KR0153572B1 - 진공 리저버를 이용한 액정 주입 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

진공상태의 리저버를 이용하여 액정을 주입하는 액정 주입장치 및 그 방법이 개시된다. 상기 주입장치 및 방법은, 액정이 주입되는 도중의 진공리저버와 액정이 수용된 컨테이너 사이의 압력이 항상 일정하므로 유리판에 액정이 균일하게 주입된다.

Description

진공 리저버(Reservoir)를 이용한 액정 주입장치 및 그 방법

본 발명은 진공상태의 리저버를 이용하여 액정을 주입하는 진공 리저버(Reservoir)를 이용한 액정 주입장치 및 그 방법에 관한 것이다.

액정은 온도 및 농도의 변화에 따라 상전이가 발생하는데, 온도 변화에 따라 상전이가 발생하는 액정을 써머트라픽(Termotropic) 액정이라 하고, 농도의 변화에 따라 상전이가 발생하는 액정을 라이오트라픽(Lyotropic) 액정이라 한다.

일반적으로 디스플레이에 사용되는 액정은 온도의 변화에 따라 상전이가 일어나는 써머트라픽 액정을 사용하며, 특히 자체로 분극 특성을 가지고 있으며 전기장에 의하여 신속하게 반응을 하는 강유전성 액정을 사용한다. 강유전성 액정은 온도가 하강함에 따라 이소트라픽상(Isotropic Phase)→콜레스테릭 상(Cholesteric Phase)→시메틱 에이 스타상(Smetic A^*Phase)→시메틱 씨 스타상(Smetic C^*Phase)으로 전이된다. 그리고 액정을 주입할 경우에는 103℃이상의 이소트라픽(Isotropic)상태를 유지해야 한다.

제1도를 참조하여 액정을 주입하는 종래의 방법을 설명한다. 제1도는 종래의 액정 주입장치를 개략적으로 보인 도이다.

이에 도시하듯이, 진공챔버(23) 내부에 마련된 홀더(24)에 인디엄 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)재의 유리판(미도시)이 고정되어 있고, 상기 홀더(24)의 하측에는 액정이 수용된 컨테이너(25)가 마련된다. 상기 컨테이너(25)의 하측에는 히터(26)가 마련되고 , 상기 유리판에는 액정이 주입되는 공간을 확보하는 박막이 형성되어 있다.

히터(26)를 사용하여 액정이 이소트라픽(Isotropic) 상태로 될 때까지 가열한 후, 홀더(24)에 고정된 유리판이 컨테이너(25)에 수용된 액정에 약간 잠기도록 홀더(24)를 하강시킨다. 그리고 진공챔버(23)의 내부로 외부의 공기를 유입시키면 진공챔버(23)와 홀더(24) 사이에 압력차에 의하여 액정이 유리판과 유리판 사이의 박막으로 주입된다.

그러나 상기와 같은 종래의 방법은, 진공챔버(23) 내부의 진공도가 낮은 경우에는 일정량의 액정이 주입된 후 압력차가 줄어들면서 유리판의 가장자리 부분에는 액정이 주입되지 못하는 현상이 발생된다. 그리고 진공도가 높은 경우 액정주입이 과다하게 되고 그 결과 유리판 중앙부분이 불룩하게 나오는 경우가 발생하여 그 두께가 균일하지 않게 된다. 그러면 색깔의 균일성이 떨어지는 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 액정이 주입되는 동안에는 항상 일정한 압력차가 발생되게 하여 액정을 일정하게 주입할 수 있는 진공 리저버를 이용한 액정 주입장치를 제공함에 있다.

제1도는 종래의 액정 주입장치를 개략적으로 보인 도.

제2도는 본 발명에 따른 진공 리저버의 시스템을 보인 도.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 주입장치의 사시도.

