KR19980017303A - 액정주입장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정을 고온으로 주입하여 등방적인 상태에서 액정주입에 따른 흔적을 남기지 않으면서도, 액정의 가열에 의한 휘발을 방지할 수가 있는 액정주입장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은 액정의 패널에만 열이 전달되고, 액정이 담긴 액정접시에는 열이 절단되지 않도록 하는 장치를 사용하는 동시에, 액정의 주입구를 길게 형성한 패널을 사용한다. 이 장치를 사용하여, 액정의 고온주입으로 주입시의 끌림현상을 없앨 수 있을 뿐 아니라, 액정에 열전달을 방지하여 액정의 휘발에 의한 손실을 방지하는 것을 방지할 수가 있다.

Description

액정주입장치 및 방법

본 발명은 액정의 주입장치 및 그의 방법에 관한 것으로, 특히, 고온주입으로 액정주입시의 끌림현상을 없애고, 동시에 액정의 가열에 의한 휘발을 방지한 액정의 주입장치 및 그 방법에 관한 것이다.

액정표시소자(LCD)로서 근래에 주로 사용되고 있는 액정셀은 트위스트네마틱 액정셀(twisted nematic liquid crystal cell)로서, 이 TN 액정셀은 시야각에 따라서 각 계조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성을 가진다.

일반적인 트위스트네마틱 액정표시소자(twisted nematic liquid crystal display panel)는 칼라필터가 형성된 제1기판과 전극이 형성된 제2기판의 사이에 액정이 주입되어서 이루어진다. 액정에 방향성을 부여하기 위해서는 제1기판과 제2기판에 폴리이미드와 같은 물질로 배향막을 형성한 후, 러빙포로 러빙을 실시한다. 이때, 제1기판과 제2기판의 러빙방향은 90°로 서로 엇갈리게 되고, 제1기판과 제2기판의 배향방향에 따라서 액정패널 사이에 주입된 액정분자는 트위스트된다. 액정분자의 트위스트된 방향은 액정패널 전역에서 일정해야 하지만, 액정을 패널에 주입할 때의 끌림현상에 의해서 트위스트 방향이 반전된 지역이 생기는 결함이 발생되는 경우가 있다.

이러한 결점을 극복하기 위한 공지의 방법으로는, 액정의 주입시 네마틱전이 온도(T_NI: 네마틱상에서 등방상으로 전이하는 온도로, 이 온도에서는 액정이 등방적이고 투명하게 된다) 보다 높은 온도로 상승시킨 후에, 패널에 액정을 주입하는 것이다. 도 1은 TN 액정패널을 네마틱전이온도(T_NI) 이상의 고온에서 상온으로 냉각시킬 때의 액정내에서의 액정분자의 네마틱상 현성과정을 나타내는 도면이다. 네마틱 온도(T_NI) 이상의 고온에서 액정을 주입하면, 액정의 네마틱 특성이 제거되기 때문에 셀내의 액정분자는 등방상을 형성한다. 이때, TN 액정셀 내에서는 기판에 성막된 배항막의 배향력에 의해 기판 근처의 액정분자가 일정한 프리틸트를 갖는 상태로 배향된다. 이후, 등방상의 액정을 네마틱 전이온도(T_NI) 이하의 상온으로 서서히 냉각하면, 기판의 표면에서 핵형성(nucleation)이 시작되어 셀 전체에 걸쳐서 일정한 도메인이 형성된다.

그러나, 상기한 바와 같이 폴리이미드를 배향막으로 사용하는 경우에 있어서, 액정주입에 의해 발생하는 배향의 생성과 배향막 끌림현상, 즉 액정셀에서 액정이 주입될 때 액정과 배향막 사이의 마찰에 의해 배향막이 손상을 입는 현상을 방지하기 위해 네마틱 전이온도(T_NI) 이상의 고온에서 액정이 주입되어야만 한다.

