KR20020018592A - 셀 두께 검출방법, 셀 두께 제어 시스템 및 액정 장치의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 패널의 셀 두께를 정확히 검출함과 동시에 칼라 필터의 존재에 의해 영향을 받지 않는 신규 셀 두께 측정방법에 관한 것이다. 액정 표시 패널(10)을 클램핑시키는 가압 클램프를 투과하는 광을 분광 유니트(141)로 분광시켜, 그 분광 스펙트럼의 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수로부터 셀 두께를 구한다. 검출된 셀 두께는 목표치와 비교되고, 그 비교 결과에 따라 압력 제어 유니트(132)에 의해 가압 클램프에 유체가 공급된다.
Description
본 발명은 액정 패널의 셀 두께를 검출하기 위한 셀 두께 검출방법, 셀 두께 제어 시스템 및 액정 장치의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 장치는 2장의 기판을 밀봉 부재를 개재시켜 적층시키고 이 밀봉 부재의 내측에 액정을 주입하여 이루어진 액정 표시 패널을 갖추고 있다. 이러한 액정 표시 패널에 있어서, 2장의 기판의 간격(이하, "셀 두께"라고 지칭한다)은 액정층의 두께를 결정하는 중요한 파라미터이며, 이 셀 두께에 따라 액정 표시 패널의 광학 특성이 결정된다.
통상적으로, 액정 표시 장치의 제조 공정에 있어서는 미경화된 밀봉 부재를 개재시켜 2장의 기판을 적층시킨 다음 소정의 압력으로 가압하여 기판을 서로 압착시킨다. 여기서, 구형 또는 원주형의 스페이서를 혼입시킨 밀봉 부재를 사용함으로써, 또는 한쪽의 기판 내면상에 다수의 스페이서를 살포한 다음 다른 쪽의 기판을 적층시킴으로써, 이들 스페이서의 외경에 의해 셀 두께가 규제된다. 이러한 상태로 가열 처리함으로써 밀봉 부재가 경화되고 액정 표시 패널의 셀 구조(즉, 텅빈셀)가 형성된다.
상기 밀봉 부재에는 액정 주입구를 구성하는 개구부가 마련되어 있다. 이 액정 주입구로부터 상기 텅빈 셀내로 액정을 주입한다. 액정을 주입하면 액정 패널은 북 형태로 약간 부풀어 커진 상태가 되기 때문에, 액정 패널을 가압하고, 셀 두께를 균일화시키는 상태로 액정 주입구에 밀봉재를 도포하고, 자외선 조사 등을 행하여 밀봉재를 경화시킴으로써 액정을 밀봉한다. 이와 같이 액정이 밀봉되어진 액정 패널에 있어서는, 밀봉시의 형상이 그대로 유지되어 액정 표시 영역 전체에서 거의 균일한 셀 두께 분포가 실현된다.
상기와 같이 액정 밀봉시의 셀 두께가 최종적인 액정 표시 패널의 셀두께 및 그의 분포 상태를 결정하기 때문에, 종래로부터 액정을 밀봉하는 단계에 있어서 셀 두께를 측정하면서 패널을 가압하여 셀 두께가 목적하는 치수가 되었을 때 밀봉을 수행하는 경우가 있다. 이러한 경우, 셀 두께를 측정하는 방법으로는 광원으로부터 조사되는 광이 기판의 표면에서 반사되는 계면 반사광의 간섭을 이용하여 셀 두께를 측정하는 방법(간섭막 두께 계측을 이용한 방법), 및 한 쌍의 편광판을 액정 패널의 전후에 배치하고 액정 패널 및 한 쌍의 편광판을 투과하는 광의 색상으로부터 셀 두께를 구하는 방법 등이 알려져 있다.
