KR102138032B1 - 대면적 고분자 분산형 액정 패널의 제조시 기포발생 방지를 위한 글라스의 로딩 방법 - Google Patents

대면적 고분자 분산형 액정 패널의 제조시 기포발생 방지를 위한 글라스의 로딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대면적의 고분자 분산형 액정(PDLC) 패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 상부 투명기판을 광경화 수지가 도포된 PDLC 필름 상에 로딩하는 단계에서 기포발생을 방지하기 위해 기포 발생 방지 블록을 사용하는 방법에 관한 것이다. 블록을 일정 간격으로 설치한 후 지그를 사용하여 이를 효과적으로 제거함으로써 PDLC 필름과 기판 사이에 발생하는 기포를 아예 없애거나 현저히 줄일 수 있음을 확인하였다.

Description

대면적 고분자 분산형 액정 패널의 제조시 기포발생 방지를 위한 글라스의 로딩 방법{LOADING METHOD OF GLASS SUBSTRATE FOR PREVENTING FROM BUBBLING DURING PREPARATION OF LARGE-SCALED POLYMER DISPERSED LIQUID CRYSTAL PANEL}
본 발명은 대면적의 고분자 분산형 액정(PDLC) 패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 광경화 수지를 도포 후 제2투명기판을 로딩하는 단계에서 기포발생을 방지하기 위한 글라스 로딩방법에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal: PDLC)은 고분자 물질의 매트릭스 내에 분산된 미세한 액정 방울들이 외부에서 인가되는 전압에 반응하여 산란 또는 투과의 형태로 정보를 표시하는 디스플레이 소자이다. 이러한 기능을 갖는 PDLC는 종래의 액정표시소자와 비교해서 편광판을 필요로 하지 않는, 광산란에 기초한 새로운 광 스위칭 모드이다. 그러므로 광 이용 효율을 비약적으로 향상시킬 뿐 아니라 대면적화가 가능해지는 등 액정만으로는 실현 불가능하였던 기능의 전개가 가능하여 신규 디스플레이 재료로서 주목받고 있다.
PDLC 내의 액정 분자와 고분자는 상분리를 일으켜 고분자 매트릭스 사이에 작은 액정 방울을 형성하게 되는데, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정방울 내의 액정 분자들이 임의의 방향으로 배열하게 되어 액정 방울의 굴절률과 고분자의 굴절률 사이에 차이가 발생하고, 그 결과 입사되는 빛은 불투명하게 산란되며, 전압이 인가되면 이 액정 방울 내의 액정 분자들이 한 방향으로 정렬하여 고분자의 굴절률과 같아지게 되고, 그 결과 입사되는 빛은 시편을 투명하게 투과되는 등 고분자 분산형 액정 복합막은 전압의 유무에 따라 빛이 투과되는 상태와 산란되는 두 상태에서 디스플레이가 구동되고, 이것이 스마트글라스 또는 스마트윈도우의 기본적인 구동 원리가 된다.
한편, 스마트글라스 제조를 위해서는 PDLC를 유리 등의 기판 사이에 접합시키는 과정이 필요하다. 종래에는 EVA, PVB 접합 필름 등을 사용하여 열을 가함으로써 제조하였는데, 이러한 열접합 방식은 일정시간(20분 이상) 동안 가압(5BAR 이상) 및 가열(110~140℃) 조건을 유지하여야 하므로, 내열성이 약한 PDLC 필름의 특성상 작동 불능, 제품 수명 단축, 부분적 투명도 저하 등의 심각한 문제들이 발생하였다.
이에 최근에는 UV 레진(UV Resin)과 같은 광경화 수지를 활용한 제조 방법이 주목을 받고 있다. 이 방법에서는 열이 가장 많이 발생하는 수지 경화 단계에서 발생하는 열이 최대 60℃이므로 PDLC 필름의 내열한계 온도인 80℃ 보다 적은 열이 발생하여 열에 의한 PDLC 필름의 손상이 발생하지 않으므로 완제품 작동 불능, 제품 수명 단축, 부분적 투과도 저하 등의 문제점이 어느 정도 해결될 수 있다. 하지만 PDLC 필름 위아래로 기판을 합지하는 과정에서 내부에 기포가 발생할 수 있다는 문제가 있고, 내부 기포로 인해 표면이 불균일하게 될 경우, 최종적으로 제조된 스마트글라스의 광투과도 품질이 저하되는 문제가 있다. 더욱이 대면적의 스마트글라스의 수요가 늘어나면서 대면적 PDLC 패널을 제조함에 있어 합지 과정에서 발생하는 기포량이 상당하고, 이것이 품질에 영향을 크게 미침에도 불구하고 이를 해결하기 위한 효과적인 방법에 대해서는 아직까지 알려진 것이 없다.
1. 대한민국등록특허 제10-1954299호 (2019.03.08.) 2. 대한민국등록특허 제10-0321257호 (2002.06.20.) 3. 대한민국등록특허 제10-1961178호 (2019.04.15.)
본 발명은 광경화 수지를 사용하여 PDLC 패널을 제조함에 있어서, 기포 발생 방지 블록을 사용함으로써 기판의 합지 과정에서 발생할 수 있는 기포를 최소화하는 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 양태로서,
(a) 대면적의 투명한 재질로 이루어진 제1투명기판의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계;
(b) 광경화 수지가 도포된 제1투명기판의 상부면 위로 고분자 분산형 액정(Polymer-Dispersed Liquid Crystal; PDLC) 필름을 맞댐하여 적층하는 단계;
(c) 상기 고분자 분산형 액정 필름의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계;
(d) 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판-PDLC 필름 적층체위로 복수 개의 블록을 위치시키는 단계;
(e) 대면적의 투명한 재질로 이루어진 제2투명기판을 상기 블록 위에 올려놓는 단계;
(f) 블록을 순차적으로 제거하는 단계;
(g) 합지된 제1투명기판-PDLC 필름-제2투명기판의 접합체를 압착하는 단계; 및
(h) 상기 압착된 접합체 상에 빛을 조사하는 단계를 포함하는 고분자 분산형 액정 패널의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 고분자 분산형 액정(PDLC) 패널은 제1투명기판과 제2투명기판 사이에 PDLC 필름이 샌드위치된 형태의 접합체가 압착된 후 경화 과정을 거쳐 제조된 것으로서, 제1투명기판과 PDLC 필름, PDLC 필름과 제2투명기판 사이에 각각 광경화 수지가 도포됨으로써 광경화 과정을 거쳐 이들이 접착됨으로써 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 PDLC 패널의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 (a) 단계는 대면적의 투명한 재질로 이루어진 직사각형 형태의 제1투명기판의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계이다. 본 발명의 제1투명기판은 투명한 재질로 이루어진 기판으로서 구체적으로 유리, PET(PolyEthylene Terephthalate) 또는 투명 아크릴 소재의 기판일 수 있으며, 보다 구체적으로 유리 기판일 수 있으나 이에 제한하지는 않는다.
제1투명기판은 직사각형 형태의 '대면적'의 기판으로서, 가로 또는 세로 중 어느 한 모서리의 길이가 적어도 1,500 mm 이상인 직사각형 형태의 기판일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 대면적의 기판은 가로의 길이가 2,500 mm 이상 3,500 mm 이하이고, 세로의 길이가 1,500 mm 이상 2,000 mm 이하인 직사각형 형태의 대면적의 기판일 수 있으며, 보다 구체적으로는 도 2에서 예시한 바와 같이 가로의 길이가 3,000 mm이고, 세로의 길이가 1,800 mm 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제1투명기판의 두께는 3 내지 10 mm 일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 mm 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1투명기판의 가장자리에는 비닐이 부착된 것일 수 있다. 제1투명기판의 상부면에는 PDLC 필름과의 접착을 위한 광경화 수지가 도포될 것인 바, 제1투명기판의 하부면에 기판의 가장자리를 따라 비닐이 연결되어 있는 커버링 테이프를 부착할 수 있다(도 1). 이를 통해 압착 단계 이후 광경화 수지의 흘러넘침(overflow) 현상으로 인한 장비의 오염을 방지하고, 넘친 레진을 회수 및 재활용함으로써 경제적인 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 제1투명기판의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계에서, 광경화 수지는 UV경화 수지(UV 레진, UV resin) 또는 전자빔 경화수지(Electron beam resin)일 수 있으며, 구체적으로는 UV경화 수지가 바람직하나, 이에 제한되지는 않는다. 광경화 수지를 도포하는 방법에는 특별히 제한됨이 없으나, 도 2에서 예시된 것과 같이, 본 발명의 광경화 수지는 제1투명기판의 복수 개의 직선 형태로 도포할 수 있으며, 상기 복수 개의 직선은 제1투명기판의 세로선과 평행할 수 있다.
