KR100875714B1 - 액정 진공주입장치 및 액정 진공주입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공챔버; 상기 진공챔버 내에 설치되어 있고, 내부에 액정을 수용하며, 일측에 적어도 하나의 개구부를 가지는 액정 보트; 및 상기 액정 보트에 결합되어 수용된 액정의 휘발을 막기 위해 상기 개구부를 개폐하는 커버;를 포함하는 액정 진공주입장치와 이를 사용한 액정 진공주입방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 액정의 진공주입공정에서 진공펌핑 중 중합재료의 휘발을 막으면서 액정 성분, 특히 PDLC 조성비의 변화없이 균일한 대면적 PDLC 셀을 진공주입 방법으로 제작할 수 있다.

Description

액정 진공주입장치 및 액정 진공주입방법{A vacuum injection device for liquid crystal and method using the same}

본 발명은 액정 진공주입 장치 및 액정 주입방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 고분자 분산형 액정의 진공주입 과정에서 고분자 분산형 액정의 조성비를 일정하게 유지할 수 있게 하는 액정 진공주입 장치 및 액정 진공주입방법에 관한 것이다.

고분자 분산형 액정(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal)은 고분자 재료 안에 네마틱 액정의 소립자를 균일하게 분산시켜 만드는 것으로 PDLC 디스플레이는 고분자 재료 안에 분산된 미세한 액정방울들이 외부에서 인가되는 전압에 반응하여 산란 또는 투과의 형태로 정보를 표시하는 디스플레이이다.

통상의 PDLC는 무전계에서 산란 상태가 되어 빛을 차단시키며, 전계에서 비산란 상태가 되어 빛을 투과시킨다. 동작원리에 대해 살펴보면 PDLC 소자 내에 존재하는 액정 분자와 고분자는 상분리를 일으켜 고분자 망 사이에 작은 액정 방울을 형성하고 있다. 이 때 전장(전압)이 인가되지 않으면 이 액정 방울 내의 액정 분자들은 임의의 방향으로 배열하게 되기 때문에 액정 방울의 유효 굴절률과 고분자의 굴절률 사이에 차이가 발생하고, 입사되는 빛은 불투명하게 산란되는 반면, 전장(전압)이 인가되면 액정 방울 내의 액정 분자들은 한 방향으로 정렬하여 고분자의 굴절률과 같아지게 되고 입사되는 빛은 시편을 투명하게 투과하게 된다. 즉 고분자 분산형 액정 복합막은 전압의 유무에 따라 빛이 산란되는 상태와 투과되는 두 상태에서 디스플레이 구동된다. 원리적으로 편광판이나 배향막이 불필요하다는 점에서 박형화 및 경량화가 가능하며, 전자페이퍼로서도 응용가능성이 높다.

이러한 PDLC 디스플레이는 투명 전극이 설치되어 있는 한 쌍의 투명 기판을 씰(seal)재를 이용하여 접합한 셀 내의 고분자 재료 안에 액정 소립자, 예를 들면 네마틱 액정의 소립자가 분산된 고분자 액상 결정층을 주입시켜 제조하게 된다.

일반적으로 통상의 LCD 디스플레이는 대면적 디스플레이 제작 시 진공주입 방법을 통해 디스플레이 셀 내 액정을 주입한다. 이때 주입되는 액정은 단일상이며 액정의 증기압이 높지 않아 진공 펌핑 시 액정의 휘발이 발생하지 않으므로 디스플레이 셀 내의 불균일성의 문제가 발생하지 않는다.

그러나, 중합재료와 액정의 혼합물인 PDLC의 경우, 액정의 증기압과 액정에 비해 상대적으로 휘발성이 강한 중합재료의 증기압 간의 차이로 인해 진공펌핑 시 휘발의 정도가 달라지게 되고 이때문에 PDLC의 조성비 변화 및 상분리가 발생하게 되므로 진공주입 후 디스플레이 셀 내에서 불균일성이 발생한다. 따라서, 대면적 PDLC 디스플레이를 제작하기 위해서 PDLC 조성비의 변화없이 디스플레이 셀 내에서 균일성을 유지하는 PDLC 진공주입법의 개발이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 문제점, 즉 진공 펌핑 중 액정에 비해 상대적으로 휘발성이 강한 중합재료의 휘발을 막아 대면적 PDLC 디스플레이 제작시에도 균일한 특성의 PDLC 셀을 만들기 위한 액정 진공주입장치 및 진공주입방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 일 측면은,

진공챔버; 상기 진공챔버 내에 설치되어 있고, 내부에 액정을 수용하며, 일측에 적어도 하나의 개구부를 가지는 액정 보트; 및 상기 액정 보트에 결합되어 수용된 액정의 휘발을 막기 위해 상기 개구부를 개폐하는 커버;를 포함하는 액정 진공주입장치를 제공한다.

