KR19980075350A - 액정주입장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

액정셀의 전 표면에 균일한 온도가 제공되어 주입흔적이 남지 않을 뿐만 아니라, 액정을 다수의 액정셀에 동시에 주입하기 위해서, 본 발명의 액정주입장치는 진공챔버 내에 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀, 상기한 액정셀을 가열하기 위한 온도조절기가 장착된 판상의 판히터 및 상기한 빈 액정셀과 상기한 판히터의 사이에 열을 균일하게 전달하는 열탄성체로 이루어지거나, 또는 복수의 빈 액정셀을 가진 진공챔버 및 상기한 진공챔버의 내부 전체를 가열하는 온도조절기가 장착된 비접촉성 가열기로 이루어진다.

Description

액정주입장치 및 방법

본 발명은 액정의 주입장치 및 그의 주입방법에 관한 것으로, 특히, 액정을 주입하므로서 발생되는 주입흔적이 없고, 복수의 액정셀을 동시에 주입할 수 있는 액정의 주입장치 및 주입방법에 관한 것이다.

액정표시장치는, 일반적으로 일정한 간격을 두고 마주하도록 배치된 2개의 기판과 상기한 두 기판 사이에 주입되는 액정으로 이루어진다. 이 때, 액정은 단축과 장축에 대한 굴절율 이방성을 가지고 있으므로 액정표시장치의 균일한 밝기와 높은 콘트라스트 비(contrast ratio)를 얻기 위해서는 액정분자의 배열을 일정하게 제어하는 것이 필수적인 것이다. 이를 위해서, 액정셀을 이루는 기판면에 배향막을 도포하고 상기한 배향막에 배향처리를 실시하여야 한다.

상기한 배향막의 배향처리방법 중에서 현재 가장 흔한 방법이 러빙법이다. 상기한 방법은 기판에 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 배향막을 도포한 후, 러빙포로 기계적인 마찰을 실시하여 상기한 배향막 표면에 일정한 프리틸트각(θ_p)을 가진, 균일한 미세홈(microgrooves)을 형성하는 것이다. 미세홈이 형성된 폴리이미드 배향막 표면과 액정분자 사이의 상호작용으로 배향막 전표면에 걸쳐 원하는 방향으로 액정분자들을 일정하게 배향시키게 된다.

그러나, 상기한 러빙법은 러빙포의 마찰강도에 따라 배향막에 형성되는 미세홈의 형태가 달라지게 되어 이 미세홈에 의해 배열되는 액정분자의 배열이 일정하지 않으므로, 불규칙한 위상왜곡(random phase distortion)과 광산란(light scattering)이 발생하게 되어 액정디스플레이의 성능을 저하시킬 우려가 있다. 또한, 러빙처리시 먼지 및 정전기가 발생하여 기판에 영향을 미치고 수율이 저하되는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기한 러빙을 실시하지 않고 액정을 배향하는 여러 가지 방법이 제시되고 있다. 이들 방법으로는, 광의 조사에 의해 배향막의 배열을 유도하는 광배향(photo-alignment), 액정을 가열하여 등방상으로 형성한 후 서서히 냉각하여 이방상의 액정이 불규칙하게 배열되도록 하는 아모포오스 배향(amorphous-alignment) 등이 있다.

그러나, 상기한 배향법은 모두 러빙법에 비해서 그 배향력이 약하므로, 액정을 상온에서 주입시 액정의 네마틱 성질에 의한 배향막에 의한 주입흔적이 나타나 액정의 배향질서가 흐트러져, 국부적인 반점이 디스플레이 상에 발생하는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 극복하기 위해서는, 액정의 주입시 액정의 네마틱 전이온도(T_NI: 액정이 네마틱 상에서 등방상으로 전이하는 온도로, 이 온도에서는 액정이 투명하게 보인다.) 보다 높은 온도로 상승시켜서, 등방상의 액정을 액정셀에 주입하는 것이다. 액정을 네마틱 전이온도 이상의 고온으로 가열하면, 액정의 네마틱 특성이 제거되고 등방상태가 되므로 배향력이 약한 배향막에 끌림현상이 나타나지 않게 되어, 액정주입 전에 설정한 배향막의 배향질서가 유지될 수가 있다.

액정을 네마틱 온도 이상으로 가열하여 주입하는 장치로 제안된 것은 도 1에 나타난 것과 같이, 진공챔버(10) 내에, 빈 액정셀(1), 상기한 액정셀(1)의 양면에 설치되어 빈 액정셀(1)을 가열하는 온도제어기(3)가 부착된 판상의 히터(2), 및 상기한 액정셀에 주입하기 위한 액정(4)이 담긴 액정용기(5)로 구성되어 있다.

