KR101297242B1 - 액정표시장치용 냉각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치의 제조공정에 관한 것으로, 특히, 기판을 급냉하기 위한 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명은 인체에 무해하며, 자극성이 없으며, 오존층붕괴 및 지구온난화효과에 영향을 주지 않는 특성을 갖는 신(新) 냉매인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나를 사용하여 실패턴 경화공정 후 기판을 급냉시킴으로써, 패턴 경화공정으로 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀하고자 한다.
이때, 기존의 브라인 경로를 삭제 할 수 있어, 칠러의 구조가 단순해지고, 이로 인하여 칠러가 차지하는 면적을 줄일 수 있어 공정비용을 절감할 수 있다.
또한, 프레온가스와 브라인(brine)이 서로 열 교환 되도록 한 후, 냉각챔버 내부로 브라인이 유입되었던 기존에 비해 보다 효율적으로 기판의 급냉공정을 진행할 수 있다.
급냉, 냉각챔버, 냉매, 액정표시장치
Description
본 발명은 액정표시장치의 제조공정에 관한 것으로, 특히, 기판을 급냉하기 위한 냉각장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이중 특히 액정표시장치는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고 동화상 표 시에 적합하며 소비전력이 적다는 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 이의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.
이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 두 전계생성전극 사이의 전기장 크기에 따라 그 사이로 개재된 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이에 따른 빛의 투과율 변화를 통해 여러 가지 화상을 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이기판 제조공정과 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터기판 제조공정을 통해 각각 어레이기판 및 컬러필터기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성한다.
이때, 두 기판 사이에 액정을 개재하는 과정에서 컬러필터기판 및 어레이기판 사이의 액정주입을 위한 갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하기 위한 실패턴 형성공정을 포함하는데, 이러한 실패턴은 소정의 온도로 가열된 별도의 챔버로 구성되는 실 경화로에서 실패턴의 경화를 진행하게 된다.
그러나, 실패턴을 경화하는 공정의 고온의 열에 액정층이 노출되어 액정층의 배열이 흐트러지는 문제점이 발생된다. 이에, 여러 화소에 걸쳐 점결함(point defects)을 유발하여 도메인불량을 야기하게 된다.
따라서, 실패턴 경화 후, 급냉공정을 진행함으로써 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀시키게 된다.
급냉공정은 냉각시스템이 구비된 챔버 내에서 진행되는데, 첨부한 도 1 은 일반적인 액정표시장치의 냉각챔버의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 냉각챔버(10)는 기판(2)이 안착되는 기판 스테이지(11), 냉각코일(13), 팬(fan : 15) 및 공기필터(17)를 포함하여 이루어지는데, 냉각코일(13)은 챔버(10) 내부로 공기를 유입시키는 배관과 연결되어 배관으로부터 유입되는 공기를 냉각시키는 역할을 한다.
그리고, 팬(15)은 냉각된 냉풍을 챔버(10) 내부에서 순환시키며, 공기필터(17)는 냉풍에 함유될 수 있는 이물질을 제거한다.
이에, 냉각챔버(10)를 이용하여 기판(2)을 급냉하는 공정은 다음과 같다. 우선, 기판 스테이지(11)에 기판(2)이 안착되면, 배관으로부터 유입되는 공기를 냉각코일(13)에서 냉각시켜 냉풍을 생산하고, 생산된 냉풍은 팬(15)을 통해 화살표 방향으로 순환하여 기판 스테이지(11)에 안착된 기판(2)을 급냉하게 된다.
한편, 냉각코일(13)은 프레온과 같은 냉매가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 통해 공기를 냉각시키는데, 이때 냉매로서 사용되는 프레온가스는 환경에 매우 치명적인 단점이 있어, 챔버(10) 내부로 직접 유입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이에, 챔버(10) 외부에 낮은 동결점을 가진 용액 또는 액체인 브라인(brine) 경로와 프레온가스를 이용하는 냉매 경로가 일부분에서 중첩되어 열 교환이 이루어지도록 하는 칠러(chiller :20)를 구비함으로써, 챔버(10) 내부로는 프레온가스와 열교환된 저온의 브라인이 유입되도록 한다.