제4a도 내지 제4d도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 주입장치의 작동상태를 보인도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 리저버 7 : 게이지

8 : 밸브 10 : 질소탱크

12,22 : 상,하부어댑터 14 : 온도조절기

15,17 : 광원 20 : 유리판

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공상태를 유지하는 리저버, 상기 리저버와 연통되어 직선운동되며 액정이 주입되는 박막이 코팅된 유리판의 상부가 결합되는 상부어댑터, 상기 상부어댑터의 하측에 설치되며 상기 유리판의 하부가 결합되는 하부어댑터, 상기 하부어댑터와 연통되고 액정이 수용되는 컨테이너, 상기 하부어댑터와 상부어댑터의 일측에 각각 마련되며, 리저버와 컨테이너 사이의 압력차에 의하여 상기 하부어댑터와 상부어댑터 사이에 끼워진 상기 유리판으로 주입되는 액정의 주입시점과 주입완료시점을 각각 감지하는 광원과 광감지기, 상기 리저버와 연통되어 리저버의 내부를 깨끗하게 함과 동시에 리저버의 압력 하강을 보상해 주기 위한 일정 압력을 가지는 질소탱크, 그리고 압력차에 의하여 상기 유리판에 액정이 주입되는 도중, 상기 리저버 내부의 압력 하강에 의하여 흡입력이 떨어지는 것을 측정하여 보상해 주기 위해 상기 리저버와 질소탱크 사이에 설치된 밸브와 상기 리저버와 연통된 게이지를 구비하는 구성이다.

본 발명은, 유리판(20)에 액정을 주입하는 방법에 있어서, 리저버의 내부를 일정압력으로 감압하여 유지시키는 단계, 상기 리저버와 연통되는 일정압력을 가지는 질소탱크의 압력을 이용하여 상기 리저버의 내부를 깨끗하게 함과 동시에 상기 리저버의 내부를 조금 승압하는 단계, 상기 리저버와 액정이 수용된 컨테이너 사이에 상기 유리판을 설치하여 상기 리저버와 컨테이너 사이의 압력차에 의하여 액정이 유리판에 주입되도록 하는 단계, 상기 컨테이너에 수용된 액정을 이소트라픽(Isotropic)상태로 가열하는 단계, 상기 유리판에 액정이 주입되는 도중 리저버 내부의 압력 하강에 의하여 흡입력이 떨어지는 것을 보상해 주는 단계, 상기 유리판에 액정이 주입되는 것과 주입이 완료된 것을 감지하는 단계를 수행한다.

상기 액정 주입장치 및 그 방법은, 액정이 주입되는 도중 진공 리저버와 액정이 수용된 컨테이너 사이의 압력이 항상 일정하므로 액정이 유리판에 균일하게 주입된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 리저버를 이용한 액정 주입장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 진공 리저버의 시스템을 보인 도로서, 이를 간단히 설명한다.

산화방지를 위하여 스테인레스재로 된 리저버(reservoir)(2)의 일측에, 본 실시예에 따른 액정 주입장치(후술한다)와 연통된 어댑터(1)가 연통된다. 상기 리저버(2)의 타측은 밸브(8)를 매체로 질소탱크(10)와 연통되고, 상기 질소탱크(10)와 밸브(8) 사이에는 압력안정기(9)가 마련된다. 상기 질소탱크(10)는 리저버(2)의 내부를 깨끗한 상태로 유지하기 위함과 동시에 상기 리저버(2)의 압력을 보상해 준다.

상기 리저버(2)의 또 다른 타측에는 펌프라인이 연통된다. 상기 펌프라인은 공압밸브(6)와 머레큘러 시브(Meleculor Sieve)(4)와 펌프(3)와 배기관(5)으로 이루어진다. 상기 펌프(3)가 작동되면 배기관(5)을 통하여 분자들이 배출되면서 리저버(2)가 감압된다. 상기 공압밸브(6)는 리저버(2)와 펌프(3)를 연통, 차단시키기 위한 것이고, 머레큘러 시브(4)는 역류를 방지하기 위함이다. 상기와 같은 부품들의 작용에 의하여 리저버(2)는 진공상태가 되는 것이다. 압력차에 의하여 액정이 주입되는 도중에는 리저버(2)의 압력이 감소되는데, 이는 리저버(2)와 연통된 게이지(7)와 상기 밸브(8)의 조절에 의하여 리저버(2)의 내부의 압력이 약 10^-1torr내지 1torr를 유지된다.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 주입장치의 사시도로서, 이를 설명한다.