그러나, 상기 종래의 액정 표시 패널의 셀 두께 측정방법중 계면 반사광의 간섭을 이용하여 셀 두께를 구하는 방법에 있어서는, 투명 전극, 절연막, 배향막,칼라 필터 등과 같이 많은 층이 액정 패널내에 존재하기 때문에, 각 층 사이의 계면에서 발생하는 반사광이 서로 복잡하게 관련되어 합쳐져 간섭이 복잡해짐과 동시에, 계면 반사광 자체의 강도가 매우 약해지므로 정확한 셀 두께를 구하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
한편, 액정 패널 및 그의 전후에 배치된 편광판을 투과한 광의 색상치를 구하여 이 색상치로부터 셀 두께를 구하는 방법에 있어서는, 칼라 필터를 갖춘 칼라 액정 표시 패널의 셀 두께를 측정하는 경우, 칼라 필터의 색상에 의해 셀 두께의 검출치가 영향을 받으므로 칼라 필터의 존재로 인해 셀 두께의 검출 자체가 불가능하게 되는 경우가 있고, 또한 칼라 필터의 색상을 고려하여 검출치를 수정했다고 해도 셀 두께를 정확히 검출할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해, 액정 패널의 셀 두께를 정확히 검출할 수 있을 뿐만 아니라 칼라 필터의 존재에 의해 영향을 받지 않는 신규 셀 두께 측정방법을 실현시키고자 한다. 또한, 본 발명은 신규 셀 두께 측정방법을 이용하여 고정밀도로 셀 구조를 형성시켜 고품질의 액정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 셀 두께 제어 시스템의 전체 구성을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서 작동 프로그램의 순서를 나타내는 개략적인 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서 분광 유니트에 의해 수득된 분광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서 분광 유니트에 의해 수득된 분광 스펙트럼을, 칼라 필터가 없는 단색 패널(A), 칼라 필터를 갖춘 칼라 패널(B) 및 별도의 칼라 필터를 갖춘 칼라 패널(C)의 경우에 대해 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 가압 클램프 및 분광 장치를 대신하여 사용할 수 있는 반사형 검출계를 구성하는 가압 클램프 및 분광 장치의 구조를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 6(a)는 본 발명의 실시 형태에 있어서 함수 F의 구체예에서 사용한 액정패널의 러빙(rubbing) 방향을 나타내는 설명도이고, 도 6(b)는 상기 액정 패널의 전후에 배치된 편광판의 편광 투과축 방향을 나타내는 설명도이며, 도 6(c)는 상기 함수 F의 구체예에 있어서 파장(λb)과 셀 두께(d)의 관계를 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
10: 액정 표시 패널
100: 셀 두께 제어 시스템
110: 제어 장치
111: 제어 유니트
112: 입력 장치
113: 출력 장치
120: 가압 클램프
121: 백라이트
122: 제 1 기판
123, 126: 밀봉 부재
124, 127: 편광판
125: 제 2 기판
130: 유체 공급 장치
131: 유체 공급원
132: 압력 제어 유니트
140: 분광 장치
141: 분광 유니트
142: 이동 기구
본 발명의 셀 두께 검출방법은 2장의 기판을 적층시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하기 위한 셀 두께 검출방법으로서, 제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는광로를 설정하는 단계; 상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계; 상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 단계; 및 상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1 편광 수단, 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광을 분광시키면 소정의 분광 스펙트럼이 수득된다. 이러한 분광 스펙트럼에는 제 1 편광 수단의 편광 투과축과 제 2 편광 수단의 편광 투과축간의 상대 각도(φ), 액정의 굴절율 이방성(Δn), 액정의 트위스트각(θ) 및 셀 두께(d)에 의해 결정되는 파장 또는 주파수 위치에서 극소치 또는 극대치가 나타난다. 특히, 이러한 극소치 또는 극대치가 나타나는 파장 또는 주파수는 상기 상대 각도(φ)를 소정치로 하는 경우 실질적으로 셀 두께(d)에 따라 변화되지만, 액정 패널의 칼라 필터 등에 의해서 생기는 색상에는 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치를 검출치로서 수득함으로써, 계면 반사광 등의 간섭 및 칼라 필터 등의 색조에 영향을 받지 않고서 고정밀도로 더욱 용이하게 셀 두께(d)를 구할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수는 가시광 영역내의 파장 또는 주파수인 것이 바람직하다. 가시광 영역의 검출치를 사용함에 따라 계측이 용이해질 뿐만 아니라 셀 두께의 검출 정밀도가 향상될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광로를 통과하는 광의 광원이 적어도 상기 검출치에대응하는 파장 영역에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 것이 바람직하다. 검출치에 대응하는 파장 영역에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 광원을 사용함에 따라, 광원의 발광 스펙트럼의 검출치에 대한 영향을 저감시킬 수 있기 때문에 셀 두께를 고정밀도로 검출할 수 있다. 예컨대, 가시광 영역에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 광원으로는 할로겐 램프 등이 있으며, 가시광 영역에서 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 광원으로는 형광관 등이 있다.