따라서, 이러한 칠러(20)는 냉매 경로(30)와 브라인 경로(40)로 나뉘어 정의되는데, 냉매 경로(30)는 압축기(compressor : 31), 응축기(condenser : 33) 그리고 팽창밸브(expansion valve : 35)로 이루어지며, 브라인 경로(40)는 브라인탱크(brine tank : 41), 브라인펌프(brine pump : 43), 순환펌프(circulation pump : 45) 그리고 증발기(evaporator : 47)로 이루어진다.
이에, 압축기(31)에서 토출된 고온고압의 프레온가스는 응축기(33)에서 응축되어 고압의 냉매액으로 상변화한 후, 응축된 냉매액은 팽창밸브(35)에서 팽창하여 저온저압의 포화냉매 상태로 변하게 된다.
이러한 저온저압의 포화냉매는 증발기(47)로 유입되는데, 이때, 브라인탱크(41)의 브라인은 브라인펌프(43)로 인하여 증발기(47)로 유입되어, 포화냉매와 브라인은 서로 열 교환하게 된다.
이에, 포화냉매는 증발하여 다시 압축기(31)로 유입되는 과정을 반복하게 되며, 브라인은 순환펌프(45)에 의해 챔버(10) 내부의 냉각코일(13)로 유입되고, 챔버(10)를 빠져나온 브라인은 증발기(47)에서 냉매와의 열교환을 수행한 후, 순환펌프(45)를 통하여 다시 챔버(10) 내부로 유입되는 과정을 반복하게 된다.
그러나, 상술한 냉각챔버(10)는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
우선, 프레온가스는 지구의 오존층을 파괴하는 주성분이므로 최근에는 세계 적인 환경보호차원에서 프레온가스의 사용을 억제하고 있다.
그리고, 프레온가스가 챔버(10) 내부로 직접 유입되는 것을 방지하기 위하여 브라인 경로(40)를 더욱 사용함으로써, 챔버(10)의 외부에 형성되는 칠러(20)의 구조가 복잡해지고, 이로 인하여 칠러(20)가 차지하는 면적이 넓어지게 되고 공정비용이 상승하게 되는 문제점을 야기하게 된다.
또한, 챔버(10) 내부에서 냉각된 냉풍이 기판(2)의 일측 가장자리에서부터 이의 반대편인 타측 가장자리를 향하는 측면기류로 기판(2)을 급냉함으로써, 기판(2)의 급냉 성능이 낮다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 냉각장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 보다 친환경적인 냉각장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응영역이 정의된 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판이 안착되는 기판 스테이지와; 상기 챔버 내부로 냉풍을 생산하는 냉각코일과; 상기 냉각코일에 연결된 팽창밸브(expansion valve)와; 상기 냉풍을 상기 기판의 일면과 이의 반대면을 향해 직접 분사하는 제 1 및 제 2 팬(fan)과; 상기 냉각코일로 냉매를 공급하며, 압축기(compressor)와 응축기(condenser)로 이루어진 칠러(chiller)를 포함하는 액정표시장치용 냉각장치를 제공한다.
상기 냉매는 친환경적 냉매가스인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나이며, 상기 제 1 및 제 2 팬은 상기 기판을 사이에 두고 서로 대향되도록 위치한다.
또한, 상기 냉각코일은 상기 제 1 및 제 2 팬의 양측으로 각각 구비되며, 상기 챔버 내부로 공기를 유입시키기 위한 배관이 구비된다.
