KR20020083781A - 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 유리기저에 ITO막을 증착하는 단계와; 상기 ITO막 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액을 도포하는 단계와; 상기 배합액 위에 반사막을 접합하는 단계와; 상기 반사막 위에 압착용 플랫을 놓아 배합액이 균일하게 도포되도록 압착하는 단계와; 상기 반사막 상에 자외선을 조사하여 도포된 배합액을 경화시켜 PDLC를 제조하는 UV경화 단계를 포함하여 구성되어 양품 생산률을 향상할 수 있게 되는 것이다.

Description

전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법{The method for making modulator using in electro-optical apparatus}

본 발명은 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 양품 생산률을 향상하기에 적당하도록 한 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액티브 매트릭스형 TFT LCD 기판의 제조는 TFT 패널과 칼라 필터(color filter)를 접합하고 그 사이에 액정을 주입함으로써 이루어진다. 여기서 유리 기판 위에 형성된 TFT의 결함은 칼라 필터와의 접합 전에 검사하는 것이 경제적이나 육안검사로는 검출이 불가하므로, 칼라필터와 접합한 후 프로버(Probe)를 이용하는 방법과, 전광(Electro Optical)기기를 이용하는 방법이 있다.

여기서, 전광 기기를 이용하는 방법은 도 1에 도시되어 있다.

이는, 전광 센서인 모듈레이터(20)와 TFT 패널(10)에 일정한 전압을 인가한 상태에서 모듈레이터(20)를 TFT 패널(10)에 근접시켜 모듈레이터(20)와 TFT 패널(10) 사이에 일정한 전기장(Electric Field)을 형성시킬 때, 모듈레이터(20)의 센서부인 PDLC(7)의 콘트라스트(Contrast)는 TFT 패널(10)과 모듈레이터(20) 사이의 전기장의 크기에 따라 변화하게 되므로, 이를 이용하여 TFT 패널(10)의 결합을 검사하게 된다.

즉, TFT 셀(cell)에 결함이 있으면 상기 전기장의 크기가 작아지고 PDLC(7)를 구성하는 액정이 구동하지 않아 그만큼 PDLC(7)의 투과도가 낮아지게 되므로, 모듈레이터(20)의 뒷편에서 조사되어 PDLC(7)를 통과하는 빛이 반사막(13)에 의해반사되는 반사량이 상대적으로 적어진다.

따라서, 빛의 반사량을 CCD 카메라로 찍어 픽셀 배열(Pixel array) 전체의 전압도(voltage map)를 작성했을 때, TFT 셀에 결함이 있으면 빛의 반사량의 차이가 전압도에서 다르게 나타나므로 TFT 패널(10)의 결함을 쉽게 찾아낼 수 있게 된다.

이와 같이 TFT 패널(10)의 결함을 찾아내는 전광기기에 사용되는 모듈레이터 (20)에 대한 종래의 제조방법이 도2에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 모듈레이터(20) 제조방법은 NCAP(nematic curvilinear aligned phase)법에 의해 제조한 PDLC 액정 시트를 타업체에서 구입해 유리기저(1)에 접착시키고 그 위에 반사막(13)을 접합한다.

여기서, PDLC(7)(Polymer Dispersed Liquid Crystal)란 고분자 분산형 액정으로서 액정과 폴리머의 배합 후 UV나 혹은 다른 방법으로 경화시켜서 제조된 박막을 말하며, 기 제조되어 판매하고 있는 PDLC 액정 시트는 ITO(Indium Tin Oxide)막(9a,9b) 사이에 PDLC(7)가 제조되어 있고, 상기 ITO막(9a,9b) 외면에는 PET(Polyethylene terephthalate)막(6a,6b)이 형성된 시트이다.

따라서, 종래의 모듈레이터(20) 제조방법에 의하면, 먼저, 유리기저(1)에 광학본드(Optical Bond)(3)를 도포하고(도2a 참조), 그 위에 구입한 PDLC 액정시트를 접착한다(도2b 참조).

그 후, PDLC 액정시트의 상부 ITO막(9b) 및 PET(6b)막을 제거하고, PDLC(7)의 하부에 있는 ITO막(9a)과 유리기저(1) 옆면에 있는 골드(gold)층(5)과의 연결을위해 양쪽 가장자리의 PDLC(7) 일부를 제거하여 하부 ITO막(9a)이 노출되도록 한 다음, 실버 페이스터(silver paste)(11)를 발라 하부 ITO막(9a)을 골드층(5)에 연결한다(도2c 참조).

