KR20080048663A - 테스트용 액정셀의 이온불순물 농도 측정방법 - Google Patents

테스트용 액정셀의 이온불순물 농도 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법은 테스트용 액정셀을 제작하는 단계와, 상기 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관게를 측정하는 단계와, 상기 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 분석하여 상기 테스트용 액정셀에 함유된 이온성 불순물의 농도를 측정하는 단계를 포함한다.
이온성 불순물, 액정셀

Description

테스트용 액정셀의 이온불순물 농도 측정방법{Method for measuring ion impurity concentration of Liquid Crystal Cell for a test}
도 1은 본 발명에 따른 테스트용 액정셀의 이온불순물 농도 측정방법을 순차적으로 도시한 공정 순서도
도 2는 본 발명에 따른 이온불순물 농도를 측정하기 위한 테스트용 액정셀을 간략하게 도시한 구성도
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 테스트용 액정셀에 의해 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 도시한 그래프
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10: 테스트용 액정셀 1, 2: 기판
11, 12: 제1 및 제2 투명전극 21, 22: 제1 및 제2 배향막
14: 시일재 20: 액정
본 발명은 액정표시장치를 구성하는 배향막, 시일재, 액정 등에 존재하는 이온성 불순물의 농도를 측정하여 액정표시장치의 잔상, 부정형 얼룩의 발생을 방지 할 수 있도록 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 제1 및 제2 기판을 구비하고, 상기 제1 및 제2 기판이 셀갭을 유지하기 위한 스페이서에 의해 액정이 주입될 수 있는 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 설치되어 있고, 액정은 시일재에 의해 봉합되어 있다.
그리고, 한쪽의 투명기판의 내면에 화소전극이 복수 개 형성되어 있고, 상기 각 화소전극에는 스위칭소자로 기능하는 박막 트랜지스터가 형성되며, 화소전극 위에는 배향막이 형성된다.
상기 복수 개의 화소전극에 대향하여 다른 한쪽의 기판의 내면에 투명한 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극 상에도 배향막이 형성된다.
한편, 상기와 같은 액정표시장치를 구성하는 배향막, 시일재, 액정 등에는 극소량의 이온성 불순물들이 존재하게 된다.
그러나, 액정을 구동하기 위해 상기 화소전극 및 공통전극에 전계가 인가되면, 이들 각각에 존재하는 이온성 불순물들은 어느 한 지점으로 결집하여 농도를 증가시키고, 이 증가된 이온성 불순물의 농도는 전계왜곡을 발생시켜 액정표시장치의 잔상, 부정형 얼룩 등을 유발하는 원인이 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 액정표시장치를 구성하는 배향막, 시일재, 액정 등에 존재하는 이온성 불순물의 농도를 측정하여 액정표시장치의 잔상, 부정형 얼룩의 발생을 방지할 수 있도록 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순 물 농도 측정방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법은 테스트용 액정셀을 제작하는 단계와, 상기 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관게를 측정하는 단계와, 상기 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 분석하여 상기 테스트용 액정셀에 함유된 이온성 불순물의 농도를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 테스트용 액정셀은 액정이 주입될 수 있는 소정의 간격을 두고 서로 대향 배치되고, 시일재에 의해 합착된 제1 및 제2 기판과, 상기 제1 기판에 형성된 제1 투명전극과, 상기 제2 기판 상에 형성되고, 상기 제1 투명전극에 대향하여 형성된 제2 투명전극과, 상기 제1 및 제2 투명전극 각각에 형성된 배향막을 포함한다.
상기 제1 기판은 TFT 어레이기판이고, 제2 기판은 컬러필터 어레이기판이다.
상기 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관게를 측정하는 단계는 순(forward) 방향의 경로와 역(reverse) 방향의 경로를 가지는 히스테리시스 곡선을 얻는 것이고, 상기 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 분석하는 단계는 상기 히스테리시스곡선의 크기를 분석하고, 상기 히스테리시스곡선의 크기는 상기 히스테리시스 곡선의 최대점과 최저점의 중간 커패시턴스값에서 각 방향 곡선의 전압차이에 1/2 곱한 값을 나타낸다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 액정표시장치의 기본 액정셀과 유사한 공정을 통해 테스트용 액정셀을 제작한 후, 이를 통해 이온성 불순물의 농도를 측정한다. 다시 말해, 테스트용 액정셀의 액정, 배향막, 시일재 등에 존재하는 이온성 불순물의 양은 커패시턴스- 전압측정에 의한 히스테리시스(hysteresis)곡선을 통해 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법을 수행하기 위한 공정 순서도를 도시하고, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 제1 단계(S1)는 테스트용 액정셀(10)을 제작하는 단계이다.
