KR980010358A

KR980010358A - 선경사각 측정장치

Info

Publication number: KR980010358A
Application number: KR1019960029507A
Authority: KR
Inventors: 오평희
Original assignee: 오평희
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 액정소자에 쓰이는 러빙된 유리기판을 자르지 않는 원판 상태에서 선경사각을 재는 측정 장치에 관한 것이다. 종래의 선경사각 측정 장치는 유리 기판의 원판 상태에서 측정하는 것이 아니라 40×30mm나 또는 그 이하의 크기로 평행배향된 액정셀을 선경사각 측정기에 매달아 측정하므로, 러빙된 유리기판을 잘라 액정층의 두께가 고르도록 해야하므로 측정셀을 만들기가 어렵고, 또한 선경사각 측정기의 회전대가 한 번 회전하면서 하나의 측정점에 대하여 측정하므로 시간이 많이 걸리는 문제가 있었다. 본 발명은 액정소자에 쓰이는 러빙된 유리 기판을 자르지 않는 원판 상태에서 그리고 여러 점의 선경사각을 동시에 재는 선경사각 측정장치에 관한 것이다. 측정지그 위에 하유리 기판이 올려놓고, 측정하고자 하는 부위에 50-70μm의 두께가 균일한 비닐 계통의 테이프를 바른다. 측정하고자하는 부위에 액정을 떨어뜨리고 액정 분자가 평행배향이 되도록 상유리 기판이 올려지고, 그 위에 액정층의 두께를 조절하는 지그를 두고 나사를 죄어 두 유리기판이 지그에 고정되게 하여 액정셀을 회전시켜가면서 액정층을 지난 빛의 편광 투과곡선으로부터 액정셀의 두께와 선경사각을 쟀다.

본 발명의 측정장치는 측정시간을 줄여 주로 TFT 액정표시소자나 STN 액정표시소자의 생산 공정에서 선경사각을 재는 데 쓰일 수 있다.

Description

선경사각 측정장치

제1도는 배향막에서 액정분자와 선경사각.

제2도는 종래의 선경사각 측정장치의 구성도.

제3도는 90°TN 액정셀의 상하 유리기판의 러빙방향.

제4도는 90°TN 액정셀의 상하 유리기판으로 만든 평행배향된 액정기판.

제5도는 평행배향된 액정기판을 만드는 지그의 모양.

제6도는 제5도의 지그의 광투과 구멍의 모양.

제7도는 본 발명의 선경사각 측정장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상 유리기판 2 : 하 유리기판

3 : 배향막 4 : 액정분자

본 발명은 TFT나 STN액정표시소자에 쓰이는 러빙된 유리 기판을 원판 상태에서 여러 지점의 선경사각을 동시에 재는 측정장치에 관한 것이다.

액정표시소자의 액정셀에서 액정분자(4)는 일반적으로 유리기판(1, 2)에 나란하게 누워 있지 않고 제1도와 같이 일정한 각(α)을 이루며 일어서 있다. 이 각도를 선경사각(pretilt angle)이라고 정의하는데, 이 각은 액정표시소자의 반응 시간(response time)과 명암대비율(contrast ratio) 그리고 액정분자 배열의 안정성 등에 영향을 준다. 따라서 액정셀을 만드는 과정에서 선경사각을 잘 조절해야 하며, 이를 위해서는 선경사각을 정확하게 잴 수 있어야 한다.

선경사가 측정법에는 전기용량법(capacitance method), 자기영점법(magnetic null method), 그리고 결정회전법(crystal rotation method) 등이 있으나 그 중에서도 결정회전법이 장치를 구성하는 데 드는 비용과 측정의 정밀도가 높아 가장 널리 쓰인다. 종래의 결정회전법의 상세한 내용은 다음과 같다. 제2도는 종래의 선경사각 측정장치의 구성도이다. 편광판과 검광판의 투과축을 각각 수평면에 대해 +45°와 -45°를 이루도록 두고, 그 사이에 평행배향된 액정셀의 장축방향이 수평면에 나란하도록 세워두고, 수직축을 중심으로 액정셀을 돌려 입사각을 변화시키면서 편광 투과율을 재면 그 값은 아래 식과 같이 빛의 입사각 ψ의 함수이다.