또한, 본 발명은 반응영역이 정의된 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판이 안착되는 기판 스테이지와; 상기 챔버 내부로 냉풍을 생산하는 냉각코일과; 상기 냉각코일에 연결된 팽창밸브(expansion valve)와; 상기 냉풍을 상기 기판의 일면과 이의 반대면을 향해 직접 분사하는 제 1 및 제 2 팬(fan)과; 상기 냉각코일로 냉매를 공급하며, 압축기(compressor)와 응축기(condenser)로 이루어진 칠러(chiller)를 포함하는 액정표시장치용 냉각장치의 기판 냉각공정에 있어서, 상기 압축기에서 고온고압의 냉매가 토출되는 단계와; 상기 토출된 냉매가 상기 응축기에서 응축되어 고압의 냉매액을 형성하는 단계와; 상기 고압의 냉매액이 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온저압의 포화냉매를 형성하는 단계와; 상기 포화냉매가 상기 냉각코일로 유입되어, 상기 챔버 내부의 공기를 냉각시켜 냉풍을 생성하는 단계와;상기 냉풍을 상기 제 1 및 제 2 팬을 통해 상기 기판의 일면과 이의 반대면으로 직접 분사하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 냉각공정을 제공한다.
이때, 상기 기판은 액정의 상전이 온도 이하까지 냉각시킨다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 인체에 무해하며, 자극성이 없으며, 오존층붕괴 및 지구온난화효과에 영향을 주지 않는 특성을 갖는 신(新) 냉매인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나를 사용하여 실패턴 경화공정 후 기판(102)을 급냉시킴으로써, 패턴 경화공정으로 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀할 수 있는데, 이때, 기판을 급냉시키는 냉각챔버 내부로 냉매가스가 직접 유 입되도록 함으로써, 기존의 냉매가스인 프레온가스가 챔버 내부로 직접 유입되는 것을 방지하기 위하여 필요로 하였던 브라인 경로를 삭제 할 수 있어, 칠러의 구조가 단순해지고, 이로 인하여 칠러가 차지하는 면적을 줄일 수 있어 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이는, 브라인 경로로 인해 발생할 수 있는 일예로 브라인의 높은 농도로 인하여 브라인펌프 및 순환펌프가 부식되는 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 냉매가 직접적으로 챔버 내부로 유입되도록 할 수 있어, 프레온가스와 브라인(brine)이 서로 열 교환 되도록 한 후, 챔버 내부로 브라인이 유입되었던 기존에 비해 보다 효율적으로 기판의 급냉공정을 진행할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도이다.
제 1 단계(st1)는, 컬러필터기판인 제 1 기판과 어레이기판인 제 2 기판을 각각 준비하는 단계이다. 제 2 기판에는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와 전극역할을 하는 화소전극이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 기판에는 제 2 기판의 화소전극과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층이 형성되어 있고, 컬러필터층의 컬러별 경계부 에는 비화소영역을 가리기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다.
또한, 컬러필터층 및 블랙매트릭스의 하부에는 액정층에 전압을 인가하는 공통전극이 형성되어 있다.
제 2 단계(st2)는, 제 1 및 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다. 이 단계는 제 1 및 제 2 기판의 액정과 접촉되는 전극부 상에 각각 배향막을 형성하는 단계로서, 배향막의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing)처리 공정이 포함된다. 배향막은 유기배향막인 폴리이미드계열(polyimide)이 주로 쓰인다.
제 3 단계(st3)는, 실패턴을 인쇄하는 단계이다. 이때, 실패턴은 디스펜서(dispenser)나 스크린(screen) 인쇄방법으로 열경화성 또는 자외선경화성 수지의 실런트(sealant)를 양 기판 중 어느 하나의 가장자리로 둘러 형성한다.
제 4 단계(st4)는, 스페이서(spacer)를 형성하는 공정으로, 액정패널의 제조공정에서 제 1 및 제 2 기판 사이의 셀갭(cell gap)을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다.
제 5 단계(st5)는, 제 1 및 제 2 기판 중의 어느 하나에 액정을 충진하는 단계이다. 이때, 액정충진 방법은 기판 상에 스프레이(spray) 방식을 통해 액정을 분사하거나, 디스펜서(dispenser) 방식을 통해 적하한다.