도 2는 이온성 불순물 농도를 측정하기 위해 제작되는 테스트용 액정셀을 도시한 단면도로써, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 테스트용 액정셀(10)은 제1 및 제2 기판(1, 2)이 구비되고, 제1 및 제2 기판(1, 2)이 셀갭을 유지하기 위한 스페이서(미도시)에 의해 액정(20)이 주입될 수 있는 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 설치되어 있고, 액정(20)은 시일재(14)에 의해 봉합되어 있다.
상기 TFT 어레이기판인 제1 기판(2)에는 매트릭스 배열의 화소전극용 제1 투명전극(12)과, 상기 제1 투명전극(12) 상에 제1 배향막(22)이 형성된다.
그리고, 상기 제1 투명전극(12)과 제1 배향막(22) 사이에는 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터라인(미도시)과, 데이터라인으로부터 제1 투명전극(12)에 인가되는 데이터 신호를 스위칭하는 스위칭소자로 기능하는 박막 트랜지스터(미도시) 와, 상기 박막 트랜지스터의 스위칭을 제어하기 위한 제어신호를 스위칭소자로 전송하는 게이트라인(미도시)들이 더 구비된다.
상기 컬러필터 어레이기판인 제2 기판(1)에는 상기 제1 투명전극(12)에 대향하여 다른 한쪽의 기판의 내면에 공통전극용 제2 투명전극(11)이 형성되고, 상기 제2 투명전극(11) 상에도 배향막(21)이 형성된다.
그리고, 상기 제2 투명전극(12)와 제2 배향막(21) 사이에는 블랙 매트릭스층 및 컬러필터층이 더 구비된다.
한편, 테스트용 액정셀(10)은 상기와 같이 액정표시장치의 하나의 액정셀과 동일한 구조를 갖도록 형성될 수도 있지만, 상기 테스트용 액정셀(10)의 구성요소 중 제1 및 제2 투명전극(11, 12), 제1 및 제2 배향막(21, 22), 액정(20) 및 시일재(14) 만으로 형성될 수 있다. 이때, 테스트용 액정셀(10)을 구성하는 각 구성요소들을 모두 가질 때는 각 구성요소들의 상호작용에 의한 이온성 불순물의 농도가 측정될 수 있다.
그리고, 상기 테스트용 액정셀(10)의 구성요소 중 제1 및 제2 투명전극(11, 12)을 필수적으로 갖고, 나머지 구성요소 즉, 제1 및 제2 배향막(21, 22), 액정(20), 시일재(14) 중 어느 하나만을 갖도록 구성할 수도 있다. 이때, 제1 및 제2 배향막(21, 22), 액정(20), 시일재(14) 중 어느 하나만을 구성요소로 가질 때는 구성요소 각각의 이온성 불순물의 농도가 측정될 수도 있다.
이어, 제2 단계(S2)는 상기 테스트용 액정셀(10)의 커패시턴스-전압간의 관계를 측정하는 단계이다. 이 단계는 상기 제작된 테스트용 액정셀(10)을 커패시턴 스-전압 측정장비와 연결시킨 후, 상기 테스트용 액정셀(10)의 커패시턴스-전압간의 관계를 측정한다. 이를 통해 순(forward) 방향의 경로와 역(reverse) 방향의 경로를 가지는 히스테리시스(hysterisis)곡선이 도시된다.
이때, 상기 커패시턴스-전압 측정장비는 일반적인 반도체 구조의 커패시턴스-전압측정시 사용되는 장비를 사용하고, 이 장비에는 AC 전압이 인가되는 단자와 그라운드와 접촉되는 단자가 구비되되, 이 두 단자는 상기 테스트용 액정셀(10)의 제1 및 제2 투명전극(11, 12)과 각각 연결된다.
그리고, AC전압이 인가되는 단자에는 1kHz~1MkHz 범위의 주파수(frequency)가 인가되는 것이 바람직하고, 보다 정확한 커패시턴스-전압간의 관계를 측정하기 위해서는 진공상태에서 측정하는 것이 바람직하되, 상기와 같은 조건은 검증 재료의 종류 및 측정환경에 따라 변화될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 상기 테스트용 액정셀(10)의 커패시턴스-전압간의 관계를 측정한 후 얻은 그래프들을 도시하고 있다.