그 후, 상부 ITO막(9b) 및 PET막(6b)을 제거한 PDLC 액정시트의 상부로 반사막(13) 접합하고(도2d 참조), 반사막(13) 절단한 다음 반사막(13)을 밴딩(Banding)하고 절연테입(15)을 접착함으로서 모듈레이터(20) 제조가 완료된다(도2e 참조).

이와 같은 종래의 모듈레이터 제조방법은 PDLC의 제조를 모듈레이터의 제조와 함께 수행하지 않고 타업체에서 생산한 PDLC 액정시트를 구입하여 모듈레이터의 제조에 이용하고 있으므로, 모듈레이터의 센서부인 PDLC의 특성이 제한되어 어레이 체크(Array Check)장비의 활용이 낮아지며 PDLC의 수급면에서 종속성을 가지는 문제점이 있었다.

또한, PDLC 액정시트를 구입해 조립하는 과정에서 광학본드를 사용해 유리기저에 균일하게 액정시트를 접착하여야 하고, 상부 ITO막을 제거하여 반사막을 접합하는 공정에서 PDLC가 노출되므로 이물질이 PDLC에 붙게되고 계면특성이 달라지므로 폴리머 사이에서의 액정의 움직임이 느려져 그만큼 PDLC의 특성이 저하된다.

또한, PDLC에는 미세 기포만 존재해도 PDLC의 특성이 달라지고 콘트라스트에도 영향을 미치게 되나, 종래의 제조공정에서는 PDLC 액정 시트에서 상부 ITO막을 제거하고 PDLC가 노출된 상태에서 반사막을 접착하는 과정에서 기포가 들어가므로 무기포 접착이 되지 않는 문제점이 있었다.

또한, PDLC가 노출된 상태에서 양쪽 가장자리의 PDLC를 제거하는 공정과 실버 페이스터로 전극을 연결해야 하는 공정 등 많은 공정이 있어 제작의 어려움이 있고 그만큼 양품 생산률이 낮아지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 모듈레이터의 센서부인 PDLC를 모듈레이터의 제조과정에서 직접 제조함으로써 그의 특성이 제한되지 않도록 하여 어레이 체크(Array Check)장비의 활용도를 높이고 PDLC의 수급면에서 종속성이 없는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 모듈레이터의 제조과정에서 이물질이 PDLC에 붙지 못하게 하고, PDLC에 기포가 들어가지 못하게 함으로써 PDLC의 특성이 저하되지 않는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 모듈레이터의 제조공정을 단순하게 함으로써 제작이 용이하고 그만큼 양품 생산률을 높일 수 있는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법을 제공하는데 있다.

도1은 모듈레이터와 TFT 패널에 일정한 전압을 인가하는 상태를 도시한 단면도

도2a 내지 도2e는 종래의 모듈레이터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도

도3a 내지 도3e는 본 발명에 따른 모듈레이터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도

도4는 본 발명에 의한 ITO막 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액을 도포하는 방법을 도시한 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유리기저21 : ITO막

23 : 배합액24 : 반사막

25 : 실버 페이스터28 : 절연테잎

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법는, 유리기저에 ITO막을 증착하는 단계와; 상기 ITO막 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액을 도포하는 단계와; 상기 배합액 위에 반사막을 접합하는 단계와; 상기 반사막 위에 압착용 Flat를 놓아 배합액이 균일하게 도포되도록 압착하는 단계와; 상기 반사막 상에 자외선을조사하여 도포된 배합액을 경화시켜 PDLC를 제조하는 UV경화 단계를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 압착하는 단계와 UV경화 단계 사이에, 상기 배합액의 도포 균일도를 향상시키기 위해 정밀 롤러로 롤링하는 롤링단계를 더욱 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배합액을 도포하는 단계는 50~60wt%의 액정과 40~50wt%의 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 다음 10~20㎛의 두께로 도포하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 UV경화 단계는 도포된 배합액에 5~15mW/㎠의 세기로 UV를 10~20분 동안 조사하여 경화시켜 PDLC를 제조하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도3a 내지 도3e는 본 발명에 따른 모듈레이터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도4는 본 발명에 의한 ITO막 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액을 도포하는 방법을 도시한 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 모듈레이터의 제조 방법은 ITO 증착 - 배합액 도포 - 반사막 접합 - UV 경화의 순으로 진행된다.