본 발명에서 광경화 수지를 복수 개의 직선 형태로 도포할 경우, 복수 개의 직선은 일정한 간격을 가지며, 구체적으로는 제1투명기판의 모서리(가로 또는 세로)의 길이의 0.05 내지 0.08의 길이를 레진이 도포된 직선 간의 간격으로 가질 수 있다. 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 긴 모서리(가로)의 길이의 0.05 내지 0.08의 길이를 레진이 도포된 직선 간의 간격으로 가질 수 있다. 구체적인 길이로 표현하면, 도포 직선 간의 간격은 150 mm 내지 250 mm, 구체적으로는 200 mm일 수 있다.
제1투명기판의 모서리 길이의 0.05의 길이보다 짧은 간격으로 도포할 경우에는 도포되는 광경화 수지의 양이 너무 많아서 압착 공정 이후 흘러넘치는 광경화 수지의 양이 상당하여 경제적이지 못하다는 문제가 있고, 반면에 0.08의 길이보다 넓은 간격으로 도포할 경우에는 접합체 내의 기포가 다수 발생하여 최종물인 스마트글라스 등의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
또한, 제1투명기판의 세로(혹은 가로)선으로부터 제1투명기판의 가로(혹은 세로) 길이의 0.2 내지 0.3의 길이, 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 짧은 모서리(세로선)로부터 더 긴 모서리(가로선)의 길이의 0.2 내지 0.3의 길이만큼 안쪽으로 이격된 구간에서는(예를 들어, 도 2의 P7-P8 구간), 상술한 도포된 레진 간의 간격(0.05 내지 0.08)보다 짧은 간격, 구체적으로 0.02 내지 0.04의 길이를 간격으로 가질 수 있다.
이를, 길이로 표현하면 제1투명기판의 세로(혹은 가로)선으로부터 제1투명기판의 가로(혹은 세로) 길이의 500 mm 내지 1000 mm, 보다 구체적으로 650 mm 내지 850 mm, 보다 구체적으로 790 mm, 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 짧은 모서리(세로선)로부터 더 긴 모서리(가로선)의 길이의 500 mm 내지 1000 mm, 보다 구체적으로 650 mm 내지 850 mm, 보다 구체적으로 790 mm 길이만큼 안쪽으로 이격된 구간(예를 들어, 도 2의 P7-P8 구간)일 수 있으며, 이 구간에서는 75 내지 125 mm, 보다 구체적으로는 100 mm 으로 도포할 수 있다. 해당 구간은 이후 압착 공정에서 압착 롤러가 압착을 시작하는 지점일 수 있다.
광경화 수지를 도포하는 단계에서는 광경화 수지 도포장비를 사용하여 일정한 속도로 일정량의 광경화 수지를 토출시켜 도포할 수 있다. 이 때 도 2에서 예시한 바와 같이 지그재그(zig-zag)의 형태로 광경화 수지를 직선 형태로 도포해 나갈 수 있는데, 광경화 수지의 토출이 시작되는 지점은 제1가로선(11) 또는 제2가로선(12)으로부터 5 내지 20 mm, 바람직하게는 10 mm 안쪽으로 이격된 지점에서 시작할 수 있고, 토출을 끝내는 지점은 제1가로선(11) 또는 제2가로선(12)으로부터 30 내지 70 mm, 바람직하게는 50 mm 안쪽으로 이격된 지점에서 끝낼 수 있다. 이는 광경화 수지 토출 장치로부터 광경화 수지를 토출 또는 토출 중지시키기 위해 ON/OFF 밸브를 조절하는 순간과 광경화 수지가 실제 노즐 헤드로부터 토출되는 순간까지의 시간차를 고려한 것으로서, 토출의 시작점은 모서리로부터 가깝게 위치시키고. 토출의 종료점은 시작점보다는 모서리로부터 더 안쪽으로 이격시켜 위치시킬 수 있다.
또한 본 발명에서는 광경화 수지의 노즐 이동속도를 조절함으로써 광경화 수지의 도포량을 조절할 수 있다. 구체적으로 노즐의 이동속도를 1200 cm/min 내지 1400 cm/min으로 조절함으로써 광경화 수지의 도포량을 100 내지 150 g/m2으로 조절할 수 있다. 도포량이 100 g/m2 미만인 경우에는 기포가 다량 발생하고, 150 g/m2 초과인 경우에는 기포는 많이 발생하지는 않았지만 압착 이후 광경화 수지의 흘러넘침(overflow) 현상이 심해 비경제적인 문제가 있다.
본 발명의 광경화 수지의 온도는 28 내지 30℃일 수 있다. 28℃ 미만의 온도에서는 광경화 수지의 점성이 높아 기포 발생이 다량으로 발생하는 문제점이 있을 뿐 아니라, 이를 극복하기 위해 많은 양의 광경화 수지가 도포되어야 하는 바 경제적이지 못하는 단점이 있다. 반면, 30℃ 초과의 온도에서는 광경화 수지의 점성이 낮아 압착 공정 이후 흘러넘침 현상이 심하다. 한편, 광경화 수지의 온도뿐만 아니라 실내 온도 및 제1투명기판과 제2투명기판의 온도 역시 28 내지 30℃일 수 있다. 실내 온도나 기판의 온도가 28℃ 이하이면 광경화 수지를 도포한 순간을 시점으로 광경화 수지의 온도가 계속 낮아지게 되어 상술한 바와 같은 문제가 발생하기 때문이다.
본 발명의 (b) 단계는 광경화 수지가 도포된 제1투명기판의 상부면 위로 PDLC 필름을 맞댐하여 적층하는 단계이다. 적층한 PDLC 필름의 크기는 제1투명기판의 크기와 동일할 수 있다. PDLC 필름의 두께는 0.1 내지 0.7 mm 일수 있고, 보다 구체적으로는 0.4 mm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 양쪽 면에 부착되어 있는 보호필름을 제거한 후 롤 모양으로 말아 제1투명기판의 가장자리에 끝단을 일치시킨 후 PDLC 필름이 도포된 레진과 닿을 때 기포가 발생하지 않도록 천천히 롤을 풀어가면서 로딩시킴으로써 적층할 수 있다.
본 발명의 (c) 단계는 PDLC 필름의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계로서, 도포하는 방법은 (a) 단계에서 서술한 내용과 동일하다.
본 발명의 (d) 단계는 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판-PDLC 필름 적층체 위로 복수 개의 블록을 위치시키는 단계이다. 즉, 아래서부터 제1투명기판-광경화 수지(도포)-PDLC 필름-광경화 수지(도포)의 적층구조를 갖는 적층체 위에 제2투명기판을 지지하는 역할을 하는 블록을 배치시키는 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 제1투명기판 및 제2투명기판은 직사각형 형태일 수 있으며, 제1투명기판-PDLC 필름 적층체 또한 직사각형 혹은 직육면체 형태일 수 있다. 이 때 블록은 직사각형의 4개의 모서리 가운데 인접한 3개의 모서리를 따라 나란히 모서리 위에 올려지고, 나머지 1개의 모서리 위에는 블록을 올리지 않을 수 있다. 일례로, 도 3에서와 같이 제1가로선(11), 제2가로선(12) 및 제1세로선(21) 상에만 블록이 위치되고, 제2세로선(22) 위에는 블록이 위치되지 않을 수 있다. 본 단계에서는 사람이 지정된 위치에 직접 블록을 위치시킬 수도 있고, 지그 등의 기계를 사용하여 블록을 위치시킬 수도 있다.