액정패넬의 제조공정은, 기판 주변을 실제로 인쇄한 후에 상하의 기판을 합착하고, 진공챔버 내에 위치시킨 후, 감압을 하면서 동시에 온도를 네마틱 전이온도(T_NI) 이상으로 가열하여 액정셀 내를 진공에 가까운 저압상태로 만든 후, 액정의 주입구를 액정이 담긴 액정접시에 접촉시켜 내부를 진공상태로 유지한다. 그런 후에, 진공챔버에 공기를 유입하여 압력을 상승시켜 액정패널의 외부를 상압으로 만들어 액정패널의 내부와 외부의 압력 차이로 액정이 패널 내부로 주입되도록 하는 진공주입법(일본 실개평 58-49853)을 이용하여 액정의 주입을 실시한다.

그러나, 액정을 네마틱 전이온도(T_NI) 이상에서 주입하는 고온주입시에는, 진공상태에서 액정이 네마틱 전이온도 이상으로 가열되므로, 진공상태의 액정이 낮은 온도에서도 쉽게 휘발이 된다. 이로 인해, 액정이 손실될 뿐 아니라, 고온으로 인한 액정의 변형이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 액정을 고온주입으로 등방적인 상태에서 주입하여 액정의 주입에 따른 흔적을 남기지 않으면서도, 액정의 휘발을 방지할 수 있는 액정주입장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은, 종래의 기술에 따른 액정주입장치를 나타내는 도면.

도 2 는, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정주입장치를 나타내는 도면.

도 3 은, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정주입장치를 나타내는 도면.

도 4 는, 본 발명의 제3실시예에 따른 액정주입장치를 나타내는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

(10) : 액정패널(11) : 주입구

(20) : 액정접시(21) : 액정

(30) : 가열장치(35) : 냉각장치

(100) : 진공챔버(150) : 칸막이

(200) : 상압챔버

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액정의 패널에만 열이 전달되고, 액정이 담긴 액정접시에는 열이 전달되지 않도록 하는 장치를 사용하는 동시에, 액정의 주입구를 길게 형성한 패널을 사용한다. 이 장치를 사용하여, 고온의 액정 주입이 가능하게 되어 액정 주입시의 끌림현상을 없앨 수 있을 뿐 아니라, 액정 접시에 열이 전달되지 않으므로 액정의 휘발에 의한 손실을 방지하게 된다.

이를 위해서 한 실시예에서는, 액정패널에 열판(hot-plate)등의 직접가열장치를 근접시켜서 패널만을 가열하고, 액정이 담긴 액정접시에는 열이 전달되지 않도록 하는 것이다. 이것으로, 액정의 고온주입으로 액정의 끌림현상이 없으면서 액정접시에는 열이 전달되지 않으므로 액정의 휘발에 의한 손실도 없앨 수가 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 칸막이를 설치하여 진공챔버와 상압챔버를 나눈 챔버에서 실시한다. 진공챔버에 위치한 액정접시에 담긴 액정이 주입될 액정패널의 주입구만을 진공챔버에 향하도록 하고, 상기한 주입구 이외의 패널은 상압챔버에 위치하도록 하여 패널과 액정접시의 기압조건을 달리한다. 즉, 챔버 내의 대기의 대류현상을 이용하는 것으로, 상기한 상압챔버에는 대기의 대류에 의한 열전달이 되지만 진공챔버는 대기가 없으므로 열전달이 일어나지 않도록 하는 것이다. 이를 위해서 상압챔버에 가열장치를 설치하고, 진공챔버는 액정이 담긴 액정접시를 준비하여 대류에 의한 열전달이 상압챔버내의 액정패널에만 일어나고, 진공챔버 내의 액정접시에 담긴 액정에는 일어나지 않도록 하는 것이다. 그러므로, 가열에 의해서 액정접시 내의 액정에는 열전달이 일어나지 않게 되므로 액정을 고온으로 주입하여도 액정의 손실은 없도록 액정의 휘발을 방지하는 것이 가능하게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 액정이 담긴 액정접시에 냉각장치를 설치하여, 액정패널을 가열할 때, 액정이 가열되지 않도록 하여 액정의 휘발을 방지할수가 있다. 상기한 실시예로 고온주입에 의한 액정의 손실을 방지하는 것이 가능하게 되었다.