또한, 본 발명의 셀 두께 제어 시스템은 2장의 기판을 적층시켜 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 제어하기 위한 셀 두께 제어 시스템으로서, 상기 액정 패널에 대해 제어된 압력을 적용하는 가압 수단; 제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 갖는 검출 광학계; 상기 검출 광학계로부터 도출되는 광을 분광시키는 분광 수단; 상기 분광 수단의 출력값에 따라 검출 광학계로부터 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 검출치 도출 수단; 및 상기 검출치를 셀 두께의 목표치에 대응하는 값에 가깝도록 가압 수단의 압력을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 검출치 또는 검출치에 대응하는 셀 두께의 변화량과 상기 액정 패널에 대한 가압력과의 예비결정된 관계에 따라 가압 수단을 제어하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 보다 고정밀도로 단시간내에 셀 두께를 제어할 수 있게 된다. 이러한 경우, 셀 두께의 목표치 근방에서 검출치 또는 검출치에 대응하는 셀 두께의 변화량과 가압력과의 관계를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 가압 수단은, 적어도 한쪽이 투광성이며 액정 패널이 대향하여 개재되어 있는 한 쌍의 협지 부재; 상기 한 쌍의 협지 부재와 액정 패널과의 간극을 밀봉하는 밀봉 수단; 및 상기 한 쌍의 협지 부재와 액정 패널과의 간극에 제어된 압력으로 유체를 공급하는 유체 공급 수단을 갖는 것이 바람직하다. 액정 패널을 협지 부재 사이에 배치하여 협지 부재와 액정 패널의 간극에 공급된 유체에 의해 액정 패널에 압력을 가함으로써 액정 패널을 균일하면서 유연하게 가압할 수 있기 때문에, 셀 두께를 고정밀도로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 미묘한 조정도 가능해짐으로써 셀 두께의 제어에 소요되는 시간을 종래 방법에 비해 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명 액정 장치의 제조방법은 2장의 기판을 밀봉 부재를 개재시켜 적층시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 제조방법으로서, 제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계; 상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계; 상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 단계; 및 상기 검출치에 따라 액정 패널을 가압하고, 상기 검출치가 셀 두께의 목표치에 대응하는 값에 거의 일치하도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 액정 패널내에 액정을 주입한 다음 상기 검출치에 따라 액정 패널을 가압하여 검출치가 셀 두께의 목표치에 대응하는 값에 거의 일치하도록 조정한 상태로 상기 액정을 밀봉하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 셀 두께 검출방법은 2장의 기판을 대향시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하기 위한 셀 두께 검출방법으로서, 제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계; 상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계; 상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수를 검출치로서 구하는 단계; 및 상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 셀 두께 검출방법은 2장의 기판을 대향시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하기 위한 셀 두께 검출방법으로서, 제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계; 상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계; 상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수에 관련된 대응치를 검출치로서 구하는 단계; 및 상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 셀 두께 측정방법, 셀 두께 제어 시스템 및 액정 장치의 제조방법의 실시 형태에 관해서 설명한다.
도 1은, 본 발명에 따른 셀 두께 측정방법을 이용한 셀 두께 제어 시스템(100)의 전체 구성을 나타내는 개략적인 구성도이다. 이러한 셀 두께 제어 시스템(100)은 퍼스널 컴퓨터 등의 마이크로프로세서유니트(MPU)를 갖춘 제어장치(110), 액정 표시 패널(10)을 가압하기 위한 가압 클램프(120), 가압 클램프(120)에 압축 공기 등의 가압 유체를 공급하는 유체 공급 장치(130), 가압 클램프(120)에 설치된 액정 표시 패널(10)로부터 방출되는 광을 분광시키는 분광 장치(140)를 갖추고 있다.
액정 표시 패널은 밀봉 부재를 개재시켜 적층시킨 2장의 패널 기판 사이에 트위스트 배향성을 갖는 액정(예: 네마틱 액정)을 봉입한 것이다. 또한, 이러한 실시 형태에 있어서 제어의 대상이 되는 액정 표시 패널(10)은 소위 광투과형 패널 구조를 갖는다.
