KR102404542B1

KR102404542B1 - 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102404542B1
Application number: KR1020200131254A
Authority: KR
Inventors: 송장근
Original assignee: 주식회사 알바트레이스
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-06-02
Also published as: KR102404542B9; KR20220075301A; KR20220048283A; US11726368B2; US20220113570A1; KR102630047B1; US20230213819A1; US11630352B2

Abstract

본 발명은, 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명ㅇㅔ따른 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터는 압력 및 온도 변화에도 영구변형을 최소화할 수 있는 강인성을 확보할 수 있다.
또한 파장조절형 에탈론 필터의 제조방법에 따라 공정상에서 에어버블 또는 진공이 액정 수용공간 내에 잔존하더라도 에탈론의 성능을 유지할 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터 및 그 제조방법{WAVELENGTH-CONTROLLED ETALON FILTER COMPRISING DOUBLE SEAL LINE AND MANUFACTURING METHOD OF THAT}

본 발명은 2중 씰라인을 가지는 파장가변형 액정 에탈론 필터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 광통신에 사용될 수 있는 파장 가변형 필터부품인 액정 에탈론 필터에 관한 것이다.

에탈론(Etalon) 또는 Fabry-Perot interferometer는 반사판을 포함하는 두 기판을 근접하여 평행하도록 설치를 할 경우 두 평행 거울면에서 빛이 다중반사(multi-reflection)에 의한 간섭현상에 의해 특정 파장에서의 빛만 투과가 되는 광학 부품소자이다. 에탈론은 광통신에 많이 사용되는 광학소자로 높은 효율과 높은 파장선택성의 장점이 있다. 특히 외부 cavity를 포함하는 파장가변 반도체 레이져에 사용될 수 있다.

이때 에탈론 cavity 내부에 액정층을 포함시켜 인가하는 전압에 따라 굴절률을 변조시킴으로써 선택파장을 전기적으로 변조시킬 수 있다. 이를 액정 에탈론 필터라고 하며, 이와 관련하여 미국 등록특허 US5,150,236 가 개시되어 있다.

그러나 종래의 파장조절형 에탈론은 내부에 채워져있는 액정이 압력이나 온도 등의 외부의 충격에 대하여 그 특성이 저하되거나 변형될 수 있어 성능을 유지하지 못하는 문제점이 있었다.

US patent 5,150,236 (1992년 9월 22일 등록)

M. W. Maeda, J. S. Patel, D. A. Smith, C. Lin, M. A. Saifi, A. V. Lehman, "An electronically Tunable Fiber Laser with a Liquid-Crystal Filter as the Wavelength-Tuning Element', IEEE Photonics Technology Letters, 2(11), 787-789, (1990).

본 발명은 종래의 파장조절형 에탈론 필터의 온도변화 및 압력변화에 따른 특성의 변화를 최소화할 수 있는 파장조절형 에탈론 필터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 서로 대면하는 면에 각각 반사막, 전극 및 배향막을 포함하는 한 쌍의 기판, 한 쌍의 기판 사이에 주입되는 액정을 밀봉할 수 있도록 구성되는 제1 씰라인 및 액정이 밀봉되는 공간을, 레이저가 통과하는 주 액정 수용공간 및 주 액정 수용공간의 외측에 구비되는 부 액정 수용공간으로 구분할 수 있도록 구성되는 제2 씰라인를 포함하며, 제1 씰라인은 주 액정 수용공간과 부 액정 수용공간에 주입된 액정이 유체소통될 수 있도록 구성되는 부 주입구를 포함하는 파장 조절형 에탈론이 제공될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 서로 대면하는 면에 각각 반사막, 전극 및 배향막을 포함하는 한 쌍의 기판과 상기 한 쌍의 기판 사이에 주입되는 액정을 밀봉할 수 있도록 구성되는 제1 씰라인 및 상기 액정이 밀봉되는 공간을, 레이저가 통과하는 주 액정 수용공간 및 상기 주 액정 수용공간의 외측에 구비되는 부 액정 수용공간으로 구분할 수 있도록 구성되는 제2 씰라인을 포함하며, 상기 제2 씰라인은 상기 주 액정 수용공간과 상기 부 액정 수용공간에 주입된 액정이 유체소통될 수 있도록 구성되는 부 주입구를 포함하며, 액정이 주입되더라도 잔류 공기 또는 진공이 부 액정 수용공간 중 최외곽에 치우쳐 위치하고, 제1 씰라인과 제2 씰라인 간 간격은 잔류공기 또는 진공이 위치하는 공간이 그렇지 않은 공간보다 더 넓게 형성되는 파장 조절형 에탈론이 제공될 수 있다.

한편, 제1 씰라인은, 한 쌍의 기판이 제1 씰라인과 가결합된 상태에서 액정을 주 액정 수용공간 및 부 액정 수용공간으로 주입할 수 있도록 일측이 개방되어 형성되는 주 주입구를 포함할 수 있다.

또한, 주 주입구와 부 주입구는 기판의 평면상의 중심에서 서로 다른 방향으로 형성될 수 있다.

한편, 제2 씰라인의 양측은 제1 씰라인의 두 지점과 연결될 수 있다.

한편, 주 액정 수용공간은 부 액정 수용공간보다 넓게 구성될 수 있다.

나아가, 제2 씰라인은 주 액정 수용공간이 원형, 직사각형, 정사각형 중 하나의 모양이 될 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 제2 씰라인은, 부 액정 수용공간측을 향하여 소정길이로 연장되어 형성되는 적어도 하나의 돌출부를 더 포함할 수 있다.