상기한 장치 및 방법으로 패널에 액정주입시에 발생되는 끌림현상이 일어나지 않도록 고온주입을 하면서도, 액정이 가열되어 액정의 휘발에 의한 손실을 방지할 수가 있게 되었다.

이하, 상기한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정주입장치 및 주입방법을 상세히 설명한다.

종래의 방법으로는, 도 2에서 보여지는 바와 같이, 진공챔버(100) 안에 액정패널(1)과 액정(3)이 담긴 액정접시(2)를 넣고 감압하여 진공에 가까운 상태로 만든 후, 액정(3)을 패널(1)에 접촉하여 액정패널(1) 내부의 진공상태를 유지하도록 한다. 패널(1)은 주위에 자외선 램프(5)와 같은 열원으로 가열하고, 액정(3)은 액정접시(2)에 히터(4)와 같은 열원으로 가열하여 액정이 가열에 의한 등방적인 상태에서, 모세관 현상과 패널의 내부와 외부의 기압차이를 이용하여 셀내로 주입되도록 한다. 그러나 이때, 액정은 저압상태에서 기화점이 낮아지게 되므로, 네마틱 전이온도(T_NI)에서도 쉽게 휘발하게 되어, 액정의 손실을 가져오게 된다.

따라서, 본 발명은 액정을 등방적인 상태에서 주입하기 위해서 액정패널을 가열하지만, 액정접시에는 열이 전달되지 않도록 하여 액정의 휘발에 의한 손실을 방지하도록 하는 것이다.

상기한 액정의 고온주입을 실시하기 위한 장치 및 방법은 다음의 실시예를 통해 더욱 자세히 설명하겠다.

[실시예]

도 3 은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면으로, 열판과 같은 접촉면만을 가열하는 가열장치(30)로 액정패널(10)만을 가열하도록 하여 패널(10)과 분리되어 있는 액 정접시(20)에 담긴 액정(21)에 열이 전달되지 않도록 하는 장치이다. 또한, 패널(10)의 주입구(11)를 길게 형성하여 패널의 가열시 액정접시에 패널의 열이 전달되는 것을 방지하도록 한 장치이다.

그 방법은, 진공챔버(100) 내에 주입구(11)가 긴 액정패널(10)과 이 패널에 접촉된 열판과 같은 접촉면만을 가열하는 가열장치(30)와, 액정(21)이 담긴 액정접시(20)를 설치한 후, 진공챔버(100) 내의 공기를 배출하여 감압을 실시한다. 진공챔버(100)가 감압되어짐에 따라, 액정패널(10) 내부도 진공상태가 되어가면, 액정패널(10)에 열판과 같은 가열장치(30)를 접촉시켜 패널(10)을 가열한 후, 액정접시(20)에 담긴 액정(21)을 주입구(11)에 접촉하여 액정패널(10) 내부의 진공상태를 유지시킨다. 그런 후에, 진공챔버(100) 내에 공기를 유입하여 가압을 실시하면 패널(10) 내부의 압력과 외부의 압력의 차이에 의해서, 액정접시(20)에 담긴 액정(21)이 가열장치(30)에 의해서 가열된 패널(10) 내로 주입된다. 액정(21)의 주입이 완료되면, 액정의 주입구(11)를 1~2mm 정도만 남기고 자른 후 주입구(11)를 봉지한다.