본 발명에서 '블록'은 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판-PDLC 필름 적층체 위로 제2투명기판이 PDLC 필름과 맞닿도록 적층 또는 합지함에 있어, 적층 또는 합지시 PDLC 필름과 제2투명기판의 사이에 기포가 발생하지 않도록 하기 위해 지지 수단으로서 사용한다. 때문에 본 발명에서의 '블록'을 기포 발생 방지블록이라고도 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 블록은 도 5에서와 같이, 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판과 그 위에 적층된 PDLC 필름의 적층체와, 제2투명기판의 사이에 위치함으로써 제2투명기판과 PDLC 필름 간의 소정의 공간을 만드는 지지체 역할을 한다. 본 발명에서 사용되는 블록의 소재는 플라스틱, 철, 고무, 나무 등과 같이 내화학성을 가진 소재로서, 충격 흡수성을 가지고 제2투명기판을 지지할 수 있는 소재라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 실리콘 소재(100% 실리콘 소재, 혹은 실리콘이 함유된 소재)의 블록을 사용할 수 있다.
블록의 형태 역시 제2투명기판을 지지할 수 있는 구조라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 직육면체의 형태일 수 있다. 본 발명에서 블록은 블록 간에 일정한 간격을 두면서 배치될 수 있으며, 아래에서부터 제1투명기판-광경화 수지(도포)-PDLC 필름 적층체-광경화 수지(도포) 순으로 적층된 접합체 또는 적층체의 3개의 모서리 위에 배치될 수 있다. 구체적인 예로, 도 3에서와 같이, 제1가로선(11), 제2가로선(12) 및 제1세로선(21) 상에 일정한 간격을 두고 복수 개의 블록이 배치될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 블록은 제2투명기판을 지지할 수 있는 크기라면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 직육면체 형태의 블록의 경우 모서리의 길이가 15 내지 50 mm 일 수 있으며, 구체적으로 블록의 가로 또는 세로의 길이는 25 내지 50 mm 일 수 있다. 추가로, 직육면체의 블록을 사용할 때에는 블록의 높이(두께)가 중요하다. 본 발명에서의 블록의 높이는 15 내지 30 mm임이 바람직하다. 블록의 높이가 15 mm 이하인 경우에는 대면적의 제2투명기판의 상당한 무게에 의해 제2투명기판이 PDLC 필름 위로 떠있지 못하고, 오히려 제2투명기판이 PDLC 필름이 부착되는 위로 부착되어 버리면서 압착 공정에서도 제거하기 힘든 잔기포가 다량으로 발생할 수 있다(실시예 4). 반면에 높이가 30 mm 초과하는 경우에는 추후 블록을 순차적으로 제거하는 과정에서 제2투명기판이 깨지거나 손상될 수 있다(실시예 5).
또한, 본 발명에서는 블록이 놓이는 위치에 따라 다른 높이의 블록을 배치할 수 있다. 특히, 인접한 3개의 모서리 중 양쪽에 놓인 모서리 상에 놓여지는 블록의 높이보다 중간에 낀 모서리 상에 놓여지는 블록의 높이가 조금 더 높을 수 있는데, 이는 이후 압착이 시작되는 지점에서 제2투명기판과 PDLC 필름 사이에 보다 충분한 공간을 확보함으로써 기포 발생 없이 로딩 공정이 이루어지게 하기 위함이다. 일례로, 본 발명의 도 6에서와 같이 제1가로선(11) 및 제2가로선(12) 상에 놓여져 있는 ①번부터 ⑦번 블록의 경우 15 내지 20 mm 높이의 블록을 배치시키고, 제1세로선(21) 상에 놓여져 있는 ⑧번 블록의 경우 이보다 높은 25 내지 30 mm 높이의 블록을 배치시킬 수 있다. 이로써, 1차 압착이 이루어지는 지점(⑥번과 ⑦번 블록 사이 지점)에서 제2투명기판과 PDLC 필름 사이의 공간을 더 확보함으로써 기포 발생을 최소화하려 하였다.
본 발명에서 블록은 각 모서리 상에서 일정한 간격을 두고 일렬로 나란히 배치될 수 있다. 구체적으로, 각 블록은 제1투명기판의 세로(혹은 가로)선으로부터 제1투명기판의 가로(혹은 세로) 길이의 0.1 내지 0.4의 길이, 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 긴 모서리(가로선)의 길이의 0.1 내지 0.2의 길이를 간격으로 가질 수 있다. 이것을 길이로 표현하면 블록 간의 간격은 300 mm 내지 600 mm, 보다 구체적으로 300 내지 400 mm 일 수 있다. 블록 간의 간격은 상기 범위 내에서 적절히 조정될 수 있으나, 각 블록 간의 간격이 일정한 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 6에서의 ①번 내지 ⑥번 블록에서의 각 블록 간 간격, ⑧번 블록 간의 간격은 모두 400 mm로 동일하며, 본 발명에서는 이를 블록 간 주 간격이라 정의할 수 있다. 블록 간의 주 간격이 300 mm 보다 좁게 배치될 경우에는 필요 이상의 블록을 배치하게 되어 블록을 배치 및 제거하는 공정 소요 시간이 더 늘어나게 되고(30% 이상 증가), 이에 따른 생산 소요시간이 길어져 경제성이 현저히 떨어진다. 또한, 추가로 놓여지는 블록 부분만큼 광경화 수지가 덜 도포되거나, 혹은 광경화 수지가 도포된 라인 위로 다수의 블록이 설치될 경우 심각한 제품 오염이 발생할 수 있다. 더욱이 블록을 촘촘히 위치시키더라도 PDLC 필름과 제2투명기판 사이에 여전히 소량의 기포가 남게 된다(실시예 2). 반면에 주 간격이 600 mm 보다 넓게 배치될 때에도 광경화 수지가 도포된 라인 위로 블록이 설치될 경우 제품 오염이 발생하고, 지브크레인 또는 에어 발란스에서 제2투명기판으로 탈착하여 블록 위로 로딩할 때 제2투명기판이 깨어질 수 있다. 나아가 상당히 많은 기포가 확인되었다(실시예 3).
추가로, 본 발명에서 마주보는 모서리(예를 들면, 도 3에서 제1가로선(11) 및 제2가로선(12)))에 배치되는 블록은 블록끼리도 마주보도록 같은 위치에 같은 간격으로 배치될 수 있다. 일례로, 도 6에서와 같이 동일한 번호를 갖는 블록은 서로 마주볼 수 있도록 동일 선상에 위치할 수 있다.
본 발명의 (e) 단계는 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판-상부면에 광경화 수지가 도포된 PDLC 필름 적층체 위에 놓여진 블록 위로 제2투명기판을 올려놓는 단계이다. 본 발명에서 제2투명기판은 상술한 제1투명기판과 동일한 소재의 기판이면서 동일한 크기를 가진 것일 수 있다. 바람직하게는 제2투명기판이 경화 수지가 도포된 제1투명기판-PDLC 필름 적층체와 정확히 겹쳐질 수 있도록 동일한 위치에 올려놓아질 수 있다. 지브크레인 등의 장치를 사용하여 제2투명기판을 흡착한 채로 제2투명기판을 이동 및 적층체와 동일한 위치에 올려놓을 수 있다. 상술한 바와 같이, 3개의 모서리 위에 배치된 복수 개의 블록으로 인해 제2투명기판은 PDLC 필름과 바로 접착되지 않고, 소정의 공간을 두고 떠 있는 구조이다.