한편, 제2 씰라인은 제1 씰라인의 폭보다 얇게 도포될 수 있다.

또한, 제1 씰라인은 닫힌 경로를 형성할 수 있다.

한편, 제2 씰라인은 제1 씰라인의 내측에 제2 씰라인과 접촉되지 않고 형성될 수 있다.

또한, 제2 씰라인은 부 액정 수용공간이 원형, 직사각형, 정사각형 중 하나의 모양이 될 수 있도록 구성될 수 있다.

나아가, 제2 씰라인은, 부 액정 수용공간측을 향하여 소정길이로 연장되어 형성되는 적어도 하나의 돌출부를 더 포함할 수 있다.

한편, 제2 씰라인의 일측과 제2 씰라인의 일측을 연결하는 제3 씰라인을 포함하며, 제3 씰라인은 부 주입구와 이격된 지점에 구비될 수 있다.

추가로, 제1 기판 및 제2 기판의 일면 각각에 반사막, 전극 및 배향막을 생성하는 단계, 액정이 주입되는 주 주입구를 제외하고 부 액정 수용공간의 경계를 따라 제1 기판의 일면상에 제1 씰라인을 도포하는 단계, 제1 씰라인의 내측에 부 주입구를 제외하고 주 액정 수용공간과 부 액정 수용공간의 경계를 따라 제1 기판의 일면상에 제2 씰라인을 도포하는 단계, 제2 기판과 제1 기판을 서로 정렬하고 임시고정하여 기판조립체를 생성하는 단계, 주 주입구를 통하여 액정을 주입하여 주 액정 수용공간 및 부 액정 수용공간에 순차적으로 액정을 주입하는 단계 및 주 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하는 파장 조절형 에탈론의 제조 방법이 제공될 수 있다.
추가로, 제1 기판 및 제2 기판의 일면 각각에 반사막, 전극 및 배향막을 생성하는 단계와 액정이 주입되는 주 주입구를 제외하고 부 액정 수용공간의 경계를 따라 상기 제1 기판의 일면상에 제1 씰라인을 도포하는 단계와 상기 제1 씰라인의 내측에 부 주입구를 제외하고 주 액정 수용공간과 상기 부 액정 수용공간의 경계를 따라 상기 제1 기판의 일면상에 제2 씰라인을 도포하는 단계와 상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 서로 정렬하고 임시고정하여 기판조립체를 생성하는 단계와 상기 주 주입구를 통하여 액정을 주입하여 상기 주 액정 수용공간 및 상기 부 액정 수용공간에 순차적으로 액정을 주입하는 단계 및 상기 주 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하며, 액정이 주입되더라도 잔류 공기 또는 진공이 부 액정 수용공간 중 최외곽에 치우쳐 위치하고, 제1 씰라인과 제2 씰라인 간 간격은 잔류공기 또는 진공이 위치하는 공간이 그렇지 않은 공간보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법이 제공될 수 있다.

한편, 부 주입구는 주 주입구로부터 이격된위치에 형성될 수 있다.

한편, 제2 씰라인의 양측은 제1 씰라인 중 주 주입구와 인접한 지점과 연결될 수 있다.

한편, 액정을 주입하는 단계는, 기판조립체를 진공상태에 노출시키는 단계, 주 주입구를 액정용기에 수용된 액정의 상면에 접촉시키는 단계 및 진공상태를 해제하여 액정이 주 액정 수용공간 및 부액정 수용공간으로 주입되는 단계를 포함할 수 있다.

추가로, 제1 기판 및 제2 기판의 일면 각각에 반사막, 전극 및 배향막을 생성하는 단계, 내측에 부 액정 수용공간이 형성될 수 있도록 폐쇄된 경로를 따라 제1 기판의 일면상에 제1 씰라인을 도포하는 단계, 제1 씰라인의 내측에 부 주입구를 제외하고 주 액정 수용공간과 부 액정 수용공간의 경계를 따라 제1 기판의 일면상에 제2 씰라인을 도포하는 단계, 주 액정 수용공간에 액정을 도포하는 단계 및 제2 기판과 제1 기판을 서로 정렬하고 밀착시켜 고정하는 단계를 포함하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법이 제공될 수 있다.

한편, 고정하는 단계는, 제1 기판과 제2 기판이 밀착됨에 따라 액정이 주 액정 수용공간에서 부 주입구를 통하여 부 액정 수용공간으로 이동시킬 수 있다.

한편, 제2 씰라인을 도포하는 단계는, 제1 씰라인과 접촉되지 않게 제2 씰라인을 도포할 수 있다.

또한, 액정을 도포하는 단계 이전, 제2 씰라인의 일측과 제1 씰라인의 일측을 연결하는 제3 씰라인을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터 및 그 제조방법은 압력 및 온도 변화에도 영구변형을 최소화할 수 있는 강인성을 확보할 수 있다.