상기 리저버(2) 측의 어댑터(1)와 연통되는 상부어댑터(12)가 마련되고, 상기 상부어댑터(12)와 일정간격을 두고서 하부어댑터(22)가 마련된다. 상기 하부어댑터(22)는 액정이 수용되는 컨테이너(16)와 연통되고, 상기 컨테이너(16)의 내부에는 히터(미도시)가 내장되어 액정을 용이하게 주입할 수 있도록 이소트라픽 상태로 유지시킨다. 상기 상부어댑터(12)와 하부어댑터(22)에 유리판(20)의 끼워지는데, 상기 유리판(20)에는 액정이 주입되는 공간인 박막이 코팅되어 있다. 상기 박막이 서로 접촉되게 유리판이 배치되어 상기 상부어댑터(12)와 하부어댑터(22)에 끼워진다. 액정이 주입되는 상기 유리판(20)과 유리판 사이의 양측면 공간부는 액상패킹(19)에 의하여 밀봉된다.

상기 하부어댑터(22)와 상부어댑터(12)의 일측에는 액정이 주입되는 시점을 감지하고, 액정의 주입이 완료된 것을 감지하기 위한 광원(15,17)과 광감지기(21,18)가 각각 설치된다. 그리고 상기 유리판(20)에 주입된 액정을 사용 가능한 상태로 상전이 시키기 위한 온도조절기(14)가 상기 상부어댑터(12)와 하부어댑터(22) 사이에 이동가능하게 설치된다.

제4a도 내지 제4d도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 주입장치의 작동상태를 보인 도로서, 이를 참조하여 액정을 주입하는 공정을 설명한다.

진공 리저버(2)의 압력을 약 10^-2torr로 유지시킨후, 밸브(8)와 게이지(7)를 조절하여 질소탱크(10)의 압력에 의해서 진공 리저버(2)의 진공도가 10^-1내지 1 torr가 되게 한다.

그후, 액상의 패킹(19)에 의하여 양측면이 밀봉된 유리판(20)의 하부를 하부 어댑터(22)에 끼우고, 상부 어댑터(12)를 하강시켜 유리판(20)의 상부에 끼운다. 그러면 상기 유리판(20)은 완전히 밀봉된 상태가 된다(제4a도의 상태).

그리고 컨테이너(16)에 내장된 히터를 조절하여 액정(27)을 이소트라픽 상태로 만든후, 어댑터(1)를 개방시킨다. 그러면 압력차에 의하여 컨테이너(16)에 저장된 액정(27)이 상승되면서 유리판(20)에 주입되고, 액정(27)의 주입 시점은 광원(15)과 광감지기(21)에 의하여 감지된다(제4b도의 상태).

액정(27)이 유리판(20)에 주입되면 내부 압력이 상승되어 흡입력이 떨어지게 되는데, 이 경우에도 밸브(8)와 게이지(7)의 조절에 의하여 리저버(2)의 진공도는 10^-1내지 1 torr로 유지된다.

광원(17)과 광감지기(18)에 의하여 액정의 주입이 완료되었다는 것이 감지되면 어댑터(1)가 닫히면서 흡입이 중단된다(제4c도의 상태).