제어 장치(110)에는, 제어 장치의 본체인 제어 유니트(111), 제어 유니트(111)에 접속된 키보드 등의 입력 장치(112), 제어 유니트(111)에 접속된 디스플레이 등의 출력 장치(113)가 마련되어 있다. 제어 유니트(111)는, CPU(중앙연산유니트), 메모리, 신호선 등을 갖춘 상기 MPU 및 이 MPU와 외부 장치 사이의 신호 교환을 중계하는 입출력 회로가 마련되어 있다. 제어 유니트(111)는 상기 입출력 회로를 개재시켜 가압 클램프(120), 유체 공급 장치(130) 및 분광 장치(140)에 각각 제어 신호를 송출하여 각부를 제어함과 동시에, 분광 장치(140)에서 수득된 분광 스펙트럼 및 그 밖의 분광 파라미터를 나타내는 분광 데이터를 입출력 회로에서 받아 내부에 받아들이도록 구성되어 있다.
가압 클램프(120)에는, 할로겐 램프, LED 및 냉음극관 등의 점상 또는 선상 광원과 도광판이 조합되어 있거나 일렉트로루미네선스 패널 등의 면상 광원 등으로 이루어진 백라이트(121)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에 사용되는 광원으로서는, 후술하는 분광 스펙트럼의 극소치 또는 극대치의 파장 또는 주파수에 영향을 주지 않도록, 적어도 이들의 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 영역 및 그 근방에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 가시광 영역에서는 형광관과 같이 날카로운 피크가 존재하는 발광 스펙트럼을 갖는 것보다도 할로겐 램프와 같이 매끄러운 발광 스펙트럼을 갖는 광원이 바람직하다.
이러한 백라이트(121) 위에는 유리나 아크릴계 수지 등으로 이루어진 투명한 제 1 기판(122)과 제 2 기판(125)이 설치되어 있어, 이들 제 1 기판(122)과 제 2 기판(125)은 전체로서 폐곡선 형상으로 구성되고 탄성을 갖는 밀봉 부재(123 및 126)를 개재시켜 액정 표시 패널(10)을 협지하고 있다. 제 1 기판(122)과 액정 표시 패널(10) 사이의 간극은 밀봉 부재(123)에 의해서 밀폐되고, 제 2 기판(125)과 액정 표시 패널(10) 사이의 간극은 밀봉 부재(126)에 의해서 밀폐되어 있다. 또한, 제 1 기판(122)의 내면상에는 편광판(124)이 그의 편광 투과축을 광축(도면에서 상하축) 주위에서 회전 가능하게 하는 방식으로 설치되어 있고, 제 2 기판(125)의 내면상에는 편광판(127)이 그의 편광 투과축을 광축 주위에서 회전 가능하게 하는 방식으로 설치되어 있다. 또한, 제 1 기판(122)과 제 2 기판(125)이 각각 광학 이방성을 갖지 않는 유리 등의 소재로 이루어지는 경우에는, 상기 편광판(124 및 127)을 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(125)의 외면상에 또는 외측에 배치할 수 있다.
제 1 기판(122) 및 제 2 기판(125)의 내부에는 각각 상기 간극을 통과하는 유체 공급로(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이러한 유체 공급로는 상기 유체 공급 장치(130)에 접속되어 있다. 유체 공급 장치(130)에는 압축기나 가스 실린더 등으로 이루어진 유체 공급원(131) 및 이 유체 공급원(131)에 접속된 압력 제어 유니트(132)가 마련되어 있다. 압력 제어 유니트(132)는 유체 공급원(131)으로부터 상기 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(125)으로의 유체 공급을 단속함과 동시에 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(125)에 공급되는 유체의 압력을 조정한다.
분광 장치(140)는 분광 유니트(141) 및 이 분광 유니트(141)를 상기 가압 클램프(120)에 대하여 이동시키는 이동 기구(142)를 갖는다. 분광 유니트(141)는 가압 클램프(120)로부터 방출되는 광의 적어도 가시광 영역에서의 분광 스펙트럼 또는 이에 대응하는 검출 데이터를 수득하는데 사용되며, 그 예로는 분광 소자를 사용한 분광계, 멀티플렉스 분광법을 사용한 분광 장치, 멀티채널 분광계 등이 있을 수 있다. 이동 기구(142)는 액정 표시 패널의 액정 표시 영역에 대하여 분광 유니트(141)가 한정된 계측 범위를 갖고 있는 경우, 이 계측 범위를 주사함으로써 액정 표시 패널(10)의 액정 표시 영역이 모두 커버되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 분광 장치(140)는 그 분광 범위가 액정 표시 패널(10)의 액정 표시 영역 전체에 걸치는 것 또는 분광 범위가 액정 표시 패널(10)의 액정 표시 영역의 주요 부분에 설정되어 있는 것이므로 그 결과 상기 이동 기구(142)를 필요로 하지 않을 수 있다.