여기서, 상기 액정은 중합재료를 더 포함하며, 이러한 중합재료는 모노머, 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 커버는 전기적 신호에 의해 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 다른 측면은,

진공챔버 내에 설치된 액정 보트에 결합된 커버를 이동시켜 상기 액정 보트의 개구부를 폐쇄시키는 단계; 상기 진공챔버와 그 안에 설치된 액정 셀 내부를 함께 진공펌핑하는 단계; 상기 액정 셀 내부를 진공상태로 만든 후, 상기 커버를 이동시켜 상기 액정 보트의 개구부를 개방시키는 단계; 및 상기 액정 셀을 상기 액정 보트 내에 침지한 후 상기 진공챔버 내에 가스를 불어 넣음으로써 상기 액정 셀의 주입구를 통해 상기 액정 보트 내에 수용된 액정을 주입하는 단계;를 포함하는 액정 진공주입방법을 제공한다.

여기서, 상기 액정은 중합재료를 더 포함하며, 이러한 중합재료는 모노머, 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 커버는 전기적 신호에 의해 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 가스는 질소 또는 아르곤인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 액정의 진공주입공정에서 진공펌핑 중 중합재료의 휘발을 막으면서 액정 성분, 특히 PDLC 조성비의 변화없이 균일한 대면적 PDLC 셀을 진공주입 방법으로 제작할 수 있다. 이는 기존의 LCD의 진공주입공정 라인의 큰 변화없이 액정 보트만을 교체하여 PDLC를 진공주입하여 대면적 PDLC 셀을 제조할 수 있다는 장점이 있으며 대면적 PDLC 셀 제조에 널리 응용될 것으로 기대된다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 액정 진공주입장치를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정 진공주입장치는 진공챔버와 액정 보트 및 이에 결합된 커버로 구성되어 있으며, 진공챔버는 진공펌프 및 가스공급원과 배관을 통해 연결되어 있어서 필요에 따라 진공챔버 및 그 안에 설치된 액정 셀 내부를 진공펌핑하거나, 액정 셀에 액정 주입시 외부 압력을 가하기 위해 가스공급원을 통해 질소가스 등을 주입시키게 된다. 이러한 진공챔버 내부에는 액정 셀에 액정을 주입하기 위한 액정 보트가 설치되어 있다.

액정 셀에 액정을 주입하기 위해서는 이를 진공챔버 내에 설치된 액정이 수용되어 있는 액정 보트에 액정 셀을 침지하여 액정 셀의 주입구를 통해 액정을 주입하게 되는데 이때 외부의 압력을 조절하여 주입한다. 즉 침지 전에는 외부의 압력을 진공으로 하고 침지 후에는 압력을 대기압으로 하여 압력차를 이용하여 셀 내에 주입하는 것이다.

도 1은 본 발명에 사용되는 액정 셀의 구조를 나타낸 사시도이다.

이를 참조하면 액정 셀(10)은 한 쌍의 투명한 제1 기판(11)과 제2 기판(12)이 대향하여 씰(seal) 재(13)을 사용하여 합착되어 있으며 상기 씰 재(13)에 의해 둘러싸인 두 기판(11, 12) 사이의 일 부분이 개방되어 액정을 주입할 수 있도록 주입구(14)가 형성되어 있다.

상기 액정 셀(10)에 액정을 주입하기 위한 액정을 수용하는 액정 보트를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 보트를 나타낸 사시도로서, 액정 보트(20)는 용기 형태로 되어 있어서 액정을 수용할 수 있고, 액정 보트(20)의 일측에는 개구부(22)가 적어도 하나 있어서 상기 액정 셀(10)이 이를 통해 액정 보트(20)의 액정에 침지될 수 있다. 또한 커버(21)가 개구부(22)에 결합되어 있어서 개구부(22)를 개방 및 폐쇄할 수 있는 구조로 되어 있다.

이러한 액정 보트(20)가 수용할 수 있는 액정의 종류는 제한받지 않지만, 특히 고분자 분산형 액정(PDLC)에 유용하다. 고분자 분산형 액정, 즉 PDLC의 경우 중합재료와 액정의 혼합물로 되어 있다. 이러한 중합재료에는 모노머, 다관능성 희석 제, 가교제 및 광개시제를 포함하고 있으며 모노머의 경우 액정에 비해 상대적으로 휘발성이 강하다. 따라서 액정과 액정에 비해 상대적으로 휘발성이 강한 중합재료 성분의 증기압 차이에 의해 진공펌핑시 휘발의 정도가 달라 PDLC 조성비의 변화뿐만 아니라 진공주입 후 디스플레이 셀 내에서 불균일성이 발생한다.

커버(21)는 상기의 문제점, 즉 진공펌핑 중 액정에 비해 상대적으로 휘발성이 강한 중합재료의 휘발을 막기 위해 PDLC 보트를 폐쇄하기 위한 것이다. 커버(21)를 이용하여 개구부(22)를 폐쇄시킴으로써 진공펌핑 중 중합재료의 휘발을 막고, 실제 진공주입시에만 PDLC 보트의 커버(21)를 이동시켜 개구부(22)를 개방할 수 있도록 하였다. 커버(21)는 전기적 신호에 의해 간편하게 제어할 수도 있다.