상기한 주입장치에 의한 주입방법은, 진공챔버(10) 내부에 빈 액정셀(1)과, 상기한 액정셀(1)의 양면에 설치된 판상의 히터(2), 및 액정(4)이 담긴 액정용기(5)를 설치하고, 상기한 진공챔버의 외부에는 상기한 판상의 히터의 온도를 제어하는 온도제어기(3)를 설치한다. 설치가 완료되면, 상기한 진공챔버(10) 내의 공기를 배출하여 진공챔버의 내부를 진공상태로 만들고, 상기한 온도제어기(3)를 가동하여 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀(1)을 액정의 네마틱 전이온도 이상의 온도로 가열한다. 상기한 가열된 빈 액정셀(1)을 액정용기(5) 내의 액정(4)에 접촉하여 액정셀(1)의 내부를 진공상태로 만든 후, 상기한 진공챔버(10) 내로 공기를 유입하여 액정셀(1)의 외부에서 액정셀의 내부로 가압을 실시하면, 액정셀(1) 외부에 있던 액정(4)은 기압차와 모세관 현상에 의해서 액정셀의 내부로 주입되어 상기한 빈 액정셀(1)을 채우게 된다. 주입이 완료되면, 상기한 액정셀(1)의 주입구를 봉지하여 주입공정을 완료하게 된다.

그러나, 상기한 주입장치 및 방법은 상기한 판상의 히터의 전면에 균일한 온도를 보유하는 것이 어려워 히터에 접촉하는 액정셀의 부위마다 다른 온도가 제공되므로, 액정셀의 일정부위는 네마틱 전이온도 이하의 온도가 제공되어 주입흔적이 남을 수가 있고, 또한, 과도한 열이 제공되므로서 액정셀 내의 배향막이나 액정자체에 손상을 입힐 우려가 있다. 또한, 판상의 히터에 의한 접촉으로 가열을 하게 되므로, 히터의 면적에 의한 가열부위의 제한이 있으므로, 복수의 액정셀을 동시에 주입하는 것이 불가능하므로, 장시간이 소요되는 주입공정이 전체 공정의 네크포인트(neck point)가 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정셀의 전 표면에 균일한 온도가 제공되어 주입흔적이 남지 않는 액정주입장치 및 주입방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 장시간이 소요되는 액정의 주입공정에서 다수의 액정셀에 액정을 동시에 주입하는 액정주입장치 및 주입방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 액정주입장치는 진공챔버 내에 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀, 상기한 액정셀을 가열하기 위한 온도조절기가 장착된 판상의 판히터 및 상기한 빈 액정셀과 상기한 판히터의 사이에 열을 균일하게 전달하는 열탄성체 예를 들면 실리콘 고무와 같은 물질로 이루어진다.

또는, 본 발명의 액정주입장치는 다수의 빈 액정셀을 가진 진공챔버 및 상기한 진공챔버의 내부 전체를 가열하는 온도조절기가 장착된 비접촉성 가열기로 이루어진다.

도 1은, 종래의 액정주입장치를 나타내는 도면.

도 2는, 본 발명의 액정주입장치의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 3은, 본 발명의 액정주입장치의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 2는, 본 발명의 액정주입장치의 제1실시예를 나타내는 것으로, 도면부호 12A는 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀(11)과 상기한 액정셀(11)을 가열하기 위한 판상의 히터(12) 사이에 위치한 열탄성체이다. 상기한 열탄성체(12A)는 상기한 히터(12)에서 제공된 열이 빈 액정셀(11)에 균일하게 제공되도록 하는 물질로서, 예를 들면 실리콘 물질이다. 상기한 가열장치(12, 12A)는 복수의 액정셀(11) 사이에 위치하여 균일한 열전달이 되도록 한다.

본 실시예에서는 액정셀(11)에 주입되기 전의 액정(14)은 상기한 액정을 담은 액정용기(15)에 별도의 온도제어기(16)를 설치하여 열을 제공하므로서, 액정이 빈 액정셀(11)에 주입시 액정의 점도를 감소하여 주입속도를 빠르게 한다. 이 때의 가열온도는 액정이 휘발되지 않을 정도의 온도인 50℃정도가 바람직하다.

