KR100993476B1 - 미세기포 제거에 효과적인 탈포기 - Google Patents

미세기포 제거에 효과적인 탈포기 Download PDF

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Abstract

히터(21)를 내장한 메인챔버(60) 안에 다양한 크기의 액정 용기(88)를 담을 수 있는 공정챔버(70)를 착탈이 편리하게 배치함과 동시에 적절한 진공도와 가열 온도를 유지함으로써, 일반적인 진공탈포기에서는 제거가 어려운 미세 기포를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만아니라 안정적인 액정의 품질을 제공할 수 있는 액정 탈포기(10)가 개시된다. 공정챔버(70)는 일정한 공간(S)을 한정하는 메인챔버(60)에 착탈이 가능하도록 배치된다. 메인챔버(60)의 일면에는 외부에 배치된 진공 펌프(30)와 연결되는 진공포트(23)가 형성되고, 에어유닛(40)과 연결되는 N2 퍼지를 위한 포트(26)가 형성된다. 메인챔버(60)의 배면에는 히터(21)가 설치되며, 공정챔버(70)의 좌우 측벽(80)은 외부 커버(82)와 내부 커버(84) 그리고 이들 사이에 배치된 히터(86)로 구성된다. 공정챔버(70)의 상부커버(76a)에는 온도센서 노출공(75) 및 유연한 공기 순환을 위한 통기구가 형성되고, 공정챔버(70)의 하부커버(76b)에는 기체 순환을 위한 개구부가 형성된다.
액정 탈포기, 공정챔버, 메인챔버, 히터, 진공포트, N2 퍼지, 이중벽