이처럼 액정 보트에 커버를 부착함으로써 진공주입 공정에서 특히, PDLC와 같은 액정 재료의 조성비의 변화를 방지할 수 있는 것이다. 따라서 기존의 LCD공정에 사용되는 액정 보트만 상기의 커버 부착된 액정 보트로 교체함으로써 간편하게 이러한 목적을 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 측면에 따른 액정 진공주입방법을 상세히 설명한다.

도 3에 본 발명에 따른 액정 진공주입방법의 바람직한 일 실시예를 단계별로 도시하였다. 도 3의 (a)를 참조하면, 먼저 진공챔버(30) 내에 설치된 액정 보트(20)에 결합된 커버(21)를 이동시켜 상기 액정 보트(20)의 개구부를 폐쇄시킨다. 이는 진공펌핑 전 단계에서 미리 액정 보트(20) 내 액정(23)의 휘발을 막기 위한 것이다. 특히 PDLC와 같이 액정(23)에 휘발성이 강한 중합재료가 혼합된 경우에 유용하다.

다음 상기 진공챔버(30)와 그 안에 설치된 액정 셀(10) 내부를 함께 진공펌핑한다. 진공챔버(30)에는 배관(31)의 일단이 연통해 있으며 다른 일단이 분기되어 진공펌프(미도시)와 가스공급원(미도시)에 연결될 수 있으며 중간에 밸브를 두어 진공펌핑 단계와 가스주입 단계를 제어할 수 있다. 진공펌프를 작동시켜 진공챔버(30) 및 그 안의 빈 액정 셀(10) 내부를 진공상태로 만든다.

그 다음 도 3의 (b)와 같이 상기 액정 셀(10) 내부를 진공상태로 만든 후, 상기 커버(21)를 이동시켜 상기 액정 보트(20)의 개구부(22)를 개방시키게 된다. 커버(21)는 전기적 신호에 의해 제어될 수 있다. 이전 단계에서 커버(21)로 개구부(22)를 폐쇄한 채 미리 진공 상태로 만들어 두었기 때문에 휘발성 액정 성분이 펌핑과정에서 휘발되어 소실될 확률이 적어진다.

마지막으로 도 3의 (c)와 같이 상기 액정 셀(10)을 주입구(14) 쪽을 향하여 상기 액정 보트(20) 내에 침지한 후 상기 진공챔버(30) 내에 가스를 불어 넣는다. 이 때 사용되는 가스는 불활성 가스라면 제한되지 않으며 질소 또는 아르곤이 바람직하다. 가스 주입을 통해 진공챔버(30) 내에 압력이 차면 액정 셀(10) 내부와 외부의 압력차가 생겨 액정 보트(20) 내에 수용된 액정(23)이 주입구(14)를 통해 액정 셀(10) 내부에 주입된다.

상기와 같은 액정 진공주입방법을 사용하면, 액정 혼합물 내 휘발성분의 휘발을 막을 수 있어 균일한 조성비를 갖는 대면적 PDLC 셀을 제작하는 데 특히 유리하다.

도 1은 본 발명에 따른 액정 진공주입장치에 사용되는 액정 셀을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 진공주입장치에 사용되는 액정 보트를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 진공주입방법의 각 단계를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

11, 12: 제1, 제2 기판 13: 씰 재

14: 주입구 21: 커버

22: 개구부

Claims (9)

1. 진공챔버;

   상기 진공챔버 내에 설치되어 있고, 내부에 액정을 수용하며, 일측에 적어도 하나의 개구부를 가지는 액정 보트; 및

   상기 액정 보트에 결합되어 수용된 액정의 휘발을 막기 위해 상기 개구부를 개폐하는 커버;

   를 포함하는 액정 진공주입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정은 중합재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 중합재료는 모노머, 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 커버는 전기적 신호에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입장치.
5. 일측에 적어도 하나의 개구부 및 상기 개구부를 개폐할 수 있는 커버를 구비한 액정보트를 진공챔버 내에 설치하는 단계;

   상기 액정 보트에 결합된 상기 커버를 이동시켜 상기 개구부를 폐쇄시키는 단계;

   상기 진공챔버 및 상기 진공챔버 내에 설치된 액정 셀 내부를 함께 진공펌핑하는 단계;

   상기 액정 셀 내부를 진공상태로 만든 후, 상기 커버를 이동시켜 상기 개구부를 개방시키는 단계; 및

   상기 액정 셀을 상기 액정 보트 내에 침지한 후 상기 진공챔버 내에 가스를 불어 넣음으로써 상기 액정 셀의 주입구를 통해 상기 액정 보트 내에 수용된 액정을 주입하는 단계;

   를 포함하는 액정 진공주입방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 액정은 중합재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 중합재료는 모노머, 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 커버는 전기적 신호에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 액정 진공주입방법.
9. 제5항에 있어서, 상기 가스는 질소 또는 아르곤인 것을 특징으로 하는 액정 진공주입방법.

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