제 6 단계(st6)는, 액정충진 공정이 끝나면, 제 1 및 제 2 기판의 합착 공정을 통해 액정셀을 형성하는 단계이다.
제 7 단계(st7)는, 소정의 온도로 가열된 별도의 챔버로 구성되는 실 경화로에서 실패턴을 경화하여 제 1 및 제 2 기판을 접착시키는 단계이다.
실패턴 경화공정은 실패턴의 종류에 따라 UV 조사공정만을 수행하여 이루어질 수도 있고, UV 조사공정 및 열경화공정을 연속하여 수행하여 이루어질 수도 있다.
여기서 실패턴 경화공정은 대략 120℃ 온도에서 한 시간 가량 진행되는데, 이와 같은 고온에서의 실패턴 경화공정으로 기판 사이에 충진된 액정층의 배열이 흐트러질 수 있다.
따라서 제 8 단계(st8)로, 실패턴 경화공정 후 급냉공정을 진행함으로써 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀시켜야만 액정층의 흐트러진 배열에 의한 여러 화소에 걸쳐 점결함(point defects)을 유발하여 도메인불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 공정을 거친 액정셀은 절단 및 품질검사 후, 액정셀에 구동회로를 연결한 다음, 편광판 및 다수의 모듈을 구성하면 액정표시장치가 완성된다.
한편, 앞서 전술한 제 8 단계의 급냉공정은 냉각시스템이 구비된 별도의 냉각챔버 내에서 진행되는데, 이는 냉각챔버 내에 제 1 및 제 2 기판이 접착된 액정셀(이하, 기판이라 함)을 투입한 후 냉각챔버 내부의 온도를 -2 ~ -5℃로 급강시키는 공정으로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 냉각챔버의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 냉각챔버(100)는 내부에 기판(102)이 급냉공정을 위한 밀폐된 반응영역을 제공하며, 이의 내부로는 처리대상물인 기판(102)이 실장되며, 기 판(102)이 실장된 챔버(100)의 반응영역 내로 냉풍을 유입시킨 후 이를 통해 기판(102)의 급냉공정을 진행한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 챔버(100) 내부에는 처리대상물인 기판(102)이 안착되는 기판 스테이지(111)와, 챔버(100) 내부로 공기를 유입시키는 배관과 연결되어 배관으로부터 유입되는 공기를 냉각시키는 역할을 하는 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d) 그리고 기판(102)을 향해 냉풍을 분사하는 팬(fan : 115a, 115b) 그리고 팽창밸브(expansion valve : 135a, 135b, 135c, 135d)로 이루어진다.
여기서, 본 발명의 냉각챔버(100)는 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)을 통해 냉매가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 통해 공기를 냉각시키는데, 이때 냉매로써 친환경적 냉매가스인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
R404A, R407C, R410A, R507, R134A는 프레온가스를 대체할 수 있는 냉매로써, 기존의 냉매가스로 사용하던 프레온가스는 염소의 수가 많아 독성 및 마취성이 강해 환경 및 인체에 매우 해로우나, 최근 개발된 신(新) 냉매인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A는 염소를 포함하지 않음으로써 인체에 무해하며, 자극성이 없으며, 오존층붕괴 및 지구온난화효과에 영향을 주지 않는 특성을 갖는다.
따라서, 냉매가 직접 챔버(100) 내부의 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)로 유입되도록 하여, 냉매을 통해 챔버(100) 내부로 유입되는 공기와 서로 열 교환함으로써 냉풍을 생성하게 된다.
이렇게 형성된 냉풍은 팬(115a, 115b)에 의해 기판(102)을 향해 직접 분사되는데, 이에 팬(115a, 115b)은 후방으로부터 공기를 흡입하여 전방으로 토출하도록 구성되는 축류팬(axial fan)으로 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 기판(102)과 마주보는 팬(115a, 115b)의 일 방향을 전방이라 하면, 본 발명의 팬(115a, 115b)은 후방으로부터 냉풍을 흡입하여 전방으로 냉풍을 토출함으로써, 냉풍이 기판(102)으로 직접 분사되게 된다.