본 실시예의 액정주입장치에 의한 액정주입방법은, 진공챔버(100) 내에, 빈 액정셀(11)과 상기한 액정셀(11)의 양면에 설치된 판상의 히터(12), 상기한 히터와 액정셀(11)의 사이에 복수의 열탄성체(12A) 및 액정(14)이 담긴 액정용기(15)를 상기한 액정셀(11)과 일정한 간격을 두고 설치하고, 상기한 진공챔버(100)의 외부에는 상기한 판상의 히터(12)의 온도를 제어하는 온도제어기(13) 및 액정용기(15)의 온도를 제어하는 온도제어기(16)를 설치한다. 설치가 완료되면, 상기한 진공챔버(100) 내의 공기를 배출하여 진공챔버의 내부를 진공상태로 만들고, 상기한 온도제어기(13)를 가동하여 판상의 히터(12)를 가열한다. 상기한 히터(12)가 가열됨에 따라 발생된 열은 액정셀(11)과 히터(12) 사이에 있는 열탄성체(12A)에 의해서 액정셀 전면에 균일하게 전달된다. 따라서, 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀(11)은 액정의 네마틱 전이온도 이상의 온도로 전면이 균일하게 가열된다. 또한, 상기한 액정셀과 일정한 간격을 두고 이간되어 있는 액정용기도 액정의 휘발온도 이하의 온도, 예를 들면 50℃ 정도로 온도제어기(16)에 의해 가열되어 용기(15) 내의 액정(14)의 점도를 낮추어 준비한다. 상기한 네마틱전이 온도 이상으로 가열된 빈 액정셀(11)을 액정용기(15) 내의 액정(14)에 접촉하여, 액정셀(11)의 내부를 진공상태로 만든 후, 상기한 진공챔버(100) 내로 공기를 유입하여 액정셀 외부의 압력을 서서히 증가한다. 외부공기의 유입으로 진공챔버(100) 내의 압력은 증가되나, 액정셀(11)은 액정용기(15)에 담긴 액정(14)과 접촉되어 있으므로, 액정셀(11)은 진공상태가 유지된다. 따라서, 액정셀(11)의 외부와 내부의 기압차와 모세관 현상으로, 액정셀(11) 외부에 있던 액정(14)은 액정셀(11)의 내부로 주입되어 상기한 빈 액정셀(11)을 채우게 된다. 주입이 완료되면, 상기한 액정셀(11)의 주입구를 봉지하여 주입공정을 완료하게 된다.

상기한 실시예에 의한 액정셀의 전면에 대한 균일한 가열로, 빈 액정셀에 도포된 배향막의 소망의 배향상태를 유지하는 것이 가능하고, 복수의 액정셀을 동시에 균일하게 가열하는 것이 가능하므로, 전체 공정시간이 단축된다. 또한, 액정이 담긴 액정용기에도 온도제어기가 설치되므로서, 액정주입시 액정의 점도를 낮추어 액정의 주입시간이 단축되는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명의 액정주입장치의 제2실시예를 나타내는 것이다. 도면부호 20은 액정이 주입되기 전의 빈 액정셀(11)과 액정용기(15)에 담긴 액정(14)이 설치된 진공챔버(100)의 내부 전체를 가열하기 위한 가열장치로 예를 들면, 온풍장치이다. 상기한 가열장치는(20)는 온도조절기(13)가 장착되어 상기한 온풍장치(20)의 온도를 제어한다. 상기한 진공챔버(100) 내에 액정셀(11)은 챔버 내의 용량 및 액정용기(15)의 용량이 허용하는 한 많은 수의 셀에 액정을 동시에 주입하는 것이 가능하다.

본 실시예의 액정주입장치에 의한 액정주입방법은, 진공챔버(100) 내에, 복수의 빈 액정셀(11) 및 액정(14)이 담긴 액정용기(15)를 설치하고, 상기한 진공챔버(100)의 외부에는 고온의 가스를 챔버 내에 주입할 수 있는 온풍장치(20) 및 상기한 온풍장치(20)의 온도를 제어하는 온도제어기(13)를 설치한다. 설치가 완료되면, 상기한 진공챔버(100) 내의 공기를 배출하여 진공챔버(100)의 내부를 진공상태로 만들고, 상기한 빈 액정셀(11)을 액정용기(15) 내의 액정(14)에 접촉하여 액정셀(11)의 내부를 진공상태로 만든 후, 상기한 온도제어기(13)를 가동하여 온풍장치(20)에 의해 가열된 고온 가스를 상기한 진공용기(100)에 유입한다. 상기한 고온의 가스가 유입됨에 따라, 빈 액정셀(11)이 액정의 네마틱 전이온도 이상으로 가열되고, 액정용기(15) 내의 액정(14)의 점도도 저하된다. 또한, 고온가스의 유입은, 액정셀의 외부에서 진공상태의 액정셀(11)의 내부로 가압이 되어, 액정셀(11)과 접촉되어 있던 액정(14)은 기압차와 모세관 현상에 의해서 액정셀(11)의 내부로 주입되어 상기한 빈 액정셀(11)을 채우게 된다. 액정의 주입이 완료되면, 상기한 액정셀(11)의 주입구를 봉지하여 주입공정을 완료하게 된다.

