KR100612986B1 - Birefringence Phase Difference and Cell Spacing Measuring Device of Liquid Crystal Display - Google Patents
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Abstract
광원, 광원 앞에 설치되어 있으며 광원으로부터 나오는 빛을 편광시키는 제1 편광판, 제1 편광판 앞에 설치되어 있으며 λ/4 의 위상 지연을 발생시키는 위상차판, 위상차판 앞에 설치되어 있는 빔 스플리터(beam aplitter), 빔 스플리터 앞에 설치되어 있으며 회전 가능한 제2 편광판, 빔 스플리터로부터 분리된 빛을 측정할 수 있는 측정기를 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 셀 간격 및 복굴절 위상차 측정 장치. 광원에서 나온 빛은 제1 편광판을 통과하면서 일정한 각도로 선형 편광되고, 다시 λ/4 판을 통과하면서 원형 편광으로 바뀐다. 원형 편광된 빛은 빔 스플리터를 통과한 후 제2 편광판을 거쳐 측정하고자 하는 시료인 액정 셀에 입사한다. 이와 같이 입사된 빛은 액정 셀 내부에서 액정층을 통과하면서 복굴절 효과를 받게 되고 액정 셀 내의 반사판에서 반사된 후 다시 제2 편광판을 거쳐 빔 스플리터에 의해 경로가 바뀌어 측정기에 입사된다. 제2 편광판의 각을 변화시키면서 측정을 반복하여 편광 각도에 따른 반사율을 측정한다.A first polarizing plate disposed in front of the light source and the light source, the first polarizing plate to polarize the light emitted from the light source, a retarder installed in front of the first polarizing plate and generating a phase delay of λ / 4, a beam splitter installed in front of the phase difference plate, A cell gap and a birefringent phase difference measuring device of a reflective liquid crystal display device which is installed in front of the beam splitter and includes a rotatable second polarizing plate and a measuring device capable of measuring light separated from the beam splitter. Light emitted from the light source is linearly polarized at a predetermined angle while passing through the first polarizing plate, and is converted into circular polarized light while passing through the λ / 4 plate. The circularly polarized light passes through the beam splitter and then enters the liquid crystal cell which is a sample to be measured through the second polarizing plate. The incident light is subjected to the birefringence effect while passing through the liquid crystal layer inside the liquid crystal cell, is reflected by the reflecting plate in the liquid crystal cell, and then passes through the second polarizing plate to be changed by the beam splitter to enter the measuring instrument. The measurement is repeated while changing the angle of the second polarizing plate to measure the reflectance according to the polarization angle.
Description
이 발명은 액정 표시 장치의 복굴절 위상차 및 셀 간격의 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the birefringence phase difference and the cell gap of a liquid crystal display device.
액정 표시 장치의 표시 특성 중 투과율이나 응답 속도, 대비비, 시야각 등은 액정층의 두께 및 액정층의 복굴절 위상차와 밀접한 관계가 있다. 따라서 액정 표시 장치에 사용되는 액정 물질의 광학 조건 설정이나 최적 표시 특성을 얻기 위해서는 액정층의 복굴절 위상차(Δnd) 및 셀 간격(cell gap)을 정확히 측정하는 것이 중요한 문제이다.Transmittance, response speed, contrast ratio, viewing angle, etc., among the display characteristics of the liquid crystal display device are closely related to the thickness of the liquid crystal layer and the birefringence phase difference of the liquid crystal layer. Therefore, it is important to accurately measure the birefringent retardation Δ nd and the cell gap of the liquid crystal layer in order to set optical conditions or obtain optimal display characteristics of the liquid crystal material used in the liquid crystal display.
셀 간격의 영향을 덜 받는다고 알려진 편광 회전(polarization rotation) 효과를 이용한 투과형 액정 표시 장치에서도 복굴절 위상차와 셀 간격이 설계치보다 크거나 작게 되면 투과율의 저하뿐만 아니라 대비비, 응답 속도, 시야각, 색좌표 및 색 균일도 등에 영향을 받게 되어 설계치와 같은 최적의 표시 특성을 얻을 수가 없다. Even in a transmissive liquid crystal display device using a polarization rotation effect, which is known to be less affected by cell spacing, if the birefringence phase difference and cell spacing are larger or smaller than the design value, not only the transmittance but also the contrast ratio, response speed, viewing angle, color coordinate, Color uniformity may be affected and optimal display characteristics such as design values cannot be obtained.
