KR20120067903A - 액정 셀 파라미터 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 제1 전기제어장치를 통해서는 선형편광 발생기에서 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 하고 제2 전기제어장치로는 편광 분석기를 조정한다. 선형편광 발생기는 광원으로부터 입사광을 받아들여 복수의 선형편광을 얻어내고 이렇게 생산되는 다른 방위각을 가진 선형편광들은 제1 전기제어장치로 조정된다. 선형 편광은 설정된 경사각으로 측정할 샘플에 투사되고 이 샘플을 투과하는 투사광은 편광분석기가 받아들인다. 제2 전기제어장치는 이 편광 분석기에 연결되어 특정한 편광강도를 얻어내게 된다. 뒤쪽에 설치된 데이터 처리장치를 통해 편광분석기에서 나온 편광 데이터를 받아들인 후 슬라이싱 이론모형을 거쳐 최소 한 개의 액정 셀 파라미터를 도출해 낸다.

Description

액정 셀 파라미터 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LIQUID CRYSTAL CELL PARAMETERS}

본 발명은 액정 셀(Liquid Crystal Cell, LC Cell) 파라미터를 측정하는 방법과 장치에 관한 것이다.

액정 모니터 기술의 응용분야는 광범위하다. 예를 들어 터치 스크린이나 시장에서 좋은 평가를 받고 있는 3D 입체 텔레비전은 모두 각 산업 연구기관이 향후 발전전망이 있다고 평가하는 분야들이다. 이 중 액정은 액정판넬에서 광학 스위치로서의 역할을 담당하고 있으며 액정 셀의 광학적 파라미터는 영상품질의 우열을 가리는 매우 큰 영향력을 가지고 있는 요소이다. 예를 들어 액정을 주입한 판넬(filled LC panel)의 두께는 비어 있는 액정판넬(empty panel)과 다른데, 액정두께의 균일도는 영상품질에 아주 큰 영향을 준다. 특히 고화질의 다중 도메인 수직 배향(multi-domain vertical alignment, MVA) 판넬은 액정간극 균일도에 대한 기준이 더 높으며 액정간극이 아주 조금 균일하지 못해도 5mm보다 작은 무라(mura)현상 등이 생길 수 있다. 현재 판넬의 사이즈는 점점 더 커지고 품질기준도 더욱 엄격해지고 있으므로, 전체 판넬의 균일도와 광학 파라미터의 설계값을 감독, 통제하는 일은 판넬 디스플레이의 품질과 원가를 결정짓는 데 더욱 중요해지고 있으며 제품 경쟁력에 직접적인 영향력을 주고 있다.

현재 흔히 볼 수 있는 많은 수의 액정 셀 광학적 파라미터 측정 기술은 액정 배향(Alignment) 형태에 대해서만 분석을 하고 있으며 기능과 측정 범위에 있어서는 한계를 갖는다; 또한, 특정 순서와 단계에 의한 측정방식은 측정속도와 정확성을 제고시킬 수 없다. 미국의 특허기술에 의하면, 스토크스 파라미터(Stokes parameter)의 액정두께(Cell Gap) 및 꼬임각(Twist Angle) 측정 기술에서는 검광기(Analyzer)를 회전시켜 스토크스 파라미터를 얻는다. 액정 두께와 꼬임각을 측정하는 이 기술은 스토크스 파라미터의 분석 가능한 정보가 부족하다는 한계로 인해 측정오차가 생길 가능성이 있다. 후속 개선방안으로는 다파장 방식 측정이 있는데 이는 단파장 측정의 오차를 개선하는 방법으로 제시될 수 있다. 이 방법은 분광식 회전 편광기(Polarizer) 및 검광기의 액정 셀 파라미터 측정방법과 비교해도 현저한 장점을 가지고 있지 않다.