(1)식에서 δ(ψ)는 평행배향된 액정셀을 지나 빛의 위상차로 아래와 같다.

(2)식에서 n_e와 n_o는 액정의 이상굴절율(extraordinary refractive index)과 상굴절율(ordinary refracitve index)이고 λ와 d는 빛의 파장과 액정층의 두께이고, α는 평행배향된 액정셀의 선경사각이다. 평행배향된 액정층에서 빛이 액정분자의 장축 방향에 대하여 수직으로 지나는 입사각에 대하여 위상차 δ가 제일 크고, 이 각을 중심으로 좌우 입사각에 대하여 위상차 δ가 대칭성을 띈다. 이 각을 대칭각 ψ_s라고 한다. 이 대칭각에서 위상차는 극 값이므로 대칭각 ψ_s와 선경사각과의 관계를 아래식으로부터 유도할 수 있다.

선경사각 α가 충분히 작아서 sinα α로 근사할 수 있으면 아래식과 같은 대칭각 ψ_s의 함수가 된다.

종래의 결정회전법은 편광 투과율 곡선모양으로부터 대칭각 ψ_s를 정하고, 대칭각이 작은 경우에는 (5)식으로 대칭각이 큰 경우에는 (4)식의 방정식을 풀어서 선경사각을 결정했다.

이보다 조금 개선된 방법은 평행배향된 액정셀을 좌우로 회전시키면서 잰 편광 투과도곡선과 (2)식으로 계산한 이론 값의 차이가 가장 적은 액정층의 두꼐 d와 선경사각 α를 결정하는 방법으로 현재 결정회전법으로 선경사각을 재는 측정 장치는 대부분 이 방법을 많이 쓰고 있다.

그러나 종래 이러한 측정 장치는 유리 기판의 원판 상태에서 측정하는 것이 아니라 40×30mm나 또는 그 이하의 크기로 잘라 평행배향이 되도록 액정셀을 만들고, 액정셀을 선경사각 측정기에 매달아 측정하므로, 측정셀을 만드는데 시간이 많이 걸리고, 또한 선경사각 측정기의 회전대가 한 번 회전하면서 하나의 측정점에 대하여 측정하므로 시간이 많이 걸렸다.

본 발명은 TFT나 STN 액정소자에 쓰이는 러빙된 유리 기판을 자르지 않는 원판 상태에서 그리고 액정셀을 한 번 회전하면서, 여러 점의 선경사각을 동시에 재는 선경사각 측정장치에 관한 것으로, 측정셀을 만드는 시간과 측정시간을 줄여 생산 현장에서 응용할 수 있게 하였다. 또한 측정한 원 유리 기판을 절단하지 않기 때문에 다시 사용할 수 있어 경제적이다. 제3도의 (가)는 90°TN 액정셀의 상하 유리기판 의 러빙 방향을 나타낸 것이다. 보통 액정 표시소자의 생산 현장에서는 상하 유리 기판을 같은 방향으로 러빙하는데, 러빙 방향과 상하 유리 기판을 포개는 방향을 조절하여 비틀림각(Twist Angle)을 조절한다. 제2도의 (나)는 90°TN 액정셀의 상하 유리기판을 합착했을 때의 상하 기판의 러빙방향을 나타낸 것이다. 제4도는 90°TN 액정셀의 상하 유리기판의 포개는 방향을 조절하여 만든 평행배향된 액정셀의 러빙방향을 나타낸 것이다. 상유리 기판을 회전시킨 후 상유리 기판을 직선 XY면으로 뒤집어 하유리 기판 위에 포갠 것이다. 그림5의 (가)는 그림3의 측정셀을 측정지그에 올려 놓았을 때의 평행배향된 액정셀과 측정지그를 나타낸 것이다. 제5도의 (나)는 (가) 에서의 평행배향된 상하 유리 기판을 올려 놓는 측정지그이다. 측정지그는 3부분으로 굴곡이 되어 있다. 파선으로 된 B부분은 판의 두께가 제일 얇은 부분으로 하유리 기판이 고정되는 부분이고, 점들로 표시된 A부분은 두께가 중간 부분으로 상유리간이 고정되는 부분이고, 나머지 부분은 두께가 제일 두꺼운 부분으로 나사 구명이 파져있다. 제6도의 (가)와 (나)는 제5도의 액정층의 두께를 조절하는 지그로, 두 지그에는 레이저광이 투과되도록한 구멍과 서로 고정되도록 나사홈을 나타낸 것이다. 액정층의 두께를 조절하는 지그 (가)의 광투과 구멍이 밑에 있는 지그 (나)의 광 투과 구멍보다 크다. 액정층의 두께를 조절하는 지그 (가)의 광 투과 구멍 주위는 (다)와 같이 몇 개의 나사구멍이 파져있다. 이 구멍으로 나사를 조여 나사산이 유리 기판에 힘을 가하여 액정층의 두께를 균일하게 조절한다. 측정지그의 재질은 알루미늄이다.