최근 저소비전력, 박형, 경량의 특징 때문에 휴대용 PC나 멀티미디어 기기의 단말기용으로 주목을 받고 있는 MTN(mixed-mode twisted nematic) 반사형 액정 표시 장치의 경우 편광 회전 효과뿐만 아니라 복굴절 효과를 동시에 이용하기 때문에 표시 성능의 셀 간격에 대한 의존도는 투과형 액정 표시 장치에 비해 더 높다. 그러나, 종래에는 반사형 액정 표시 장치에서 액정층의 복굴절 위상차와 셀 간격을 직접 측정할 수 있는 방법이 없어 액정 표시 장치 패널에 대한 문제 해결 능력이 떨어지고, 시뮬레이션에 의한 설계치와 패널의 특성 측정치가 일치하는지를 정확히 알 수 없었다.Recently, the MTN (mixed-mode twisted nematic) reflective liquid crystal display, which is attracting attention for portable PCs and multimedia devices due to its low power consumption, thinness, and light weight, uses the birefringence effect as well as the polarization rotation effect. The dependence of the display performance on the cell spacing is higher than that of the transmissive liquid crystal display device. However, in the related art, since there is no method of directly measuring the birefringence phase difference and the cell spacing of the liquid crystal layer in the reflective liquid crystal display device, the problem solving ability for the liquid crystal display panel is inferior, and the design value by simulation and the measured property value of the panel coincide. I didn't know exactly.
이 발명의 과제는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 반사형 액정 표시 장치의 복굴절 위상차와 셀 간격을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for measuring the birefringence phase difference and the cell spacing of the reflective liquid crystal display device.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 편광판의 회전 각도에 따라 측정된 반사율을 이용하여 반사형 액정 표시 장치의 셀 간격과 복굴절 위상차를 측정한다. In order to solve this problem, the present invention measures the cell spacing and the birefringence phase difference of the reflective liquid crystal display using the reflectance measured according to the rotation angle of the polarizing plate.
본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 셀 간격 및 복굴절 위상차 측정 장치는 광원, 광원 앞에 설치되어 있는 빔 스플리터(beam aplitter), 빔 스플리터 앞에 설치되어 있으며 회전 가능한 제1 편광판, 빔 스플리터로부터 분리된 빛을 측정할 수 있는 측정기를 포함하고 있다. 이 때 광원으로부터 나오는 빛은 편광되지 않은 빛이거나 타원 편광된 빛이다.The cell spacing and birefringence retardation measuring apparatus of the reflective liquid crystal display according to the present invention includes a light source, a beam splitter installed in front of the light source, a first polarizer installed in front of the beam splitter, and light separated from the rotatable polarizer and the beam splitter. It includes a measuring instrument that can measure. At this time, the light emitted from the light source is either unpolarized light or elliptical polarized light.
광원에서 나오는 빛이 완전 선형 편광된 빛인 경우에는 광원과 빔 스플리터 사이에 λ/4 의 위상 지연을 발생시키는 위상차판을 더 설치할 수 있으며, 광원과 위상차판 사이에 광원으로부터 나오는 빛을 편광시키는 제2 편광판을 더 설치할 수도 있다. In the case where the light emitted from the light source is completely linearly polarized light, a phase difference plate for generating a phase retardation of λ / 4 may be further provided between the light source and the beam splitter, and a second polarizing light emitted from the light source between the light source and the phase difference plate may be provided. You may further provide a polarizing plate.
여기서, 제1 편광판 앞에 설치되어 있는 거울을 더 포함할 수도 있으며, 제1 편광판은 스테핑 모터(stepping motor)에 의해 0도에서 360도까지 회전할 수 있다. Here, the mirror may further include a mirror provided in front of the first polarizing plate, the first polarizing plate may be rotated from 0 degrees to 360 degrees by a stepping motor.