또 다른 미국의 특허기술 내용은 분광식 회전 편광기와 검광기를 액정두께 측정에 사용하는 기술과 관련된 것으로서, 측정한 위상차(Retardation)와 굴절률을 따라 환산하여 액정두께를 얻어낸다. 이 기술은 액정 셀의 광학적 파라미터 측정을 위해 특정 순서에 따라 진행시켜야 하며 측정의 정확성과 측정속도에 있어서는 한계가 있을 수 있다.

다른 미국의 특허기술에 의하면 액정의 선 경사각을 측정하는 구조로 위상차 수치 이론모형을 이용하여 비틀린 네마틱 모드(Twisted Nematic)의 액정판넬을 측정하는 기술을 제시하고 있다. 이 방법은 여러 개의 입사각을 이용하여 수치로 위상차를 조정하는 방법으로 액정의 선 경사각(Pre-tilt Angle)과 액정 두께를 도출해 낸다. 이 기술은 작은 범위의 각도를 계산하는데 적용되는 편이며 정보가 부족하면 큰 오차를 일으킬 가능성도 있다.

미국의 다른 특허기술은 액정의 선 경사각을 측정하는 구조와 관련된 내용으로서, 내부에 포함된 4분의 1 파장판(Waveplate)을 이용하여 샘플 회전 시 발생되는 투과광의 비대칭성으로 액정의 선 경사각을 맞추는 기술이다. 이 기술은 정면에서만 입사되도록 해야 하기 때문에 기구 상의 설계를 간략화시켰고 꼬임각이 작은 액정 판넬(예 : π-cell)에 대해서는 적용되지 않는다.

도 1은 기존 이론모형이 사용한 동질(homogeneous)의 삼차원 액정 모형구조를 예시로 보여주는 설명도이다. 기존 이론모형에서는 이방성(Anisotropic) 물질(예:액정)을 모두 일종의 결정형(Bulk) 구조로 보기 때문에 간단한 물리 방정식을 사용해 수치를 분석하는 데 편리했다. 도 1의 경우 액정판넬 내의 액정분자 1과 액정분자 2, 액정분자 3의 선 경사각θ는 모두 서로 같고 꼬임각이 0도이므로 결정형 구조로 볼 수 있다. 여기에서 106번은 입사된 선형편광이며 107번은 액정샘플(103)을 투과하는 투사광이다.

기존의 기술이 가지고 있는 한계를 보완하고 향후 시장이 요구하는 높은 기술력을 만족시키기 위하여, 효율과 정확성이 높은 새로운 측정방법 및 장치를 개발하는 것은 현재 당면하고 있는 최우선 과제라 할 수 있다.

본 발명에서는 실시예시를 통해 액정 셀 파라미터를 측정하는 방법 및 장치를 도출하도록 한다.

본 발명의 실시예시는 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치와 관련된 것이다. 이 장치에는 선형편광 발생기, 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 선형편광 발생기를 조정하는 제1 전기제어장치, 측정할 샘플, 샘플의 중심축과 선형편광으로 만들어진 기울어진 협각, 편광분석기, 편광분석기를 조정하는 제2 전기제어장치 그리고 데이터 처리장치가 포함된다. 선형편광 발생기는 광원에서 입사된 선형편광을 받아들여 측정할 샘플에 투사시킨다. 제1 전기제어장치로 조정되는 편광발생기는 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시켜 선형편광을 측정할 샘플에 투사시킨다. 이를 통해 샘플의 중심축과 선형편광으로 인해 기울어진 협각이 형성된다. 편광분석기는 샘플을 투과하는 투사광을 받아들이며 전기제어장치로 조정된 이후에 선형편광, 다른 타원률(Ellipticity)과 다른 나선성(Handedness)을 가진 편광을 얻어낸다. 뒤쪽의 데이터 처리장치를 거쳐 슬라이싱 이론모형을 사용하면 최소 하나의 광학적 파라미터를 도출해 낼 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예시는 액정 셀의 광학적 파라미터를 측정하는 방법과 관련된 것이다. 이 방법은 다음과 같은 내용을 포함한다 : 최초의 액정 셀의 광학적 파라미터를 최소 하나 입력한다 ; 액정판넬과 입사광 방향으로 이루어진 경사각의 범위와 각각의 이웃한 경사각 간격을 입력하고 광원으로부터 복수의 방위각을 가진 선형편광 성분을 얻는다 ; 각 경사각의 광강도 신호를 측정하고 편광분석기구를 사용하여 액정판넬을 통과한 복수의 편광강도를 계산한다 ; 그리고 이론모형과 최소 하나의 측정신호를 통해 이 편광강도를 데이터 처리장치가 설정한 슬라이싱 이론모형으로 최소 하나의 광학적 파라미터를 도출해 낸다.