Description

미세기포 제거에 효과적인 탈포기{Air bubble removng system used for the manufacture of LCD panel}
본 발명은 디스플레이 장치에 사용되는 액정의 기포를 분리 및 제거하기 위한 액정 탈포기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히터를 내장한 메인챔버 안에 다양한 크기의 액정 용기를 담을 수 있는 공정챔버를 착탈이 편리하게 하게 배치함과 동시에 적절한 진공도와 가열 온도를 유지함으로써, 일반적인 진공탈포기에서는 제거가 어려운 미세 기포를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만아니라 안정적인 액정의 품질을 제공할 수 있는 액정 탈포기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하, LCD)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
최근 널리 쓰이고 있는 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열되어 있는 하판과 색상을 나타내기 위한 컬러 필터 및 공통 전극으로 구성된 상판, 그리고 이 두 유리기판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성되어 있으며, 두 유리기판의 양쪽 면에는 가시광선(자연광)을 선평광하여 주는 편광판이 각각 부착되어 있다.
TFT-LCD는 스위칭소자인 TFT, 상하판 전극 사이에 있는 액정으로 인해 형성되는 충전기(capacitor) 및 보조 충전기, TFT의 온/오프(on/off)를 관장하는 게이트 전극과 영상신호 전극으로 구성되어 있다. 외부의 주변회로에 의해 화소를 이루고 있는 TFT의 게이트에 전압을 인가하여 트랜지스터를 턴-온(turn-on) 상태로 하여 액정에 영상전압이 입력될 수 있는 상태가 되도록 한 후 영상전압을 인가하여 액정에 영상정보를 저장한 뒤 트랜지스터를 턴-오프(turn-off)하여 액정 충전기 및 보조 충전기에 저장된 전하가 보존되도록 하여 일정한 시간 동안 영상 이미지를 표시하도록 한다.
이와같은 TFT-LCD는 박막 트랜지스터와 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조공정과 컬러필터와 공통전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조공정, 그리고 제조된 두 기판의 합착과 액정물질의 주입 및 주입구 봉지, 그리고 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀 공정에 의해서 형성된다.
일반적으로 엑정 셀에 전압을 인가하면 액정의 배열 상태가 변하면서 액정 셀의 광학적 성질이 변하여 소정의 상(Image)을 나타낸다. 따라서, 광학적 성질을 이용하는 LCD는 액정 셀 사이에 채워지는 액정 분자가 균일하게 채워지고, 또한 소정의 방향으로 일정하게 배열되어야 광학적인 제 기능을 발휘할 수 있다. 이러한 이유로 액정을 주입하기 전에 액정에 함유된 기포를 제거하는 탈포 공정이 반드시 수반되게 된다.
따라서, 상기 탈포공정에 따라 액정표시소자의 제조공정시간이 증가될 수 있 으며, 상기 탈포공정에서 액정 내의 기포가 완전히 제거되지 않으면 액정표시장치의 화상 재현에 악영향을 미치게 된다.
첨부 도면 도 6에는 일반적인 공정에 따라 LCD를 제조하는데 있어서 액정의 탈포과정에 이용되는 장치의 구성이 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 액정의 탈포 과정에 이용되는 진공 장치는 일측에 시료의 출입구(111)와 배출구(112)를 가지는 챔버(110)가 있고, 챔버(110)의 내부에는 액정이 담겨져 있는 액정 쟁반(120)이 위치한다. 챔버(110)의 바깥쪽 일측에는 챔버(110) 내부의 압력을 측정하는 진공 게이지(vacuum gauge)(130, 140)가 위치하는데, 진공 게이지(130, 140)는 각각 저진공 영역의 진공도와, 고진공 영역의 진공도를 측정한다.
챔버(110)의 배출구(112)는 배기계(pumping system)(150)와 연결되어 있으며, 배출구(112)의 중간에는 핸들(161)을 조절하여 배출구(112)를 개폐하기 위한 밸브(160)가 위치한다.
이와 같은 장치를 이용하여 액정을 탈포하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 액정이 담겨져 있는 액정 쟁반(120)을 챔버(110) 내에 로딩(loading)하고, 챔버(110)의 내부와 외부를 차단한다. 이어, 배기계(150)를 동작시키고, 사전 개폐율이 조절된 밸브(160)를 통하여 챔버(110) 내부의 공기를 배출함으로써, 챔버(110) 내부를 서서히 진공 상태로 만든다. 챔버(110) 내부는 공기가 계속 배출되면서 진공 상태로 되는 동시에 점차로 액정의 내/외부에 압력 차이가 발생되면서 액정에 담겨져 있는 기포를 제거한다.
그런데, 이러한 일반적 구성의 탈포장치에서는 단순 진공상태에서 탈포작업을 수행하므로 적절한 진공도 유지 및 탈포에 적합한 작업조건의 조성이 쉽지 않아서 미세 기포를 제거하는데 어려움을 겪어왔다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 일반적인 진공탈포기에서는 제거가 어려운 미세 기포를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만아니라 안정적인 액정의 품질을 제공할 수 있는 액정 탈포기를 개발하려는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
액정을 가열 및 감압하여 액정에서 기포를 분리 및 제거하기 위한 액정 탈포기에 있어서,
일정한 공간을 한정하는 메인챔버 및 상기 메인챔버 내에 착탈이 가능하도록 배치되는 공정챔버를 포함하며,
상기 메인챔버의 일면에는 상기 메인챔버의 외부에 배치된 진공 펌프와 연결되는 진공포트가 형성되고, 상기 메인챔버의 일면에는 상기 메인챔버의 외부에 배치된 에어유닛과 연결되는 N2 퍼지를 위한 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 탈포기를 제공한다.
상기 메인챔버의 배면에는 히터가 설치된다.
상기 공정챔버의 좌우 측벽은 외부 커버와 내부 커버 그리고 이들 사이에 배치된 히터로 구성된다.
상기 공정챔버의 상부커버에는 온도센서 노출공 및 유연한 공기 순환을 위한 통기구가 형성되고, 상기 공정챔버의 하부커버에는 기체 순환을 위한 개구부가 형성된다.
본 발명에 따른 액정 탈포기는, 적절한 진공도 유지 및 조절과 히터를 통한 가열에 의해서 일반적인 진공탈포기에서는 제거하기 어려운 미세 기포를 제거하는데 매우 효과적이며 안정적인 액정의 품질을 향상시킨다.
또한, 기본적으로 이전에는 단순 진공상태에서 탈포 작업을 수행했으나, 본 발명에서는 일정 온도와 분위기 상태 조성 및 그에 따른 기체 순환 구조가 제공되는 공정챔버를 통해 적정 진공상태에서 액정 탈포를 원활히 수행할 수 있도록한 장치이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기의 개략적인 전체 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 액정 탈포기의 다중챔버 배치구조를 보여주는 도면이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기(10)는 용기에 담긴 액정을 가열 및 감압하여 액정에서 기포를 분리 및 제거하기 위한 장치로서, 주로 다기능 진공챔버인 다중챔버(20), 다중챔버(20)의 아래쪽에 배치되고 다중챔버(20) 내를 진공 배기시키기 위한 진공 펌프(30), 다중챔버(20)의 아래쪽에 배치되고 다중챔버(20) 내에 질소(N2)가스를 유입시켜서 대기상태를 형성하기 위한 에어유닛(40), 다중챔버(20)의 위쪽에 배치되고 다중챔버(20)와 진공 펌프(30) 및 에어유닛(40)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(50)를 포함한다.