또한 파장조절형 에탈론 필터의 제조 공정상에서 에어버블 또는 진공이 액정 수용공간내에 잔존하더라도 에탈론의 성능을 유지할 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술인 파장조절형 에탈론의 단면도이다.
도 2는 종래기술인 파장조절형 에탈론의 다른예의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타난 파장조절형 에탈론의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예인 에탈론 필터의 평면도이다.
도 5는 도 4의 I-I' 및 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 제1 실시예인 에탈론 필터의 잔류공기량에 따른 액정의 상태를 나타낸 개념도이다.
도 7은 제1 실시예인 에탈론 필터의 열충격에 대한 삽입손실을 종래의 에탈론과 비교하여 도시한 그래프이다.
도 8은 제1 실시예인 에탈론 필터의 투과 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 9는 제1 실시예의 변형예인 파장조절형 에탈론의 씰라인이 나타난 개념도이다.
도 10은 제1 실시예의 다른 변형예가 나타난 개념도이다.
도 11은 제1 실시예의 또 다른 변형예가 나타난 개념도이다.
도 12는 제1 실시예에 돌출부가 추가된 변형예가 나타난 개념도이다.
도 13은 제1 실시예에서 제2 씰라인의 형태에 따른 액정상태를 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명에 따른 제2 실시예인 파장조절형 에탈론의 개념도이다.
도 15는 제2 실시예의 변형예가 나타난 개념도이다.
도 16은 제2 실시예에서 제2 씰라인의 형태에 따른 액정상태를 도시한 개념도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제3 실시예인 파장조절형 에탈론의 제조 방법의 순서도이다.
도 18은 제3 실시예에서 액정을 주입하는 단계의 상세한 순서도이다.
도 19는 제3 실시예에서 액정을 주입하는 단계에 따른 개념도이다.
도 20은 본 발명에 따른 제4 실시예인 파장조절형 에탈론의 제조 방법의 순서도이다.
도 21은 제4 실시예에서 액정을 도포하는 단계에 따른 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정 에탈론 필터 및 그 제조방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 파장조절형의 구조에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래기술인 파장조절형 에탈론(1)의 단면도이다.

도 1은 기존 에탈론(1) 셀의 단면도이다. 도시된 바와 같이 에탈론(1)은 제1 기판(100), 제2 기판(200), 씰라인(400)을 포함하여 구성된다.

제1 기판(100)에는 제1 저반사막(120)(antireflection coating), 제1 모기판(110), 제1 반사코팅막(130)(high reflection coating)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 저반사막(120)은 제1 모기판(110)의 외측방향의 제1 외측면에 구비되며, 제1 반사코팅막(130)은 제1 모기판(110)의 내측면인 제1 내측면에 구비될 수 있다. 여기서, 제1 모기판(110)은 유리나 수정 등의 무색 투명한 재료를 포함하는 판을 뜻한다. 제1 반사코팅막(130)은 일반적으로 유전층을 적층하여 만든 유전반사막(dielectric mirror)가 사용될 수 있으며, 반사율은 95%이상이 될 수 있다. 제1 반사코팅막(130)은 수 μm 내지 수 mm 로 형성될 수 있다.

제2 기판(200)은 제1 기판(100)에 대응되어 대칭적으로 구성되며, 구체적으로 제2 모기판(210)의 외측방향인 제2 외측면 측에 제2 저반사막(220), 내측면 측에 제2 반사코팅막(230)이 구비될 수 있다.

제1 기판(100)과 제2 기판(200)은 제1 반사코팅막(130) 및 제2 반사코팅막(230)이 대향되는 방향으로 결합되며, 소정간격 이격되어 결합된다.

씰라인(400)은 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 일정한 간격으로 유지될 수 있도록 내측면 측에 구비된다.

한편, 이러한 에탈론(1)의 형상은 정면에서 보았을 때, 사각형상으로 이루어지며, 일반적으로 가로세로가 1cm 이하의 크기로 제작될 수 있다.

한편, 에탈론(1)은 중심부분에 레이저 빔이 통과하게 되는 레이저 통과 영역(L)이 결정되며, 레이저 통과 영역(L)에 있는 액정(300)의 상태에 따라 레이저 빔의 필터링이 이루어질 수 있다.

한편, 액정(300) 에탈론 필터(1)의 광 산란성을 억제하기 위하여 액정 수용공간(1000) 내부에는 일반적으로 스페이서를 형성하지 않는다. 따라서 샐갭의 균일도는 씰라인에 의해 큰 영향을 받게 되고, 또한 외부의 온도나 압력 등의 충격에 대한 내충격성도 씰라인의 모양에 의해 큰 영향을 받게 된다.

도 2는 종래기술인 파장조절형 에탈론(1)의 다른예의 단면도이며, 도 3은 도 2에 나타난 파장조절형 에탈론(1)의 평면도이다.

전술한 종래의 에탈론(1)과 달리, 도 2에는 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 서로 어긋나있는 형태로 구성된 형태가 도시되어 있다. 이 경우 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 크기가 동일하더라도 각각의 일측에는 외부의 전선이 연결되기 위한 공간에 접근이 용이해질 수 있다.

한편 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 액정(300)층이 구비되며, 전술한 실시예와 작동원리는 동일하게 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 에탈론의 중심부에는 씰라인에 의해 액정(300)이 주입되어 있고, 레이저 통과 영역(L)이 형성되는 것을 확인할 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 제1 실시예인 에탈론 필터(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 본 실시예에서는 전술한 종래기술인 에탈론 필터(1)의 구성을 포함할 수 있으며, 동일한 구성요소에 대하여는 중복기재를 피하기 위하여 그 설명을 생략하고, 차이가 있는 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예인 에탈론 필터(1)의 평면도이며, 도 5는 도 4의 I-I' 및 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예인 에탈론 필터(1)는 씰라인이 제1 씰라인(410) 및 제2 씰라인(420)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 씰라인(410)과 제2 씰라인(420)은 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 구비되어 액정 수용공간(1000)을 형성하도록 구성될 수 있다.