이러한 셀 두께 제어 시스템(100)에 있어서는, 액정 표시 패널(10)을 제 1 기판(122)과 제 2 기판(125) 사이에 협지하고 있기 때문에, 백라이트(121)의 조명광은 제 1 기판(122) 및 편광판(124)을 통해 액정 표시 패널(10)을 통과하여 그 위에 편광판(127) 및 제 2 기판(125)을 통해서 분광 유니트(141)에 도달한다.
분광 유니트(141)에 있어서는, 상기 광로에 따라 도달한 광의 가시광 영역의 분광 스펙트럼 자체 또는 이 분광 스펙트럼과 등가인(즉, 소정의 수학적 연산에 의해 분광 스펙트럼을 도출할 수 있는) 여러 가지 광학적 파라미터(복소 유전율 등)가 검출된다.
상기 광의 분광 스펙트럼의 일례가 도 3에 나타나 있다. 이 분광 스펙트럼에서는 가시광 영역중에 극소치(Mb) 및 극대치(Mp)가 존재한다. 이러한 극소치(Mb)가 수득되는 파장(λb) 및 극대치(Mp)가 수득되는 파장(λp)은 액정 표시 패널(10)의 셀 두께(d)와의 사이에 소정의 상관관계를 갖고 있다.
일반적으로, 액정의 광학 특성, 즉 광학 이방성(Δn), 트위스트각(θ), 셀 두께(d), 편광판(124)의 투과 편광축과 편광판(127)의 투과 편광축 사이의 광축 주위의 각도(φ), 광원의 발광 스펙트럼 및 제 1 기판과 제 2 기판의 광학 특성에 따른 존스(Jones) 벡터법 및 4×4 매트릭스법 등을 사용하여 상기 분광 스펙트럼을 도출할 수 있다. 또한, 상기 분광 스펙트럼에 있어서 상기 극소치(Mb) 및 극대치(Mp)의 위치, 즉 파장(λb 및 λp)을 상기 파라미터로서 나타낼 수 있다. 따라서, 광원 및 가압 클램프의 조건이 동일하면 소정의 Δn, θ, φ인 경우 셀 두께 d를 상기 파장(λb 또는 λp)의 함수 F(λ)로 나타낼 수 있다. 이러한 셀 두께 d=F(λ)는 실용적으로 파장(λb 또는 λp)의 1차 함수로부터 4차 함수로 나타낼 수 있다.
도 3에는 셀 두께(d)를 변화시켰을 때(d= d0, d= d0 - Δd) 수득되는 2개의 분광 스펙트럼이 도시되어 있다. 통상적으로, 가시광 영역의 파장(λb 및 λp)은 셀 두께(d)가 증가하면 상기 함수 F(λ)에 따라 단조롭게 증대한다. 또한, 상기 함수 F(λ)는 미리 실험을 되풀이하여 얻은 데이터로부터 구한 실험식이더라도 상관없다.
또한, 도 6(a) 내지 6(c)를 참조하면 상기 함수 F(λ)의 구체적인 예가 나타나 있다. STN형의 액정 패널에 있어서, 액정의 광학 이방성을 Δn= 0.141로 하고, 또한 액정 패널의 입사측(광의 입사측)의 기판 및 출사측의 기판에 배향막을 형성시키고 상기 배향막에는 도 6(a)에 나타낸 러빙 방향에서 러빙 처리하여 액정의 트위스트각을 θ= 250°로 한다. 여기에서, 도 6(a)는 액정 패널의 출사측으로부터 본 러빙 방향을 나타낸다. 또한, 상기 액정 패널에 대하여 입사측에 배치한 편광판의 편광 투과축 및 출사측에 배치한 편광판의 편광 투과축을 도 6(b)에 나타낸 방향으로 설정한다. 여기에서, 도 6(b)는 광의 출사측으로부터 본 편광 투과축의 방향을 나타낸다. 또한, 액정 패널의 셀 두께의 목표치를 d0= 5.6㎛로 하고, 5.1 내지 6.1㎛의 셀 두께 범위에 있어서 상기 분광 스펙트럼의 극소치의 파장(λb, nm)을 산출하여 함수 F를 구한다. 이렇게 하여 구한 함수 F는 하기 수학식 1과 같다.