또한, 제2투명기판 역시 가장자리에 비닐이 부착된 것일 수 있다. 구체적으로, 제2투명기판의 하부면은 PDLC 필름과 맞댐하는 면이므로, 제2투명기판의 상부면에 기판의 가장자리를 따라 비닐이 연결되어 있는 커버링 테이프를 부착할 수 있다. 이를 통해 압착 단계 이후 광경화 수지의 흘러넘침(overflow) 현상으로 인한 장비의 오염을 방지하고, 넘친 레진을 회수 및 재활용함으로써 경제적인 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 (f) 단계는 배치한 블록을 순차적으로 제거하는 단계이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 블록이 직사각형 형태의 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체의 3개의 모서리(예를 들어, 도 6의 제1가로선, 제2가로선 및 제1세로선)상에 일정한 간격을 두고 배치되어 있다면, 블록이 위치하지 않은 모서리(예를 들어, 도 6의 제2세로선)에 가까이 놓인 블록부터(예를 들어, 도 6의 ①번 블록부터) 순차적으로 제거함이 바람직하다. 양 쪽에 평행하게 놓여진 블록(도 6의 같은 번호를 같는 블록)은 동시에 또는 순차적으로 제거될 수 있으며, 중간에 끼어있는 모서리(예를 들어, 도 6의 제1세로선) 상에 있는 블록(도 6의 ⑧번 블록)은 가장 마지막에 제거함에 바람직하다. 본 단계에서는 사람이 직접 블록을 제거할 수도 있고, 지그 등의 기계를 사용하여 블록을 제거할 수도 있다.
본 발명에서 블록을 제거하는 단계에서, 기포의 발생없이 제2투명기판이 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체 위로 적층될 수 있도록 흡착판이 달린 지그를 추가로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 '지그(jig)'는 공작물을 부착하거나 또는 공작물에 부착되어 가공부분의 위치를 정하고 가공을 안내하는 역할을 할 수 있는 보조 공구 또는 보조 설비를 의미할 수 있고, 본 발명의 기포 발생 방지를 위한 지그는 제2투명기판의 상부면을 흡착할 수 있는 흡착판과, 흡착판의 높이 등을 조절할 수 있는 흡착판 높이 조절 나사부 및 흡착판 높이 조절 핸들 등으로 구성될 수 있다.
제2투명기판을 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체 위로 적층함에 있어, 지지하고 있던 블록을 순차적으로 제거하지 않거나, 혹은 순차적으로 제거하더라도 블록을 제거할 때의 힘 또는 속도가 다르게 되면 이로 인해 제2투명기판이 불규칙적으로 부착되어 기포가 발생될 우려가 있다. 예를 들어, 지그 등을 사용하지 않고 작업자가 양쪽에 서서 동시에 제2투명기판을 들고 블록을 제거한 후 제2투명기판을 PDLC 필름 위로 부착하는 경우, 작업자가 제2투명기판 하부면을 잡고 위로 올린 후 블록을 제거하기 때문에 작업자 손이 닿는 제2투명기판 하부면에 오염이 발생할 수 있고, 블록을 제거하기 위해 필요 이상으로 제2투명기판을 들어 올리게 되면 바로 전 단계에서 제거된 블록 구간에 부착되었던 제2투명기판과 광경화 수지가 떨어지면서 기포가 발생할 수 있다. 그리고 작업자가 블록을 제거한 후 제2투명기판을 PDLC 필름 위로 부착하기 위해 내려놓는 속도가 일정하게 제어되기 어렵기 때문에 역시 기포가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 지그가 제2투명기판의 상부면을 흡착함으로써 흡착판 주위의 제2투명기판이 살짝 들어올려져서 블록으로부터 약간 이격된 상태로 만들고, 그 후 높이 조절 나사 또는 핸들을 조절하여 제2투명기판을 고정시킨 이후에 블록을 제거함으로써, 블록 제거에 따른 기포 발생을 최소화할 수 있다. 이에 본 발명의 '지그'를 기포 발생 방지 지그라고도 할 수 있다. 본 발명의 지그를 활용할 경우 블록을 제거하기 위해 제2투명기판을 들어 올릴 때에도 제2투명기판 상부면을 흡착하여 들어올리기 때문에 오염이 전혀 발생하지 않고, 블록을 제거하기 위해 제2투명기판을 들어 올리는 높이도 일정하게 관리가 가능하다. 블록 제거를 위해 들어 올려진 제2투명기판을 내려놓을 때에도 흡착판 높이 조절용 핸들을 돌려 흡착판 높이 조절 나사부를 회전시켜 제2투명기판을 부착시키기 때문에 제2투명기판을 PDLC 필름 위로 부착하기 위해 내려놓는 속도를 일정하게 제어할 수 있어 기포가 발생하지 않는다.
본 발명에서 지그를 사용하여 블록을 제거하는 단계는,
(f-1) 제거하려는 블록의 부근에 지그의 흡착판을 이동시키는 단계;
(f-2) 지그의 흡착판으로 제2투명기판의 상부면을 흡착하는 단계;
(f-3) 지그의 높이 조절 나사부 및 높이 조절 핸들을 조정하여 제2투명기판을 흡착된 채로 고정시키는 단계;
(f-4) 제2투명기판 아래의 블록을 제거하는 단계; 및
(f-5) 지그의 높이 조절 나사부 및 높이 조절 핸들을 반대로 조정하여 흡착판으로부터 제2투명기판을 탈착시키는 단계;를 포함할 수 있다. 나아가 이후 (f-6) 지그 프레임을 이동시켜 지그의 흡착판을 제거하려는 또 다른 블록의 부근으로 이동시키는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
상기 (f-1) 단계에서 지그의 흡착판은 제2투명기판의 상부면, 즉 PLDC 필름과 맞대는 면의 반대편에 흡착한다. 본 발명에서의 블록이 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체의 모서리를 따라 배치되어 있으므로, 흡착판은 제2투명기판에서 블록에 의해 지지되는 부분의 안쪽(중앙방향)으로 위치시키는 것이 바람직하다. 따라서 적층체의 모서리를 기준으로, 각 모서리에 가장 가까이 위치한 흡착판의 부위가 적어도 20 mm의 길이를 이격되어 흡착판을 위치시키는 것이 바람직하며, 구체적으로는 20 내지 100 mm, 보다 구체적으로는 30 내지 70 mm, 가장 구체적으로는 본 발명의 실시예 1의 1-8 단계에서와 같이 50 mm 안쪽으로 이격되도록 위치시키는 것이 바람직하다. 이격거리가 20 mm 미만일 경우 블록 제거를 위해 제2투명기판을 들어 올리면서 깨어질 수 있고, 반면에 이격거리가 100 mm를 초과할 경우는 블록 제거를 위해 제2투명기판을 들어 올릴 때 바로 이전에 제거된 블록 위치의 부착된 제2투명기판과 광경화수지가 떨어지면서 기포가 발생한다.
상기 (f-3) 단계에서 제2투명기판을 블록으로부터 살짝 이격시켜 고정시킴으로써 (f-4) 단계에서 블록을 제거할 때 이에 따른 영향을 최소화할 수 있다. 나아가, (f-6) 단계에서 지그를 사용하여 정교하게 조절하면서 탈착시킴으로써 제2투명기판이 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체 위로 서서히 적층되도록 함으로써 기포의 발생을 최소화할 수 있다.
상기 (f-6) 단계에서 지그 프레임을 이동시킴으로써 지그의 흡착판을 이동시킬 수 있다. 지그 프레임 및 흡착판은 도 6의 ①번 블록 위치에서 ⑧번 블록 방향으로 이동할 수 있다. 블록 역시 같은 방향으로 제거되면서, 제 2투명기판도 같은 방향으로 순차적으로 적층될 수 있다. 중간에 끼어있는 모서리(예를 들어, 도 6의 제1세로선) 상에 있는 블록(도 6의 ⑧번 블록)까지 모두 제거됨으로써 제2투명기판은 제1투명기판-(광경화 수지 도포)-PDLC 필름-(광경화 수지 도포) 구조의 적층체 위로 완전히 적층될 수 있다.