즉, 도3a는 유리기저(1)(Quartz)에 ITO막(21)을 증착하는 단계를 나타낸다.

상기 ITO막(21)은 투명전극으로서 PDLC의 배면 전극층 역할을 하며 빛의 경로가 되므로 광 투과도가 좋아야 하며 80Ω/㎠ 이하의 면저항 값을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 유리기저(1)에 ITO막(21)의 증착은 스퍼터링법이나 진공 증착법을 사용하여 증착한다.

여기서, 증착된 ITO막(21)은 유리기저(1)의 측면에 형성되어 있는 골드층(5)과 자동적으로 연결된다.

따라서, 본 발명에 의한 모듈레이터 제조방법은 종래기술에서와 같이 ITO막과 유리기저 옆면에 있는 골드층과의 연결을 위해 양쪽 가장자리의 PDLC 일부를 제거하여 실버 페이스터를 바르는 공정 등을 생략할 수 있다.

도3b는 상기 ITO막(21) 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액(23)을 도포하는 단계를 나타낸다.

여기서, 액정과 폴리머의 배합액(23) 일정량을 도4에 도시된 바와 같이 ITO막(21) 위에 X자형으로 도포한다면, 이후 반사막(24)을 접합하여 압착할 때 배합액(23)이 사면으로 동시에 퍼지게 되어 ITO막(21) 상에 균일하게 도포되고 기포 발생을 막을 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 모듈레이터 제조방법은 PDLC 상태가 아닌 배합액의 상태에서 반사막을 접합하게 되므로써, 종래기술에서와 같이 반사막을 접합하는 공정에서 PDLC가 노출되어 이물질과 기포가 PDLC에 붙거나 들어가는 경우가 발생하지 않아 PDLC의 특성이 향상된 모듈레이터를 제조할 수 있다.

한편, 배합액(23)을 구성하는 액정과 폴리머의 wt%의 비나 두께 등은 PDLC특성에 영향을 주므로, 본 발명의 모듈레이터에서는 그 기능에 맞는 PDLC 특성을 구현하기 위해서 50~60wt% 액정과 40~50wt% 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 다음10~20㎛의 두께로 도포하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 액정은 E7(Merk사 제조)을 사용하고 상기 폴리머는 NOA65(Norland사 제조)가 사용될 수 있다.

도3c는 상기 배합액(23) 위에 반사막(24)을 접합하는 단계를 나타낸다.

여기서, 상기 반사막(24)은 PDLC의 콘트라스트를 극대화 해주며 특정 파장대의 투과률을 제한하여 포토 컬런트(Photo Current)의 영향을 감소하게 한다.

즉, 빛이 PDLC에 투과되어 반사막(24)에서 반사되어 나온 빛을 CCD 카메라로 잡아 화상처리할 때 화상처리가 잘 되게 하기 위해 반사막(24)에서 투과 빛의 량이 손실 없이 반사되도록 하는 것이다.

상기 반사막(24)은 6㎛ 두께의 PET(Polyethylene terephthalate)막 위에 TiO2, SiO2를 다층으로 진공 증착하여 λ=650nm에서 반사율이 95% 되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 사용되는 PET막의 두께는 얇으면 얇을수록 PDLC의 특성에는 좋지만 제어하기가 힘이 들기 때문에 통상 6~10㎛를 사용하고, λ=650nm는 일반적인 에레이 체크(array check)장비에서 사용하는 파장으로서, λ=630∼670nm 정도의 범위까지 사용된다.

상기 반사막(24)을 접합한 후 상기 반사막(24) 위에 압착용 플랫(Flat)을 놓아 배합액(23)이 균일하게 도포되도록 압착하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 배합액(23) 위로 반사막(24)을 접합시킨 후 캡핑 지그(gapping Jig)를 제어하여 두께를 일정하게 한 다음 그 위에 압착용 플랫을 놓아 압착한다.