이러한 팬(115a, 115b)은 다수개가 구비되며 다수개의 팬(115a, 115b)은 기판(102)을 사이에 두고 서로 대향하도록 위치하는데, 여기서 서로 마주보는 팬(115a, 115b)은 서로 다른 방향으로 냉풍을 송풍시키도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 여기서 기판(102)의 일면을 향해 냉풍을 분사하는 다수개의 팬을 제 1 팬(115a)으로 정의하며, 제 1 팬(115a)과 대향하도록 위치하여 기판(102)의 타면을 향해 냉풍을 분사하는 다수개의 팬을 제 2 팬(115b)이라 정의하도록 하겠다.
이러한 제 1 및 제 2 팬(115a, 115b)은 각각 기판(102)의 일면 및 타면을 향해 냉풍이 직접 분사되도록 하는 것이다.
이로 인하여, 챔버(100) 내부에서 냉각된 냉풍이 기판(102)의 일측 가장자리에서부터 이의 반대편인 타측 가장자리를 향하는 측면기류로 기판(102)을 급냉하던 기존에 비해 기판(102)의 급냉 성능을 높일 수 있다.
그리고, 이러한 제 1 및 제 2 팬(115a, 115b)에 냉풍을 공급하는 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)은 챔버(100)의 각 양측면의 상하부에 각각 구비된다.
즉, 제 1 팬(115a)의 양측으로 제 1 및 제 2 냉각코일(113a, 113b)이 위치하 여, 배관을 통해 챔버(100) 내부로 유입되는 공기를 냉각시켜 냉풍을 형성하게 된다. 그리고 이와 같이 형성된 냉풍은 제 1 팬(115a)의 후방으로 흡입되어 기판(102)의 일면에 분사되도록 한다.
그리고, 제 2 팬(115b)의 양측으로도 제 3 및 제 4 냉각코일(113c, 113d)이 위치하여, 이 역시 제 2 팬(115b)으로 냉풍을 공급하여 기판(102)의 타면에 냉풍이 분사되도록 한다.
그리고, 이들 제 1 내지 제 4 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)에는 팽창밸브(135a, 135b, 135c, 135d)가 각각 연결되어 기화된 포화냉매가 바로 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)로 주입되도록 한다.
이때, 각각의 제 1 내지 제 4 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)로 공급되는 냉매는 챔버(100)의 외부에 구성되는 칠러(chiller : 200)에 의해 형성되는데, 칠러(200)는 압축기(compressor : 210), 응축기(condenser : 220)로 이루어진다.
따라서, 압축기(210)에서 토출된 고온고압의 냉매가스는 응축기(220)에서 응축되어 고압의 냉매액으로 상변화한 후, 응축된 냉매액은 챔버(100) 내부로 유입되어 제 1 내지 제 4 팽창밸브(135a, 135b, 135c, 135d)에서 팽창하여 저온저압의 포화냉매 상태로 변하게 된다.
이렇게 형성된 저온저압의 포화냉매는 제 1 내지 제 4 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)로 유입되고, 챔버(100)를 빠져나온 포화냉매는 응축기(220)로 다시 유입되는 과정을 반복하게 된다.
이에, 냉각챔버(100)를 이용하여 기판(102)을 급냉하는 공정은 다음과 같다.
우선, 제 1 내지 제 4 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)로 저온저압의 포화냉매가 유입되어 있으며, 이때 기판 스테이지(111)에 기판(102)이 안착되면, 배관으로부터 유입되는 공기를 제 1 내지 제 4 냉각코일(113a, 113b, 113c, 113d)에서 냉각시켜 냉풍을 생산하고, 생산된 냉풍은 기판(102)을 사이에 두고 서로 대향하도록 위치하는 제 1 및 제 2 팬(115a, 115b)을 통해 기판(102)을 급냉하게 된다.