이 때, 열판과 같이 접촉면만을 가열하는 가열장치(30)를 패널(10)에만 근접하여 가열하므로, 주입구가 긴 패널(10)을 사용하여 가열장치(30)의 열이 분리된 액정접시(20)에 담긴 액정(21)에는 전달되는 것을 방지하여 액정의 휘발을 방지할 수가 있다. 또한 열판외에도 근접에 의한 가열을 하는 전도열을 이용하는 것도 가능하다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 칸막이(150)를 설치하여 진공챔버(100)와 상압챔버(200)로 나누고, 액정패널(10)의 주입구(11)만을 진공챔버(100)로 향하도록 하고 주입구 이외의 패널(10)은 상압챔버(200) 내에 위치시켰다. 상기한 상압챔버(200)에는 대류에 의한 열전달이 되도록 대기를 가열하는 가열장치(30)를 설치하고, 진공챔버(100)는 액정(21)이 담긴 액정접시(20)를 준비하였다. 본 실시예에서는 대류에 의해 열전달을 하는 가열장치를 사용하여, 상압챔버(200) 내의 패널(10)은 챔버(200)내의 대기를 매질로 하여 가열되나, 진공챔버(100) 내에 있는 액정접시(20)의 액정(21)에는 대기가 없으므로 대류가 일어나지 않아 열전달이 생기지 않게 된다. 그러므로, 액정접시(20)에 있는 액정(21)은 가열에 의한 휘발이 발생하지 않게 되어 액정의 손실을 방지할 수 있게 한다. 이때, 제1실시예와 동일하게 패널(10)의 주입구(11)를 길게 형성하여 패널(10)의 열이 액정접시(20)에 전달되지 않도록 한다.

방법은, 우선 칸막이(150)로 진공챔버(100)와 상압챔버(200)로 나눈 챔버에, 액정패널(10)의 주입구(11)만을 진공챔버(100)로 향하게 하고, 상기한 주입구 이외의 패널(10)은 상압챔버에 설치한 액정이 주입될 패널(10)과, 상압챔버(200)에는 대류에 의한 열전달이 가능한 가열장치(30)를 준비한다. 액정(21)이 담긴 액정접시(20)는 진공챔버(100)에 준비하도록 한다. 설치가 완료되면, 진공챔버(100) 내의 배기장치(155)로 공기를 배출하여 감압을 실시하여 패널(10)의 내부를 진공상태로 만든다. 상압챔버(200) 내부에 위치한 가열장치(30)를 작동하여 상압챔버(200) 내의 대기의 대류작용에 의해, 패널(10)을 가열하고 액정(21)이 담긴 액정접시(20)에는 열전달이 되지 않도록 한다. 이후에 진공챔버 내의 액정접시(20)에 담긴 액정(21)을 주입구(11)에 접촉시키면, 액정패널(10) 내부의 진공압과 패널(10) 외부의 대기압 사이의 압력차에 의해서 액정접시(20)에 담긴 액정(21)이 대류로 가열된 패널(10)에 주입된다. 액정(21)의 주입이 완료되면, 액정의 주입구(11)를 1~2mm 정도만 남기고 자른 후 주입구(11)를 봉지한다.

이때, 패널(10)의 주입구(11)를 길게 제작하여, 가열된 패널(10)에 액정(21)에 주입되는 동안 패널의 열이 액정접시에 전달되는 것을 방지할 수가 있다. 또한 액정(21)이 담긴 액정접시(20)가 설치된 진공챔버(100)에는 진공으로 인해 대기가 없으므로, 대류에 의한 열전달이 일어나지 않는다. 그러므로, 액정접시(20)에 담긴 액정(21)에 열전달이 안되므로 액정의 고온주입시에도 가열에 의한 액정의 휘발을 방지할 수가 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 도면으로, 액정(21)이 담긴 액정접시(20)에 냉각장치(35)를 설치하여, 고온으로 액정을 주입하면서, 액정주입 전에는 액정의 온도상승을 방지하여 액정의 휘발을 방지한다.

방법은 액정접시(20)에 냉각장치(35)를 설치한 것을 제외하고는 종래의 진공주입법으로 액정을 주입하는 방법과 동일하다. 즉, 진공챔버(100) 안에 액정패널(10)과, 냉각장치(35)가 설치된 액정접시(20)를 준비하고, 패널(10)은 주위에 자외선램프, 복사열, 팬히터와 같은 가열장치(30)를 준비한다. 준비가 완료되면, 상기한 가열장치(30)으로 진공챔버를 가열하고, 진공챔버 안의 공기를 배출하여 액정패널(10) 내부를 진공상태로 만든다. 진공상태에서 액정접시(20) 안의 액정(21)을 액정패널(10)의 주입구(11)에 접촉시키면, 패널(10)의 내부를 진공상태로 유지할 수가 있다. 공기를 유입하면, 패널(10)의 내부는 진공상태를 유지하고, 외부는 공기의 유입으로 상압상태로 되므로 내부와 외부의 압력차이에 의해서 액정의 주입이 실시된다.