또한, 상기 압착단계 후 배합액(23)의 도포 균일도를 더욱 향상시키기 위해 정밀 롤러로 롤링하는 것이 더욱 바람직하다.

도3d는 상기 반사막(24) 상에 자외선을 조사하여 도포된 배합액(23)을 경화시켜 PDLC를 제조하는 UV경화 단계를 나타낸다.

고분자 분산형 액정(PDLC)은 PIPS, TIPS, SIPS 법 등 다양한 상분리를 이용하여 제조할 수 있는데, 여기에서 사용되는 PIPS법은 액정에 대하여 저 분자량을 가진 모노머나 올리고머를 용매로 사용하여 UV나 열이나 광조사를 통하여 고분자화 하며, 고분자의 체인이 형성되면서 액정을 드롭렛(droplet)상태로 상분리 하는 방법이다.

한편, PIPS법에서는 UV세기, 경화시간, 경화온도 등 모든 것이 PDLC 특성에 영향을 주는데, 여기서는 전광센서인 모듈레이터의 센서부인 PDLC의 양호한 특성을 구현하기 위해서는, 도포된 배합액(23)에 5~15mW/㎠의 세기로 UV를 10~20분 동안 조사하여 경화시켜 PDLC를 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 UV는 λ=365nm인 것이 바람직하다.

한편, 상기 PDLC의 경화는 UV뿐만 아니라 열이나 광조사에 의해서도 구현할 수도 있다.

여기서, 제조된 PDLC의 특성은 구동 전압 30V이하, 콘트라스트 40:1, 라이징 타임(Rising time) 1.7ms, 폴링타임(Falling time) 3ms, 최소 보유시간(minimum retention time ) 30ms인 것이 바람직하며, 반사막(24)과의 접착력이 우수하여야한다.

도3e는 상기 반사막(24)을 자른 후 밴딩하여 절연테잎(28)으로 접합하는 단계를 나타낸다.

이를 위해 밴딩할 수 있도록 절단된 반사막(24)에 절연테잎(28)으로 붙인 후 일정한 힘으로 잡아 당겨 접합한다.

이로서, 본 발명에 의한 모듈레이터의 제조방법에 의해서 타업체에서 생산한 PDLC 액정시트를 별도로 구입하지 않고도 자체적으로 모듈레이터의 제조가 가능하게 되었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법은 모듈레이터의 센서부인 PDLC를 모듈레이터의 제조과정에서 직접 제조함으로써 PDLC의 제조기술 보유로 센서의 전기 광학적 특성을 제어할 수 있으므로 어레이 체크(Array Check)장비의 활용도를 높이고 PDLC의 수급면에서 독립성을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 PDLC가 모듈레이터의 제조과정에서 노출이 되지 않으므로 이물질이 PDLC에 붙지 못하고, PDLC에 기포가 들어가지 못하게 되어 PDLC의 특성이향상될 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 광학본드를 사용한 PDLC 액정시트의 접착, 보호막의 제거, 가장자리 PDLC 제거, 실버 페이스터(Silver paste) 전극연결, 반사막 재접합 등의 공정이 없으므로 제조가 간단하며 그로 인해 양품생산률이 60% 이상 향상될 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (4)

1. 유리기저에 ITO막을 증착하는 단계와;

   상기 ITO막 위에 액정과 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 배합액을 도포하는 단계와;

   상기 배합액 위에 반사막을 접합하는 단계와;

   상기 반사막 위에 압착용 플랫을 놓아 배합액이 균일하게 도포되도록 압착하는 단계와;

   상기 반사막 상에 자외선을 조사하여 도포된 배합액을 경화시켜 PDLC를 제조하는 UV경화 단계를 포함하여 구성되는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압착하는 단계와 UV경화 단계 사이에,

   상기 배합액의 도포 균일도를 향상시키기 위해 정밀 롤러로 롤링하는 롤링단계를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배합액을 도포하는 단계는

   50~60wt% 액정과 40~50wt% 폴리머를 배합하여 균일하게 섞은 다음 10~20㎛의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 UV경화 단계는

   도포된 배합액에 5~15mW/㎠의 세기로 UV를 10~20분 동안 조사하여 경화시켜 PDLC를 제조하는 것을 특징으로 하는 전광 기기에 사용되는 모듈레이터의 제조방법.