도 3은 다중챔버(20)의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다중챔버(20)는 일정한 공간을 한정하는 메인챔버(60) 및 상기 메인챔버(60) 내에 착탈이 가능하도록 배치되는 공정챔버(70)로 이루어진다.
메인챔버(60)의 배면에는 히터(21)(도 1 참조)가 설치된다. 히터(21)는 탈포공정이 시작되면 액정 용기를 담는 공정챔버(70)를 상온 이상 가열하기 위한 수단으로서, 액정내 공기방울의 용해도를 감소시킬 수 있고 액정의 점도를 저하시켜 탈포공정을 효율적으로 수행할 수 있게 한다.
메인챔버(60)의 배면에는 다중챔버(20)의 아래쪽에 배치된 진공 펌프(30)(도 1 참조)와 연결되는 진공포트(23)가 형성되는데, 진공포트(23)와 진공 펌프(30) 사이에는 진공 도관(24)이 연장된다. 진공 도관(24)에서 진공포트(23)와 가까운 위치에는 진공펌프(30)의 작동에 의해서 메인챔버(60) 내로 제공되는 진공압력의 펌핑량과 속도를 제어하기 위한 유량조절 밸브인 트로틀 밸브(25)가 배치된다. 진공포 트(23)와 트로틀 밸브(25)를 지나서 연장되는 진공 도관(24)에는 앵글 밸브(27)가 배치된다.
또한, 메인챔버(60)의 배면에는 다중챔버(20)의 아래쪽에 배치된 에어유닛(40)(도 1 참조)과 연결되는 N2 퍼지를 위한 포트(26)가 형성되는데, N2 포트(26)와 에어 유닛(40) 사이에는 N2 퍼지 도관(28)이 연장되고, 도관(28)의 중간에는 앵글밸브(29)가 배치된다.
또한, 메인챔버(60)의 배면 상측에는 메인챔버(60) 내에 조성되는 진공도를 감지하기 위한 진공 게이지(62)가 설치되며, 진공 게이지(62)는 다중챔버(20)의 위쪽에 배치된 컨트롤러(50)에 전기적으로 연결된다.
도 4와 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기의 공정챔버(70)를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공정챔버(70)는 통상적으로 액정 용기의 크기에 따라 그 크기나 형상이 변동 될 수 있으며, 탈포 후 세정의 문제 또한 있으므로 편리한 착탈이 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 공정챔버(70)는 메인챔버(60)의 공간(S) 내에서 메인챔버(60)의 바닥에 별도의 고정 장치 없이 올려 놓고 사용한다.
이와는 달리, 본 발명에 따른 공정챔버(70)는 메인챔버(60)의 공간(S) 내에서 공지된 고정장치를 사용하여 고정시킬 수도 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
공정챔버(70)의 배면에는 히터(21)의 작동에 따라 발생한 열이 공정챔버(70) 내로 용이하게 전달되도록 하기 위하여 다수의 통공(71)이 형성된다. 공정챔버(70)의 전면 일측에는 힌지(73)에 의해서 전면도어(72)가 선회 가능하게 장착되어 있다. 전면도어(72)는 공정챔버(70)를 수용하기 위한 메인챔버(60) 내의 공간(S)을 개폐하기 위한 것으로서, 가시성을 확보하기 위해서 전면에 배치된 투시창(79)을 포함한다. 전면도어(72)의 일측에는 전면도어(72)의 개폐를 단속하기 위한 잠금장치(74)가 배치된다.
공정챔버(70)의 상부커버(76a)에는 온도센서 노출공(75) 및 유연한 공기 순환을 위한 통기구(참조부호 생략)가 형성된다. 온도 센서 노출공(75)에는 공정챔버(70) 내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(61)가 삽입하여 배출된다. 공정챔버(70)의 하부커버(76b)에는 기체 순환을 위한 개구부(참조부호 생략)가 형성된다.
한편, 공정챔버(70)의 좌우 측벽(80)은 이중벽으로 구성된다. 즉, 공정챔버(70)의 좌우 측벽(80)은 외부 커버(82)와 내부 커버(84) 그리고 이들 사이에 배치된 히터(86)로 구성된다. 공정챔버(70)의 히터는 공정챔버(70)를 메인챔버(60) 내의 공간(S)에 배치시킬 때, 메인챔버(60)의 진공 피드 스로우(vacuum feed through)(도시되지 않음)를 통해서 외부로 연장되는 전선(도시되지 않음)을 통해서 외부로부터 전원을 인가받아 작동하게 된다. 공정챔버(70)의 좌우 측벽(80)에는 필요에 따라서 기체 순환을 위한 통기구를 형성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 공정챔버(70)의 내부 공간에는 가열 및 감압할 액정을 수 용하기 위한 액정 용기(88)가 자유로이 배치된다.
하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기(10)의 작동과정에 대해서 간략하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기(10)의 전원을 켜고 컨트롤러(50)를 조작하여 적합한 공정 온도를 설정한다. 다음에는 공정챔버(70)의 전면 도어(72)를 열고 가열 및 감압할 액정을 수용하고 있는 액정 용기(88)를 투입한 후 전면 도어(72)를 닫는다.
다음에는, 컨트롤러(50)를 조작하여 공정챔버(70)의 배면과 좌우 측벽(80)에 설치된 히터(86)를 켠다. 목표 온도에 도달하면 진공펌프(30)를 작동시킴과 동시에 트로틀 밸브(25)를 열어서 공정챔버(70) 내를 진공 배기시킨다.
액정 용기(88)에 담긴 액정의 탈포가 진행되면 트로틀 밸브(25)를 닫고 진공 펌프(30)의 작동을 멈춘다. 다음에는 에어 유닛(40)을 작동시킴과 동시에 N2 포트(26)를 통해서 공정챔버(70) 내로 질소(N2) 가스를 유입시켜서 공정챔버(70) 내를 대기압과 같은 압력으로 다시 환원시킨다. 이러한 과정을 거쳐서 액정의 탈포가 완료된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기의 개략적인 전체 구성을 나타낸 도면;
도 2는 도 1에 도시된 액정 탈포기의 다중챔버 배치구조를 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기의 다중챔버의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 탈포기의 공정챔버를 나타낸 도면; 그리고
도 6은 종래 기술에 따른 액정 탈포기의 전체 구성을 도식적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 액정 탈포기 20 : 다중챔버
21,86 : 히터 23 : 진공 포트
25 : 트로틀 밸브 26 : N2 포트
30 : 진공 펌프 40 : 에어 유닛
50 : 컨트롤러 60 : 메인 챔버
61 : 온도 센서 62 : 진공 게이지
70 : 공정 챔버 72 : 전면 도어
77 : 개구부 79 : 투시창
80 : 측벽 82 : 외부 커버
84 : 내부 커버 88 : 액정 용기
S : 공간