제1 씰라인(410)은 제1 기판(100)의 평면방향을 따라 액정(300)이 주입되는 공간을 정의할 수 있도록 주 주입구(411)를 제외한 영역에 형성될 수 있다. 액정(300)이 액정 수용공간(1000)에 주입된 뒤 주 주입구(411)를 밀봉하게 되면 제1 씰라인(410)에 의해 제1 기판(100) 및 제2 기판(200) 사이에 주입된 액정(300)이 고정될 수 있다.

제1 씰라인(410)의 내측에는 주 액정 수용공간(1100)과 부 액정 수용공간(1200)이 형성될 수 있다.

주 액정 수용공간(1100)은 레이저 통과 영역(L)이 정의되는 영역이며, 부 액정 수용공간(1200)은 열충격 또는 압력의 발생시 주 액정 수용공간(1100)에 수용된 액정(300)의 양이 일정하게 유지될 수 있도록 주 액정 수용공간(1100)과 유체소통되어 액정(300)의 유동이 이루어지도록 구성된다.

제2 씰라인(420)은 주 액정 수용공간(1100)과 부 액정 수용공간(1200)을 구별할 수 있도록 구성된다. 제2 씰라인(420)은 제1 씰라인(410)에 의해 형성되는 액정 수용공간(1000) 내에 구비되며, 레이저 통과 영역(L)을 감싸는 경로를 따라 형성될 수 있다. 제2 씰라인(420)은 일측이 단절, 즉 일부를 생략하고 소정경로를 따라 형성될 수 있으며, 생략된 부분은 주 액정 수용공간(1100)과 부 액정 수용공간(1200) 사이의 유채소통을 위한 부 주입구(421)로 기능할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 제2 씰라인(420)은 레이저 통과 영역(L)이 내측에 배치될 수 있도록 도 4 상에서 하측에 구비된 제1 씰라인(410)의 양측에서부터 상측방향으로 소정길이로 연장되며, 상측에서는 서로 가까워지는 방향으로 연장되어 구비된다. 최종적으로 한 쌍의 제2 씰라인(420)은 서로 연결되지 않고 일부가 개방된 상태로 구비될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 액정(300)의 주입은 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 제1 씰라인(410) 및 제2 씰라인(420)에 의해 서로 고정된 상태에서 이루어지게 된다. 이때 외부로부터 주 주입구(411)를 통하여 액정(300)을 주입을 시작하며, 주 주입구(411)를 통과한 액정(300)은 주 액정 수용공간(1100)에 먼저 주입되고, 이후 부 주입구(421)를 통과하여 부 액정 수용공간(1200)으로 주입된다. 이후 부 액정 수용공간(1200) 중 부 주입구(421)로부터 가까운 공간부터 액정(300)이 채워지게 된다.

도 6은 제1 실시예인 에탈론 필터(1)의 잔류공기량에 따른 액정(300)의 상태를 나타낸 개념도이다. 한편, 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위하여 전극(140), 배향막(150) 및 와이어(500)를 생략하고 씰라인 및 액정 수용공간(1000)을 강조하여 나타내었다.

도 6을 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 액정(300)이 주 주입구(411)를 통하여 주 액정 수용공간(1100) 및 부 액정 수용공간(1200)에 주입되므로 잔류 공기 또는 진공(V)이 액정 수용공간(1000)에 남아있더라도 부 액정 수용공간(1200) 중 최외곽에 치우쳐 위치할 수 있다. 따라서 액정(300)의 양이 부족하더라도 레이저 통과 영역(L)이 형성되는 주 액정 수용공간(1100)에는 영향을 미치지 않게 된다. 한편, 주 액정 수용공간(1100)은 부 액정 수용공간(1200)보다 넓게 구성될 수 있어 부 액정 수용공간(1200)이 존재함에 따라 레이저 통과 영역(L)에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 된다.

도 7은 제1 실시예인 에탈론 필터(1)의 열충격에 대한 삽입손실을 종래의 에탈론(1)과 비교하여 도시한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 종래의 단일 씰라인을 갖는 에탈론 필터(1)와 2중 씰라인을 갖는 본 발명의 제1 실시예에 대하여 120도에서 12시간 열처리를 하여 열충격을 가한 이후의 삽입손실 측정값이 구체적으로 나타나 있다. 종래의 단일 씰라인을 갖는 에탈론 필터(1)에서는 삽입손실이 약 5.7 내지 6.5 dB의 손실이 나타나고 있으나, 본 발명에 따른 제1 실시예에서는 0.75 내지 1.1 dB의 손실이 나타나고 있어 삽입 손실이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있다. 또한 열충격에 따른 액정(300) 수용 형태의 변화 또한 확인할 수 있으며, 종래의 에탈론 필터(1)는 액정 수용공간(1000) 전체에 액정(300) 수용 상태에 영향이 발생하나, 본 발명에 따른 제1 실시예는 액정 수용공간(1000)의 열충격에 따라 부 액정 수용공간(1200)에 수용되어 있던 액정(300)의 일부가 주 액정 수용공간(1100)으로 이동하면서 주 액정 수용공간(1100)의 액정(300) 수용상태의 변화를 최소화하고 있다.