아래에 있는 그림은 실시예시에 대한 상세한 설명과 특허신청의 범위를 보여주고 있으며 본 발명에 나와 있는 기타 다른 목적과 장점들은 뒤에 상세하게 서술하도록 하겠다.

도 1은 기존기술 모형에서 사용하는 동질(homogeneous)의 삼차원 액정모형 구조의 예시를 보여주는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치의 예시를 보여주는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치의 업무예시를 보여주는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치의 또 다른 업무예시를 보여주는 설명도이다.
도 5는 본 발명에서 비틀린 네마틱 모드 액정의 삼차원 구조의 예시를 보여주는 설명도이다.
도 6은 본 발명에서 π-cell 액정판넬의 삼차원 구조의 예시를 보여주는 설명도이다.
도 7은 본 발명에서 액정 셀의 광학적 파라미터를 측정하는 방법의 예시 프로세스를 보여주는 설명도이다.

본 발명의 실시예시는 선형편광 발생기(Linear Polarization Generator)와 편광분석기(Polarization Analyzer)를 기초로 슬라이싱 이론모형을 적용하는 동시에 꼬임각과 선 경사각의 두께 방향에서의 변화까지 고려하고 있다. 선형편광 발생기로 다른 방위각을 가진 선형편광을 샘플에 투사시키며, 편광분석기가 편광의 여러 특성들로 얻어낸 광강도를 배합하여 최소 한 개의 광학적 파라미터를 계산해 낸다. 이것은 일정한 방향의 형태를 가진 액정판넬 측정에 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치에 대한 예시를 보여주는 설명도이다. 이 장치에는 선형편광 발생기(102), 다른 방위각의 선형편광을 발생시키도록 선형편광 발생기(102)를 조정하는 제1 전기제어장치(201), 측정할 샘플(103), 샘플의 중심축과 선형편광이 만든 기울어진 협각, 편광분석기(104), 편광분석기(104)를 조정하는 제2 전기제어장치(202), 데이터 처리장치(105)가 포함된다. 선형편광 발생기(102)는 광원(101)으로부터 입사된 선형편광(106)을 취하고 입사된 선형편광을 샘플(103)에 투사시킨다. 제1 전기제어장치(201)는 선형편광 발생기(102)가 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 조정한다. 주목할 점은 샘플(103)의 중심축과 선형편광이 기울어진 협각을 형성하면서 선형편광이 샘플(103)에 투사되도록 한다는 점이다. 샘플(103)을 투과하는 투사광(107)은 다시 편광분석기(104)에 의해 받아들여진다. 편광분석기(104)는 제2 전기제어장치(202)의 조정을 통해 선형편광, 다른 타원율, 다른 나선성의 편광을 얻어낸 후 마지막으로 뒤쪽의 데이터 처리장치(105)를 경유하고 슬라이싱 이론모형(115)을 통해 최소 한 개의 액정 셀의 광학적 파라미터(125)를 도출해 낸다.