또한, 빔 스플리터로부터 분리된 빛을 측정하는 측정기는 빛을 전기적 신호로 바꾸어 주는 광 검출기(photo detector)일 수 있으며, 광 검출기에 연결되어 있는 디지털 멀티미터(digital multimeter)를 더 포함할 수도 있다. 제1 편광판은 그 회전을 제어하는 제어부와 연결되어 있을 수 있으며, 제어부 및 디지털 멀티미터와 연결되어 있는 퍼스널 컴퓨터를 더 포함할 수도 있다.In addition, the measuring device for measuring light separated from the beam splitter may be a photo detector for converting light into an electrical signal, and may further include a digital multimeter connected to the photo detector. The first polarizer may be connected to a controller for controlling the rotation thereof, and may further include a personal computer connected to the controller and the digital multimeter.
이때, 광원에서 나온 빛은 제2 편광판을 통과하면서 일정한 각도로 선형 편광되고, 다시 λ/4 판을 통과하면서 원형 편광으로 바뀐다. 원형 편광된 빛은 빔 스플리터를 통과한 후 제1 편광판을 거쳐 측정하고자 하는 시료인 액정 셀에 입사한다. 이와 같이 입사된 빛은 액정 셀 내부에서 액정층을 통과하면서 복굴절 효과를 받게 되고 액정 셀 내의 반사판에서 반사된 후 다시 제1 편광판을 거쳐 빔 스플리터에 의해 경로가 바뀌어 측정기에 입사된다. 이 때 제1 편광판은 그 각도를 0도에서 360도로 변화시킬 수 있도록 되어 있으므로 제1 편광판의 각을 변화시키면서 측정을 반복하여 편광 각도에 따른 반사율을 측정한다. At this time, the light emitted from the light source is linearly polarized at a predetermined angle while passing through the second polarizing plate, and is converted into circular polarized light while passing through the λ / 4 plate again. Circularly polarized light passes through a beam splitter and then enters a liquid crystal cell, which is a sample to be measured, through a first polarizing plate. The incident light receives a birefringence effect while passing through the liquid crystal layer inside the liquid crystal cell, is reflected by the reflecting plate in the liquid crystal cell, and then passes through the first polarizing plate to be changed by the beam splitter to enter the measuring instrument. At this time, since the angle of the first polarizing plate can be changed from 0 degree to 360 degrees, the measurement is repeated while changing the angle of the first polarizing plate to measure the reflectance according to the polarization angle.
이제 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 측정 장치를 나타내는 개략도이다. 측정을 위한 광원으로는 선형 편광된 HeNe 레이저(SPECTRA PHYSICS, 632.8nm, 2mW)를 사용할 수 있다. 1 is a schematic view showing a measuring device. A linearly polarized HeNe laser (SPECTRA PHYSICS, 632.8 nm, 2 mW) may be used as the light source for the measurement.
광원 앞에는 편광판(P1)이 설치되어 있고, 첫번째 편광판(P1)의 각도는 0도로 고정되어 있다. 편광판(P1) 다음에는 λ/4 만큼의 위상 지연을 발생시키는 위상차판(λ/4 판)이 설치되어 있으며, 이 λ/4 판은 굴절률이 작은 축인 빠른 축(fast axis)이 45도가 되도록 고정되어 있다. 그러나 만약 광원이 완전히 선형 편광된 빛인 경우라면 편광판(P1)을 사용하지 않을 수도 있고, 타원 편광된 빛이거나 편광되지 않은 빛인 경우라면 편광판(P1)과 λ/4 판은 없어도 된다. The polarizing plate P1 is provided in front of the light source, and the angle of the first polarizing plate P1 is fixed at 0 degrees. The polarizing plate P1 is provided with a phase difference plate (λ / 4 plate) for generating a phase retardation of λ / 4, and the λ / 4 plate is fixed so that the fast axis, which is an axis having a small refractive index, is 45 degrees. It is. However, if the light source is completely linearly polarized light, the polarizing plate P1 may not be used. If the light source is elliptically polarized light or unpolarized light, the polarizing plate P1 and the λ / 4 plate may not be used.
λ/4 판 다음에는 빔 스플리터(beam splitter)(B/S)가 설치되어 있다. 빔 스플리터 다음에는 두 번째 편광판(P2)이 설치되어 있는데 이 편광판(P2)은 스테핑 모터에 장착되어 0도에서 360도까지 회전할 수 있도록 되어 있다. 편광판(P2) 뒤에는 거울(M)이 설치되어 있다. After the λ / 4 plate, a beam splitter (B / S) is provided. After the beam splitter, a second polarizer P2 is installed, which is mounted on a stepping motor so that it can rotate from 0 to 360 degrees. The mirror M is provided behind the polarizing plate P2.