따라서, 본 발명은 기판(102) 상에 직접 냉풍을 분사함으로써, 기판(102)의 온도를 급속 냉각 시킬 수 있다.
여기서, 도 4를 참조하여 기판이 급냉되는 과정을 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 팬(115a, 115b)을 통해 기판(102)의 양면으로 직접적으로 냉풍이 분사됨으로써 기판(102)을 빠르게 냉각시킬 수 있으므로, 실패턴 경화공정으로 기판(102) 상에 형성된 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀시킬 수 있다.
이렇듯 급냉하는 공정은 30초 이내에 액정의 상전이(Tni) 온도 이하까지 냉각시키는데, 여기서, 액정의 상전이 온도란 액정이 액체와 고체의 중간적인 상태에서 액체로 변화하여 투명하게 되는 온도를 말한다.
일반적으로 액정의 상전이 온도는 60 ~ 90℃ 정도이다.
따라서, 냉각챔버(100) 내부의 온도를 -2 ~ -5℃ 로 하는 것이 바람직하다.
즉, 이에 대해 좀더 자세히 살펴보면 실패턴 경화공정을 완료한 후의 기판(102)의 온도는 대략 120℃ 정도이며, 이와 같은 기판(102)을 냉각챔버(100)로 이송하는 동안 약 10℃ 정도가 감소되어, 냉각챔버(100) 내의 기판(102)의 온도는 대략 110℃ 정도가 된다.
따라서, 대략 110℃ 정도의 액정의 온도를 액정의 상전이 온도인 60 ~ 90℃로 급냉시키기 위해서는 냉각챔버(100) 내부의 온도를 -2 ~ -5℃ 로 급강시키면 된다.
한편, 본 발명의 냉각챔버(100) 내에는 냉풍에 함유될 수 있는 이물질을 제거하기 위한 공기필터(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 독성 및 마취성이 강해 환경 및 인체에 매우 해로운 프레온가스를 대신하여 인체에 무해하며, 자극성이 없으며, 오존층붕괴 및 지구온난화효과에 영향을 주지 않는 특성을 갖는 신(新) 냉매인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나를 사용하여 실패턴 경화공정 후 기판(102)을 급냉시킴으로써, 패턴 경화공정으로 흐트러진 액정층의 배열을 원상태로 복귀할 수 있다.
이때, 기판(102)을 급냉시키는 냉각챔버(100) 내부로 냉매가스가 직접 유입되도록 함으로써, 기존의 냉매가스인 프레온가스가 챔버(100) 내부로 직접 유입되는 것을 방지하기 위하여 필요로 하였던 칠러(200) 내의 브라인 경로(도 1의 40)를 삭제 할 수 있어, 칠러(도 1의 20)의 구조가 단순해지고, 이로 인하여 칠러(도 1의 20)가 차지하는 면적을 줄일 수 있어 공정비용을 절감할 수 있다.
이는, 브라인 경로(도 1의 40)로 인해 발생할 수 있는 일예로 브라인의 높은 농도로 인하여 브라인펌프(도 1의 43) 및 순환펌프(도 1의 45)가 부식되는 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 냉매가 직접적으로 냉각챔버(100) 내부로 유입되도록 할 수 있어, 프레온가스와 브라인(brine)이 서로 열 교환 되도록 한 후, 냉각챔버(100) 내부로 브라인이 유입되었던 기존에 비해 보다 효율적으로 기판(102)의 급냉공정을 진행할 수 있다.
그리고, 본 발명은 제 1 및 제 2 팬(115a, 115b)을 기판(102)을 사이에 두고 서로 대향되도록 위치하여, 제 1 및 제 1 팬(115a, 115b)을 통해 기판(102)의 양면으로 직접적으로 냉풍이 분사되도록 함으로써, 기판(102)의 온도를 급속 냉각 시킬 수 있다.