주목할 점은 다양한 방식을 통해 샘플(103)의 중심축과 선형편광으로 기울어진 협각을 만들 수 있으므로 본 발명에서는 어떤 특정수단만 사용하도록 한정 짓지 않는다는 것이다. 예를 들어 샘플(103)을 경사장치 위에 두고 그 경사장치를 다시 회전시킴으로써 샘플(103)의 중심축과 선형편광으로 기울어진 협각을 형성할 수 있도록 만들 수 있다. 도 2에서 보여지는 X는 경사장치의 회전축이다. 또 다른 방식으로는 회전하는 선형편광 발생기(102)를 통해 샘플(103)의 중심축과 선형편광이 기울어진 협각을 형성하도록 하는 방법이 있다. 편광분석기(104) 또한 서로 대응되도록 회전함으로써 샘플(103)을 투과한 투사광(107)이 순조롭게 받아들여질 수 있도록 한다. 도 2에서 보여지는 점선으로 이루어진 회전하는 모양의 화살표는 이 방식을 보여주는 기호이다. 아래 설명은 단지 경사장치를 이용한 방식에 대한 내용이며 동등한 효력을 가진 다른 방식 또한 본 발명에 적용될 수 있다.

도 3은 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치의 작동예시를 보여주는 설명도이다. 선형편광 발생기(102)는 제1 회전 테이블(302)과 그 위에 고정된 편광기(301)로 이루어져 있으며 제1 전기제어장치(201)는 제1 회전 테이블(302)을 통제하여 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시켜 경사장치 위에 있는 샘플(103)에 투사시킨다. 또한 편광분석기(104)는 제2 회전 테이블(304) 위에 고정된 파장판(303), 검광기(305)와 광수신기(306)로 이루어져 있다. 제2 전기제어장치(202)를 통해 제2 회전테이블(304)을 통제하여 선형편광, 다른 타원율, 다른 나선성을 가진 편광을 얻어내고 광수신기(306)는 광 강도 변화 및 전류나 전압으로 환산되는 정보를 받아들인 후 뒤쪽의 데이터 처리장치(105)를 경유시키고 슬라이싱 이론모형을 이용하여 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터(125)를 도출해낼 수 있다.

도 4는 액정 셀 파라미터를 측정하는 장치의 또 다른 작동예시를 보여주는 설명도이다. 선형편광 발생기(102)는 편광기(301), 앞에 설치된 제1 전압 위상천이기(308), 파장판(309)으로 이루어지며 편광기(301) 앞에는 광학필터(Optical Filter)(307)를 설치한다. 파장판(309)은 대응되는 광학필터(307) 파장의 4분의 1이다. 조작내용은 광학필터(307)가 광원으로부터 특정파장을 얻으면 선형편광 발생기(102)는 선형편광을 얻게 된다. 제1 전기제어장치(201)는 앞에 설치된 제1 전압 위상천이기(308)를 통제하여 편광발생기(102)가 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 하고 이를 경사장치(108) 위에 놓은 샘플(103)에 투사시킨다. 또 편광분석기(104)는 제2 전압 위상천이기(310), 검광기(305), 광수신기(306)로 이루어진다. 편광분석기(104)는 샘플(103)을 투과하는 투사광(107)을 분석한다 ; 제2 전기제어장치(202)는 제2 전압 위상천이기(310)의 위상을 가하고 선형편광, 다른 타원율, 다른 나선성을 가진 편광을 얻어낸다. 광수신기(306)는 광 강도 변화와 전류나 전압으로 전환되는 정보를 받아들이고 이는 다시 뒤쪽의 데이터 처리장치(105)를 경유한 후 슬라이싱 이론모형을 거쳐 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터(125)를 도출해 낸다.

액정판넬이 응용되는 제품들의 수요로 인해 기존기술의 결정형 구조 이론모형은 이미 사용되기에 부족하다. 그 이유 중 하나는 결정 구조 가설이 단지 전체적이고 평균적인 특성만을 대표할 수 있다는 데 있다. 액정의 선 경사각이 두께 방향을 따라 대칭이 점차 변하는 구조(예:π-cell 액정판넬)를 띠게 됨으로써 기존의 결정 구조 이론모델은 광학적으로 대칭이 파괴된다는 주장을 내세우지 못할 수 있게 되었다. ; 또한 비틀린 네마틱 모드 액정 판넬은 e-wave와 o-wave에 대한 꼬임각의 반응을 고려할 필요가 있다. 위에 기술된 여러 상황을 참작해 볼 때 기존의 결정형 이론모형을 수정하여 액정 셀 파라미터를 계산하는 정확도를 높일 필요가 있다.