측정셀을 만드는 방법은 다음과 같다. 하유리 기판을 제5도의 (나)에 나타낸 A선 위에 놓고 측정하고자 하는 부위에 액정셀의 두께를 1차로 조절하는 50-70μm 정도의 두께를 갖는 테이프를 붙인다. 측정하고자 하는 부위에 액정을 떨어뜨리고 제5도의 (나)에 나타낸 B선을 따라서 상유리 기판을 포개서 놓는다.

이어 측정하고자 하는 부위의 나사를 조여서 액정층의 두께가 균일하도록 조절한다. 나사로 액정셀의 두께를 조절할 때는 편광판과 검광판을 수직으로 두고 평행 배향된 액정 분자의 장축 방향이 편광판의 투과축에 45˚가 되게 놓고 액정셀의 배경색을 보아가면서 나사를 조절하여 액정층의 두께를 균일하게 한다.

제7도는 본 발명의 선경사각 측정 장치의 구성도로 레이저에서 나온 광을 반투과 거울(HALF MIRROR)를 써서 3개의 평행광을 만든다. 세 개의 평행광이 각각 지그의 광투과 구명을 지나게 하여, 지그를 돌려가면서 세 점에 대한 레이저 광의 입사각에 대한 편광 투과 곡선으로부터 액정층의 두께와 선경사각을 잰다.

본 발명은 액정소자에 쓰이는 러빙된 유리 기판을 자르지 않는 원판 상태에서 그리고 여러 점의 선경사각을 동시에 재는 선경사각 측정 장치에 관한 것으로, 측정셀을 만드는 시간과 측정 시간을 줄여서 생산 현장에서 응용할 수 있게 하였다.

본 발명의 측정장치는 주로 TFT 액정표시소자나 STN 액정표시소자의 생산 공정에서 선경사각을 재는 데 쓰인다.

Claims

편광판과 검광판 사이에 평행배향된 액정셀을 두고 액정셀을 회전시켜가면서 잰 편광투과율곡선으로부터 액정셀의 선경사각 또는 선경사각과 액정층의 두께를 결정하는 결정회전법에서 레이저에서 나온 빛을 여러개로 나누어 각각의 측정점을 지나게 하여, 액정셀의 한 번 회전에 여러 측정점에서의 선경사각을 재는 선경사각 측정방법 및 선경사각 측정장치.
편광판과 검광판 사이에 평행배향된 액정셀을 두고 액정셀을 회전시켜가면서 잰 편광투과율곡선으로부터 액정셀의 선경사각 또는 선경사각과 액정층의 두께를 결정하는 결정회전법에서, 러빙된 상하 원 유리 기판을 평행배향이 되도록 측정지그에 올려 놓고 측정지그에서 유리 기판을 누르면서 액정층의 두께를 조절하고, 유리기판이 고정된 측정지그를 돌리면서 선경사각을 재는 선경사각 측정방법 및 선경사각 측정장치.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.