본 발명의 (g) 단계는 (f) 단계에서 합지된 제1투명기판-PDLC 필름-제2투명기판의 접합체(혹은 적층체)를 압착하는 단계로서, 압착 롤러 장비를 사용하여 압착할 수 있다. 본 발명의 압착 공정은 상술한 바와 같이, 제1투명기판의 세로(혹은 가로)선으로부터 제1투명기판의 가로(혹은 세로) 길이의 0.2 내지 0.3의 길이, 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 짧은 모서리(세로선)로부터 더 긴 모서리(가로선)의 길이의 0.2 내지 0.3의 길이만큼 안쪽으로 이격된 구간에서 시작하여 반대편 세로선 쪽 방향으로 1차적으로 압착을 수행할 수 있다. 이후, 제1투명기판의 세로(혹은 가로)선으로부터 제1투명기판의 가로(혹은 세로) 길이의 0.4 내지 0.6의 길이, 바람직하게는, 직사각형 형태의 제1투명기판의 더 짧은 모서리(세로선)로부터 더 긴 모서리(가로선)의 길이의 0.4 내지 0.6의 길이만큼 안쪽으로 이격된 구간에서 시작하여 기준이 된 세로선 쪽 방향으로 2차적으로 압착을 가할 수 있다. 다시 말해, 1차 압착 방향과 2차 압착 방향은 반대 방향으로 진행되며, 일부 중첩된 구간을 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 압착 단계는 일부 구간이 중첩되도록 반대 방향으로 압착을 2단계로 실시함으로써, 기포의 발생을 보다 줄이면서 동시에 압착율을 크게 향상시킬 수 있고, 나아가 1차 압착 구간의 광경화 수지의 두께와 2차 압착 구간의 광경화 수지 두께 간의 편차가 발생하지 않게 하는 효과도 있다. 또한, 압착 공정이 본 발명의 일 실시예(실시예 1)에서는 제1세로선(21)으로부터 790 mm 이격된 지점(도 2의 P7-P8 구간)에서 시작해서 제2세로선(22)의 방향으로 1차 압착을 가하였고, 이후 제1세로선(21)으로부터 1,490 mm 이격된 지점(도 2의 P15-P16 구간)에서 시작해서 제1세로선(21) 방향으로 2차 압착을 가하였다.
압착 단계 이후 커버링 테이프의 비닐 위로 흘러넘친 광경화 수지를 회수할 수 있으며, 이를 빠른 시일 내에 재활용함으로써 경제적인 효과를 가질 수도 있다.
본 발명의 (h) 단계는 압착된 접합체 상에 빛을 조사하여 경화시키는 단계이다. 제1투명기판과 PDLC 필름 사이에, 그리고 PDLC 필름과 제2투명기판 사이에 도포된 광경화 수지가 빛을 받아 경화 현상을 일으킴으로써 접착이 일어나 본 발명의 PDLC 패널을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서, 상기 서술한 제조 방법으로 제조된 고분자 분산형 액정 패널을 제공한다.
본 발명의 제조 방법에 따라 기포 발생 방지 블록을 사용하여 글라스 기판을 로딩할 경우 PDLC 필름과 글라스 사이에 발생하는 기포를 아예 없애거나 현저히 줄임으로써 양질의 광투과도를 갖는 스마트글라스를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에서 PDLC 필름을 2개의 글라스로 접합하는 과정에서 광경화 수지가 글라스 사이로 흘러넘치는 레진 넘침(overflow) 현상으로 인한 장비의 오염을 방지하고, 넘친 레진을 회수하여 재활용이 가능하므로 경제적인 효과를 가질 수 있다.
도 1은 하부 글라스의 하단면에 커버링 테이프를 부착한 형태를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 기재된 UV 레진을 도포하는 패턴을 도식화하여 나타낸 도이다. 숫자는 길이(mm)를 나타낸 것이며, 노즐 헤드가 이동하면서 UV 레진을 분사하는 경로는 P점 사이의 직선으로 표시하였다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 1-5 단계에서 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 상에서의 기포 발생 방지 블록을 놓는 위치를 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 1-8 단계에서 설치하는 기포 발생 방지 지그의 측면도를 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 1-8 단계에서 설치하는 기포 발생 방지 지그의 흡착판 부위와 상부 글라스와의 간격(50 mm)을 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 1-5 단계에서 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 상에서의 기포 발생 방지 블록을 놓는 위치와 1-9 단계에서 이를 제거하는 순서를 나타낸 도이다. ①번 위치에 높인 블록부터 ⑧번 위치에 놓인 블록까지 순차적으로 제거한다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1의 1-9 단계에서 ①번 위치에 높인 블록을 제거하기 위한 기포 발생 지그 흡착판의 위치를 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 1-9 단계에서 ②번 내지 ⑦번 위치에 높인 블록을 제거하기 위한 기포 발생 지그 흡착판의 위치를 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1의 1-9 단계에서 ⑧번 위치에 높인 블록을 제거하기 위한 기포 발생 지그 흡착판의 위치를 나타낸 도이다. 숫자의 단위는 mm이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1의 방법에 따라 제조된 PDLC 패널에서 기포가 전혀 발생하지 않았음을 보여주는 사진이다.
도 11은 본 발명의 비교예에서 기포 발생 방지 블록을 사용하지 않고 제조된 PDLC 패널에서 기포가 다량 발생하였음을 보여주는 사진이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
재료 및 장비
글라스(하부 및 상부 모두)는 3,000 mm(가로)×1,800 mm(세로)×5.0 mm(두께) 사이즈의 대면적 유리를 사용하였고, 글라스 사이에 포함된 PDLC 필름은 [NORMAL PDLC FILM(SIZE:3000 mm×1800 mm×0.4 mm/중국 보리타)]을 사용하였다. 두 글라스 사이로의 PDLC 필름의 압착을 위해 사용된 UV 레진은 [UV RESIN/CK-UV-SG #성경(속)/조광페인트]를 사용하였다.
UV 레진을 도포하는 데에 사용한 설비는 ㈜온유비에서 제조한 것으로서, UV 레진이 저장된 압력 탱크에 일정 압력을 가해 UV 레진을 토출하고, 도포 헤드의 속도를 제어함으로써 원하는 토출량을 제어할 수 있다. 나아가 도포 간격, 도포량, 도포 패턴에 따른 위치 제어가 용이하며, 3,000 mm × 1,800 mm 크기의 대면적 제품에 대하여도 도포 가능하도록 설계 제작되었다.
압착 단계에서 사용한 압착 롤러 장치는 ㈜온유비에서 제조한 것으로서, 원통형의 상하 2개의 압착 롤러를 공압에 의해 작동되도록 제작된 것이다. 접합되는 제품의 두께에 따라 압착 높이 제어, 제품 사이즈별 압착 압력 제어, 최대 압착 폭 1,800 mm까지 가능하게 제작되었다.
기포가 제거된 압착완료된 패널에의 UV 레진 경화에 사용한 설비는 ㈜리트젠에서 제조한 것으로서, 광경화 수지인 UV 레진 경화에 필요한 파장을 만들어 낼 수 있는 메탈 램프가 이송롤러 상하부에 달려 있고 경화를 위해 대면적 유리를 이동시킬 수 있는 이송 롤러가 달려있다. 다양한 UV 레진 경화 조건에 필요한 에너지 조건을 만족하기 위해 램프 파장, 메탈 램프 높이 조절, 이송롤러 속도 조절이 가능하게 설계 제작되었고, UV 메탈 램프를 이송롤러 상하부에 부착하여 기포 제거 압착 완료된 대면적 유리를 1회 통과로 상하부 UV 레진을 동시에 경화할 수 있고, 최대 경화 폭이 1900mm까지 가능하게 설계 제작 되었다.