도 8은 제1 실시예인 에탈론 필터(1)의 투과 스펙트럼을 도시한 그래프이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 제1 실시예에 대하여 8 내지 19V 까지 1V 단위로 전압을 조절하였을 때 투과 스펙트럼을 나타내고 있으며, 전압에 따라 원하는 파장의 레이저를 필터링할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 9는 제1 실시예의 변형예인 파장조절형 에탈론(1)의 씰라인이 나타난 개념도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 실시예는 제2 씰라인(420)이 다양한 형태로 변형될 수 있다. 제2 씰라인(420)은 주 주입구(411)를 형성하는 제1 씰라인(410)에 인접한 두 지점에서 소정길이로 연장된 뒤, 사각 형태의 경로를 따라 레이저 투과 영역을 감싸게 되며, 주 주입구(411)를 마주보는 이격된 지점에 부 주입구(421)가 형성될 수 있다(도 9(a)). 또한 제2 씰라인(420)은 원형 경로를 따라 형성될 수 있으며(도 9(b)), 이 경우에도 부 주입구(421)가 주 주입구(411)와 마주보는 이격된 지점에 형성될 수 있다.

도 10은 제1 실시예의 다른 변형예가 나타난 개념도이다.

도 10을 참조하면, 도 9에서 설명한 제1 실시예의 변형예와 달리 부 주입구(421)가 한 쌍으로 구성된 변형예가 도시되어 있다. 한 쌍의 부 주입구(421)는 레이저 통과 영역(L)을 중심으로 주 주입구(411)와 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 결국, 도 10에 나타난 제1 실시예의 변형예에서도 액정(300)의 주입시, 주 주입구(411)를 통과한 액정(300)이 주 액정 수용공간(1100)에 채워진뒤 부 액정 수용공간(1200)에 주입될 수 있도록 구성된다.

도 11은 제1 실시예의 또 다른 변형예가 나타난 개념도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에서는 전술한 변형예와 제2 씰라인(420)의 형태는 동일하나, 제2 씰라인(420)의 두께가 다르게 구성될 수 있다. 여기서 두께는 평면방향으로의 두께, 즉 제2 씰라인(420)의 폭을 뜻한다. 한편, 본 변형예에서도 전술한 실시예와 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 씰라인의 두께는 동일하게 구성되어 제2 씰라인(420)을 통과하여 액정(300)이 유동하는 것은 여전히 방지된다.

제2 씰라인(420)은 액정 수용공간(1000) 내에서 액정(300)의 유동 방향을 결정짓게 되며, 외부로의 액정(300)의 유출과는 무관한 기능을 한다. 따라서 제2 씰라인(420)은 액정(300)이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 제1 씰라인(410)보다 폭이 얇게 구성될 수 있다.

한편 도시되지는 않았으나, 제2 씰라인(420)은 제1 씰라인(410)보다 폭이 넓게 구성될 수 있다.

도 12는 제1 실시예에 돌출부(422)가 추가된 변형예가 나타난 개념도이다.

도 12를 참조하면 제1 실시예는 제2 씰라인(420)에 부 액정 수용공간(1200) 측으로 소정길이로 연장되어 형성되는 돌출부(422)가 구비될 수 있다. 돌출부(422)는 복수로 구성될 수 있으며, 부 액정 수용공간(1200)을 복수의 공간으로 구획하여 액정(300)이 수용될 수 있도록 도움을 준다.

도 13은 제1 실시예에서 제2 씰라인(420)의 형태에 따른 액정(300)상태를 도시한 개념도이다.

도 13을 참조하면, 제2 씰라인(420)의 형태가 사각형(도 13(a),(b))인 경우와 원형(도 13(c))으로 형성된 경우, 액정(300)은 주 액정 수용공간(1100)에는 가득 채워진 상태가 되며, 나머지 액정(300)이 부 액정 수용공간(1200)에 채워진 상태로 유지될 수 있다. 이때 열충격 또는 외부 압력이 작용하는 경우에도 주 액정 수용공간(1100)에 주입된 액정(300)의 양은 유지되어 필터링 성능을 유지할 수 있게 된다.

이하에서는 도 14 내지 도 16를 참조하여 본 발명에 따른 제2 실시예인 파장 조절형 에탈론(1)에 대하여 설명하도록 한다. 한편, 본 실시예에서도 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있으며, 동일한 구성요소는 중복기재를 피하기 위하여 설명을 생략하고 차이가 있는 구성에 대하여만 설명하도록 한다.

도 14는 본 발명에 따른 제2 실시예인 파장조절형 에탈론(1)의 개념도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에서 파장조절형 에탈론(1)은 액정(300)을 적하(drop)하여 생성될 수 있다. 이 경우 제1 기판(100)의 내측면에 제1 씰라인(410)과 제2 씰라인(420)을 도포한 상태에서 적정량의 액정(300)을 적하(drop)하며, 제2 기판(200)을 제1 기판(100)에 밀착시켜 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 고정하게 된다. 본 실시예에서는 액정(300)을 적하하므로 주 주입구(411)가 생략되어 있으며, 부 주입구(421)만이 형성되어 있다.

본 실시예에서는 제1 씰라인(410)이 닫힌경로를 형성하여 액정(300)이 외측으로 유출되는 것을 방지하도록 구성된다. 제2 씰라인(420)은 제1 씰라인(410)의 내측에 구비되며 부 주입구(421)가 형성될 수 있도록 일측이 개방된 경로로 형성된다. 제2 씰라인(420)은 제1 씰라인(410)과 만나지 않고 사각형(도 14(a),(c)) 경로를 형성하거나 원형(도 14(b),(d)) 경로를 형성할 수 있다. 또한 부 주입구(421)는 일측에 형성되거나(도 14(a),(b)), 서로 마주보는 경로상에 한 쌍으로 형성될 수 있다(도 14(c),(d)).