상기 함수 F에서의 파장(λb)과 셀 두께(d)의 관계를 도 6(c)에 나타낸다.
도 4는, 액정 표시 패널(10)로서 칼라 필터를 갖추고 있지 않은 단색 패널(A) 및 칼라 필터를 갖춘 칼라 패널(B 및 C)을 사용한 경우에 대한 각각의 분광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 여기에서, 칼라 패널(B)과 칼라 패널(C)은 상이한 설정의 착색층을 갖춘 칼라 필터를 갖는다. 이 경우, 상기 분광 유니트에서 분광되는 광의 범위는 각각 액정 표시 영역중에 복수의 화소를 포함하는 영역을 통과하는 범위에 설정되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 칼라 필터의 유무, 칼라 필터의 종류 등에 의해서 분광 스펙트럼은 크게 변화되지만, 극소치(Mb) 및 극대치(Mp)의 위치는 거의 변화되지 않으며 파장(λb 및 λp)도 거의 일정하다. 따라서, 함수 F(λ)를 사용하여 셀 두께(d)를 구하는 경우, 칼라 필터의 유무 및 필터 색조의 변화에 의해 검출치가 영향을 받는 경우는 거의 없다.
상기 셀 두께 제어 시스템(100)은, 액정 표시 패널(10)에 액정을 주입한 다음 밀봉 부재의 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하는 경우, 가압 클램프(120)에 의해 가압하면서 셀 두께를 측정하고, 가압력을 제어하면서 셀 두께가 목표치에 도달한 시점에서 밀봉재를 도포하여 경화시키는 공정에 사용된다. 이와 같이 셀 두께를 제어하면서 액정을 밀봉함으로써 고정밀도로 균일한 셀 두께 분포를 수득할 수 있다. 또한, 액정 표시 패널을 다수개로 취할 수 있는 대판 패널을 구성시키는 제조 공정을 채택하는 경우에는, 대판 패널을 직사각형으로 분할(1차 파손)하여, 이 직사각형 패널의 각각의 액정 밀봉 영역에 대하여 액정을 주입하고 나서, 직사각형패널을 상기 가압 클램프(120)에 세팅하여, 셀 두께를 측정하면서 액정을 밀봉한다.
도 2는 상기 셀 두께 제어 시스템(100)을 작동시키기 위한 작동 프로그램의 개략적인 플로우챠트를 도시한 것이다. 먼저, 가압 클램프(120)에 액정 표시 패널(10)을 세팅하고, 입력 장치(112)로부터의 입력 데이터를 받아 저장한다. 상기 입력 데이터로서는, 셀 조건, 즉 액정의 광학 이방성(Δn) 및 트위스트각(θ), 편광판(124 및 127)의 투과 편광축간의 각도(φ), 패널 기판의 두께 및 재질 또는 광학 특성 등이다. 또한, 입력된 셀 두께의 목표치(d0)도 접수하여 기록한다.
상기 입력된 셀 조건 및 목표치에 따라 제어 유니트(111)가 상기 함수 F(λ)를 구한다. 이 함수 F(λ)는 셀 두께(d)와 파장(λb 또는 λp)의 관계를 나타낸다. 본 실시 형태에서는 분광 스펙트럼의 극소치(Mb)에 대응하는 파장(λb)을 사용하고 있다.
또한, 상기 함수 F(λ)와 함께 가압 클램프(120)에서의 가압력(P)과 셀 두께(d)의 관계를 나타내는 함수 G(Δd)= P를 구한다. 이 함수 G(Δd)는 압력 제어 유니트(132)로부터 가압 클램프(120)로 공급되는 유체 압력인 가압력(P)과 이 가압력(P)에 따른 셀 두께의 목표치(d0) 근방에 있어서의 셀 두께(d)의 변화량(Δd)과의 관계를 나타내는 것으로, 통상적으로는 이론적 또는 실험적으로 구한 파라미터에 따라 적당히 구해지기 때문에, 단지 함수 G(Δd)가 소정의 변수로서 세팅될 수 있다. 그러나, 상기 파라미터와 패널 기판의 두께나 재질 등의 보정 파라미터에 의해 액정 표시 패널(셀)마다 함수 G(Δd)를 수정하여 사용하는 것이바람직하다.