보다 정교하게 블록을 제거하기 위해, 지그 장치를 설계/제조하여 사용하였다. 알루미늄 프로파일을 활용하여 프레임을 제작하고, 기포 발생 방지 블록을 제거하기 위해 기판 상부면을 흡착할 수 있는 수동 흡착판(외경 Ø115 mm)을 적용하였고, 기판을 들어 올리거나 내려놓을 때 보다 정밀한 속도 제어를 위해 흡착판 높이 조절 나사부를 흡착판 높이 조절용 핸들에 연결하여 동작하도록 설계하였다.
실시예 1: 대면적 PDLC 패널의 제조
1-1: 하부 글라스의 가장 자리에 커버링 테이프를 부착하는 단계
3,000 mm(가로)×1,800 mm(세로)×5.0 mm(두께) 사이즈의 대면적 유리 아랫면의 가장자리에 폭 400mm, 길이 20m의 일반 비닐 소재의 끝단부에 종이테이프가 붙어있는 커버링 테이프(한일산업, 카바링 테이프)를 부착하였다. 도 1과 같이 테이프가 부착된 면이 글라스 가장자리에 부착되도록 붙이고 비닐 부분이 글라스 바깥쪽으로 퍼져나가도록 하였다.
1-2: 하부 글라스 위에 UV 레진을 도포하는 단계
앞서 설명한 UV 레진 도포장비를 사용하여 3,000 mm(가로)×1,800 mm(세로)×5.0 mm(두께) 사이즈의 대면적 유리 위에 도 2와 같은 패턴으로 UV 레진을 도포하였다.
보다 구체적으로 설명하면, 유리의 가로의 끝선(제1가로선, 11)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되고 동시에 유리의 세로의 끝선(제1세로선, 21)으로부터 290 mm 안쪽으로 이격된 지점(P1)에서 시작해, 반대편 가로의 끝선(제2가로선, 12)으로부터 50 mm 안쪽으로 이격되고 동시에 제1세로선(21)으로부터 290 mm 안쪽으로 이격된 지점(P2)까지 일직선으로, 제1세로선(21) 및 제2세로선(22)과 평행하도록, UV 레진 도포장치를 사용하여 UV 레진을 도포하였다. 하부 글라스로부터 224 mm의 이격 거리를 유지하면서 이동하는 도포장치의 노즐(6 mm 내경)을 1,200 cm/min의 일정한 속도로 이동시키면서 UV 레진이 일정한 압력(0.05 bar)과 양(120 g/m2)로 분사되도록 하였다. 분사된 UV 레진의 온도 및 글라스 표면 온도는 모두 28℃였고, 실내 온도도 28℃ 였다.
도 2의 P2 지점에서 UV 레진의 분사를 중지하였고, 노즐 헤드를 제2가로선(12)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되어 있으면서 제1세로선(21)으로부터 490 mm 안쪽으로 이격된 지점(P3)으로 이동하였다. P3 지점에서 동일한 조건으로 분사가 재개되었고, 제1가로선(12)으로부터 50 mm 안쪽으로 이격된 지점(P4)까지 이동하면서 UV 레진을 분사하였다. P4 지점에 도착한 이후 레진의 분사를 중지하였고, 노즐 헤드를 제1가로선(11)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되어 있으면서 제1세로선(21)으로부터 690 mm 안쪽으로 이격된 지점(P5)으로 이동하였다. P5 지점에서 동일한 조건으로 분사가 재개되어 제2가로선(12)으로부터 50 mm 안쪽으로 이격된 P6 지점까지 UV 레진을 분사하였다.
P6 지점에서 UV 레진의 분사를 중지하였고, 노즐 헤드는 제2가로선(12)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되어 있으면서 제1세로선(21)으로부터 790 mm 안쪽으로 이격된 지점(P7)으로 이동한 후, P7 지점에서부터 동일한 조건으로 분사를 재개하여 제1가로선(11)으로부터 50 mm 안쪽으로 이격된 P8 지점까지 UV 레진을 분사하였다. 이와 같은 방식으로 하부 글라스 위에 UV 레진을 도포하였으며, 이러한 과정은 제2세로선(22)으로부터 310 mm 안쪽으로 이격되어 있으면서 제2가로선(21)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되어 있는 P27 지점에서부터 시작해, 제2세로선(22)으로부터 310 mm 안쪽으로 이격되어 있으면서 제1가로선(11)으로부터 10 mm 안쪽으로 이격되어 있는 P28 지점까지 계속하였다.
1-3: 하부 글라스 위에 PDLC 필름을 로딩하는 단계
3,000 mm(가로)×1,800 mm(세로)×0.4 mm(두께) 사이즈의 PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름을 UV 레진이 도포된 하부 글라스 위에 로딩하였다. 구체적으로, 필름을 부착하기 전에 표면 이상 유무, 작동 이상 유무를 확인 한 후에, 양면에 부착된 보호필름 중 한쪽 면의 보호필름을 먼저 제거하였다. 보호필름이 제거된 면이 아래로 향하게 한 후 반대쪽 면에 부착된 보호필름도 제거하였다. 양면 모두 보호필름을 제거한 이후 전극 단자가 없는 끝단부터 롤 모양으로(최소 외경 250 mm 이상) 말아 하부 글라스 위로 이동시켰다. 이후 전극부 끝단을 하부 글라스의 가장자리와 일치시킨 후 PDLC 필름이 도포된 레진과 닿을 때 기포가 발생하지 않도록 천천히 롤을 풀어가면서 로딩시켰다.
1-4: PDLC 필름 위로 UV 레진을 도포하는 단계
하부 글라스와 그 위에 PDLC 필름이 로딩되어 있고, 그 위에 상부 글라스의 로딩을 위한 UV 레진을 도포하였다. UV 레진은 상기 1-2 단계에서 설명한 패턴과 동일한 방법으로 PDLC 필름 위에 한 번 더 도포하였다.
1-5: 기포 발생 방지 블록을 설치하는 단계
도 3에서와 같이 100% 실리콘 소재인 직육면체 형태의 기포 발생 방지 블록을 하부 글라스-PDLC 필름 접합체(보다 구체적으로, 아래서부터 하부 글라스-UV 레진-PDLC 필름-UV 레진의 적층구조를 갖는 접합체) 위의 정해진 위치에 올려놓았다.
도 3 및 도 6에서와 같이, 기포 발생 방지 블록은 인접한 3개의 모서리(제1가로선, 제2가로선 및 제1세로선) 상에 걸치도록 배치하였고, 각 블록 간에 일정한 간격을 두고 배치하였다.
구체적으로, 도 6에서 제1가로선(11) 및 제2가로선(12) 상에 놓인 ①번 내지 ⑥번 블록은 400 mm의 간격을 두고 배치하였고, ⑦번 블록은 ⑥번 블록으로부터 600 mm의 간격을 두고 배치하였다. 또한 제1가로선(11) 및 제2가로선(12)과 같이 마주보는 모서리 상에 배치된 ①번 내지 ⑥번 블록은 같은 위치에 배치시켜 동일한 번호를 갖는 각 블록 간에도 마주보고 위치할 수 있도록 배치하였다. 한편, 제1세로선(21) 상에 놓인 4개의 ⑧번 블록은 각 가로선으로부터는 300 mm의 간격, 각 ⑧번 블록 간에는 400 mm의 간격을 두도록 배치하였다.
또한 높이가 다른 2가지 종류의 블록을 배치하였는데, 높이가 낮은 A형 블록은 접합체의 양쪽 가로선(도 3의 제1가로선 및 제2가로선) 상에 각각 7개씩 올려두었고, 높이가 높은 B형 블록은 접합체의 한 쪽 세로선(도 3의 제1세로선, 21) 상에 4개를 올려두었다.
블록 A: 50 mm(가로)×25 mm(세로)×15 mm(높이)
블록 B: 50 mm(가로)×25 mm(세로)×30 mm(높이)
1-6: 상부 글라스 윗면 가장자리에 커버링 테이프를 부착하는 단계
상기 1-1 단계와 동일한 방식으로 상부 글라스 윗면 가장자리에 커버링 테이프를 부착하였다.