먼저, 실험을 시작하기 전에 거울을 이용하여 기준값을 측정하고, 측정하고자 하는 액정 셀을 도 1에 나타난 바와 같이, 편광판(P2)의 뒤 거울(M)의 앞에 위치시킨다. First, before starting the experiment, a reference value is measured using a mirror, and the liquid crystal cell to be measured is positioned in front of the rear mirror M of the polarizing plate P2 as shown in FIG. 1.
광원에서 나온 빛은 첫번째 편광판(P1)을 통과하면서 0도로 선형 편광되고, 다시 λ/4 판을 통과하면서 원형 편광으로 바뀐다. 이 때 광원에서 나온 빛이 완전히 선형 편광된 빛이라면 편광판(P1)을 통과시킬 필요 없이 λ/4 판을 통과시키면 동일한 원형 편광을 얻을 수 있다. 또한, 빛이 타원 편광된 빛이거나 편광되지 않은 경우에는 편광판(P1)과 λ/4 판을 둘 다 사용하지 않아도 된다. The light emitted from the light source is linearly polarized to 0 degrees while passing through the first polarizer P1, and is converted into circular polarized light while passing through the λ / 4 plate again. At this time, if the light emitted from the light source is completely linearly polarized light, the same circularly polarized light can be obtained by passing the λ / 4 plate without passing through the polarizing plate P1. In addition, when the light is elliptically polarized light or is not polarized, it is not necessary to use both the polarizing plate P1 and the λ / 4 plate.
다음, 원형 편광된 빛은 빔 스플리터(B/S)를 통과후 두 번째 편광판(P2)을 거쳐 측정하고자 하는 시료인 액정 셀에 입사한다. 이와 같이 입사된 빛은 액정 셀 내부에서 액정층을 통과하면서 복굴절 효과를 받게 되고 액정 셀 내의 반사판에서 반사된 후 다시 두 번째 편광판(P2)을 거쳐 빔 스플리터(B/S)에 의해 경로가 바뀌어 광 검출기(photo detector)에 입사된다. 입사된 빛은 광 검출기에 의해 전기적 신호로 바뀌고 바뀐 신호를 디지털 멀티미터(digital multimeter)(DMM)와 PC가 읽는다. Next, the circularly polarized light passes through the beam splitter B / S and then enters the liquid crystal cell, which is a sample to be measured, through the second polarizing plate P2. The incident light is subjected to the birefringence effect while passing through the liquid crystal layer inside the liquid crystal cell, and is reflected by the reflecting plate in the liquid crystal cell, and then the path is changed by the beam splitter (B / S) via the second polarizing plate (P2). Incident on a photo detector. The incident light is converted into an electrical signal by a photo detector, which is read by a digital multimeter (DMM) and a PC.
두 번째 편광판(P2)의 각도는 0도에서 360도로 변화시킬 수 있도록 되어 있으므로 두 번째 편광판(P2)의 각을 변화시키면서 측정을 반복한다. Since the angle of the second polarizing plate P2 can be changed from 0 degrees to 360 degrees, the measurement is repeated while changing the angle of the second polarizing plate P2.
본 실시예에서 PC와의 인터페이스는 GPIB(General Purpose Interface Bus)를 사용하였고, C 언어를 사용하여 프로그래밍하였다. In this embodiment, the interface with the PC was used General Purpose Interface Bus (GPIB), and was programmed using the C language.
한편, 주파수 ω로 진동하고 z축 방향으로 진행하는 전기장(electric field)을 수식으로 표현하면 On the other hand, when the electric field oscillating at the frequency ω and traveling in the z-axis direction is expressed by a formula
로 나타낼 수 있다. 이 전기장의 x축 성분과 y축 성분을 각각 Ex, Ey라 할 때 레이저에서 나온 빛이 광학계를 거쳐 액정 셀에서 반사되어 나오는 경우의 빛의 세기의 분포를 Jones Matrix tool을 사용하여 수식으로 표현하면, 임의의 편광 각도(θ)에 대하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.It can be represented as. When the x-axis component and y-axis component of the electric field are E x and E y , respectively, the distribution of the light intensity when the light emitted from the laser is reflected from the liquid crystal cell through the optical system is converted into an equation using the Jones Matrix tool. When expressed, it can be expressed as follows with respect to arbitrary polarization angle (theta).