상기와 같은 준비가 완료되면 입력 장치(112)에 입력되는 출발 지령을 기다리고, 출발 지령이 입력되면 분광 유니트를 적당한 위치에 세팅하여 분광 계측을 개시한다. 분광 유니트(141)로부터 분광 데이터가 제어 유니트(111)에 송출되고, 제어 유니트(111)는 분광 데이터에 따라 파장(λb)을 구한다.
상기 파장(λb)으로부터 함수 F(λ)를 사용하여 셀 두께(d)를 산출하고, 이 산출된 셀 두께(d)를 목표치(d0)와 비교하여 셀 두께(d)가 목표치(dO)와 다른 경우에는 Δd= ｜d - d0｜(d와 d0의 차이의 절대치)에 상응하는 가압력 P= G(Δd)을 구하여, 이 가압력(P)을 적용시키기 위한 제어 신호를 제어 유니트(111)로부터 압력 제어 유니트(132)로 송출하여, 가압 클램프(120)에 있어서 액정 표시 패널(10)의 가압 제어를 수행한다.
이어서, 상기와 같이 분광 계측을 거듭 수행하여, 재차 셀 두께(d)를 산출하여 목표치(d0)와 비교한다. 이와 같이 계측과 비교를 되풀이하여 최종적으로 셀 두께(d)가 목표치(d0)와 거의 일치했을 때 분광 계측 및 가압 제어를 종료한다. 이때, 해당 액정 표시 패널(10)의 액정 봉입구는 밀봉재로 밀봉된다.
이어서, 미리 정해진 계측 패턴에 따라서, 예컨대 직사각형 패널의 복수의 패널 예정 영역마다를 계측하는 경우에는, 이동 기구(142)를 사용하여 분광 유니트(141)의 계측 위치를 바꾸어 별도의 패널 예정 영역에서 전술한 바와 같이 되풀이하여 계측하고 셀 두께를 제어한다.
이와 같이 설명한 본 실시 형태의 셀 두께 검출방법, 셀 두께 제어 시스템및 액정 장치의 제조방법에 있어서, 고정밀도로, 더구나 칼라 필터의 유무나 색상의 편차 등에 거의 영향을 받지 않으면서, 액정 표시 패널의 셀 두께를 검출할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 셀 두께를 구하기 위해 분광 스펙트럼의 파장(λb)을 사용하고 있지만 λp를 사용할 수 있으며, 또한 해당 파장에 상당하는 주파수나 이와 관련된 여러 가지 대응치를 사용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 파장, 주파수 또는 대응치 등의 검출치로부터 셀 두께(d)를 산출하여 이 셀 두께(d)를 목표치(d0)와 비교하지만, 이와는 달리 셀 두께(d)를 구하지 않고서 상기 검출치를 그대로, 셀 두께의 목표치에 대응하는 검출치의 목표치와 비교할 수 있다.
도 5에는, 상기 실시 형태에 있어서 가압 클램프(120) 및 분광 장치(140)를 대신하여 사용할 수 있는 가압 클램프(220) 및 분광 장치(240)의 개략적인 구조가 도시되어 있다.
가압 클램프(220)는 제 1 기판(222), 밀봉 부재(223), 투명한 제 2 기판(225) 및 밀봉 부재(226)를 갖추고 있고, 제 1 기판(222)과 제 2 기판(225)에 의해 액정 표시 패널(10)을 협지하게 된다. 제 1 기판(222)과 액정 표시 패널(10)의 간극은 밀봉 부재(223)에 의해 밀봉되고, 제 2 기판(225)과 액정 표시 패널(10)의 간극은 밀봉 부재(226)에 의해 밀봉되고, 상기 유체 공급 장치(130)에 의해 액정 표시 패널(10)을 가압할 수 있다는 점은 상기 실시 형태와 마찬가지이다. 이러한 가압 클램프(220)에 있어서는 제 1 기판(222)의 표면(상면)이 반사면으로 되어있다.
한편, 분광 장치(240)는 상기와 같은 분광 유니트(241), 경사지게 위쪽으로부터 상기 가압 클램프(220)를 향해서 광을 조사하는 광원(243), 광원(243)과 가압 클램프(220) 사이에 배치된 편광판(244) 및 가압 클램프(220)와 분광 유니트(241) 사이에 배치된 편광판(245)을 갖추고 있다. 또한, 광원(243)은 환상으로 형성된 고리 모양의 조명일 수 있다.