도 5는 비틀린 네마틱 모드 액정의 삼차원 구조 예시를 나타내는 설명도이다. 선 경사각이 절대값 θ라고 가정하고 꼬임각이 두께(d)의 방향을 따라 변수가 된다고 가정할 경우 두께(d)의 방향을 따라 j층을 모두 잘라낸다면 k번째 층(k=0,1,2,...j-1) 꼬임각은

로 나타낼 수 있다. 이 중 α는 0번째 층 액정분자 1의 배향각이며 0번째 층 액정분자 1과 k번째 층 액정분자 3의 느린 축(Slow Axis)이 x-y 평면상에서 투영하는 차이값은 꼬임각 φ이기 때문에 서로 연결된 액정분자 꼬임각의 차는

이다.

도 6은 π-cell 액정판넬의 삼차원 구조 예시를 보여주는 설명도이다. 선 경사각이 두께(d)의 방향을 따라 변수가 된다고 가정할 경우 두께(d)의 방향을 따라 j층 모두를 잘라낸다면 k번째 층(k=0,1,2,...j-1)의 선 경사각은

로 나타낼 수 있다. θ가 0번째 층 액정분자1의 선 경사각일 경우 서로 연결된 액정분자의 선 경사각 차는

로 나타낼 수 있다.

이상의 사례들도 액정의 꼬임각과 액정의 선 경사각이 두께 방향을 따라 모두 변수가 된다고 가정할 수 있다 : 또한 0번째 층 액정분자1과 j-1번째 층의 액정분자 3의 선 경사각 차이를 도입하여 위 아래 유리의 선 경사각 오차를 나타내는 데 사용하면 더 좋은 조정결과를 얻을 수 있다.

위에 기술한 새로운 이론모형 내용에 따라, 슬라이싱 이론모형은

로 표현된다. 이 중 R(α)와 R(-α)는 좌표계 전환표시공식이고 α는 0번째층 액정분자의 배향각이다 ; M _k 는 각 층 액정의 전기장 표시 공식을 나타내고 있으며 슬라이싱의 수량이 충분히 많을 경우 각 층의 액정은 동질(Homogeneous)적인 특성으로 간주될 수 있을 것이다. 슬라이싱의 계산과정 중 꼬임각 차이는 반드시 좌표계 전환표시공식 R(-Δφ)를 이용해 수정해야 한다. ; 선 경사각 차이는 각 층을 계산할 때 θ _k 의 수치를 수정한다. 이 슬라이싱 이론모형의 행렬식은 더욱 진일보된 Jones 행렬식(matrix)이나 확장된(Extended) Jones 행렬식을 사용하여 전개시킬 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4의 구조에 따르면 광강도 이론식은

로 표현될 수 있다.

는 각각 입사된 선형편광(106)의 방위각 p(t), 파장판(303)(또는 제2 전압 위상천이기(310))의 방위각 β(t),와 파장판(303)(또는 제2 전압 위상천이기(310))의 위상 r(t)가 시간에 따라 변화하는 함수이고 A는 검광기(305)의 전기장 표시공식이다. 여기에 기술된 실시예시에서의 A는 고정 투과축(Transmission Axis)의 각도로 0도이다. 파장판(303)(또는 제2 전압 위상천이기(310))의 전기장 표시공식은

이고

는 입사된 선형편광(106)의 전기장 표시공식이다. 실제적으로 광검측기(306)가 측정한 광 강도는

로 표시될 수 있는데 이 때 액정 셀의 광학적 파라미터(125)는 아래 예시를 거쳐 도출될 수 있다.