여기서 R(θ)는 rotation matrix를 나타내고 β와 φ는 각각 액정의 쉬운 축(easy axis)의 각과 비틀림각을 나타낸다. M0는 액정층 내에서 빛의 특성을 나타내고 수식으로 표현하면 다음과 같다.Where R ( θ ) represents the rotation matrix and β and φ represent the angle and twist angle of the easy axis of the liquid crystal, respectively. M 0 represents the characteristics of light in the liquid crystal layer and is expressed as a formula as follows.
여기서 X와 Γ는 다음과 같이 표현된다.Where X and Γ are expressed as
따라서 편광판(P2)의 각도를 변화시켜 반사된 빛의 세기를 측정하면 위와 같은 관계에 의해 셀 간격(d)과 복굴절 위상차(Δnd)를 구할 수 있다.Therefore, by measuring the intensity of the reflected light by changing the angle of the polarizing plate (P2) it is possible to obtain the cell spacing (d) and the birefringence phase difference ( Δ nd) by the above relationship.
이와 같이 시뮬레이션에 의해 계산한 값과 본 실시예에 따른 장치를 이용한 측정치를 비교해보았다. Thus, the values calculated by the simulation and the measured values using the apparatus according to the present embodiment were compared.
실험용 액정 표시 장치 셀은 표시 영역에 4.0μm와 4.5μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용하였고, 접착 부위에는 반사판(AlNd)과 상판 전극(ITO)의 두께를 고려하여 각각 4.3μm와 4.8μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용하였다. 액정 물질은 복굴절 차(Δn)의 값에 따라 8종을 사용하였고, 액정 물질의 종류에 따른 Δn의 값은 표 1과 같다. 이 복굴절 차는 측정 장치의 광원으로 사용되는 레이저의 파장과 일치하는 632.8nm의 파장에 대한 값이다.The experimental liquid crystal display cell used a substrate spacer having a diameter of 4.0 μm and 4.5 μm in the display area, and 4.3 μm and 4.8 μm, A substrate spacer having a diameter was used. The liquid crystal material was used as the eight kinds in accordance with the value of the double refraction difference (Δ n), the value of Δ n of the type of liquid crystal material are shown in Table 1. This birefringence difference is a value for a wavelength of 632.8 nm which coincides with the wavelength of the laser used as the light source of the measuring device.
표시 영역에 4.0μm와 4.5μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용해 테스트 셀을 만든 후 액정 LC6을 주입한 경우 편광판 회전에 따른 반사율 측정 결과와 시뮬레이션에 의한 결과는 도 2와 같다. 도 2에 점선으로 표시된 선은 4.0μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용하여 만든 실험용 셀로 측정한 결과를 나타낸 것이고, 가는 실선으로 나타난 선은 같은 경우의 시뮬레이션 결과이다. 일점 쇄선으로 표시된 선은 4.5μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용한 실험용 셀로 측정한 결과를 나타낸 것이고, 굵은 실선으로 표시한 선은 같은 경우의 시뮬레이션 결과이다. When the test cell was made using a substrate spacer having a diameter of 4.0 μm and 4.5 μm in the display area, and then the liquid crystal LC6 was injected, the reflectance measurement results according to the rotation of the polarizer and the simulation results are shown in FIG. 2. The dotted line in FIG. 2 shows the result of measurement with an experimental cell made using a substrate spacer having a diameter of 4.0 μm, and the thin solid line is the simulation result in the same case. The line shown by the dashed-dotted line shows the result measured by the experiment cell using the board | substrate spacer which has a diameter of 4.5 micrometers, and the line shown by the thick solid line is the simulation result in the same case.
도 2에 나타난 바와 같이, 계산값에 의한 시뮬레이션 결과는 실험치와 아주 잘 맞는다는 것을 알 수 있다. 실험치로부터 나타난 셀 간격과 복굴절 위상차는 4.0μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용한 경우 각각 3.996μm와 0.256μm이고, 4.5μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용한 경우의 측정치는 4.490μm와 0.290μm를 나타내었다. As shown in FIG. 2, it can be seen that the simulation result by the calculated value fits well with the experimental value. The cell spacing and birefringence retardation shown from the experimental values are 3.996 μm and 0.256 μm, respectively, when the substrate spacer having a diameter of 4.0 μm is used, and 4.490 μm and 0.290 μm are measured when the substrate spacer having the diameter of 4.5 μm is used. Indicated.