이러한 분광 장치(240)에서는, 가압 클램프에 대하여 조사된 광이 편광판(244), 제 2 기판(225) 및 액정 표시 패널(10)을 지나서 제 1 기판(222)의 반사면에서 반사되어, 그 반사광이 다시 액정 표시 패널(10)을 통과하여 제 2 기판(225) 및 편광판(245)을 지나서 분광 유니트(241)에 도달하여 분광된다.
또한, 상기 가압 클램프(220) 및 분광 장치(240)는 상기 투과형의 액정 표시 패널(10)에 한정되지 않고 반사형의 액정 표시 패널에 대해 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의해, 계면 반사광 등의 간섭 및 칼라 필터 등의 색조에 영향을 받지 않고서 고정밀도로 더욱 용이하게 셀 두께(d)를 구할 수 있다.
Claims (13)
- 2장의 기판을 적층시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하는 셀 두께 검출방법에 있어서,제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계;상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계;상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 단계; 및상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는셀 두께 검출방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수가 가시광 영역의 파장 또는 주파수인 것을 특징으로 하는 셀 두께 검출방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 광로를 통과하는 광의 광원이 적어도 검출치에 대응하는 파장 영역에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 셀 두께 검출방법.
- 2장의 기판을 적층시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께 제어용 셀 두께 제어 시스템에 있어서,상기 액정 패널에 대해 제어된 압력을 적용하는 가압 수단;제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 갖는 검출 광학계;상기 검출 광학계로부터 도출되는 광을 분광시키는 분광 수단;상기 분광 수단의 출력값에 따라 검출 광학계로부터 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 검출치 도출 수단; 및상기 검출치를 셀 두께 목표치에 대응하는 값에 근접하도록 가압 수단의 압력을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는셀 두께 제어 시스템.
- 제 4 항에 있어서,상기 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수가 가시광 영역의 파장 또는 주파수인 것을 특징으로 하는 셀 두께 제어 시스템.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 광로를 통과하는 광의 광원이 적어도 검출치에 대응하는 파장 영역에서 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 셀 두께 제어 시스템.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 제어 수단이 검출치 또는 검출치에 대응하는 셀 두께의 변화량과 액정 패널에 대한 가압력과의 예비결정된 관계에 따라 가압 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 두께 제어 시스템.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 가압 수단이, 적어도 한쪽이 투광성이며 액정 패널이 대향하여 개재되어 있는 한 쌍의 협지 부재, 상기 한 쌍의 협지 부재와 액정 패널과의 간극을 밀봉하는 밀봉 수단 및 상기 한 쌍의 협지 부재와 액정 패널과의 간극에 제어된 압력으로 유체를 공급하는 유체 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 셀 두께 제어 시스템.
- 2장의 기판을 밀봉 부재를 개재시켜 적층시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 제조방법에 있어서,제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계;상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계;상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장, 주파수 또는 이와 관련된 대응치에 대한 검출치를 구하는 단계; 및상기 검출치에 따라 액정 패널을 가압하고, 상기 검출치가 셀 두께의 목표치에 대응하는 값에 거의 일치하도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수가 가시광 영역의 파장 또는 주파수인 것을 특징으로 하는 액정 장치의 제조방법.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 액정 패널내에 액정을 주입한 다음, 상기 검출치에 따라 액정 패널을 가압하여 검출치가 셀 두께의 목표치에 대응하는 값에 거의 일치하도록 조정한 상태로 액정을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 액정 장치의 제조방법.
- 2장의 기판을 대향시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하는 셀 두께 검출방법에 있어서,제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계;상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계;상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수를 검출치로서 구하는 단계; 및상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는셀 두께 검출방법.
- 2장의 기판을 대향시키고 상기 기판 사이에 액정층을 배치하여 이루어진 액정 패널의 셀 두께를 검출하는 셀 두께 검출방법에 있어서,제 1 편광 수단, 상기 액정층 및 제 2 편광 수단을 순차적으로 통과하는 광로를 설정하는 단계;상기 광로를 통과하는 광을 분광시키는 단계;상기 단계에서 수득된 광의 분광 스펙트럼에서 극소치 또는 극대치를 갖는 파장 또는 주파수와 관련된 대응치를 검출치로서 구하는 단계; 및상기 검출치로부터 셀 두께를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는셀 두께 검출방법.
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