상기한 실시예에 의해서, 가열공정과 가압공정이 동시에 실시되고, 복수의 액정셀이 동시에 고온가스에 의해서 가열되므로, 각각 액정셀 전면에 균일한 가열이 가능하여, 액정셀에 도포된 배향막의 소망의 배향질서를 유지하는 것이 가능하여 주입흔적이 없는 액정셀을 단축된 공정시간으로 얻을 수가 있다.

본 발명에 따른 액정의 주입장치 및 주입방법으로, 복수의 액정셀을 주입흔적 없이 주입하는 것이 가능하여, 장시간이 소요되어 전체 공정의 네크포인트인 주입공정의 문제점을 해결하였고, 배향력이 약한 배향질서의 파괴로 인한 불량율의 감소가 가능하게 된다.

Claims (13)

1. 공기의 유입출이 가능한 진공챔버;

   상기한 진공챔버 내부에 설치된 적어도 하나의 빈 액정셀;

   상기한 빈 액정셀의 양면에 설치된 적어도 하나의 접촉성 가열장치;

   상기한 빈 액정셀과 상기한 접촉성 가열장치의 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 열탄성체; 및

   상기한 액정셀과 일정간격을 두고 이간된 액정으로 이루어진 액정주입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 접촉성 가열장치가 판상의 히터인 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 진공챔버의 외부에 상기한 가열장치의 온도를 제어할 수 있는 온도제어기가 장착된 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
4. 제1항에 있어서, 상기한 진공챔버의 외부에 상기한 액정의 온도를 제어할 수 있는 온도제어기가 장착된 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
5. 제1항에 있어서, 상기한 열탄성체가 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
6. 공기의 유출입이 가능한 진공챔버;

   상기한 진공챔버 내부에 설치된 적어도 하나의 빈 액정셀;

   상기한 빈 액정셀과 일정간격 이간된 액정이 담긴 액정용기; 및

   상기한 진공챔버의 외부에 설치되어 챔버의 내부 전체를 균일하게 가열하는 비접촉성 가열기로 이루어진 액정주입장치.
7. 제6항에 있어서, 상기한 비접촉성 가열기가 온풍장치인 것을 특징으로 하는 액정주입장치.
8. 제6항에 있어서, 상기한 비접촉성 가열기에 온도제어기가 추가로 장착된 것을 특징으로 액정주입장치.
9. 진공챔버 내부에, 복수의 열탄성체를 사이에 두고 접촉성 가열장치가 설치된 적어도 하나의 액정셀, 및 액정이 담긴 액정용기를 상기한 액정셀과 일정한 간격을 두고 설치하는 단계;

   상기한 진공챔버 내의 공기를 배출하는 단계;

   상기한 접촉성 가열장치를 가동하여 열탄성체에 의해 액정셀 전면을 균일하게 가열하는 단계;

   상기한 가열된 빈 액정셀을 액정용기 내의 액정에 접촉하여, 액정셀 내부의 진공상태를 유지하는 단계; 및

   상기한 진공챔버 내로 공기를 유입하여 액정용기의 액정이 액정셀의 내부로 주입되는 단계로 이루어진 액정주입방법.
10. 제9항에 있어서, 상기한 액정셀 가열단계에서 가열온도가 액정의 네마틱 전이온도 이상인 것을 특징으로 하는 액정주입방법.
11. 제9항에 있어서, 상기한 액정용기를 가열하는 단계가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 액정주입방법.
12. 진공챔버 내부에, 적어도 하나의 빈 액정셀, 및 액정이 담긴 액정용기를 상기한 빈 액정셀과 일정한 간격을 두고 설치하는 단계;

    상기한 진공챔버 내의 공기를 배출하는 단계;

    상기한 빈 액정셀을 액정용기 내의 액정에 접촉하여, 빈 액정셀 내부의 진공상태를 유지하는 단계; 및

    고온가스를 진공챔버 내로 유입하여 빈 액정셀과 액정용기의 액정을 가열하는 동시에 액정용기의 액정이 빈 액정셀의 내부로 주입되는 단계로 이루어진 액정주입방법.
13. 제12항에 있어서, 상기한 액정셀 가열단계에서 가열온도가 액정의 네마틱 전이온도 이상인 것을 특징으로 하는 액정주입방법.