4.0μm와 4.5μm의 지름을 갖는 두 종류의 기판 간격제를 사용해 테스트 셀을 만든 후 표 1에 나타난 8종의 액정 물질을 주입하여 액정 셀의 복굴절에 의한 위상차와 셀 간격을 측정한 결과가 도 3 내지 도 6에 나타나 있다. 셀 1, 2, 3은 같은 종류의 액정 물질을 주입한 것이다. The test cell was made by using two kinds of substrate spacers having a diameter of 4.0 μm and 4.5 μm, and eight types of liquid crystal materials shown in Table 1 were injected to measure phase difference and cell gap due to birefringence of the liquid crystal cell. 3 to 6 are shown. Cells 1, 2 and 3 are injected with the same kind of liquid crystal material.
도 3 및 도 5에 나타난 바와 같이, 셀 간격은 거의 일정한 값을 나타내며 ±0.1μm 범위 안에 들어감을 알 수 있다. As shown in Figures 3 and 5, the cell spacing shows an almost constant value and it can be seen that it falls within a range of ± 0.1 μm.
그러나 몇몇 액정 물질의 경우 이 범위를 벗어나는데 이는 같은 조건으로 액정 셀을 만들더라도 셀 간격이 액정의 점도 등 액정의 물성의 영향을 받기 때문에 생기는 결과라고 생각된다. However, some of the liquid crystal materials are out of this range, and even if the liquid crystal cell is made under the same conditions, it is considered that the cell spacing is caused by the influence of the properties of the liquid crystal, such as the viscosity of the liquid crystal.
도 3과 도 5에 나타난 바와 같이, 4.0μm 기판 간격제를 사용한 경우는 LC4의 액정 물질을 주입한 셀 2의 경우, 4.5μm 기판 간격제를 사용한 경우는 LC3의 액정 물질을 주입한 셀 2의 경우에는 다른 셀에 비해 셀 간격과 복굴절 값이 작게 측정되는데 이는 다른 지점을 측정해보아도 같은 결과를 나타낸다. 따라서 이는 액정 물성의 영향이라기보다는 셀 제작 과정에서의 오류로 생각되며, 이와 같은 셀 간격의 측정 장치가 없는 경우라면 이러한 오류는 발견되지 않거나 발견되더라도 그 해결이 어려웠을 것으로 생각된다. As shown in FIGS. 3 and 5, in the case of using the 4.0 μm substrate spacer, the cell 2 injected with the LC4 liquid crystal material, in the case of using the 4.5 μm substrate spacer, In this case, the cell spacing and birefringence values are smaller than those of other cells, and the same results are obtained even when measuring different points. Therefore, this is considered to be an error in the cell fabrication process rather than an influence of liquid crystal properties, and if there is no measuring device of such a cell gap, such an error may not be found or found to be difficult to solve.
도 4와 도 6은 복굴절 위상차를 나타내는데, 복굴절 위상차는 액정 물질의 특성에 의존하므로 각 액정 물질을 주입한 셀에 대해서 다르게 나타나지만, 동일한 액정 물질을 주입한 셀 1, 2, 3의 경우는 거의 일정한 값을 나타낸다. 셀 간격과 마찬가지로 복굴절 위상차 역시 4.0μm 기판 간격제를 사용한 경우는 LC4의 액정 물질을 주입한 셀 2의 경우, 4.5μm 기판 간격제를 사용한 경우는 LC3의 액정 물질을 주입한 셀 2의 경우에는 다른 경우와 약간의 차이를 보이는데, 이 역시 셀 제작 과정에서의 오류가 있었음을 입증하는 것으로 보인다.4 and 6 show the birefringence phase difference. Since the birefringence phase difference depends on the properties of the liquid crystal material, the cells appear differently for the cells injected with the liquid crystal material, but the cells 1, 2, and 3 injected with the same liquid crystal material are almost constant. Indicates a value. Similar to the cell spacing, the birefringence phase difference is different for cell 2 injected with a liquid crystal material of LC4 when a 4.0 μm substrate spacer is used, and for cell 2 injected with a liquid crystal material of LC3 when a 4.5 μm substrate spacer is used. It is slightly different from the case, which also proves that there was an error in the cell fabrication process.