도 15는 제2 실시예의 변형예가 나타난 개념도이다.

도 15를 참조하면, 제2 씰라인(420)의 일측에는 개방된 부 주입구(421)가 형성되며, 부 액정 수용공간(1200)측으로 연장되어 형성되는 돌출부(422)를 포함할 수 있다. 또한 부 주입구(421)와 마주보는 제2 씰라인(420) 상에서 제1 씰라인(410)과 연결되는 제3 씰라인(430)이 구비될 수 있다. 제3 씰라인(430)이 구비됨으로써 제3 씰라인(430)을 경계로 부 액정 수용공간(1200) 내에서 액정(300)의 유체소통이 방지되므로, 액정(300)의 이동이 제3 씰라인(430) 양측에서 각각 이루어질 수 있다.

도 16은 제2 실시예에서 제2 씰라인(420)의 형태에 따른 액정(300)상태를 도시한 개념도이다.

도 16을 참조하면, 본 실시예는 액정(300)의 적하량이 부족하더라도 부 액정 수용공간(1200)의 일부만이 채워지지 못한 상태가 되며, 주 액정 수용공간(1100)에는 완전히 액정(300)이 채워진 상태가 된다. 따라서 액정(300)의 적하량에 대한 마진이 커질 수 있어 제조 공정률이 향상될 수 있게 된다.

또한 본 실시예에서도 열충격 또는 외부로부터 압력이 작용하면, 부 액정 수용공간(1200)에 채워진 액정(300)의 양에 변화가 발생하게 된다. 그러나 주 액정 수용공간(1100)에는 적정량의 액정(300)이 유지될 수 있어 열충격 또는 압력이 가해지더라도 레이저 필터링 성능을 유지할 수 있게 된다.

도 17은 본 발명에 따른 제3 실시예인 파장조절형 에탈론(1)의 제조 방법의 순서도이며, 도 18은 제3 실시예에서 액정(300)을 주입하는 단계의 상세한 순서도이며, 도 19는 제3 실시예에서 액정(300)을 주입하는 단계에 따른 개념도이다.

도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 제3 실시예인 파장조절형 에탈론(1)의 제조 방법은, 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 일면 각각에 반사막, 전극(140) 및 배향막(150)을 생성하는 단계(S100), 제1 씰라인(410)을 도포하는 단계(S200), 제2 씰라인(420)을 도포하는 단계(S300), 기판조립체를 생성하는 단계(S400), 액정(300)을 주입하는 단계(S500) 및 주 주입구(411)를 밀봉하는 단계(S600)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 일면 각각에 반사막, 전극(140) 및 배향막(150)을 생성하는 단계(S100)는 에탈론(1)이 조립되었을 때 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)이 서로 마주보는 면에 반사막, 전극(140) 및 배향막(150)을 생성하는 단계에 해당한다.

제1 기판(100) 및 제2 기판(200)은 하나의 시트에서 동시에 생성될 수 있으며 서로 동일한 구성으로 구성될 수 있다. 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 제작시, 모재인 시트의 일면에는 저반사막이 코팅(antireflection coating)되며, 반대면에는 반사코팅막(high reflection coating)을 먼저 형성시킬 수 있다.

이후 반사코팅막에 투명전극(140)을 생성시킬 수 있다. 투명전극(140)은 사진식각공정으로 생성할 수 있으며, 패턴을 이용하여 형성될 수 있다.

배향막(150)은 투명전극(140)을 덮으며, 액정(300)층과 접촉되는 막으로 형성된다.배향막(150)은 쉐도우 마스크(M)를 이용하여 무기절연막으로 생성될 수 있다. 배향막(150)은 화학기상증착방식(CVD), 열증착방법 또는 물리적기상증착(PVD) 등의 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 쉐도우 마스크에 형성된 패턴은 마스크를 관통하며 정해진 영역에 배향막(150)을 형성될 수 있다. 패턴은 하나의 모재를 이용하여 생산할 수 있는 기판 배열에 따라 결정될 수 있다.

제1 씰라인(410)을 도포하는 단계(S300)는 액정 수용공간(1000)이 정의될 수 있도록 제1 기판(100)의 반사코팅막 상에 씰 부재를 도포하는 단계에 해당한다. 제1 씰라인(410)은 제1 기판(100)의 중심부분에 형성되는 레이저 통과 영역(L)의 주변을 따라 도포될 수 있다. 제1 씰라인(410)은 제1 기판(100)의 외곽 모서리부분에 주 주입구(411)가 형성될 수 있도록 일부의 경로를 생략하여 도포될 수 있다.

제2 씰라인(420)을 도포하는 단계(S400)는 제1 씰라인(410)에 의해 형성된 액정 수용공간(1000) 내에 씰런트를 도포하는 단계에 해당한다. 제2 씰라인(420)은 주 주입구(411)의 인접한 제1 씰라인(410)상에서 시작하여 주 주입구(411)와 이격된 부 주입구(421)를 제외한 영역에 씰런트를 도포하여 형성될 수 있다. 제2 씰라인(420)은 사각경로, 원형경로를 따라 도포될 수 있다.