그후, 주입된 액정을 사용 가능한 상태로 만들기 위해 온도조절기(14)가 제4d도처럼 유리판(20)측으로 이동된다. 그리고 상부어댑터(12)를 승강시키고 유리판(20)을 하부어댑터(12)에서 분리시킨 후, 유리판을 실링시키면 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 리저버(Reservoir)를 이용한 액정 주입장치 및 그 방법은 액정이 주입되는 도중의 진공 리저버와 액정이 수용된 컨테이너 사이의 압력이 항상 일정하므로 유리판에 액정이 균일하게 주입된다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 개량이나 변형이 가능하다.

Claims (6)

1. 진공상태를 유지하는 리저버(2); 상기 리저버(2)와 연통되어 직선운동되며 액정이 주입되는 박막이 코팅된 유리판(20)의 상부가 결합되는 상부어댑터(12); 상기 상부어댑터(12)의 하측에 설치되며 상기 유리판(20)의 하부가 결합되는 하부어댑터(22); 상기 하부어댑터(22)와 연통되고 액정(27)이 수용되는 컨테이너(16); 상기 하부어댑터(22)와 상부어댑터(12)의 일측에 각각 마련되며, 리저버(2)와 컨테이너(16) 사이의 압력차에 의하여 상기 하부어댑터(12)와 상부어댑터(12) 사이에 끼워진 상기 유리판(20)으로 주입되는 액정의 주입시점과 주입완료시점을 각각 감지하는 광원(15,17)과 광감지기(21,18); 상기 리저버(2)와 연통되어 리저버(2)의 내부를 깨끗하게 함과 동시에 리저버의 압력 하강을 보상해 주기 위한 일정 압력을 가지는 질소 탱크(10); 그리고 압력차에 의하여 상기 유리판(20)에 액정이 주입되는 도중, 상기 리저버(2) 내부의 압력 하강에 의하여 흡입력이 떨어지는 것을 측정하여 보상해 주기 위해 상기 리저버(2)와 질소탱크(10) 사이에 설치된 밸브(8)와 상기 리저버(2)와 연통된 게이지(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 리저버를 이용한 액정 주입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨테이너(16)의 내부에는 상기 액정을 이소트라픽(isotropic) 상태로 가열하기 위한 히터가 내장된 것을 특징으로 하는 진공 리버저를 이용한 액정 주입장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상부어댑터(22)와 하부어댑터(12) 사이에는 상기 유리판에 주입된 액정을 사용가능한 상태로 상전이 하기 위한 온도조절기(14)가 마련된 것을 특징으로 하는 진공 리저버를 이용한 액정 주입장치.
4. 유리판(20)에 액정(27)을 주입하는 방법에 있어서, 리저버(2)의 내부를 일정압력으로 감압하여 유지시키는 단계; 상기 리저버(2)와 연통되는 일정압력을 가지는 질소탱크(10)의 압력을 이용하여 상기 리저버(2)의 내부를 깨끗하게 함과 동시에 상기 리저버(2)의 내부를 조금 승압하는 단계; 상기 리저버(2)와 액정(27)이 수용된 컨테이너(16) 사이에 상기 유리판(20)을 설치하여 상기 리저버(2)와 컨테이너(16) 사이의 압력차에 의하여 액정이 유리판(20)에 주입되도록 하는 단계; 상기 컨테이너(16)에 수용된 액정(27)을 이소트라픽(Isotropic) 상태로 가열하는 단계; 상기 유리판(20)에 액정이 주입되는 도중 리저버(2) 내부의 압력 하강에 의하여 흡입력이 떨어지는 것을 보상해 주는 단계; 상기 유리판(20)에 액정이 주입되는 것과 주입이 완료된 것을 감지하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 진공 리저버를 이용한 액정 주입방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 유리판(20)에 주입된 액정을 사용 가능한 상태로 전이시키는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 진공 리저버를 이용한 액정 주입 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 리저버(27)의 최초의 압력은 약 10^-2torr이고, 상기 질소탱크(10)에 의하여 승압되어 액정이 주입되는 도중의 압력은 약 10^-1내지 1 torr인 것을 특징으로 하는 진공 리저버를 이용한 액정 주입방법.