이는, 챔버(100) 내부에서 냉각된 냉풍이 기판(102)의 일측 가장자리에서부터 이의 반대편인 타측 가장자리를 향하는 측면기류로 기판(102)을 급냉하던 기존에 비해 기판(102)의 급냉 성능이 높은 것을 알 수 있다.
따라서, 냉매가 직접적으로 챔버(100) 내부로 유입되도록 할 수 있어, 프레온가스와 브라인이 서로 열 교환 되도록 한 후, 챔버(100) 내부로 브라인이 유입되었던 기존에 비해 보다 효율적으로 기판(102)의 급냉공정을 진행할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1 은 일반적인 액정표시장치의 냉각챔버의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 냉각챔버의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 기판이 급냉되는 과정을 도시한 도면.
Claims (7)
- 반응영역이 정의된 챔버와;상기 챔버 내부에 위치하며, 기판이 안착되는 기판 스테이지와;상기 챔버 내부로 냉풍을 생산하며, 상기 기판 스테이지를 기준으로 상기 챔버 내의 상측에 위치하는 제 1 냉각코일과, 상기 챔버 내의 하측에 위치하는 제 2 냉각코일과;상기 제 1 및 제 2 냉각코일에 연결된 팽창밸브(expansion valve)와;상기 제 1 냉각코일을 통해 생산된 냉풍을 상기 기판의 일면으로 직접 분사하는 제 1 팬(fan)과, 상기 제 2 냉각코일을 통해 생산된 상기 냉풍을 상기 기판의 타면으로 직접 분사하는 제 2 팬(fan)과;상기 제 1 및 제 2 냉각코일로 냉매를 공급하며, 압축기(compressor)와 응축기(condenser)로 이루어진 칠러(chiller)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 팬은 상기 기판을 사이에 두고 서로 대향되도록 위치하는 액정표시장치용 냉각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉매는 친환경적 냉매가스인 R404A, R407C, R410A, R507, R134A 중의 하나인 액정표시장치용 냉각장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 냉각코일은 상기 제 1 및 제 2 팬의 양측으로 각각 구비되는 액정표시장치용 냉각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버 내부로 공기를 유입시키기 위한 배관이 구비되는 액정표시장치용 냉각장치.
- 반응영역이 정의된 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판이 안착되는 기판 스테이지와; 상기 챔버 내부로 냉풍을 생산하며, 상기 기판 스테이지를 기준으로 상기 챔버 내의 상측에 위치하는 제 1 냉각코일과, 상기 챔버 내의 하측에 위치하는 제 2 냉각코일과; 상기 제 1 및 제 2 냉각코일에 연결된 팽창밸브(expansion valve)와; 상기 제 1 냉각코일을 통해 생산된 냉풍을 상기 기판의 일면으로 직접 분사하는 제 1 팬(fan)과, 상기 제 2 냉각코일을 통해 생산된 상기 냉풍을 상기 기판의 타면으로 직접 분사하는 제 2 팬(fan)과; 상기 제 1 및 제 2 냉각코일로 냉매를 공급하며, 압축기(compressor)와 응축기(condenser)로 이루어진 칠러(chiller)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 팬은 상기 기판을 사이에 두고 서로 대향되도록 위치하는 액정표시장치용 냉각장치의 기판 냉각공정에 있어서,상기 압축기에서 고온고압의 냉매가 토출되는 단계와;상기 토출된 냉매가 상기 응축기에서 응축되어 고압의 냉매액을 형성하는 단계와;상기 고압의 냉매액이 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온저압의 포화냉매를 형성하는 단계와;상기 포화냉매가 상기 제 1 및 제 2 냉각코일로 유입되어, 상기 챔버 내부의 공기를 냉각시켜 냉풍을 생성하는 단계와;상기 냉풍을 상기 제 1 및 제 2 팬을 통해 상기 기판의 일면과 이의 반대면으로 각각 직접 분사하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 냉각방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판은 액정의 상전이 온도 이하까지 냉각시키는 액정표시장치용 냉각방법.
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