기판조립체를 생성하는 단계(S500)는 제2 기판(200)을 제1 씰라인(410) 및 제2 씰라인(420)이 도포된 제1 기판(100)에 밀착시켜 고정하는 단계에 해당한다. 한편 제1 씰라인(410) 및 제2 씰라인(420)을 형성하는 씰런트(sealant)에는 스페이서(spacer) 또는 폴리머구(polymer bead)가 혼합될 수 있다. 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 밀착시킬 때 폴리머구 또는 스페이서는 크기가 균일하므로 그 외경과 유사하게 기판 사이의 갭이 결정될 수 있다.

액정(300)을 주입하는 단계(S600)는 기판조립체 내에 형성된 주 액정 수용공간(1100) 및 부 액정 수용공간(1200)에 액정(300)을 주입하는 단계에 해당한다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 액정(300)을 주입하는 단계(S500)는 기판조립체를 진공상태에 노출시키는 단계(S510), 주 주입구(411)를 액정(300)용기에 수용된 액정(300)의 상면에 접촉시키는 단계(S520), 진공상태를 해제하는 단계(S530), 액정 수용공간(1000)에 액정(300)을 주입하는 단계(S540) 및 부 액정 수용공간(1200)에 액정(300)을 주입하는 단계(S550)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 19(a)를 참조하면, 기판조립체를 진공상태에 노출시키는 단계(S510)는 공정 챔버(2) 내의 환경을 진공으로 형성하는 단계에 해당한다. 진공 챔버 내에는 기판 및 액정(300)이 적재된 액정용기(3)가 구비될 수 있다.

도 19(b)를 참조하면, 주 주입구(411)를 액정용기(3)에 수용된 액정(300)의 상면에 접촉시키는 단계(S520)는 진공 상태에서 주 주입구(411)를 액정(300)용기로 접근시키고 기판 조립체를 세운 상태에서 액정(300)의 수면상에 접촉시키는 단계에 해당한다.

도 19(c)를 참조하면, 진공상태를 해제하는 단계(S530)는 공정 챔버 내부의 진공을 해제하여 진공 챔버(2) 내부의 압력을 증가시키는 단계에 해당한다.

도 19(d)를 참조하면, 액정 수용공간(1000)에 액정(300)을 주입하는 단계(S540) 및 부 액정 수용공간(1200)에 액정(300)을 주입하는 단계(S550)는 공정 챔버 내부의 압력이 증가됨에 따라 자연스럽게 액정(300)이 주 주입구(411)를 통하여 액정 수용공간(1000)으로 주입되는 단계이다.

액정 수용공간(1000)은 제1 씰라인(410)에 의해 제1 기판(100) 및 제2 기판(200) 사이를 밀봉하고 있어 압력차이에 의해 주 주입구(411)를 통하여 액정(300)이 주입될 수 있다. 이때 먼저 주 액정 수용공간(1100) 내에 액정(300)이 주입된 이후 부 주입구(421)를 통하여 액정(300)이 부 액정 수용공간(1200) 내로 주입되면서 전체 액정 수용공간(1000)에 액정(300)이 주입될 수 있다.

주 주입구(411)를 밀봉하는 단계(S600)는 주 주입구(411)를 씰런트를 이용하여 밀봉하는 단계에 해당한다.

한편, 도시되지는 않았으나, 씰라인을 경화시키는 경화단계를 포함할 수 있으며, 경화단계는 UV 등 종래에 널리 사용되는 실런트의 경화방법을 이용하여 수행될 수 있다.

이하에서는 도 20 및 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 제4 실시예인 파장조절형 에탈론(1)의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 20은 본 발명에 따른 제4 실시예인 파장조절형 에탈론(1)의 제조 방법의 순서도이며, 도 21은 제4 실시예에서 액정(300)을 적하하는 단계에 따른 개념도이다.

도 20을 참조하면, 제4 실시예는 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 일면에 각각 반사막, 전극(140) 및 배향막(150)을 생성하는 단계(S1000), 제1 씰라인(410)을 도포하는 단계(S2000), 부 주입구(421)를 제외하고 제2 씰라인(420)을 도포하는 단계(S3000), 액정(300)을 적하하는 단계(S4000) 및 기판을 고정하는 단계(S5000)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 일면에 각각 반사막, 전극(140) 및 배향막(150)을 생성하는 단계(S1000)는 제3 실시예에서와 동일하게 수행될 수 있다.

제1 씰라인(410)을 도포하는 단계(S2000)는 제1 기판(100)의 일측면에 닫힌 경로를 형성하는 씰런트를 도포하는 단계에 해당한다.

부 주입구(421)를 제외하고 제2 씰라인(420)을 도포하는 단계(S3000)는 제1 씰라인(410)에 의해 형성된 닫힌 경로 내부에 씰런트를 도포하는 단계에 해당한다(도 21(a)). 일 예로서, 제2 씰라인(420)은 제1 씰라인(410)과 만나지 않으며, 제2 씰라인(420)이 생성되었을 때 내측에 레이터 통과영역이 생성되도록 중심부분을 둘러싸는 형태로 도포될 수 있다. 다만, 제2 씰라인(420)이 제1 씰라인(410)과 만나지 않는 예에 대하여 설명하였으나, 제2 씰라인(420)과 제1 씰라인(410)을 연결하는 제3 씰라인(430)이 추가로 구비될 수 있다.(미도시)

액정(300)을 적하하는 단계(S4000)는 액정(300)을 제2 씰라인(420)의 내측, 측 주 액정 수용공간(1100)에 적하하는 단계에 해당한다(도 21(b)). 이때 액정(300)이 너무 많으면 조립이후 기판조립체가 볼록해지므로 적절한 양을 적하하는 것이 바람직하다.