1-7: 상부 글라스 로딩하는 단계
상부 글라스를 지브크레인 또는 에어발란스의 진공 펌프를 이용하여 흡착 후 수평으로 들어 올려 상기 1-4 단계에서 제조된 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 이동시켰다. 상부 글라스를 하부 글라스-PDLC 필름 접합체와 위치를 일치시킨 후, 기포 발생 방지 블록 위로 내려 접합체 위로 일정 높이(15~30mm)까지 내린 후 흡착판으로부터 상부 글라스를 탈착하여 상부 글라스가 기포 발생 방지 블록 위에 걸쳐져서 상부 글라스가 상부 글라스의 하부면과, 하부 글라스-PDLC 필름 접합체의 상부면 사이에 공간을 두고 상부 글라스가 살짝 떠 있도록 올려두었다.
1-8: 기포 발생 방지 지그 설치하는 단계
도 4와 같이 기포 발생 방지 블록을 제거하기 위해 기포 발생 방지 지그를 설치하였다. 기포 발생 방지 지그는 기포 발생 방지 블록 주위의 상부 글라스를 흡착하여 살짝 들어 올릴 수 있도록 하는 흡착판과 이의 높이를 조절할 수 있는 흡착판 높이 조절 나사부와 흡착판 높이 조절 핸들로 구성될 수 있다. 그리고 기포 발생 방지 지그 프레임을 통해 양 쪽의 흡착판이 일직선상에 똑바로 놓일 수 있도록 하였다. 또한 도 5에서 나타낸 것과 같이, 기포 발생 방지 지그의 흡착판은, 상부 글라스의 모서리로부터 가장 가까운 위치의 흡착판 부위가 상부 글라스의 모서리로부터 최소 50 mm 정도 안쪽으로 이격되도록 위치시켰다. 예를 들어, 원형의 흡착판의 경우, 상부 글라스의 모서리와 흡착판의 중심 간의 직선거리는 최소 50 mm + 흡착판의 직경일 수 있다.
1-9: 기포 발생 방지 지그를 사용하여 기포 발생 방지 블록을 순차적으로 제거하는 단계
기포 발생 방지 지그를 사용하여 기포 발생 방지 블록을 도 6에 표시한 ①번 위치에서부터 ⑧번 위치까지 순차적으로 제거하면서 상부 글라스가 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 ①번 위치에서부터 ⑧번 위치 방향으로 순차적으로 서서히 적층되도록 하였다.
먼저, 도 6에서 ①번 위치에 놓여 있는 2개의 기포 발생 방지 블록을 제거하기 위하여 도 7과 같이 기포 발생 방지 지그 흡착판을 위치시켰다. 구체적으로, ①번 위치의 기포 발생 방지 블록의 경우 글라스의 세로선에 걸쳐 있기 때문에 기포 발생 방지 지그 흡착판을 상부 글라스의 각 모서리(가로 및 세로)로부터 가장 가까운 위치의 흡착판 부위가 상부 글라스의 각 모서리로부터 50 mm 정도 안쪽으로 이격되도록 위치시켰다. 기포 발생 방지 지그의 설치가 완료되면 기포 발생 방지 지그의 흡착판 높이 조절용 핸들을 돌려 상부 글라스 표면에 기포 발생 방지 지그 흡착판이 닿게 하였다. 기포 발생 방지 지그 흡착판을 압착시켜 상부 글라스 흡착이 완료되면 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 상부 글라스를 들어 올려 상부 글라스가 ①번 위치에 있는 두 블록으로부터 이격되어 살짝 떠 있는 상태에서 고정시킨 후, ①번 위치에 놓인 2개의 기포 발생 방지 블록을 제거하였다. 이후 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 탈착시킴으로써 ①번 블록이 놓여져 있던 부근의 상부 글라스가 서서히 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 적층되도록 상부 글라스를 천천히 내려놓았다.
기포 발생 방지 지그 프레임을 이동시켜 양 쪽의 흡착판이 도 6의 ②번 위치 쪽으로 이동하도록 하였다. 구체적으로, 도 8에서와 같이 ②번 위치의 기포 발생 방지 블록의 중심선이 기포발생 방지 지그 흡착판의 중심선과 일직선상에 놓이도록 위치시켰다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 기포 발생 방지 지그의 설치가 완료되면 기포 발생 방지 지그의 흡착판 높이 조절용 핸들을 돌려 상부 글라스 표면에 기포 발생 방지 지그 흡착판이 닿게 하였다. 기포 발생 방지 지그 흡착판을 압착시켜 상부 글라스 흡착이 완료되면 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 상부 글라스를 들어 올려 상부 글라스가 ②번 위치에 있는 두 블록으로부터 이격되어 살짝 떠 있는 상태에서 고정시킨 후, ②번 위치에 놓인 2개의 기포 발생 방지 블록을 제거하였다. 이후 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 탈착시킴으로써 ②번 블록이 놓여져 있던 부근의 상부 글라스가 서서히 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 적층되도록 상부 글라스를 천천히 내려놓았다. 이와 같이, 제2세로선(22, 도 2) 상에 놓인 ①번 위치에서부터 순차적으로 상부 글라스가 하부 글라스-PDLC 필름 접합체에 적층되었다.
이어서 기포 발생 방지 지그 프레임을 이동시켜 양 쪽의 흡착판이 도 6의 ③번 위치로 이동하도록 하였고, 동일한 방법으로 상부 글라스를 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 상에 적층시켰다. 순차적으로 기포 발생 방지 블록을 제거하면서 ⑦번 위치의 기포 발생 방지 블록을 동일한 방식으로 제거하였다.
마지막으로 도 6의 ⑧번 위치에 놓인 기포 발생 방지 블록을 제거하기 위하여 도 9에서 표시한 바와 같이, 기포 발생 방지 지그 흡착판을 상부 글라스의 각 모서리(가로 및 세로)로부터 가장 가까운 위치의 흡착판 부위가 상부 글라스의 각 모서리로부터 50 mm 정도 안쪽으로 이격되도록 위치시켰다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 기포 발생 방지 지그의 설치가 완료되면 기포 발생 방지 지그의 흡착판 높이 조절용 핸들을 돌려 상부 글라스 표면에 기포 발생 방지 지그 흡착판이 닿게 하였고, 기포 발생 방지 지그 흡착판을 압착시켜 상부 글라스 흡착이 완료되면 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 상부 글라스를 들어 올려 상부 글라스가 ⑧번 블록으로부터 이격되어 살짝 떠 있는 상태에서 고정시킨 후, ⑧번 위치에 놓인 4개의 기포 발생 방지 블록을 모두 제거하였다. 이후 다시 기포 발생 방지 지그 흡착판 높이 조절용 핸들을 반대 방향으로 돌려 탈착시킴으로써 ⑧번 블록이 놓여져 있던 부근의 상부 글라스가 서서히 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 적층되도록 상부 글라스를 천천히 내려놓았다.
이로써 상부 글라스를 지지하고 있던 기포 발생 방지 블록은 모두 제거되었고, 상부 글라스는 상기 1-4 단계에서 제조된 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 완전히 적층되었다.
1-10: 압착 롤러를 사용하여 압착하는 단계
도 2에서와 같이, 제1세로선(21)으로부터 790 mm 안쪽으로 이격된 P7-P8 지점에서 시작하여 제2세로선(22) 방향 (즉, P27-P28 지점 방향, 도 2의 1차 압착방향)으로 압착 롤러를 가동하면서 1차 압착 공정을 진행시켰다. 압착 롤러의 압착 높이는 187 mm로 설정하였고, 압착 속도는 30 cm/min의 속도로 접합체를 이동시켰으며, 압착력은 0.010 MPa를 유지하였다. 도포된 UV 레진이 활 모양으로 번져나가면서 하부 글라스-PDLC 필름-상부 글라스의 접합체가 압착되었다. 제2세로선(22)까지 끝까지 지나간 압착 롤러는 제1세로선(21)으로부터 1490 mm 안쪽으로 이격된 P15-P16지점에서 시작하여 제1세로선(21) 방향(도 2의 2차 압착 방향)으로 가면서 2차 압착을 진행하였다.