표시 영역에 4.5μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용하고 접착 부위에 5.0 μm의 지름을 갖는 기판 간격제를 사용해 13.3(액정의 비틀림각 88도)와 5.8"(액정의 비틀림각 80도) 반사형 액정 표시 장치를 직접 제작해 편광판의 회전 각도에 따른 반사율을 측정한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과가 도 7에 나타나 있다. 실험용 셀에서와 마찬가지로 시뮬레이션에 의한 결과는 실험 결과와 매우 유사하다. 실험용 셀에 비해 반사율이 전체적으로 많이 떨어지는 이유는 실제 13.3"와 5.8" 패널의 경우 컬러 필터층과 블랙 매트릭스 및 반사판의 패턴에 의해 빛이 상당 부분 흡수되기 때문이다. 도 7에서 알 수 있듯이 측정 결과와 시뮬레이션 결과는 매우 잘 맞는다.13.3 (88 torsional angle of liquid crystal) and 5.8 "(80 torsional angle of liquid crystal) reflection using a substrate spacer with a diameter of 4.5 μm for the display area and a substrate spacer with a diameter of 5.0 μm for the bond site The result of measuring the reflectivity according to the rotation angle of the polarizer and the simulation results are shown in Fig. 7. The simulation results are very similar to the experimental results as in the experimental cells. The reason why the overall reflectance drops significantly is that in the actual 13.3 "and 5.8" panels, a large part of the light is absorbed by the color filter layer, the black matrix, and the reflector pattern. As shown in FIG. Fits very well
측정 결과를 이용해 셀 간격과 복굴절 위상차를 계산하면, 13.3" 패널의 경우 셀 간격은 4.069μm, 복굴절 위상차는 0.249μm이고, 5.8" 패널의 경우 셀 간격은 3.989μm, 복굴절 위상차는 0.244μm이다. Using the measurement results, cell spacing and birefringence retardation are calculated: the cell spacing is 4.069μm for the 13.3 "panel and 0.249μm for the birefringence phase, and the cell spacing is 3.989μm and the birefringence phase difference is 0.244μm for the 5.8" panel.
도 8 내지 도 11은 각각 13.8"와 5.8" 반사형 액정 표시 장치의 셀 간격 및 복굴절 위상차의 측정 결과를 나타낸다. 13.3" 패널의 경우 액정 물질은 모두 LC3을 주입하였고, 5.8" 패널의 경우에는 패널 1 - 4의 경우는 LC3을, 패널 5 - 8의 경우에는 LC6을 주입하였다. 8 to 11 show measurement results of cell spacing and birefringence retardation of the 13.8 ″ and 5.8 ″ reflective liquid crystal displays, respectively. In the case of the 13.3 "panel, all the liquid crystal material was injected with LC3, LC3 was injected in the case of panels 1-4, and LC6 was injected in the case of panels 5-8.
도 8은 액정 물질의 비틀림각이 88도인 4개의 13.3" 패널에 대해 3지점에서 측정한 셀 간격을 나타낸 것이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 13.3" 패널의 경우 패널 3을 제외하고는 모두 목표 셀 간격인 4.0±0.1μm 범위 이내에 들었다. FIG. 8 shows the cell spacing measured at point 3 for four 13.3 "panels with a torsional angle of 88 degrees for the liquid crystal material. As shown in FIG. 8, all of the target cells except panel 3 for the 13.3" panel are shown. It was within the range 4.0 ± 0.1 μm.
도 9는 액정 물질의 비틀림각이 88도인 4개의 13.3" 패널에 대해 3지점에서 측정한 복굴절 위상차를 나타낸 것이다. 각 패널별로 동일한 지점에서의 복굴절 위상차는 거의 동일하게 측정됨을 알 수 있다. FIG. 9 shows birefringence retardation measured at three points for four 13.3 "panels having a torsional angle of 88 degrees. The birefringence retardation at the same point for each panel is measured to be almost the same.