이때, 액정접시(20)에 냉각장치(35)가 설치되어 있으므로, 고온주입을 위해 챔버(100)를 가열하여도 액정패널(10)은 가열되나 액정접시(20)의 액정(21)은 가열되지 않으므로, 액정의 휘발을 방지할 수가 있다. 또한, 고온주입으로 액정 주입시의 끌림현상을 방지할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명은 실시예와 함께 설명되었다. 본 발명의 액정 주입장치는 주입전에 액정에 열이 전달되지 않도록 하고, 액정패널만을 가열하므로서, 고온주입을 실시하여 액정주입시에 발생되는 끌림현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 저압상태에서 쉽게 휘발하는 액정을 상온상태로 유지하게 하므로서, 액정주입 전의 가열에 의한 액정의 휘발을 방지하여 휘발에 의한 액정의 손실을 방지할 수가 있다.

Claims (11)

1. 기압조절이 가능한 챔버와,

   상기한 챔버 내에 설치한 액정패널을 가열하는 가열수단과,

   상기한 가열수단과 접촉되지 않은 액정용기로 이루어진 액정주입장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 가열수단이 근접에 의해서 열전달이 되는 수단인 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기한 액정용기에 냉각장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
4. 액정판넬의 주입구가 위치한 진공챔버와 주입구 이외의 액정판넬이 위치한 상압챔버와 나뉘어지는 챔버와,

   상기한 상압챔버에 설치된 가열수단과,

   상기한 진공챔버에 설치된 액정용기로 이루어진 액정주입장치.
5. 제 4 항에 있어서, 챔버 안에 칸막이가 설치되어 상압챔버와 진공챔버로 나누는 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기한 가열수단이 상압챔버 내의 대기를 매질로 하는 수단인 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
7. 챔버 안에 액정패널, 가열수단 및 액정용기를 준비하는 준비단계와,

   액정패널을 가열시키는 가열단계와,

   상기한 챔버를 저압상태로 하여 액정판넬의 내부를 저압상태로 만드는 배기단계와,

   상기한 액정패널의 주입구에 상기한 액정이 담긴 용기를 접촉시켜 액정패널의 내부의 저압상태를 유지시키는 진공유지단계와,

   상기한 챔버에 공기를 유입하여 챔버를 상압상태로 만드는 가압단계와,

   상기한 챔버 내에 있는 액정패널로 액정을 주입시키는 액정주입방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기한 액정패널의 가열이 판넬에 근접된 가열수단으로 부터의 열전도에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정주입방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기한 액정용기가 냉각수단에 의해서 냉각되는 것을 특징으로 하는 액정주입방법.
10. 액정판넬의 주입구가 위치한 진공챔버와 주입구 이외의 액정판넬이 위치한 상압챔버로 나뉘어진 챔버 안에, 상기한 상압챔버에 설치된 가열장치와, 상기한 진공챔버에 설치된 액정용기를 준비하는 준비단계와,

    상기한 액정패널을 가열하는 가열단계와,

    상기한 챔버를 저압상태로 하여 액정판넬의 내부를 저압상태로 만드는 배기단계와,

    상기한 진공챔버내에서 액정패널의 주입구에 상기한 액정이 담긴 용기를 접촉시켜 액정패널의 내부를 저압상태로 유지시키는 진공유지단계와,

    상기한 진공챔버내에 공기를 유입하여 챔버를 상압상태로 만드는 가압단계와,

    상기한 챔버 내에 있는 액정패널로 액정을 주입시키는 액정주입방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기한 가열수단이 대기의 대류에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정주입방법.