1-11: 넘친 레진의 회수 단계
상기 압착 단계 이후 커버링 테이프로 흘러넘친 레진을 바로 회수하였다. 구체적으로, 압착 공정이 끝나고 압착 테이블이 배출 위치로 이동 완료하면, 배출 쪽 이송 롤러를 상부로 이동시켜 압착된 유리를 압착 테이블 면에서 떨어지게 한 후(간격: 40mm), 커버링 테이프를 상부 하부 글라스에서 분리한 후 레진 회부 용기에 담아 밀려나온 레진을 회수하였다.
1-12: 기포 발생 확인
압착까지 완료된 PDLC-글라스 패널에서의 기포 발생 여부 및 정도를 육안으로 확인하였다. 그 결과, 도 10과 같이 발생된 기포가 전혀 없이 잘 부착됨을 확인하였다.
비교예: 기포 발생 방지 블록을 사용하지 않고 상부 글라스를 로딩하였을 때의 기포 발생 정도 확인
비교예로서, 기포 발생 방지 블록을 사용하지 않고, 상부 글라스를 로딩하였을 때의 기포 발생 정도를 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1의 1-7 단계에 서술한 바에 따라 상부 글라스를 지브크레인 또는 에어발란스의 진공 펌프를 이용하여 흡착 후 수평으로 들어 올려 상기 1-4 단계에서 제조된 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 이동시켰다. 상부 글라스를 하부 글라스-PDLC 필름 접합체와 위치를 일치시킨 후, 기포 발생 방지 블록 위로 내려 접합체 위로 일정 높이(15~30mm)까지 내린 후 흡착판으로부터 상부 글라스를 탈착하여 상부 글라스가 바로 하부 글라스-PDLC 필름 접합체 위로 부착되도록 하였다.
그 결과, 흡착판에서 탈착되고 상부 글라스 자중에 의해 떨어지면서 로딩되기 때문에 대면적의 상부 글라스가 도포된 레진에 아무 저항없이 로딩되어 PDLC 필름 표면에 도포된 레진에 기포가 발생하는 현상을 전혀 제어할 수 없었고, 특히 압착 공정을 거쳤음에도 제거하기 힘든 잔기포(기포 사이즈 0.5mm 이하)가 많이 발생하였다(도 11).
실시예 2 내지 5: 기포 발생 방지 블록의 높이 및 블록 간의 간격에 따른 기포 발생 정도 확인
기포 발생 방지를 위해 사용한 블록의 높이, 블록 간의 간격을 달리하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였으며(표 1 참조), 각각의 방법으로 제조된 접합체에서의 기포 발생 정도를 확인하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예
UV 레진의 도포량
(g/m2)		 120 120 120 120 120 120
UV 레진의 온도(℃) 28 28 28 28 28 28
실내 온도(℃) 28 28 28 28 28 28
글라스 온도(℃) 28 28 28 28 28 28
도포 속도(cm/min) 1200 1200 1200 1200 1200 1200
도포 간격 (mm) 200 200 200 200 200 200
글라스 사이즈 (mm) 3000 ×1800 ×5 3000 ×1800 ×5 3000 ×1800 ×5 3000 ×1800 ×5 3000 ×1800 ×5 3000 ×1800 ×5
블록의 높이 (mm) A:15
B:30		 A:15
B:30		 A:15
B:30		 A:10
B:15		 A:30
B:50		 블록 미사용
블록 간 주 간격 (mm) 400 200 650 400 400 블록 미사용
기포 발생여부 및 발생 정도 기포 전혀 없음 기포 소량 발생 기포 다량 발생 기포 다량 발생 상부 글라스 깨짐 기포 다량 발생
높이가 낮은 A형 블록은 접합체의 양쪽 가로선(도 3의 제1가로선 및 제2가로선) 상에 각 올려두었고, 높이가 높은 B형 블록은 접합체의 한 쪽 세로선(도 3의 제1세로선, 21)에 올려두었다.
도 6에서 ①번 내지 ⑥번 블록에서의 각 블록간 간격(400 mm) 및 ⑧번 블록 간의 간격(400 mm)은 동일할 수 있으며, 이를 블록 간 주 간격이라 정의하였다. 실시예 2 및 실시예 3에서는 블록 간의 주 간격을 달리하여 이에 따른 기포 발생 정도를 확인하였다. 그 결과 블록 간의 주 간격을 400 mm로 했던 실시예 1과는 달리, 블록 간의 주 간격을 200 mm로 하여 블록을 많이 설치한 경우 기포가 소량으로 발생하였고(실시예 2), 블록 간의 주 간격을 650 mm로 하여 블록을 적게 설치한 경우에도 기포가 다량으로 발생함을 확인하였다(실시예 3).
한편, 실시예 4 및 실시예 5에서는 블록의 높이를 달리하였을 때 이에 따른 기포 발생 정도를 알아보았다. 실시예 1에서보다 낮은 높이의 블록(①번~⑦번 위치의 A형 블록의 높이: 10 mm, ⑧번 위치의 B형 블록의 높이: 15 mm)을 사용했을 경우 기포가 다량으로 발생함을 확인하였다(실시예 4). 반면 실시예 1에서보다 높은 높이의 블록(①번~⑦번 위치의 A형 블록의 높이: 30 mm, ⑧번 위치의 B형 블록의 높이: 50 mm)을 사용했을 경우에는 높이가 높아서 접착 도중 상부 글라스가 깨지는 현상을 확인하였다.
11: 제1가로선
12: 제2가로선
21: 제1세로선
22: 제2세로선

Claims (10)

  1. (a) 대면적의 투명한 재질로 이루어진 제1투명기판의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계;
    (b) 광경화 수지가 도포된 제1투명기판의 상부면 위로 고분자 분산형 액정(Polymer-Dispersed Liquid Crystal; PDLC) 필름을 맞댐하여 적층하는 단계;
    (c) 상기 고분자 분산형 액정 필름의 상부면에 광경화 수지를 도포하는 단계;
    (d) 상부면에 광경화 수지가 도포된 제1투명기판-PDLC 필름 적층체 위로 복수 개의 블록을 위치시키는 단계;
    (e) 대면적의 투명한 재질로 이루어진 제2투명기판을 상기 블록 위에 올려놓는 단계;
    (f) 흡착판을 포함하는 지그를 사용하여 블록을 순차적으로 제거하는 단계;
    (g) 합지된 제1투명기판-PDLC 필름-제2투명기판의 접합체를 압착하는 단계; 및
    (h) 상기 압착된 접합체 상에 빛을 조사하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 패널의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1투명기판 및 제2투명기판은 유리 또는 투명 아크릴인 것인 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광경화 수지는 UV경화 수지(UV resin) 또는 전자빔 경화 수지(Electron beam resin) 인 것인 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1투명기판 및 제2투명기판은 직사각형 형태이며, 상기 (d) 단계에서 복수 개의 블록은 직사각형 형태의 제1투명기판-PDLC 필름 적층체의 3개의 모서리 상에 나란히 배치된 것인 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계에서 블록이 배치되지 않은 모서리에 가까이 위치된 블록부터 순차적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계에서 제2투명기판의 상부면에 상기 지그의 흡착판을 위치시켜 제2투명기판을 흡착 및 고정시킨 후 블록을 제거하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 블록은 300 내지 600 mm의 간격으로 놓인 것인 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 블록은 직육면체 형태이며, 블록의 높이는 15 내지 30 mm인 것인 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1투명기판 및 제2투명기판의 가장자리에 비닐이 부착된 것인 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (g) 단계와 (h) 단계 사이에 흘러넘친 광경화 수지를 회수하는 단계;를 추가로 포함하는 제조 방법.
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