도 10은 액정 물질의 비틀림각이 80도인 8개의 5.8" 패널에 대해 3지점에서 측정한 셀 간격을 나타낸 것이다. 패널 1 - 4 의 경우는 LC3이, 패널 5 - 8 의 경우에는 LC6이 주입되어 있다. 도 10에 나타난 바와 같이, LC3을 주입한 패널은 목표 셀 간격인 4.0±0.1μm 범위 이내에 들었지만 LC6을 주입한 패널의 경우에는 전체적으로 0.5μm 정도 줄어든 3.5±0.1μm 범위 내에 들었다. 동일한 기판 간격제와 접착 조건을 13.3"와 5.8"에 사용하였고, 동일한 액정 LC3을 13.3"에 적용했을 때 4.0±0.1μm정도의 결과를 나타낸 것을 고려하면 이와 같은 결과의 주된 원인은 액정의 점도 등 물성값에 기인한다고 생각되며 0.5μm 정도의 차이가 있었지만 그 오차 범위가 ±0.1μm인 것으로 보아 타당한 결과라고 생각된다. FIG. 10 shows cell spacing measured at point 3 for eight 5.8 "panels with a torsional angle of 80 degrees. Liquid crystals were injected with LC3 in panels 1-4 and LC6 in panels 5-8. As shown in Fig. 10, the LC3 injected panel was within the target cell spacing of 4.0 ± 0.1μm, but the LC6 injected panel was within the range of 3.5 ± 0.1μm, reduced by 0.5μm overall. Considering that the adhesive and the adhesive conditions were used for 13.3 "and 5.8", and the same liquid crystal LC3 was applied for 13.3 ", the result was about 4.0 ± 0.1 μm, the main cause of the result was due to the physical properties such as the viscosity of the liquid crystal. Although there was a difference of about 0.5 μm, the error range is considered to be a valid result because it is ± 0.1 μm.
도 11은 액정 물질의 비틀림각이 80도인 8개의 5.8" 패널에 대해 3지점에서 측정한 복굴절 위상차를 나타낸 것이다. 13.3" 패널과 마찬가지로 각 패널별로 동일한 지점에서의 복굴절 위상차는 거의 동일하게 측정됨을 알 수 있다. Fig. 11 shows the birefringence phase difference measured at three points for eight 5.8 "panels having a torsion angle of 80 degrees. The birefringence phase difference at the same point for each panel is measured to be almost the same as for the 13.3" panel. Can be.
본 발명의 실시예에서와 같이 편광판의 회전 각도에 따라 측정한 반사율과 시뮬레이션 결과를 이용하여 반사형 액정 표시 장치의 셀 간격과 액정 셀의 복굴절 값을 정확히 측정할 수 있다. As in the exemplary embodiment of the present invention, the cell spacing and the birefringence value of the liquid crystal cell may be accurately measured using the reflectance and the simulation result measured according to the rotation angle of the polarizer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복굴절 위상차와 셀 간격 측정 장치의 개략도이고,1 is a schematic diagram of a birefringent phase difference and a cell gap measuring apparatus of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실험용 셀을 이용하여 측정한 편광판 회전 각도에 따른 반사율 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이고,2 is a graph showing reflectance and simulation results according to the rotation angle of the polarizing plate measured using an experimental cell according to an embodiment of the present invention.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 실험용 셀의 액정 종류에 따른 셀 간격 및 복굴절 위상차의 측정 결과를 나타내는 그래프이고,3 and 4 are graphs showing the measurement results of the cell gap and the birefringence phase difference according to the liquid crystal type of the test cell according to the embodiment of the present invention, respectively,
도 5와 도 6은 각각 본 발명의 실시예에 따른 다른 실험용 셀의 액정 종류에 따른 셀 간격 및 복굴절 위상차의 측정 결과를 나타내는 그래프이고,5 and 6 are graphs showing measurement results of cell spacing and birefringence retardation according to liquid crystal types of other experimental cells according to an embodiment of the present invention, respectively.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 패널을 이용하여 측정한 편광판 회전 각도에 따른 반사율 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이고,7 is a graph illustrating reflectance and simulation results according to a rotation angle of a polarizer measured using a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8과 도 9는 각각 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 액정 종류에 따른 셀 간격 및 복굴절 위상차의 측정 결과를 나타내는 그래프이고,8 and 9 are graphs showing measurement results of cell spacing and birefringence retardation according to liquid crystal types of a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively.
도 10과 도 11은 각각 본 발명의 실시예에 따른 다른 액정 표시 장치 패널의 액정 종류에 따른 셀 간격 및 복굴절 위상차의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.10 and 11 are graphs showing measurement results of cell spacing and birefringence phase difference according to liquid crystal types of another liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively.
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