[실시예 1]

제2 전압 위상천이기(310)의 방위각

는 변하지 않는다. ; 선형편광 발생기 301의 입사된 선형편광 방위각 p와 제2 전압 위상천이기(310)의 위상 r 은 시변함수의 방식으로 도출한다. :

(1)

방정식(1) 왼쪽의 분자는 오른쪽 분자와 대응되고 오른쪽 분자가 대응하는 것은 시간 t ₁시의 이론식이다.; 왼쪽 분모는 오른쪽 분모와 대응되고 오른쪽 분모가 대응하는 것은 시간 t ₂시의 이론식이다. 예시1은 여러 시상의 측정결과를 이끌어냄으로써 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터를 도출한다.

[실시예 2]

파장판 303의 위상 r은 변하지 않는다. ; 입사된 선형편광 106의 방위각 p와 파장판 303의 방위각

는 시변함수의 방식으로 도출해 낸다. :

(2)

방정식(2)의 왼쪽 분자는 오른쪽 분자와 대응되고 오른쪽 분자가 대응하는 것은 시간 t ₃시의 이론식이다. ; 왼쪽의 분모는 오른쪽의 분모와 대응되고 오른쪽의 분모가 대응하는 것은 시간 t ₄의 이론식이다. 이 예시2는 여러 그룹의 서로 다른 시상에 대한 측정결과를 이끌어냄으로써 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터를 도출해 낸다.

[실시예 3]

편광 총강도

를 고려하여 표준화된 연산을 한다.

(3)

방정식(3) 왼쪽은 오른쪽식과 똑같이 시간 t ₆시의 이론식과 대응한다. 이 예시3은 여러 그룹의 서로 다른 시상에 대한 측정결과를 이끌어냄으로써 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터를 도출해 낸다.

[실시예 4]

편광 총강도

를 고려하여 표준화된 연산을 한다.

(4)

방정식(4)의 왼쪽은 오른쪽과 똑같이 시간 t ₆시의 이론식과 대응한다. 이 예시4는 여러 그룹의 서로 다른 시상에 대한 측정결과를 이끌어냄으로써 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터를 도출해 낸다.

도 7은 액정 셀의 광학적 파라미터를 측정하는 방법을 하나의 프로세스로 나타낸 설명도이다. 최초의 광학적 파라미터를 최소 한 개 입력한다. 예를 들어 711 단계에서는 입사각의 범위를 설정하고 712 단계에서는 액정판넬과 입사광 방향으로 만들어진 경사각의 범위와 각각의 연결된 경사각의 간극을 입력한다. 이는 광원으로부터 복수의 방위를 가진 선형편광 성분을 얻어내고 설정된 입사각을 가진 입사광이 액정판넬에 투사되도록 함으로써 여러 그룹의 광강도 신호를 얻도록 한다. 713 단계에서는 각 경사각의 광강도 신호를 측정하기 시작한다. 이를 위해 편광 분석기를 사용하여 액정판넬을 통과한 복수의 편광 강도를 얻어내고 이론모형은 여러 그룹의 광강도 신호 단계를 비교, 조정한다. 714 단계에서는 이론모형 및 측정신호의 조정, 비교를 통하여 편광강도를 데이터 처리장치가 설정한 슬라이싱 이론모형으로 최소 한 개의 액정 셀 광학적 파라미터를 도출해 낸다.

주목할 점은 본 발명의 경우 사용 상황에 따라 각종 변화가 생길 수 있다는 것이다. 예를 들어 다른 종류의 편광기(301)나, 제2 전압 위상천이기(310), 검광기(305), 광검측기(306)를 사용하거나 파장판(303), 다른 방위각을 치환하는 검광기(305), 광검측기(306)로 만들어진 편광분석기(104) 등을 사용하는 경우이다. 이 글에서 나타내고자 하는 것은 단지 실시장치와 방법에 대한 예시일 뿐이다. 이 기술에 능숙한 사람은 추가로 수정하거나 새롭게 설계하여도 똑 같은 효과에 다다를 수 있다. 각 항목을 유사한 내용으로 바꾸는 것은 본 특허신청에 대한 범위를 설정하는 것일 뿐이다.