Claims (4)

  1. 액정을 가열 및 감압하여 액정에서 기포를 분리 및 제거하기 위한 액정 탈포기(10)에 있어서,
    일정한 공간(S)을 한정하는 메인챔버(60) 및 상기 메인챔버(60) 내에 별도의 고정장치없이 올려놓고 사용하는 공정챔버(70)를 포함하며,
    상기 메인챔버(60)의 일면에는 상기 메인챔버(60)의 외부에 배치된 진공 펌프(30)와 연결되는 진공포트(23)가 형성되고, 상기 메인챔버(60)의 일면에는 상기 메인챔버(20)의 외부에 배치된 에어유닛(40)과 연결되는 N2 퍼지를 위한 포트(26)가 형성되며, 상기 메인챔버(60)의 배면에는 히터(21)가 설치되며, 상기 공정챔버(70)의 좌우 측벽(80)은 외부 커버(82)와 내부 커버(84) 그리고 이들 사이에 배치된 히터(86)로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 탈포기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 공정챔버(70)의 상부커버(76a)에는 온도센서 노출공(75) 및 유연한 공기 순환을 위한 통기구가 형성되고, 상기 공정챔버(70)의 하부커버(76b)에는 기체 순환을 위한 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 탈포기.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 온도 센서 노출공(75)에는 상기 공정챔버(70) 내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(61)가 삽입하여 배출된 것을 특징으로 하는 액정 탈포기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003075849A (ja) 2001-09-04 2003-03-12 Shinku Seiko:Kk 脱泡装置
JP2009020253A (ja) 2007-07-11 2009-01-29 Sharp Corp 液晶表示装置の製造方法及び脱泡装置

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