이어, 제3 단계(S3)는 측정된 테스트용 액정셀(10)의 커패시턴스-전압간의 그래프를 분석하여, 테스트용 액정셀(10)의 구성요소들에 함유된 이온성 불순물의 농도를 측정할 수 있다. 다시 말해, 커패시턴스-전압간의 관계를 도시한 히스테리시스 곡선의 크기에 따라 테스트용 액정셀의 구성요소들에 함유된 이온성 불순물의 농도를 측정할 수 있게 된다. 여기서, 상기 히스테리시스 곡선의 크기는 상기 곡선의 최대점과 최저점의 중간 커패시턴스값에서 각 방향 곡선의 전압차이에 1/2 곱한 값을 일컫는다.
도 3a에 도시된 그래프는 순(forward) 방향의 경로와 역(reverse) 방향의 경로가 동일하게 도시된 히스테리시스곡선으로써, 이는 테스트용 액정셀의 구성요소들에 함유된 이온성 불순물의 양이 거의 없는 경우로 분석되고, 도 3b에 도시된 그래프는 순(forward) 방향의 경로와 역(reverse) 방향의 경로간에 소정의 간격을 갖게 되는 히스테리시스곡선으로써, 이는 테스트용 액정셀의 구성요소들에 함유된 이온성 불순물의 양이 어느 정도 존재하는 경우로 분석된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기와 같이 이온성 불순물의 농도가 측정된 후, 이 측정치에 따라 테스트용 액정셀의 구성요소들로 액정표시장치의 단위 액정셀의 제작여부가 결정될 수 있다.
다시 말해, 히스테리시스 곡선의 크기가 0~ 0.5V정도의 값이면, 액정표시장치에 부정형 얼룩, 잔상 등의 불량요인을 일으킬 정도에는 미달되는 이온성 불순물의 양이므로, 상기 테스트용 액정셀의 구성요소들을 사용하여 액정표시장치의 단위 액정셀을 제조하여 이온성 불순물에 의한 액정표시장치의 부정형 얼룩, 잔상 등의 불량요인 발생을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 히스테리시스 곡선의 크기가 0.5V 이상의 값이면, 상기 불량요인을 일으킬 정도의 이온성 불순물의 양이므로, 상기 테스트용 액정셀의 구성요소를 교체하는 등의 리워크(rework)작업을 진행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 액정표시장치와 유사한 구조의 테스트용 액정셀을 제작한 후, 이 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관계측정을 통해 히스테리시 스(hysteresis)곡선을 얻고, 이를 분석하여 테스트용 액정셀의 이온성 불순물의 농도를 측정함으로써, 액정표시장치를 구성하는 구성요소들에 존재하는 이온성 불순물의 농도를 측정할 수 있어 상기 각 구성요소들에 존재하는 이온성 불순물에 의해 발생되는 액정표시장치의 잔상, 부정형 얼룩의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 테스트용 액정셀을 제작하는 단계와,
    상기 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관게를 측정하는 단계와,
    상기 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 분석하여 상기 테스트용 액정셀에 함유된 이온성 불순물의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 테스트용 액정셀은
    액정이 주입될 수 있는 소정의 간격을 두고 서로 대향 배치되고, 시일재에 의해 합착된 제1 및 제2 기판과,
    상기 제1 기판에 형성된 제1 투명전극과,
    상기 제2 기판 상에 형성되고, 상기 제1 투명전극에 대향하여 형성된 제2 투명전극과,
    상기 제1 및 제2 투명전극 각각에 형성된 배향막을 포함하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 기판은
    TFT 어레이기판이고, 제2 기판은 컬러필터 어레이기판인 것을 특징으로 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 테스트용 액정셀의 커패시턴스-전압간의 관게를 측정하는 단계는 순(forward) 방향의 경로와 역(reverse) 방향의 경로를 가지는 히스테리시스 곡선을 얻는 것을 특징으로 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
  5. 제1 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 측정된 커패시턴스-전압간의 관계를 분석하는 단계는 상기 히스테리시스곡선의 크기를 분석하는 것을 특징으로 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 히스테리시스곡선의 크기는
    상기 히스테리시스 곡선의 최대점과 최저점의 중간 커패시턴스값에서 각 방향 곡선의 전압차이에 1/2 곱한 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 테스트용 액정셀의 이온성 불순물 농도 측정방법.
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