종합적으로 말하면 본 발명의 실시예시는 아래와 같은 기술적 특성을 갖는다 : (1) 편광 측정기술은 새로운 액정 이론모형을 필요로 하며 두께방향에서 꼬임각과 선 경사각의 변화까지 고려한다. 또한 여러 개의 액정 셀 파라미터를 함께 계산할 수 있다. 이를 통해 정확성을 높이고 측량효과를 확대시킬 수 있다; (2) 이 슬라이싱 이론모형을 이용하여 다른 유형의 모양을 지닌 액정의 광학적 특성을 분석할 수 있다. 이는 산업 다원화의 수요에 부합된다; (3) 3D 디스플레이 위상지연기(micro retarder)의 광학 복굴절 특성을 검측하는 데에 응용될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예시가 제시한 액정 셀 파라미터를 측정하는 방법과 장치에 대한 기술을 사용한다면 발명특허의 참신성과 진보성, 산업 활용성의 요건에 부합될 수 있을 것이다. 위에서 기술한 내용은 단지 실시예시일 뿐이므로 이로 인해 본 발명의 실시 범위를 한정 지을 수는 없을 것이다. 본 발명의 특허범위 신청으로 인해 일어나는 유사한 변화와 덧붙여지는 내용들은 모두 여전히 본 발명의 특허 범위 내에 속한다.

101: 광원 102: 선형편광 발생기
103: 측정할 샘플 104: 편광분석기
105: 데이터 처리장치 106: 입사된 선형편광
107: 투사광 X: 측정할 샘플의 회전축
115: 슬라이싱 이론모형 125: 액정 셀의 광학적 파라미터
201: 제1 전기제어장치 202: 제2 전기제어장치
301: 편광기 302: 제1 회전테이블
303: 파장판 304: 제2 회전테이블
305: 검광기 306: 광수신기
307: 광학필터 308: 제1 전압 위상천이기
309: 파장판 310: 제2 전압 위상천이기

Claims (18)

1. 광원으로부터 온 입사광을 받아들여 복수의 선형편광을 얻어내는 선형편광 발생기;
   상기 선형편광 발생기와 연결되어 선형편광 발생기가 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 조작하는 제1 전기제어장치;
   중심방향의 축과 선형편광이 기울어진 협각을 형성하면서 선형편광이 투사되는 샘플;
   샘플을 투과한 투사광을 받아들이는 편광분석기;
   편광분석기와 연결되어 특정 편광강도를 얻어내도록 조작하는 제2 전기제어장치;
   편광 분석기로부터 얻어낸 편광 데이터를 받아들인 후 슬라이싱 이론모형을 거쳐 최소 한 개의 액정 셀의 광학적 파라미터를 도출해 내는 데이터 처리장치;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 선형편광 발생기는 편광기와 제1 회전 테이블을 포함하되, 상기 편광기는 제2 회전 테이블 위에 고정되고, 상기 제1 전기제어장치는 제1 회전 테이블을 제어함으로써 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키고 설정된 경사각으로 샘플에 투사시키는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 편광 분석기는 파장판, 제2 회전 테이블, 검광기, 광수신기를 포함하되, 파장판은 제2 회전 테이블 위에 고정되고, 상기 제2 전기제어장치는 제2 회전 테이블을 제어함으로써 특정 편광강도를 얻어낸 후 광수신기가 광강도 변화 및 전류나 전압으로 전환되는 정보를 받아들이는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 선형편광 발생기는 편광기, 앞에 설치된 제1 전압 위상천이기, 파장판을 포함하되, 편광기 앞에 광학필터를 설치하고, 파장판은 광학필터 파장의 4분의 1에 대응하며, 광학필터는 광원으로부터 특정 파장을 얻어내며, 선형편광 발생기는 선형편광을 얻어내며, 제1 전기제어장치는 앞에 설치된 제1 전압 위상천이기를 제어하여 편광 발생기가 다른 방위각을 가진 선형편광을 발생시키도록 하고 설정된 경사각으로 샘플에 투사시키는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 편광분석기는 제2 전압 위상천이기, 검광기, 광수신기를 포함하되, 편광분석기는 샘플을 투과하는 투사광을 분석하며, 제2 전기제어장치는 제2 전압 위상천이기의 위상을 가함으로써 특정한 편광강도를 얻어내며, 광수신기는 광강도 변화 및 전류나 전압으로 전환되는 정보를 받아들이는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 샘플을 경사장치 위에 올려놓은 후 경사장치를 회전시키는 방식을 이용하여 샘플의 중심축과 선형편광이 기울어진 협각을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 선형편광 발생기를 회전시켜 샘플의 중심축과 선형편광이 기울어진 협각을 형성하도록 할 수 있으며 편광분석기 또한 서로 대응되도록 회전시킴으로써 샘플을 투과하는 투사광을 순조롭게 받아들일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 슬라이싱 이론모형은 Jones 행렬식이나 확장된 Jones 행렬식을 사용하여 전개하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 슬라이싱이론모형은
   

