하여 검출하는 액정의 프리틸트각 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광의 스캔은 상기 미세 가지 전극에 대해 크로스되는 방향으로 이루어지는 액정의 프리틸트각 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리부는, 상기 투과광의 진폭과 위상차를 구하여 존즈 행렬을 계산하고, 상기 광의 스캔을 통한 존즈 행렬의 변화를 구해 액정의 프리틸트각을 결정하는 액정의 프리틸트각 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 존즈 행렬의 비대각성분은 제로가 아닌 액정의 프리틸트각 측정 장치.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 일 기판에는 박막트랜지터 스위칭 소자가 배치되고, 다른 기판에는 칼라 필터가 배치되고, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 내측면에 배향막이 마련된 액정의 프리틸트각 측정 장치.
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