기판을 고정하는 단계(S5000)는 액정(300)을 주 액정 수용공간(1100)에 적하한뒤 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 서로 밀착시키게 되며, 이때 액정(300)은 주 액정 수용공간(1100)에 가득차게 되면 부 주입구(421)를 통하여 부 액정 수용공간(1200)측으로 유동하게 된다(도 21(c)). 이후 씰런트를 경화시켜 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)을 고정시킬 수 있다.

본 실시예에서는 액정(300)을 주 액정 수용공간(1100)에 수용될 수 있는 액정(300)의 양보다는 많고, 전체 액정(300) 수용 공간에 수용될 수 있는 액정(300)의 양보다는 적게 적하하더라도 제2 씰라인(420)에 의해 주 액정 수용공간(1100)에는 적정한 양의 액정(300)이 유지될 수 있으므로 액정(300)의 양에 대한 마진이 커져서 공정성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 2중 씰라인을 갖는 파장가변형 액정(300) 에탈론 필터 및 그 제조방법은 압력 및 온도 변화에도 영구변형을 최소화할 수 있는 강인성을 확보할 수 있다.

또한 파장조절형 에탈론 필터(1)의 제조 공정상에서 에어버블 또는 진공이 액정 수용공간(1000)내에 잔존하더라도 에탈론(1)의 성능을 유지할 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

1: 에탈론
100: 제1 기판 110: 제1 모기판
120: 저반사막 130: 반사코팅막
140: 전극 150: 배향막
200: 제2 기판
300: 액정(300)
410: 제1 씰라인 411: 주주입구
420: 제2 씰라인 421: 부주입구
422: 돌출부 430: 제3 씰라인
500: 와이어
1000: 액정수용공간
1100: 주 액정 수용공간 1200: 부 액정 수용공간
L: 레이저 통과 영역

Claims

서로 대면하는 면에 각각 반사막, 전극 및 배향막을 포함하는 한 쌍의 기판;
상기 한 쌍의 기판 사이에 주입되는 액정을 밀봉할 수 있도록 구성되는 제1 씰라인; 및
상기 액정이 밀봉되는 공간을, 레이저가 통과하는 주 액정 수용공간 및 상기 주 액정 수용공간의 외측에 구비되는 부 액정 수용공간으로 구분할 수 있도록 구성되는 제2 씰라인을 포함하며,
상기 제2 씰라인은 상기 주 액정 수용공간과 상기 부 액정 수용공간에 주입된 액정이 유체소통될 수 있도록 구성되는 부 주입구를 포함하며,
액정이 주입되더라도 잔류 공기 또는 진공이 부 액정 수용공간 중 최외곽에 치우쳐 위치하고,
제1 씰라인과 제2 씰라인 간 간격은 잔류공기 또는 진공이 위치하는 공간이 그렇지 않은 공간보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
제1 항에 있어서,
상기 제1 씰라인은,
상기 한 쌍의 기판이 제1 씰라인과 가결합된 상태에서 상기 액정을 상기 주 액정 수용공간 및 상기 부 액정 수용공간으로 주입할 수 있도록 일측이 개방되어 형성되는 주 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
제2 항에 있어서,
상기 주 주입구와 상기 부 주입구는 상기 기판의 평면상의 중심에서 서로 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
제3 항에 있어서,
상기 제2 씰라인의 양측은 상기 제1 씰라인의 두 지점과 연결되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
제4 항에 있어서,
상기 주 액정 수용공간은 상기 부 액정 수용공간보다 넓게 구성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
제5 항에 있어서,
상기 제2 씰라인은 상기 주 액정 수용공간이 원형, 직사각형, 정사각형 중 하나의 모양이 될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론.
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제1 기판 및 제2 기판의 일면 각각에 반사막, 전극 및 배향막을 생성하는 단계;
액정이 주입되는 주 주입구를 제외하고 부 액정 수용공간의 경계를 따라 상기 제1 기판의 일면상에 제1 씰라인을 도포하는 단계;
상기 제1 씰라인의 내측에 부 주입구를 제외하고 주 액정 수용공간과 상기 부 액정 수용공간의 경계를 따라 상기 제1 기판의 일면상에 제2 씰라인을 도포하는 단계;
상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 서로 정렬하고 임시고정하여 기판조립체를 생성하는 단계;
상기 주 주입구를 통하여 액정을 주입하여 상기 주 액정 수용공간 및 상기 부 액정 수용공간에 순차적으로 액정을 주입하는 단계; 및
상기 주 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하며,
액정이 주입되더라도 잔류 공기 또는 진공이 부 액정 수용공간 중 최외곽에 치우쳐 위치하고,
제1 씰라인과 제2 씰라인 간 간격은 잔류공기 또는 진공이 위치하는 공간이 그렇지 않은 공간보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법.
제13 항에 있어서,
상기 부 주입구는 상기 주 주입구로부터 이격된위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법.
제14 항에 있어서,
상기 제2 씰라인의 양측은 상기 제1 씰라인 중 상기 주 주입구와 인접한 지점과 연결되는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법.
제14 항에 있어서,
상기 액정을 주입하는 단계는,
상기 기판조립체를 진공상태에 노출시키는 단계;
상기 주 주입구를 액정용기에 수용된 액정의 상면에 접촉시키는 단계; 및
상기 진공상태를 해제하여 상기 액정이 상기 주 액정 수용공간 및 상기 부액정 수용공간으로 주입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 조절형 에탈론의 제조방법.
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