   

   로 표현되되, 이 식 중 R(α)와 R(-α)는 좌표계 전환표시공식이고, α는 0번째 층 액정분자의 배향각이며, M _k 는 각 층 액정의 전기장 표시공식인 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 특정 편광강도는, 선형편광, 다른 타원율, 다른 나선성의 편광 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 액정 셀의 광학적 파라미터 도출은, 상기 액정 셀의 광학적 파라미터인 배향각, 꼬임각, 액정 두께 및 선 경사각 중에서 적어도 하나를 계산하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 액정 셀의 광학적 파라미터인 배향각, 꼬임각, 액정 두께, 선 경사각 중에서의 계산은, 이론모형과 측정신호를 통해 원리를 조정, 대비함으로써 도출하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 장치.
13. 최초의 액정 셀 파라미터 최소 한 개를 입력하는 단계;
    경사각을 설정하고 광원에서 얻은 특정 편광 성분을 설정된 경사각으로 샘플에 투사시키는 단계;
    편광분석기를 사용하여 샘플을 통과한 특정 편광강도를 얻어내기 위해 특정 광강도 신호를 얻어내고 각 경사각의 광강도 신호를 측정을 시작하는 단계;
    이론모형 및 최소 한 개의 측정신호를 통해 편광강도를 데이터 처리장치가 설정한 슬라이싱 이론모형으로 최소 한 개의 광학적 파라미터를 도출하도록 이론모형으로 특정 광강도 신호를 대조/조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 특정 편광강도는 선형편광, 다른 타원율, 다른 나선성의 편광 특성인 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.
15. 제 13항에 있어서, 상기 액정 슬라이싱 이론모형은 Jones 행렬식 또는 확장된 Jones 행렬식을 사용하여 전개하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.
16. 제 13항에 있어서, 상기 슬라이싱이론모형은
    

    

    로 표현되고, 이 식 중 R(α)와 R(-α)는 좌표계 전환표시공식이고, α는 0번째 층 액정분자의 배향각이며, M _k 는 각 층 액정의 전기장 표시공식을 나타내는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.
17. 제 13항에 있어서, 최소 한 개의 광학적 파라미터 도출은, 상기 액정 셀의 광학적 파라미터인 배향각, 꼬임각, 액정두께, 선 경사각 중에서 최소 한 개를 계산하는 것을 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.
18. 제 13항에 있어서, 최소 한 개의 광학적 파라미터는 이론모형과 최소 한 개의 측정신호를 통하여 원리를 조정, 대비하여 도출하는 특징으로 하는 액정 셀 파라미터 측정 방법.

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